2022高中物理 第十九章 原子核 課時提升作業(yè)十七 19.7-19.8 核聚變 粒子和宇宙 新人教版選修3-5

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1、2022高中物理 第十九章 原子核 課時提升作業(yè)十七 19.7-19.8 核聚變 粒子和宇宙 新人教版選修3-5 一、選擇題(本題共4小題,每小題7分,共28分) 1.重核的裂變和輕核的聚變是人類利用核能的兩種主要方法,下面關(guān)于它們的說法中正確的是(　　) A.裂變和聚變過程都有質(zhì)量虧損 B.裂變過程有質(zhì)量虧損,聚變過程質(zhì)量有所增加 C.裂變過程質(zhì)量有所增加,聚變過程有質(zhì)量虧損 D.裂變和聚變過程質(zhì)量都有所增加 【解析】選A。重核裂變和輕核聚變都會放出能量;根據(jù)質(zhì)能互換可知,它們都有質(zhì)量虧損,故A正確,B、C、D錯誤。 2.我國自行研制了可控?zé)岷朔磻?yīng)實驗裝置“超導(dǎo)托卡馬克”(英

2、名稱:EAST,俗稱“人造太陽”)。設(shè)可控?zé)岷藢嶒灧磻?yīng)前氘核H)的質(zhì)量為m1,氚核H)的質(zhì)量為m2,反應(yīng)后氦核He)的質(zhì)量為m3,中子n)的質(zhì)量為m4,光速為c,正確說法正確的是(　　) A.這種裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是HHHen B.由核反應(yīng)過程質(zhì)量守恒可知m1+m2=m3+m4 C.核反應(yīng)放出的能量等于(m1-m2-m3-m4)c2 D.這種裝置與我國大亞灣核電站所使用裝置的核反應(yīng)原理相同 【解析】選A。核反應(yīng)方程為HHHen,選項A正確;反應(yīng)過程中向外釋放能量,故質(zhì)量有虧損,且釋放的能量ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3-m4)c2,選項B、C錯誤;可控?zé)岷朔磻?yīng)為核聚變,大亞

3、灣核電站所用核裝置反應(yīng)原理為核裂變,選項D錯誤。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 據(jù)新華社報道,我國自行設(shè)計、研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變實驗裝置(又稱“人造太陽”)已完成了首次工程調(diào)試。下列關(guān)于“人造太陽”的說法正確的是 (　　) A.“人造太陽”的核反應(yīng)方程是HHHen B.“人造太陽”的核反應(yīng)方程是UnBaKr+n C.“人造太陽”釋放的能量大小的計算公式是ΔE=Δmc2 D.“人造太陽”核能大小的計算公式是E=mc2 【解析】選A、C。“人造太陽”內(nèi)進(jìn)行的是核聚變反應(yīng),應(yīng)符合質(zhì)量數(shù)守恒,故A正確,B錯誤。核反應(yīng)放出的能量應(yīng)由愛因斯坦質(zhì)能方程計算,C正確,D錯誤。 3.(2018·盤錦高

4、二檢測)中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD?，F(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解,反應(yīng)方程為γ+D→p+n。若分解后的中子、質(zhì)子的動能可視為相等,則中子的動能是(　　) A.[(mD-mp-mn)c2-E] B.[(mp+mn-mD)c2+E] C.[(mD-mp-mn)c2+E] D.[(mp+mn-mD)c2-E] 【解析】選C。氘核分解成中子、質(zhì)子時,質(zhì)量增加Δm=mp+mn-mD,所以2Ek=E-(mp+mn-mD)c2,中子動能為Ek=[(mD-mp-mn)c2+E]。故正確答案為C。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (2018·長春高二檢測)氘核H)和氚核H)的

5、核反應(yīng)方程如下HHHen。設(shè)氘核質(zhì)量為m1,氚核質(zhì)量為m2,氦核質(zhì)量為m3,中子質(zhì)量為m4,則反應(yīng)過程中釋放的能量為(　　) A.(m1+m2+m3)c2　　　 B.(m1+m2-m4)c2 C.(m1+m2-m3-m4)c2 D.(m3+m4-m1-m2)c2 【解析】選C。此反應(yīng)的質(zhì)量虧損為Δm=m1+m2-m3-m4,釋放能量ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3-m4)c2。 4.(2018·大同高二檢測)關(guān)于粒子的分類,目前人們認(rèn)為粒子世界是由下列哪三類粒子構(gòu)成的(　　) A.媒介子、夸克、強(qiáng)子　　　 B.夸克、輕子、強(qiáng)子 C.媒介子、輕子、強(qiáng)子 D.

6、質(zhì)子、中子、電子 【解析】選C。按照粒子與各種相互作用的不同關(guān)系,把粒子分為三大類,即強(qiáng)子、輕子和媒介子,C正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 關(guān)于粒子,下列說法中不正確的是(　　) A.質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本的粒子 B.質(zhì)子、中子本身也有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) C.質(zhì)子是帶電的強(qiáng)子 D.夸克模型說明電子電荷不再是電荷的最小單位 【解析】選A。質(zhì)子和中子是由不同夸克組成的,它們不是最基本的粒子,故選項A錯誤,選項B正確; 不同的夸克組成強(qiáng)子,有的強(qiáng)子帶電,有的強(qiáng)子不帶電,質(zhì)子是最早發(fā)現(xiàn)的帶正電的強(qiáng)子,故選項C正確;夸克模型是研究強(qiáng)子的理論,不同夸克帶的電荷不同,分別為元電荷的+e或-e

7、,這說明電子電荷不再是電荷的最小單位,故選項D正確。 二、非選擇題(本題共2小題,共22分。需寫出規(guī)范的解題步驟) 5.(10分)恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng),當(dāng)溫度達(dá)到108K時,可以發(fā)生“氦燃燒”。 (1)完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程He+________Be+γ。 (2Be是一種不穩(wěn)定的粒子,其半衰期為2.6×10-16s。一定質(zhì)量的Be,經(jīng)7.8×10-16s后所剩Be占開始時的________。 【解析】(1)根據(jù)核反應(yīng)方程和電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒可知HeHeBe+γ。 (2Be的半衰期為2.6×10-16s,經(jīng)過7.8×10-16s后,也就是經(jīng)過3個半衰期

8、后剩余的質(zhì)量為m′=m=m,所剩Be占開始時的。 答案:(1He　(2)或12.5% 6.(12分)我國自行設(shè)計并研制的“人造太陽”——托卡馬克實驗裝置運(yùn)行獲得重大進(jìn)展,這標(biāo)志著我國已經(jīng)邁入可控?zé)岷朔磻?yīng)領(lǐng)域先進(jìn)國家行列。該反應(yīng)所進(jìn)行的聚變過程是HHHen,反應(yīng)原料氘H)富存于海水中,而氚H)是放射性元素,自然界中不存在,但可以通過中子轟擊鋰核Li)的人工核轉(zhuǎn)變得到。 (1)請把下列用中子轟擊鋰核Li)產(chǎn)生一個氚核H)和一個新核的人工核轉(zhuǎn)變方程填寫完整:______n______H。 (2)在(1)中,每產(chǎn)生1 g氚的同時有多少個Li核實現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變?(阿伏加德羅常數(shù)NA取6.0×1023mol-1) (3)一個氘核和一個氚核發(fā)生核聚變時,平均每個核子釋放的能量為5.6×10-13J,求該核聚變過程中的質(zhì)量虧損。 【解析】(1)核反應(yīng)方程為LinHeH。 (2)因為1 g氚為mol,根據(jù)核反應(yīng)方程,實現(xiàn)核轉(zhuǎn)變的Li也為mol,所以有2.0×1023個Li實現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變。 (3)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2,核聚變反應(yīng)中有5個核子參加了反應(yīng),5個核子釋放總能量 ΔE=5×5.6×10-13J=2.8×10-12J, 所以質(zhì)量虧損為Δm==kg=3.1×10-29kg。 答案:(1LiHe　(2)2.0×1023個 (3)3.1×10-29kg