2018-2019學(xué)年高中物理 第十九章 原子核 課時(shí)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.doc

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課時(shí)提升作業(yè) 十七 核聚變　粒子和宇宙 (20分鐘　50分) 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(lèi)利用核能的兩種主要方法,下面關(guān)于它們的說(shuō)法中正確的是(　　) A.裂變和聚變過(guò)程都有質(zhì)量虧損 B.裂變過(guò)程有質(zhì)量虧損,聚變過(guò)程質(zhì)量有所增加 C.裂變過(guò)程質(zhì)量有所增加,聚變過(guò)程有質(zhì)量虧損 D.裂變和聚變過(guò)程質(zhì)量都有所增加 【解析】選A。重核裂變和輕核聚變都會(huì)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(cuò)誤。 2.我國(guó)自行研制了可控?zé)岷朔磻?yīng)實(shí)驗(yàn)裝置“超導(dǎo)托卡馬克”(英名稱(chēng):EAST,俗稱(chēng)“人造太陽(yáng)”)。設(shè)可控?zé)岷藢?shí)驗(yàn)反應(yīng)前氘核(12H)的質(zhì)量為m1,氚核(13H)的質(zhì)量為m2,反應(yīng)后氦核(24He)的質(zhì)量為m3,中子(01n)的質(zhì)量為m4,光速為c,正確說(shuō)法正確的是(　　) A.這種裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是12H+13H→24He+01n B.由核反應(yīng)過(guò)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(guó)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12H+13H→24He+01n,選項(xiàng)A正確;反應(yīng)過(guò)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(xiàng)B、C錯(cuò)誤;可控?zé)岷朔磻?yīng)為核聚變,大亞灣核電站所用核裝置反應(yīng)原理為核裂變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 據(jù)新華社報(bào)道,我國(guó)自行設(shè)計(jì)、研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(又稱(chēng)“人造太陽(yáng)”)已完成了首次工程調(diào)試。下列關(guān)于“人造太陽(yáng)”的說(shuō)法正確的是 (　　) A.“人造太陽(yáng)”的核反應(yīng)方程是12H+13H→24He+01n B.“人造太陽(yáng)”的核反應(yīng)方程是92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n C.“人造太陽(yáng)”釋放的能量大小的計(jì)算公式是ΔE=Δmc2 D.“人造太陽(yáng)”核能大小的計(jì)算公式是E=12mc2 【解析】選A、C?！叭嗽焯?yáng)”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(cuò)誤。核反應(yīng)放出的能量應(yīng)由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程計(jì)算,C正確,D錯(cuò)誤。 3.(2018盤(pán)錦高二檢測(cè))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(xiàn)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(dòng)能可視為相等,則中子的動(dòng)能是(　　) A.12[(mD-mp-mn)c2-E] B.12[(mp+mn-mD)c2+E] C.12[(mD-mp-mn)c2+E] D.12[(mp+mn-mD)c2-E] 【解析】選C。氘核分解成中子、質(zhì)子時(shí),質(zhì)量增加Δm=mp+mn-mD,所以2Ek=E-(mp+mn-mD)c2,中子動(dòng)能為Ek=12[(mD-mp-mn)c2+E]。故正確答案為C。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (2018長(zhǎng)春高二檢測(cè))氘核(12H)和氚核(13H)的核反應(yīng)方程如下:12H+13H→24He+01n。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(guò)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(cè))關(guān)于粒子的分類(lèi),目前人們認(rèn)為粒子世界是由下列哪三類(lèi)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.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(lèi),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(shuō)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(shuō)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(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)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(xiàng)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+23e或-13e,這說(shuō)明電子電荷不再是電荷的最小單位,故選項(xiàng)D正確。 二、非選擇題(本題共2小題,共22分。需寫(xiě)出規(guī)范的解題步驟) 5.(10分)恒星向外輻射的能量來(lái)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(shí),可以發(fā)生“氦燃燒”。 (1)完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程:24He+________→48Be+γ。 (2)48Be是一種不穩(wěn)定的粒子,其半衰期為2.610-16s。一定質(zhì)量的48Be,經(jīng)7.810-16s后所剩48Be占開(kāi)始時(shí)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,24He+24He→48Be+γ。 (2)48Be的半衰期為2.610-16s,經(jīng)過(guò)7.810-16s后,也就是經(jīng)過(guò)3個(gè)半衰期后剩余的質(zhì)量為m′=12nm=123m,所剩48Be占開(kāi)始時(shí)的18。 答案:(1)24He　(2)18或12.5% 6.(12分)我國(guó)自行設(shè)計(jì)并研制的“人造太陽(yáng)”——托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行獲得重大進(jìn)展,這標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)邁入可控?zé)岷朔磻?yīng)領(lǐng)域先進(jìn)國(guó)家行列。該反應(yīng)所進(jìn)行的聚變過(guò)程是12H+13H→24He+01n,反應(yīng)原料氘(12H)富存于海水中,而氚(13H)是放射性元素,自然界中不存在,但可以通過(guò)中子轟擊鋰核(36Li)的人工核轉(zhuǎn)變得到。 (1)請(qǐng)把下列用中子轟擊鋰核(36Li)產(chǎn)生一個(gè)氚核(13H)和一個(gè)新核的人工核轉(zhuǎn)變方程填寫(xiě)完整:______+01n______+13H。 (2)在(1)中,每產(chǎn)生1 g氚的同時(shí)有多少個(gè)36Li核實(shí)現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變?(阿伏加德羅常數(shù)NA取6.01023mol-1) (3)一個(gè)氘核和一個(gè)氚核發(fā)生核聚變時(shí),平均每個(gè)核子釋放的能量為5.610-13J,求該核聚變過(guò)程中的質(zhì)量虧損。 【解析】(1)核反應(yīng)方程為:36Li+01n→24He+13H。 (2)因?yàn)? g氚為13mol,根據(jù)核反應(yīng)方程,實(shí)現(xiàn)核轉(zhuǎn)變的36Li也為13mol,所以有2.01023個(gè)36Li實(shí)現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變。 (3)根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2,核聚變反應(yīng)中有5個(gè)核子參加了反應(yīng),5個(gè)核子釋放總能量 ΔE=55.610-13J=2.810-12J, 所以質(zhì)量虧損為Δm=ΔEc2=2.810-12(3108)2kg=3.110-29kg。 答案:(1)36Li　24He　(2)2.01023個(gè) (3)3.110-29kg