高中物理 19.719.8 核聚变 粒子和宇宙课时作业（含解析）新人教版35.doc

核聚变 粒子和宇宙基础达标1一个氘核(h)与一个氚核(h)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，该聚变过程中()a吸收能量，生成的新核是heb放出能量，生成的新核是hec吸收能量，生成的新核是hed放出能量，生成的新核是he【解析】由质量数和电荷数守恒可判断产生的新核是he，其核反应方程式为hhnhe；由聚变反应中出现质量亏损可知，该反应放出能量，b选项正确【答案】b2发生轻核聚变的条件是()a用中子轰击b保持室温环境，增大压强c把物质加热到几百万摄氏度以上的高温d用光子照射【解析】发生轻核聚变的条件是使核的距离十分接近，达到1015m，这就要使原子核获得很大的动能，所用方法是把它们加热到几百万摄氏度以上的高温，因此聚变反应又叫做热核反应，c选项正确【答案】c3氘核(h)和氚核(h)的核反应方程如下：hhhen.设氘核质量为m1，氚核质量为m2，氦核质量为m3，中子质量为m4，则反应过程中释放的能量为()a(m1m2m3)c2b(m1m2m4)c2c(m1m2m3m4)c2d(m3m4m1m2)c2【解析】此反应的质量亏损为mm1m2m3m4，释放能量emc2(m1m2m3m4)c2.【答案】c4氘和氚发生聚变反应的方程式是hhhen17.6 mev，若有2 g氘和3 g氚全部发生聚变，na为阿伏加德罗常数，则释放的能量是()ana17.6 mev b5na17.6 mevc2na17.6 mev d3na17.6 mev【解析】由核反应方程可知1个氘核和1个氚核聚变成氦核时放出17.6 mev能量和1个中子，则1 mol的氘和1 mol氚全部聚变成1 mol氦核时释放的能量为ena17.6 mev.【答案】a5关于粒子的分类，目前人们认为粒子世界是由下列哪三类粒子构成的()a媒介子、夸克、强子b夸克、轻子、强子c媒介子、轻子、强子d质子、中子、电子【解析】按照粒子与各种相互作用的不同关系，把粒子分为三大类，即强子、轻子和媒介子【答案】c6以下说法正确的是()a最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子b质子、中子、介子和超子都属于强子c强子、轻子都有内部结构d子质量比核子质量大，子不属于轻子【解析】最早发现的强子是质子，最早发现的轻子是电子，故选项a错误；强子有内部结构，由夸克组成，轻子没有内部结构，所以，c错误；质子、中子、介子、超子都属于强子，子质量比核子质量大，但仍属于轻子，d不正确【答案】b7关于粒子，下列说法正确的是()a电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子b强子都是带电粒子c夸克模型是探究三大类粒子结构的理论d夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位【解析】由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故a、b错误夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为e和，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，故c错误，d正确【答案】d8太阳现在正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和h、he等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e4hhe释放的能量，这些核最后转化为辐射能根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的h核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段为了简化，假定目前太阳全部由电子和h组成(1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量m1，已知地球半径r6.4106 m，地球质量m26.01024 kg，日地中心的距离r1.51011 m，地球表面处的重力加速度g取10 m/s2,1年约为3.2107 s，试估算目前太阳的质量m1；(2)已知质子质量mp1.67261027kg，he质量m6.64581027kg，电子质量me0.91030 kg，光速c3108 m/s.求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能【解析】(1)设t为地球绕日心运动的周期，由万有引力定律和牛顿运动定律可知gm22r地球表面处重力加速度g式联立得m1m22以题中所给数值代入得m121030 kg.(2)根据质量亏损和质能方程，该核反应每发生一次释放的核能为e(4mp2mem)c2.代入数值，解得e4.21012j.【答案】(1)21030 kg(2)4.21012 j能力提升1某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为hcnq1hncxq2.方程式中q1、q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核hhehecnn质量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001以下推断正确的是()ax是he，q2q1 bx是he，q2q1cx是he，q2q1 dx是he，q2q1.【答案】b2中子n、质子p、氘核d的质量分别为mn、mp、md.现用光子能量为e的射线照射静止氘核使之分解，反应方程为dpn.若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是()a.(mdmpmn)c2eb.(mpmnmd)c2ec.(mdmpmn)c2ed.(mpmnmd)c2e【解析】氘核分解成中子、质子时，质量增加mmpmnmd，所以2eke(mpmnmd)c2得中子动能为ek(mdmpmn)c2e故正确答案为c.【答案】c3.k介子衰变的方程为k0.其中k介子和介子是带负电的基元电荷，0介子不带电如图所示的1个k介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧ap，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧pb，两轨迹在p点相切，它们的半径rk与r之比为2：1，0介子的轨迹未画出由此可知的动量大小与0的动量的大小之比为()a1：1 b1：2c1：3 d1：6【解析】带电粒子k与在磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力bqv得r.k介子与介子带电量相同故运动的半径之比等于动量之比pk：pr：r02：1在衰变后介子与0介子动量方向相反，设k介子的动量为正，则介子动量为负值，由动量守恒pkpp0则p：p01：3故a、b、d错；c对【答案】c4雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(e)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯溶液的巨桶电子中微子可以将一个氯核变为一个氩核，其核反应方程式为eclare.已知cl核的质量为36.95658 u，ar核的质量为36.95691 u，e的质量为0.00055 u,1 u对应的能量为931.5 mev.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为()a0.82 mev b0.31 mevc1.33 mev d0.51 mev【解析】根据核反应前与反应后总能量守恒e36.95658931.5 mev(36.956910.00055)931.5 mev解得e0.82 mev.【答案】a5天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核(h)聚变成氦核(he)，同时放出2个正电子(e)和2个中微子(e)，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量(2)研究表明，银河系的年龄约为t3.81017s，每秒钟银河系产生的能量约为11037j(即p11017j/s)现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断(可能用到的数据：银河系质量约为m31041 kg，原子质量单位1 u1.661027 kg,1 mev相当于1.61013 j的能量，电子质量m0.0005 u，氦核质量m4