2012高中物理 第19章 7-8核聚变课后巩固练习 新人教版选修3-5

用心 爱心 专心1 7 7 核聚变核聚变 8 8 粒子和宇宙粒子和宇宙 一 单项选择题 1 下列关于原子核聚变的说法不正确的是 A A 任何两个原子核都可以发生聚变 B 原子核必须在超高温下才能发生聚变 C 大量的氢原子核聚变时释放出惊人的能量 D 目前人类还不能有效控制原子核聚变 2 下列说法不正确的是 D A H HHe n 是聚变 2 13 1 4 21 0 B U nXe Sr 2 n 是裂变 235921 0 1405494381 0 C UTn He 是 衰变 23892 234 904 2 D NaMg e 是裂变 2411 24 120 1 解析 裂变是重核分裂成质量较小的核的过程 3 正电子是电子的反粒子 它跟普通电子的电量相等 而电性相反 科学家设想在宇 宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质 反物质 1997 年初和年底 欧洲和美 国的科学研究机构先后宣布 他们分别制造出 9 个和 7 个反氢原子 这是人类探索反物质 的一大进步 你推测反氢原子的结构是 B A 由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成 B 由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成 C 由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成 D 由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成 解析 反氢原子的结构应该是反质子与反电子组成 即一个带负电荷的质子与一个带 正电荷的电子构成 4 根据宇宙大爆炸的理论 在宇宙形成之初是 粒子家庭 尽显风采的时期 那么在 大爆炸之后最早产生的粒子是 A A 夸克 轻子 胶子等粒子 B 质子和中子等强子 C 光子 中微子和电子等轻子 D 氢核 氘核 氦核等轻核 解析 宇宙形成之初产生了夸克 轻子和胶子等粒子 之后经历了质子和中子等强子 时代 再之后是自由光子 中微子 电子大量存在的轻子时代 再之后是中子和质子结合 成氘核 并形成氦核的核时代 之后电子和质子复合成氢原子 最后形成恒星和星系 因 此 A 正确 B C D 的产生都在 A 之后 故 B C D 错 二 双项选择题 5 下列说法正确的是 BD A 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应 B 卢瑟福的 粒子散射实验可以估算原子核的大小 C 玻尔理论是依据 粒子散射实验分析得出的 D 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时 电子的动能减小 电 势能增大 总能量增大 解析 太阳辐射的能源主要来自聚变反应 A 错 玻尔理论是在普朗克的量子论和爱 用心 爱心 专心2 因斯坦关于光子的概念下提出的 C 错 6 2011 年湛江二模 据报道 我国自行设计 研制的世界第一套全超导核聚变实验 装置 又称 人造太阳 已完成了首次工程调试 下列关于 人造太阳 的说法正确的是 AC A 人造太阳 的核反应方程是 H HHe n 2 13 1 4 21 0 B 人造太阳 的核反应方程是U nBa Kr 3 n 235921 0 1415692361 0 C 根据公式 E mc2可知 核燃料的质量相同时 聚变反应释放的能量比裂变反 应大得多 D 根据公式 E mc2可知 核燃料的质量相同时 聚变反应释放的能量与裂变反 应释放的能量相同 解析 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大 3 4 倍 质量相同时 核子数 更多 7 下列说法中正确的是 AB A 聚变反应中有质量亏损 所以必向外界放出能量 B 使核发生聚变反应必须使核之间的距离接近到 1 5 10 15 m 也就是接近到核力 能够发生作用的范围内 C 要使核发生聚变反应 无须克服核力做功 D 热核反应只有在人工控制下才能发生 解析 由质能方程可知 A 正确 轻核结合成质量较大核 必须使轻核间的距离达到能 产生核力的范围 才能使它们紧密地结合起来 B 正确 C 错误 热核反应必须在很高的温 度下才能发生 不一定要人工控制 D 错误 8 下列说法正确的是 BD A N HC He 是 衰变过程 15 71 1 12 64 2 B H HHe 是核聚变反应方程 1 12 1 3 2 C UTh He 是核裂变反应方程 23892 234 904 2 D He AlP n 是原子核的人工转变方程 4 22713 30 151 0 解析 A D 中核反应方程为人工核转变 B 中核反应方程为聚变 C 中核反应方程为 衰变方程 9 下列所述正确的是 CD A 原子是组成物质的不可再分的最小微粒 B 原子是最大的微粒 C 原子由原子核和核外电子构成 质子和中子组成了原子核 D 质子 中子本身也是复合粒子 它们也有着自己的复杂结构 解析 原子是由原子核和核外电子组成的 故 A 错 分子是比原子还大的微粒 故 B 错 三 非选择题 10 在某些恒星内 三个 粒子结合成一个C 核 从元素周期表中查出C 的质量 12 612 6 和 He 的质量 计算这个反应中放出的能量 4 2 解 从元素周期表中查得C 的质量为 12 000 0 u He 的质量为 4 002 6 u 根据 12 64 2 质能方程可以求出这个反应中放出的能量 三个 粒子结合成一个C 核的质量亏损 12 6 m 3 4 002 6 u 12 000 0 u 0 007 8 u 放出的能量 E 0 007 8 931 MeV 7 261 8 MeV 11 如下一系列核反应是在恒星内部发生的 p CN NC e 12 6 13 7 13 7 13 6 p CN p NO 13 6 14 7 14 7 15 8 ON e p NC 其中 p 为质子 为 粒子 e 为正电子 15 8 15 7 15 7 12 6 为一种中微子 已知质子的质量为mp 1 672 648 10 27 kg 粒子的质量为m 6 644 929 10 27 kg 正电子的质量为me 9 11 10 31 kg 中微子的质量可忽略不计 真空中 的光速c 3 00 108 m s 试计算该系列核反应完成后释放的能量 用心 爱心 专心3 解 为求出系列反应后释放的能量 将题中所给的核反应方程左右两侧分别相加 消 去两侧相同的项 系列反应最终等效为 4p 2e 2 设反应后释放的能量为 Q 根据质能关系和能量守恒得 4mpc2 m c2 2mec2 Q 代入数值可得 Q 3 95 10 12 J 12 若已知氘原子的质量为 2 014 1 u 氚原子的质量为 3 016 0 u 氦原子的质量为 4 002 6 u 中子的质量为 1 008 7 u 1 u 1 66 10 27 kg 1 写出氘和氚聚合的反应方程 2 试计算这个核反应释放出来的能量 解 1 H HHe n 2 13 1 4 21 0 2 核反应释放出来的能量为 E mc2 2 014 1 3 016 0 4 002 6 1 008 7 1 66 10 27 32 1016 J 2 8 10 12 J 13 太阳放出的大量中微子向地球飞来 但实验测定的数目只有理论的三分之一 后 来科学家发现中微子在向地球传播过程中衰变成一个 子和一个 子 若在衰变过程中 子的速度方向与中微子原来的方向一致 则 子的运动方向 C A 一定与 子同方向 B 一定与 子反方向 C 一定与 子在同一直线上 D 不一定与 子在同一直线上 解析 中微子衰变 子和 子 满足动量守恒 子的速度方向与中微子原来的方 向一致 子必定也在这条直线上 14 两个氘核聚变产生一个中子和氦核 氦的同位素 已知氘核的质量mD 2 013 60 u 氦核的质量mHe 3 015 0 u 中子的质量mn 1 008 7 u 1 写出聚变方程并计算释放的核能 2 若反应前两个氘核的动能为 0 35 MeV 它们正面对撞发生聚变 且反应后释放的核 能全部转化为动能 则产生的氦核和中子的动能各为多大 解 1 聚变的核反应方程 2 H He n 核反应过程中的质量亏损为 2 13 21 0 m 2mD mHe mn 0 003 5 u 释放的核能为 E 0 003