1、第十九章 原子核课前预习作业课堂检测作业课时7 核聚变课时8 粒子和宇宙课后巩固作业基础训练课前预习作业一、选择题1发生轻核聚变的方法是()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C解析：轻核聚变需要几百万摄氏度以上，使核子间的距离达到1015 m以内，核力发生作用发生聚变反应，选项C正确2下列关于聚变的说法中，错误的是()A要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B轻核聚变需要几百万开尔文的高温，因此聚变又叫做热核反应C原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，所以氢弹可以利用原子弹引发热核反应D太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应，在地球内部也可以自发
2、地进行D解析：轻核聚变时，要使轻核之间距离达到1015 m，所以必须克服库仑斥力做功，A正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力发生作用的范围，实验证实，原子核的温度必须达到几百万开尔文时才有这样的能量，这样高的温度可以利用原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳和许多恒星内部都存在着热核反应，但在地球内部不会自发地进行，D错误3根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是()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A解析：宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，这之后又经历了质
3、子和中子等强子时代，再之后是自由的光子、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错误4.(多选)国家国防科技工业局首次发布“嫦娥三号”月面虹湾局部影像图，如图所示科学家发现在月球上含有丰富的 32 He(氦3)它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He32He211H42He.关于32He聚变，下列表述正确的是()BCA聚变反应不会释放能量B聚变反应产生了新的原子核C聚变反应会有质量亏损D目前核电站都采用32He聚变反
4、应发电解析：聚变反应是将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量但目前核电站都采用铀核的裂变反应综上所述，选项B、C正确5(多选)核聚变的主要原料氘，在海水中含量极其丰富已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，32He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是()A两个氘核聚变成一个32He所产生的另一个粒子是质子B两个氘核聚变成一个32He所产生的另一个粒子是中子C两个氘核聚变成一个32He所释放的核能为(m1m3m4)c2D与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性BD解析：由核反应方程知2 21H 32He 10X，X应为中子，释放的核
5、能应为E(2m1m3m2)c2，聚变反应的污染非常小而现实运行的裂变反应的废料具有很强的放射性，故A、C均错误，B、D正确6(多选)关于人们发现的新粒子，下列说法正确的是 ()A许多粒子都有自己的反粒子B把粒子分为强子、轻子、媒介子，根据是粒子与各种相互作用的关系C质子属于强子D光子属于轻子ABC解析：根据粒子的分类、粒子与反粒子描述知A、B、C正确；光子属媒介子二、非选择题7太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源(已知质子质量为mH1.007 3 u，氦核质量为mHe4.001 5 u，电子质量为me0.000 5
6、5 u)(1)写出这个核反应方程(2)这一核反应能释放多少能量？(3)已知太阳每秒释放的能量为3.81026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？答案：(1)411H42He2 01e(2)24.78 MeV(3)4.22109 kg解析：(1)由题意可得核反应方程应为411H42He2 01e.(2)反应前的质量m14mH41.007 3 u4.029 2 u，反应后的质量m2mHe2me4.001 5 u20.000 55 u4.002 6 u，mm1m20.026 6 u，由质能方程得，释放能量Emc20.026 6931.5 MeV24.78 MeV.(3)由质能方程Emc2得太阳每秒
7、减少的质量mEc2 3.8102631082 kg4.22109 kg.基础训练课堂检测作业一、单项选择题1关于粒子，下列说法中不正确的是()A质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B质子、中子本身也有复杂的结构C质子是带电的强子D夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位A解析：质子和中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，故选项A错误，选项B正确；不同的夸克组成强子，有的强子带电，有的强子不带电，质子是最早发现的带正电的强子，故选项C正确；夸克模型是研究强子的理论，不同夸克带的电荷不同，分别为元电荷的 23或 13，这说明电子电荷不再是电荷的最小单位，故选项D正确2某科学家提出年
8、轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H12 6C13 7NQ1，11H15 7N12 6CXQ2，方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量如表(u为质量单位)：以下推断正确的是()AX是32He，Q2Q1 BX是42He，Q2Q1CX是32He，Q2Q1DX是42He，Q2m1，根据质能方程Emc2可求解Q2Q1，故选B.3一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是()A核反应方程是11H10n31HB聚变反应中的质量亏损mm1m2m3C辐射出的光子的能量E
9、(m3m1m2)cD光子的波长hm1m2m3c2B解析：11H10n21H，选项A错误；由题可知，该反应的质量亏损为mm1m2m3，选项B正确；根据爱因斯坦的质能方程Emc2得，该反应辐射出的光子的能量为E(m1m2m3)c2，选项C错误；由Ehhc得hm1m2m3c，选项D错误4如图所示，托卡马克(Tokamak)是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal(环形的)、kamera(真空室)、magnit(磁)的头两个字母以及katushka(线圈)的第一个字母组成的缩写词根据以上信息，下列判断中可能正确的是()ABDA这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，和太阳发
10、光的原理类似B线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出C这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同D这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定地进行解析：聚变反应原料在装置中发生聚变，放出能量，故A正确；线圈通电时产生磁场，带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用不飞出，故B正确；核电站的原理是裂变，托卡马克的原理是聚变，故C错误；该装置使人们可以在实验中控制反应速度，平稳释放核能，故D正确三、非选择题5一个氘核(21H)和一个氚核(31H)结合成一个氦核(42He)，同时放出一个中子，已知氘核质量为m12.014 1 u，氚核质量为m23.016 0 u，氦核质量
11、为m34.002 6 u，中子质量为m41.008 665 u，求：(1)写出聚变的核反应方程；(2)此反应过程中释放的能量为多少？平均每个核子释放出多少核能？答案：(1)21H31H42He10n(2)17.5 MeV 3.5 MeV解析：(1)核反应方程为21H31H42He10n.(2)此反应过程的质量亏损为m2.014 1 u3.016 0 u4.002 6 u1.008 665 u0.018 835 u，Emc20.018 835931.5 MeV17.5 MeV.平均每个核子释放的核能为17.55 MeV3.5 MeV.6如下一系列核反应是恒星内部发生的p12 6C13 7N 13
12、 7N13 6Cep13 6C14 7N p14 7N15 8O15 8O15 7Nep15 7N12 6C其中p为质子，为粒子，e为正电子，为一种中微子已知质子的质量为mp1.672 6481027 kg，粒子的质量为m6.644 9291027 kg，正电子的质量为me9.111031 kg，中微子的质量可忽略不计真空中的光速c3.00108 m/s，试计算该系列反应完成后释放的能量答案：3.951012 J解析：为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸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4p2e2设反应后释放的能量为Q，根据质能关系和能量守恒得4mpc2mc22mec2Q代入数值可得Q3.951012 J.谢谢观赏！Thanks!