1、第十九章第七、八节 基础夯实 一、选择题(13题为单选题，4、5题为多选题)1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HeHe2HHe。关于He聚变下列表述正确的是(B)A聚变反应不会释放能量B聚变反应产生了新的原子核C聚变反应没有质量亏损D目前核电站都采用He聚变反应发电解析：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正确。22010年3月31日欧洲大型强子对撞
2、机实现首次质子束对撞成功。科学家希望以接近光速飞行的质子在发生撞击之后，能模拟宇宙大爆炸的能量，并产生新的粒子，帮助人类理解暗物质、反物质、以及其他超对称现象，从根本上加深了解宇宙本质，揭示宇宙形成之谜。欧洲科研机构宣布他们已经制造出9个反氢原子。请推测反氢原子的结构是(B)A由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成B由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成C由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成D由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成解析：根据反粒子定义，“反粒子”与“正粒子”具有相同的质量，但带有等量的异性电荷。 因此“反氢原子”应该具有与氢原子相同的质量，相反
3、的电荷符号且等量的电荷量。所以反氢原子是由H核和e构成的。32002年，美国科学杂志评出的2001年世界十大科技突破中，有一次是加拿大萨德伯里中微子观测站的结果，该站揭示了中微子失踪的部分中微子在运动过程中转化为一个子和一个子。在上述研究中有以下说法，正确的是(B)若发现子和中微子的运动方向一致，则子的运动方向与中微子的运动方向一定相反若发现子和中微子的运动方向一致，则子的运动方向与中微子的运动方向可能一致若发现子和中微子的运动方向相反，则子的运动方向与中微子的运动方向一定一致若发现子和中微子的运动方向相反，则子的运动方向与中微子的运动方向可能相反ABCD解析：中微子在转化为子和子的前后过程中
4、满足动量守恒定律。4据新华社报道，由我国自行设计、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HHHenB“人造太阳”的核反应方程是UnBaKr3nC“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是Emc2D“人造太阳”核能大小的计算公式是Emc2解析：“人造太阳”是全超导核聚变实验装置，核反应是轻核聚变而不是重核裂变，故选项A正确，选项B错误；核能大小的计算根据爱因斯坦的质能方程，故选项C正确，选项D错误。5(2019安徽省明光中学高二下学期期中)已知氘核的比结合能是1.09 MeV，氚核的比结合能
5、是2.78 MeV，氦核的比结合能是7.03 MeV。某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，则下列说法中正确的是(BC)A这是一个裂变反应B核反应方程式为HHHenC核反应过程中释放的核能是17.6 MeVD目前核电站都采用上述核反应发电解析：1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，这是两个比较轻的核转化成中等质量的核，所以属于聚变反应，A错误；根据质量数和质子数守恒，可以知道当1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核时会有一个中子生成，B正确；原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能。根据题意可知，核反应过程中释放的核能是E(7.0342.7831.092)MeV17.6 MeV，C正确；
6、目前核电站都是采用核裂变技术，D错误。二、非选择题6科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核(H)转化成一个氦核(He)和两个正电子(e)并放出能量，已知质子质量mp1.007 3 u，粒子的质量m4.001 5 u，正电子的质量me0.000 5 u,1 u质量相当于931 MeV的能量。写出该热核反应方程_4HHe2e_；一次这样的热核反应过程中释放出_24.86_MeV的能量。(结果保留四位有效数字)。解析：m4mpm2me41.007 3 u4.001 5 u20.000 5 u0.026 7 uEmc20.026 7 u931 MeV24
7、.86 MeV7太阳的能量来自氢核聚变：即四个质子(氢核)聚变一个粒子，同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中微子。如果太阳辐射能量的功率为P，质子H、氦核He、正电子e的质量分别为mP、ma、me，真空的光速为c，则(1)写出上述核反应方程式；(2)计算每一次聚变所释放的能量E；(3)计算t时间内因聚变生成的粒子数n。答案：(1)4HHe2e(2)E(4mPmame)c2(3)解析：(1)核反应方程式为：4HHe2e；(2)核反应过程中的质量亏损m(4mPmame)，根据爱因斯坦质能方程：Emc2可知，核反应释放的能量，E(4mPmame)c2。(3)设t时间内因聚变生成的粒子数为n，依据
8、能量关系PtnE有，n 能力提升 一、选择题(13题为单选题，4题为多选题)1(2018北京市房山区高三上学期期末)我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克” (英文名称：EAST，称“人造太阳”)。设可控热核实验反应前氘核(H)的质量为m1，氚核(H)的质量为m2，反应后氦核(He)的质量为m3，中子(n)的质量为m4，已知光速为c。下列说法中正确的是(A)A核反应放出的能量等于 (m1m2m3m4 )c2B由核反应过程质量守恒可知m1m2m3m4C这种热核实验反应是衰变D这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同解析：核反应过程中的质量亏损mm1m2m3m4，释放的核能
9、Emc2(m1m2m3m4)c2，故A正确；核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，因此m1m2m3m4，故B错误；这种装置的核反应是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置是核裂变，它们的核反应原理不相同，故CD错误。2一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(B)A核反应方程是HnHB聚变反应中的质量亏损mm1m2m3C辐射出的光子的能量E(m3m1m2)c2D光子的波长解析：HnH，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
10、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Ehh得，选项D错误。3“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核(称为子核)的过程。中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的。一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下列说法正确的是(B)A母核的质量数小于子核的质量数B母核的电荷数大于子核的电荷数C子核的动量与中微子的动量相同D子核的动能大于中微子的动能解析：
11、原子核(称为母核)俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核(称为子核)的过程。电荷数少1，质量数不变，故A错误，B正确；原子核(称为母核)俘获电子的过程中动量守恒，初状态系统的总动量为0，则子核的动量和中微子的动量大小相等，方向相反，故C错误；子核的动量大小和中微子的动量大小相等，由于中微子的质量很小，根据Ek知，中微子的动能大于子核的动能，故D错误，故选B。4K介子衰变的方程为K0，其中K介子和介子带负的元电荷e，0介子不带电，介子的质量为m。如图所示，两匀强磁场方向相同，以虚线MN为理想边界，磁感应强度分别为B1、B2。今有一个K介子沿垂直于磁场的方
12、向射入匀强磁场B1中，其轨迹为圆弧AP，P在MN上，K在P点时的速度为v，方向与MN垂直。在P点该介子发生了上述衰变。衰变后产生的K介子沿v反方向射出，其运动轨迹为如图虚线所示的“心”形图线。则以下说法正确的是(AD)A0介子做匀速直线运动B介子的运行轨迹为PENCMDPC介子运行一周回到P用时为tDB12B2解析：0介子不带电，不受洛伦兹力作用，故做匀速直线运动，A正确；根据左手定则可知：介子从P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1时，受到的洛伦兹力方向向上，所以介子的运行轨迹为PDMCNEP，故B错误；介子在整个过程中，在匀强磁场B1中运动两个半圆，即运动一个周期，在匀强磁场B2中运动半个
13、周期，所以T，故C错误；由图象可知，在匀强磁场B1中运动半径是匀强磁场B2中运动半径的一半，根据r可知，B12B2，故D正确。二、非选择题5如下一系列核反应是在恒星内部发生的。pCNNCepCNpNOONepNC其中p为质子，为粒子，e为正电子，为中微子，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，试计算该系列核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，系统反应最终等效为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
