《人教版高中物理选修3-5第十九章7.核聚变8.粒子和宇宙2.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修3-5第十九章7.核聚变8.粒子和宇宙2.docx（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、名校名 推荐更上一层楼基础 巩固1.下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是()A. 1530 P 1430 Si + 10 eB. 12 H + 13 H 24 He + 10 nC.146 C 147 N +01 eD. 92238 U 90234 Th + 24 He解析： 因为轻核结合成质量较大的核叫聚变，此题关键在一个“聚”字，暗示变化之前应至少有两种核，四个选项中只有B 选项符合要求 .答案： B2.(经典回放 )如下一系列核反应是在恒星内部发生的.p+ 126 C 137 N137 N 136 C +e+p+136 C 147 Np+147 N 158 O158 O 157 N +
2、e+ + p+ 157 N 126 C +其中 p 为质子，为 粒子，e+ 为正电子，为一种微子，已知质子的质量为mp=1.672 64810-27kg, 粒子的质量为 m-27kg, 正电子的质量为-31kg, 中微子的质量可=6.644 929 10me=9.11 10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.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+4p +2e+2答案： 设反应后释放的能量为Q，根据质能关系和能量守恒得2224mpc =m c +2mec +Q代入数值
3、可得3.在某些恒星内， 3 个 粒子结合成一个126 C 核 .126 C 的质量是 12.000 0 u, 42 He 的质量是 4.0026 u,这个反应放出多少能量 ?解析： 先求出反应前后的质量亏损，然后由质能方程求出反应中放出的能量.三个 粒子结合成一个 126 C 核的质量亏损为m=3m C=34.002 6u-12.000 0u=0.007 8u ，-m则放出的能量为E=0.007 8 931.5 MeV=7.265 7 MeV.4.两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素 ).已知氘核质量mD =2.013 6 u ，氦核质量 mHe=3.015 0 u，中子质量-27m
4、n=1.008 7 u.( 已知 1 u=1.660 566 10 kg)(1)写出聚变的核反应方程；(2)求该反应中的质量亏损；(3)计算释放出的核能 .解析： (1) 12 H + 12 H 32 He + 10 n(2) m=2mD-mHe -mn=22.013 6 u-3.015 0 u-1.008 7 u=0.003 5 u1名校名 推荐2(3)E=mc=0.003 5 931.5 MeV=3.26 MeV答案： (1) 12 H + 12 H 32 He + 10 n(2)0.003 5(3)3.26 MeV 合 用5.( 典回放 )下面是一核反 方程：12 H + 13 H 24
5、He +X ，用 c 表示光速， ()A.X 是 子，核反 放出的能量等于 子 量乘以c2B.X 是中子，核反 放出的能量等于中子 量乘以c2C.X 是 子， 核反 放出的能量等于 核与 核的 量和减去氦核与 子的 量和，再乘以c2c2D.X 是中子，核反 放出的能量等于 核的 量和减去氦核与中子的 量和，再乘以解析： 根据 量数与 荷数守恒，可知X 是中子，又由 能方程可知核反 放出的能量：E=(m 氘 +m 氚-m 氦 -mn)c2，故 D 项.答案： D6.目前普遍 ， 子和中子都是由被称 u 夸克和 d 夸克的两 夸克 成.u 夸克 量 21 ()e，d 夸克 量 -e， e 基元 荷
6、 .下列 断可能正确的是33A. 子由1 个 u 夸克和1 个 d 夸克 成，中子由1 个 u 夸克和2 个 d 夸克 成B. 子由2 个 u 夸克和1 个 d 夸克 成，中子由1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克 成C. 子由1 个 u 夸克和2 个 d 夸克 成，中子由2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克 成D. 子由2 个 u 夸克和1 个 d 夸克 成，中子由1 个 u 夸克和1 个 d 夸克 成解析： 目中 出的信息是 u 夸克与 d 夸克的 荷量， 故 从 子 一个元 荷，中子不 荷的角度考 ，分析可知 B 正确 .答案： B7.(2005 广 )下列 法不正确的是()A. 12
7、H +13 H 42 He + 10 n 是聚 B. 23592 U + 10 n 14054 Xe+ 9438 Sr +2 10 n 是裂 C. 88226 Ra 86222 Rn + 42 He 是 衰 D. 1124 Na 1224 Mg +01 e是裂 解析：聚 是把 核 合成 量 大的核并放出核能的 程；裂 是重核分裂成 量 小的核并放出核能的 程；衰 是原子核放出、粒子后， 新的原子核的 化.放出 粒子叫做 衰 ，放出 粒子叫做 衰 .比 以上四式可知，只有D 是不正确的 .它 是 衰 ，而不是裂 .答案： D8.新中国成立后， 了打破西方霸 主 的核威 ，巩固我 来之不易的独立主
8、 ，无数科技工作者以全世界独一无二的 情及 苦 斗的精神投入核武器的研制工作之中. 于在1964 年、 1967 年成功爆炸我国第一 原子 和 ，下列核反 方程可表示两 的爆炸原理的是 ()2名校名 推荐A. 147 N + 24 He 178 O + 11 HB. 92235 U + 10 n 3890 Sr + 13654 Xe+10 10 nC. 92238 U 90234 Th+ 24 HeD. 12 H +13 H 24 He + 01 n解析： 原子弹利用核裂变而氢弹利用核聚变后而获得巨大核能，故B 项对应原子弹而D 项对应氢弹的爆炸原理，即轻核聚变，A 项为人工核转变， C 项为
9、核衰变反应，不合要求 .答案： BD9.(2006 四川理综 )某核反应方程为 12H + 13 H 24 He +X. 已知 12H 的质量为 2.013 6 u.13H 的质量为 3.018 u, 24 He 的质量为4.002 6 u,X 的质量为 1.008 7 u.则下列说法中正确的是 ()A.X 是质子，该反应释放能量B.X 是中子，该反应释放能量C.X 是质子，该反应吸收能量D.X 是中子，该反应吸收能量解析： 由质量数守恒有： X核的核子数： A=2+3-4=1 ；由电荷数守恒有： X 核的质子数：Z=1+1-2=0 ，由此可得X 是中子；由题目给出的已知条件，可算出反应后的质
10、量亏损：m=(2.013 6+3.018-4.002 6-1.008 7)u=0.020 3 u 0，由于反应过程存在质量亏损，因此该反应必定释放能量 .答案： B10.(2006 广东 )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()A. “人造太阳 ”的核反应方程是12 H + 13 H 42 He + 10 nB. “人造太阳 ”的核反应方程是23592 U +10 n 14156 Ba + 9236 Kr +3 10 nC. “人造太阳 ”释放的能量大小的计算公式是1D. “人
11、造太阳 ”核能大小的计算公式是E=22E=mcmc2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 .答案： AC11.核聚变的燃料氘可以从海水中提取.海水中的氘主要以重水的形式存在，含量为0.034gL-1 ，从 1 L 海水中提取的氘发生反应时，能释放多少能量？相当于燃烧多少升汽油？(汽油的燃烧值为 4.6 107 J/kg)解析： 根据题意得出能量之间的关系即可计算.1 L 海水含氘 0.034 g ，合 0.017 mol. 而 1 个氘核反应放出17.
12、51 MeV ，故 1 L 海水放出能量为 0.017 6.03 102317.51 MeV=1.781023 MeV ，相当于300 L 汽油燃烧放出的能量 .12.(经典回放 )太阳现正在处于主序星演化阶段，它主要是由电子和11 H 、42 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2 01 e+4 11 H 42 He +“释放的核能 ”，3名校名 推荐这些核能最后转化为辐射能，根据目前关于恒星的演化的理论，若由聚变反应而使太阳中的11 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11 H 核组成
13、 .(1) 为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M ，已知地球半径R=6.4 106m.地球质量 m=6.01024 kg ，日地中心的距离r=1.5 1011 m，地表面处的重力加速度g=10 m/s2，1 年约7M.3.2 10 s，试估算目前太阳的质量(2) 已知质子质量 mp=1.672 610-27kg，24 He 质量 ma=6.645 810-27kg，电子质量 me=0.9 10-30 kg,光速 c=3108m/s，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能.(3) 已知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能W=1.35 103W/m 3,试估算太阳
14、继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命.(估算结果只要求一位有效数字)解析： 利用万有引力定律和牛顿运动定律计算出太阳的质量.根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能.太阳的总辐射能与每秒太阳向外辐射的能量之比就是太阳继续保持在主序星阶段的寿命 .(1) 设地球绕太阳运动的周期为T，由万有引力定律和牛顿运动定律可知Mm22Gr 2=m(T)r,地球表面的重力速度g=G mR 2 ,由式联立解得M=2 1030 kg,以题给数据代入，得M=2 1030 kg.(2) 根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为E=(4mp+2me-m)c2，代入数据，解得E=4.2 10-12J.(3) 根据题设假定 ,在太阳继续保持在主序星阶段的时间内,发生题中所述的核聚变反应的次数为MN= 4m p 10% ，则太阳的总辐射能为E=N E.设太阳的辐射是各向同性的，则每秒太阳向外辐射的能量为2 =4rW所以太阳继续保持在主序星阶段的时间为Et=,由以上各式解得0.1MEet=0.4m p4 r 2W以题给数据代入，可解得t=1 1010 年=1 百亿年 .4名校名 推荐5