高中物理第十九章原子核第7节核聚变第8节粒子和宇宙课下作业新人教选修.docx

第7节 核聚变 第8节 粒子和宇宙1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错误，B正确。答案：B2正电子、负质子等都属于反粒子，它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等，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，欧洲和美国的科研机构先后宣布：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()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由一个不带电荷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：反氢原子的结构是由反粒子构成的物质，正电子、负质子等都属于反粒子，由反粒子的特点可知选项B正确。答案：B3关于聚变，以下说法中正确的是()A两个轻核聚变为中等质量的原子核时放出能量B同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍C聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积D发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能解析：两个轻核聚合为较大质量的原子核就可释放能量，但不一定是中等质量的核，故A项错误；聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大得多，故B项正确；裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体积，而聚变反应的条件是原子核间距达到1015 m，故要求有足够大的动能才能克服原子核间的斥力做功，故C错，D正确。答案：BD4月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3(He)”的化学元素，是热核聚变的重要原料。科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源。关于“氦3(He)”与氘核聚变，下列说法正确的是()A核反应方程为HeHHeHB核反应生成物的质量将大于参加反应物的质量C氦3(He)一个核子的结合能大于氦4(He)一个核子的结合能D氦3(He)的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量解析：根据质量数守恒、电荷数守恒和已知条件可以写出核反应方程为HeHHeH，故A对；由于此核反应过程中放出能量将出现质量亏损，所以B、C错，D正确。答案：AD5已知介子、介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克或反夸克)组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。ud带电荷量eeeeee下列说法中正确的是()A由u和组成B由d和组成C由u和组成 D由d和组成解析：根据电荷量关系可知，由于介子带有e的电荷量，又由于介子是由夸克和反夸克组成，根据题意可知介子(e)应由一个u夸克(e)和一个反夸克(e)组成，同理介子由一个d夸克和一个反夸克组成。答案：AD6质子质子循环发生的核反应被认为是恒星能量的一种可能来源，具体的一个循环过程是这样的：两个质子(H)发生聚变，生成一个氘核 (H)，生成的氘核(H)再与一个质子(H)聚变生成一个氦核(He)，接下来两个氦核(He)发生聚变，生成氦的同位素(He)同时再产生两个质子(H)，这两个质子(H)再度发生聚变进入下一个循环反应，成为恒星不竭之能量源泉。对于这种质子质子循环发生的核反应，下列说法正确的是()A两个质子(H)发生聚变，可表示为HHHeB两个质子(H)发生聚变，可表示为HH2HC一个完整的质子质子循环核反应可表示为3HHeeD一个完整的质子质子循环核反应可表示为6HHe2e2H解析：由题意及核反应中的质量数与电荷数守恒可得两个质子(H)发生聚变，可表示为HHHe，A正确、B错误；由题意可知一个完整的质子质子循环反应可表示为6HHe2e2H，C错误、D正确。答案：AD7(2012新课标全国卷)氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：HHHex，式中x是某种粒子。已知：H、H、He和粒子x的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u931.5 MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知，粒子x是_，该反应释放出的能量为_ MeV(结果保留3位有效数字)。解析：根据电荷数守恒和质量数守恒可知，x的质量数为1，电荷数为零，故x为中子。质量亏损m2.0141 u3.016 1 u(4.002 6 u1.008 7 u)0.018 9 u，Emc20.018 9931.5 MeV17.6 MeV。答案：n(或中子)17.68天文观测表明，几乎所有远处的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度(称为退行速度)越大；也就是说，宇宙在膨胀，不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即vHr ，式中H为一常量，称为哈勃常数，已知由天文观察测定。为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的。假设大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远。这一结果与上述天文观测一致。由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算式为T_。根据近期观测，哈勃常数H3102m/s光年，其中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年龄约为_年。解析：由题意知T，T年1010年。答案：10109太阳内部的核聚变反应可以释放出大量的能量，这些能量以电磁波辐射的形式向四面八方辐射出去，其总功率达P3.81026 W。(1)估算太阳每秒钟的质量亏损；(2)设太阳上的核反应都是4HHe2e228 MeV这种形式的反应(是中微子，其质量远小于电子质量，是穿透力极强的中性粒子)，地日距离L1.51011 m，试估算每秒钟太阳垂直照射地面上每平方米有多少中微子到达。(3)假设原始太阳全部由质子和电子组成，并且只有10%的质子可供“燃烧”，试估算太阳的寿命(太阳的质量为2.01030 kg，质子的质量为1.671027 kg)。解析：(1)太阳每秒钟释放的能量为EPt3.81026 J，由质能方程Emc2可得m kg4.2109 kg。(2)设E028 MeV，每秒钟的核反应的次数为：n8.481037次每秒钟产生的中微子为n12n1.6961038个建一个以L为半径的球模型，球的表面积为S4L22.8261023 m2则每平方米上有中微子的个数为：n261014个。(3)能发生反应的