高中物理第十九章原子核七核聚变八粒子和宇宙学案新人教选修

七、核聚变 八、粒子和宇宙【学习目标】1．知道核聚变反应。

2．关注受控聚变反应研究的进展。

3．通过核能的利用，思考科学技术与社会进步的关系。

4．初步了解粒子物理学的基础知识，了解恒星的演化。

5．学生在学习中了解、感受科学发展过程中蕴藏着的科学和人文净胜。

【新知预习】一．核聚变1．核聚变的发生(1)两个________结合成质量较大的核，这样的核反应叫聚变．聚变后比结合能________，因此反应中会________能量．(2)要使氢核发生聚变，必须使它们的距离达到________以内，核力才起作用．由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的________．(3)轻核聚变需在几百万开尔文的高温下才能进行，因此，轻核聚变又叫________反应． (4)氢弹原理：首先由普通炸药引爆原子弹，再由爆炸产生的________引发热核爆炸． (5)热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的________． 2．受控热核反应(1)聚变与裂变相比有很多的优点．①轻核聚变产能________，②地球上聚变燃料的储量________，③轻核聚变更为安全、清洁．(2)科学家设想的受控热核反应有两种方案：即________和________． 【疑难点拨】 1．聚变发生的条件(1)微观上，参与反应的原子核大小的尺寸范围，即10－15m ，所有的核都带有正电，相互间存在着库仑排斥力．要使原子接近这种程度，必须使它们具有很大的动能来克服原子核之间强大的库仑斥力．(2)宏观上，要使原子核具有如此大的动能，就有把它加热到几百万摄氏度以上的高温． (3)聚变反应方程式： 21H ＋31H→42He ＋10n2．热核反应的优越性(1)相同质量的核燃料，热核反应所释放的能量比较多． (2)热核反应产物基本上是稳定的氦核，生成的废物易处理． (3)热核反应所用的燃料——氘在地球上储量丰富． 二．粒子和宇宙1．基本粒子和新粒子(1)19世纪末，人们认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒，但电子、质子和中子的发现使人们知道是可以再分的，于是人们把光子、电子、质子和中子叫做________．(2)1932年发现了________，1937年发现了1946年发现了K 介子和μ介子，后来还发现了一些粒子，质量比质子的质量大，叫做________．(3)实验中发现，对应着许多粒子都存在着质量与它相同而电荷及其他一些物理性质________的粒子，叫做反粒子．(4)按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子分为三大类：______、______和媒介子．(5)强子是参与________的粒子，最早发现的轻子是________，媒介子是传递各种相互作用的粒子，如光子传递各种相互作用．2．夸克模型强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克，夸克有6种，它们是 、下夸克、 、粲夸克、 、顶夸克，它们带的电荷分别为元电荷的________或________，每种夸克都有对应的反夸克．【导析探究】 导析一.核聚变例1 某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论其中的两个核反应方程为11H ＋C 126→N 137＋Q 1，11H ＋N 157→C 126＋X ＋Q 2A．221221C．X是32He，Q2<Q1 D．X是42He，Q2<Q1例2 下列关于聚变的说法中，正确的是( )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摄氏度的高温，因此聚变又叫热核反应C．氢弹利用普通炸药引发热核反应D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应【当堂检测】1．关于已建成核电站，下列说法中正确的是( )A．它们都是利用核聚变释放原子能的B．它们都是利用核裂变释放原子能的C．两者的核燃料都是纯铀235D．有的核电站利用核裂变释放原子能，有的核电站利用核聚变释放原子能2．太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着剧烈的( ) A．衰变反应 B．人工核反应 C．裂变反应 D．热核反应3．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4．下列核反应方程及其表述都正确的是( )A．32He＋21H→42He＋11H是聚变反应B．23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n是裂变反应C．21H＋31H→42He＋10n是聚变反应D．2411Na→2412Mg＋e0是裂变反应12019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示,一个带正电荷q、质量为m的小球,从光滑绝缘斜面轨道的A点由静止下滑,然后沿切线进入竖直面上半径为R的光滑绝缘圆形轨道,恰能到达轨道的最高点B.现在空间加一竖直向下的匀强电场,若仍从A点由静止释放该小球(假设小球的电荷量q在运动过程中保持不变,不计空气阻力),则（）A．小球一定不能到达B点B．小球仍恰好能到达B点C．小球一定能到达B点,且在B点对轨道有向上的压力D．小球能否到达B点与所加的电场强度的大小有关2．关于牛顿第一定律和惯性有下列说法，其中正确的是（）A．由牛顿第一定律可知，物体在任何情况下始终处于静止状态或匀速直线运动状态B．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性C．牛顿第一定律只是反映惯性大小的，因此也叫惯性定律D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动3．吴菊萍徒手勇救小妞妞，被誉为“最美妈妈”。

若两岁的妞妞质量约为12kg，从十楼坠落，下落高度为28.8m，吴菊萍的手臂与妞妞的接触时间约为0.1s，已知重力加速度g=10m/s2，则她受到的冲击力约为A．3000N B．2880N C．1440N D．3220N4．场是物理学中的重要概念。

物体之间的万有引力是通过引力场发生的，地球附近的引力场又叫重力场。

若某点与地心相距x，类比电场强度的定义，该点的重力场强度用E表示。

已知质量均分布均匀的球壳对壳内任一物体的万有引力为零，地球半径为R。

则能正确反应E与x关系的图像是（）A．B．C．D．5．如图所示，一端搁在粗糙水平面上，另一端系一根细线（线竖直）处于静止状态的重直杆A 受到的作用力个数（ ）A ．1B ．2C ．3D ．46．如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R 。

金属棒ab 与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下（方向不变），现使磁感应强度随时间均匀减小，ab 始终保持静止。

下列说法正确的是（ ）A ．ab 中的感应电流方向由b 到aB ．电阻R 的热功率逐渐变小C ．ab 所受的安培力逐渐减小D ．ab 所受的静摩擦力保持不变7．2019年9月29日下午在第十三届女排世界杯中，中国女子排球队以十一战全胜的战绩卫冕世界杯冠军，如图所示为运动员朱婷在后排强攻。

若运动员朱婷此时正在后排离球网3m 处强攻，速度方向水平。

设矩形排球场的长为2L ，宽为L(实际L 为9m)，若排球(排球可视为质点)离开手时正好在3m 线(即3L线)中点P 的正上方高h 1处，球网高H ，对方运动员在近网处拦网，拦网高度为h 2，且有h 1>h 2 >H ，不计空气阻力。

为了使球能落到对方场地且不被对方运动员拦住，则球离开手的速度v 的最大范围是(排球压线不算犯规) （ ）A ．11432()32L g L g v h H h <≤- B ．2211432()322L g L L g v h H h ⎛⎫⎛⎫<≤+ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭C ．121432()32L g L g v h h h ⋅<≤⋅- D ．22121432()322L gL L g v h h h ⎛⎫⎛⎫⋅<≤+⋅ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭8．中国空间技术研究院空间科学与深空探测首席科学家叶培建近日透露，中国准备在2020年发射火星探测器，2021年探测器抵达火星，并有望实现一次“绕”、“落”和“巡”的任务。

火星绕太阳公转周期约为地球公转周期的2倍，火星的直径约为地球的一半，质量仅是地球的0.1倍。

由以上信息可知（ ） A ．发射火星探测器需要的速度不能小于16.7km/s B ．探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的引力小 C ．火星绕太阳的轨道半径约为地球绕太阳的轨道半径的4倍 D ．在火星表面发射近地卫星的速度小于地球的第一宇宙速度9．如图甲所示是法拉第制作的世界上最早的发电机的实验装置。

有一个可绕固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁体中实验时用导线连接铜盘的中心C 。

用导线通过滑片与钢盘的边线D 连接且按触良好，如图乙所示，若用外力转动手柄使圆盘转动起来，在CD 两端会产生感应电动势（ ）A ．如图甲所示，产生感应电动势的原因是铜盘盘面上无数个以C 为圆心的同心圆环中的磁通量发生了变化B ．如图甲所示，因为铜盘转动过程中穿过铜盘的磁通量不变，所以没有感应电动势C ．如图乙所示，用外力顺时针（从左边看）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R 的电流自下而上D ．如图乙所示，用外力顺时针（从左边看）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R 的电流自上而下 10．如图所示，AB 是一根裸导线，单位长度的电阻为R 0，一部分弯曲成直径为d 的圆圈，圆圈导线相交处导电接触良好．圆圈所在区域有与圆圈平面垂直的均匀磁场，磁感强度为B 0导线一端B 点固定，A 端在沿BA 方向的恒力F 作用下向右缓慢移动，从而使圆圈缓慢缩小．设在圆圈缩小过程中始终保持圆的形状，设导体回路是柔软的，此圆圈从初始的直径d 到完全消失所需时间t 为（ ）A ．2216d B FR πB ．2208d B FRC ．224d B FR πD ．2202d B FR二、多项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分11．水平放置的平行板电容器，极板长为l ，间距为d ，电容为C 。

竖直挡板到极板右端的距离也为l ，某次充电完毕后电容器上极板带正电，下极板带负电，所带电荷量为Q 1如图所示，一质量为m ，电荷量为q 的小球以初速度v 从正中间的N 点水平射人两金属板间，不计空气阻力，从极板间射出后，经过一段时间小球恰好垂直撞在挡板的M 点，已知M 点在上极板的延长线上，重力加速度为g ，不计空气阻力和边缘效应。