学年高中物理第十九章原子核课时提升作业十七..核聚变粒子和宇宙新人教版选修.doc

课后提升作业【根底达标练】1.以下对核力的认识,正确的选项是( )A.核力是强相互作用的一种表现,比库仑力大得多B.核力存在于质子和中子、中子和中子之间,质子和质子之间只有库仑斥力C.核力是核子间相互吸引的力,是短程力D.核力只存在于相邻的核子之间,具有饱和性【解析】×10-15×10-15m时表现为吸引力,C错误。

2.中子n、质子p、氘核D的质量分别为m n、m p、m D。

现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解,反响方程式为γ+D→p+n。

假设分解后的中子、质子的动能可视为相等,那么中子的动能是( )A.[(m D-m p-m n)c2-E]B.[(m p+m n-m D)c2+E]C.[(m D-m p-m n)c2+E]D.[(m p+m n-m D)c2-E]【解析】选C。

据能量守恒可知:E+Δmc2=2E k,得:E k=(E+Δmc2),即E k=[(m D-m p-m n)c2+E],故C正确。

3.以下关于平均结合能的说法正确的选项是( )A.核子数越多,平均结合能越大B.核子数越多,平均结合能越小C.结合能越大,平均结合能越大D.平均结合能越大,原子核越稳定【解析】选D。

由核平均结合能随质量数的变化图象可知,中等质量核的平均结合能较大,所以A、B、C错;而平均结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,所以D对。

D、m p、m n分别表示氘核、质子、中子的质量,那么( )D=m p+m nD=m p+2m nn>m p+m DD<m p+m n【解析】选D。

质子和中子生成氘核,要放出能量,核反响方程为p n H,由爱因斯坦质能方程可知有能量的放出一定有质量的减少,所以m p+m n>m D,D选项正确。

5.(多项选择)关于质能方程,以下哪些说法是正确的( )A.质量减少,能量就会增加,在一定条件下质量转化为能量B.物体获得一定的能量,它的质量也相应地增加一定值C.物体一定有质量,但不一定有能量,所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系【解析】选B、D。

核聚变粒子和宇宙基础达标1．一个氘核(21H)与一个氚核(31H)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，该聚变过程中( )A．吸收能量，生成的新核是42HeB．放出能量，生成的新核是42HeC．吸收能量，生成的新核是32HeD．放出能量，生成的新核是32He【解析】由质量数和电荷数守恒可判断产生的新核是42He，其核反应方程式为21H＋31 H―→10n＋42He；由聚变反应中出现质量亏损可知，该反应放出能量，B选项正确．【答案】 B2．发生轻核聚变的条件是( )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γ光子照射【解析】发生轻核聚变的条件是使核的距离十分接近，达到10－15m，这就要使原子核获得很大的动能，所用方法是把它们加热到几百万摄氏度以上的高温，因此聚变反应又叫做热核反应，C选项正确．【答案】 C3．氘核(21H)和氚核(31H)的核反应方程如下：21H＋31H→42He＋10n.设氘核质量为m1，氚核质量为m2，氦核质量为m3，中子质量为m4，则反应过程中释放的能量为( ) A．(m1＋m2＋m3)c2B．(m1＋m2－m4)c2C．(m1＋m2－m3－m4)c2D．(m3＋m4－m1－m2)c2【解析】此反应的质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3－m4，释放能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2.【答案】 C4．氘和氚发生聚变反应的方程式是21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV，若有2 g氘和3 g氚全部发生聚变，N A为阿伏加德罗常数，则释放的能量是( )A．N A×17.6 MeV B．5N A×17.6 MeVC．2N A×17.6 MeV D．3N A×17.6 MeV【解析】由核反应方程可知1个氘核和1个氚核聚变成氦核时放出17.6 MeV能量和1个中子，则1 mol的氘和1 mol氚全部聚变成1 mol氦核时释放的能量为ΔE＝N A×17.6 MeV.【答案】 A5．关于粒子的分类，目前人们认为粒子世界是由下列哪三类粒子构成的( )A．媒介子、夸克、强子B．夸克、轻子、强子C．媒介子、轻子、强子D．质子、中子、电子【解析】按照粒子与各种相互作用的不同关系，把粒子分为三大类，即强子、轻子和媒介子．【答案】 C6．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．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D→p＋n.若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )A.12[(m D －m p －m n )c 2－E ] B.12[(m p ＋m n －m D )c 2＋E ] C.12[(m D －m p －m n )c 2＋E ] D.12[(m p ＋m n －m D )c 2－E ] 【解析】 氘核分解成中子、质子时，质量增加Δm ＝m p ＋m n －m D ，所以2E k ＝E －(m p ＋m n －m D )c 2得中子动能为E k ＝12[(m D －m p －m n )c 2＋E ]．故正确答案为C.【答案】 C 3.K －介子衰变的方程为K －→π－＋π0.其中K －介子和π－介子是带负电的基元电荷，π0介子不带电．如图所示的1个K －介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，它们的半径R k －与R π－之比为：1，π0介子的轨迹未画出．由此可知π－的动量大小与π0的动量的大小之比为( )A ．：1B ．：2C ．：3D ．：6【解析】 带电粒子K －与π－在磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力Bqv ＝mv 2R得R ＝mv Bq ＝p Bq.K －介子与π－介子带电量相同故运动的半径之比等于动量之比P k －：p π－＝R π－：R π0＝：1在衰变后π－介子与π0介子动量方向相反，设K －介子的动量为正，则π－介子动量为负值，由动量守恒p k －＝－p π－＋p π0则p π－：p π0＝：3故A 、B 、D 错；C 对． 【答案】 C4．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe )而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t 四氯乙烯溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核变为一个氩核，其核反应方程式为νe ＋3717Cl ―→3718Ar ＋ 0－1e.已知3717Cl 核的质量为36.95658 u ，3718Ar 核的质量为36.95691 u ， 0－1e 的质量为0.00055 u,1 u 对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为( )A ．0.82 MeVB ．0.31 MeVC ．1.33 MeVD ．0.51 MeV【解析】 根据核反应前与反应后总能量守恒E ＋36.95658×931.5 MeV＝(36.95691＋0.00055)×931.5 MeV解得E ＝0.82 MeV. 【答案】 A5．天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两。

第7节核聚变第8节粒子和宇宙课后训练1．关于聚变，以下说法正确的是( )A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量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2．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3．科学家发现在月球上含有丰富的32He (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32He＋32He→211H＋42He。

关于32He聚变，下列表述正确的是( )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32He聚变反应发电4．下面是一核反应方程21H＋31H→42He＋X。

用c表示光速，则( )A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c25．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。

太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )A．1036 kg B．1018 kgC．1013 kg D．109 kg6．已知π＋介子、π－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u或反夸克d)组A．π＋由u和d组成 B．π＋由d和u组成C．π－由u和d组成 D．π－由d和u组成7．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。

核聚变 粒子和宇宙时间：45分钟一、选择题(1～6题为单选，7～10题为多选)1．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是( B )A ．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多B ．聚变反应每个核子释放的平均能量一定比裂变反应大C ．聚变反应中粒子的比结合能变小D ．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增大解析：在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，故A 错误；由于聚变反应中释放出巨大的能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C 、D 错误．2．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成的．u 夸克带电荷量为23e ，d 夸克的带电荷量为－13e ，e 为元电荷，下列说法中可能正确的是( B ) A ．质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成B ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成C ．质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成D ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成 解析：质子11H带电荷量为2×23e ＋(－13e )＝e ，中子10n 带电荷量为23e ＋2×(－13e )＝0.可见B 正确．3．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30 MeV 的能量，当三个α粒子结合成一个碳(C)核时，放出7.26 MeV 的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时，释放的能量约为( D )A ．21.04 MeVB ．35.56 MeVC ．77.64 MeVD ．92.16 MeV解析：6个中子和6个质子可结合成3个α粒子，放出能量3×28.30 MeV＝84.90 MeV，3个α粒子再结合成一个碳核，放出7.26 MeV能量，故6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放能量为84.90 MeV＋7.26 MeV＝92.16 MeV.4．正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电荷量相等，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年年初和年底，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布，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( B )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：根据反物质的定义可判断B正确．5．“轨道电子俘获”也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，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核(称为子核)，并且放出一个中微子的过程，中微子的质量极小，不带电，很难被探测到，人们最早是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的．关于一个静止的母核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下面的说法中正确的是( C )A．子核的动量与中微子的动量相同B．母核的电荷数小于子核的电荷数C．母核的质量数等于子核的质量数D．子核的动能大于中微子的动能解析：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A错误；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B错误，C正确．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E k＝p22m知，中微子的动能大于子核的动能，故D错误．6．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子，同时放出一个γ光子．已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是( D )A．这个核反应是裂变反应B．这个反应的核反应方程是21H＋31H→42He＋210n＋γC．辐射出的γ光子的能量E＝(m3＋m4－m1－m2)c2D．辐射出的γ光子在真空中的波长λ＝hm1＋m2－m3－m4c解析：一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子，这是核聚变反应，A、B选项错误．核反应的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3－m4，辐射出的γ光子的能量E＝(m1＋m2－m3－m4)c2，C选项错误．γ光子在真空中的频率ν＝Eh，波长λ＝cν＝chE＝chm1＋m2－m3－m4c2＝hm1＋m2－m3－m4c，D选项正确．7．月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3(32He)”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，将为地球带来取之不尽的能源．关于“氦3(32He)”与氘核聚变，下列说法中正确的是( AD ) A．核反应方程为32He＋21H→42He＋11HB．核反应生成物的质量将大于参加反应的物质的质量C．氦3(32He)一个核子的结合能大于氦4(42He)一个核子的结合能D．氦3(32He)的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量解析：氦3(32He)与氘核聚变的核反应符合质量数与电荷数守恒，且聚变是放能反应，有质量亏损，新核的结合能大，故选A、D.8．关于核聚变，以下说法正确的是( ACD )A．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁B．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15 m以内，核力才能起作用D．地球聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核解析：与裂变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理，但核聚变不易控制其发电，还没有投入实际运行，所以B项是不正确的．9．下列说法正确的是( BC )A．聚变是裂变的逆反应B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，反应时放出能量C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子解析：聚变和裂变的反应物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反应，故A错；实现聚变反应必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反应还是释放能量，故B正确；实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了，另外，聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，容易处理，故C对；质子是最早发现的强子，故D错．10．下列说法正确的是( ADE )A．氢原子从第一激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小C．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4D．α粒子散射实验能揭示原子具有核式结构E．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应解析：根据hν＝E1－E2可知，氢原子从第一激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子，A正确；放射性物质的半衰期与元素所处的物理、化学状态无关，温度升高，其半衰期不变，B错误；Th核发生一次α衰变时，即放出一个α粒子时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2，C错误；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，D正确；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，即轻核聚变，E正确．二、非选择题11．已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，32He核的质量为3.015 0 u．两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成32He并放出一个中子，释放的核能全部转化为机械能．(质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，32He的质量可以认为是中子的3倍)(1)写出该核反应的反应方程式．(2)该核反应释放的核能是多少？(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核的动能是多少？答案：(1)21H＋21H―→32He＋10n (2)3.26 MeV (3)0.45 MeV解析：(1)核反应方程为：21H＋21H―→32He＋10n(2)质量亏损为：Δm＝2.013 6×2 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为：ΔE＝Δmc2＝0.003 5×931.5 MeV≈3.26 MeV(3)设中子和32He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2.反应前每个氘核的动能是E0，反应后中子和32He核动能分别为E1、E2，根据动量守恒定律，得m1v1－m2v2＝0，E1 E2＝p22m1∶p22m2＝m2m1＝3，E2＝E13＝1.04 MeV由能量的转化和守恒定律，得E1＋E2＝2E0＋ΔE，E0＝0.45 MeV.12．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v＝Hr.式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定．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．假定大爆炸后各星体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，其计算式如何表达？根据观测，哈勃常数H＝3×10－2 m/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多少年？答案：T＝1H1×1010年解析：由于大爆炸后各星体做匀速运动，令宇宙年龄为T，则星球现距我们的距离为r＝vT＝HrT，得T＝1H.T＝1H＝13×10－2 m/s·光年＝1 s·光年3×10－2 m＝1×365×24×3 600×3×1083×10－2×3 600×24×365年＝1×1010年．。

课时训练19核聚变粒子和宇宙题组一核聚变1.(多选)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.原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温,所以氢弹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解析:聚变时,要使轻核之间的距离达到10-15m,所以必须克服库仑斥力做功。

原子核必须有足够的动能,才能使它们接近核力能发生作用的范围。

实验证明,原子核必须处在几百万摄氏度以上的高温才有这样的能量,氢弹是利用原子弹爆炸获得高温引发热核反应的。

在太阳和许多恒星内部存在着热核反应。

答案:ABCD2.(多选)关于聚变,以下说法正确的是()A.两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量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错误。

聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时放出的能量大得多,这点我们由聚变反应的特点就可以知道,故B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10-15m,故要求有足够大的动能才能克服电荷间强大的斥力做功,故C错误,D正确。

答案:BD3.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He He→He。

关于He聚变,下列表述正确的是()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:聚变反应是轻核变为较大质量核的反应,发生质量亏损,释放能量。

目前核电站采用重核裂变反应。

答案:B题组二粒子和宇宙4.关于粒子,下列说法中正确的是()A.光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子B.质量比核子大的粒子都参与强相互作用C.强子、轻子、媒介子都由更基本的粒子夸克组成D.许多粒子都存在反粒子解析:质子、中子本身有复杂结构,选项A错误;τ子的质量比核子的质量大,但它属于轻子,不参与强相互作用,选项B错误;现代实验还没有发现轻子的内部结构,选项C错误。

第八节粒子和宇宙根底夯实一、选择题(1～3题为单项选择题，4、5题为多项选择题)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，如下列图。

科学家发现在月球上含有丰富的32He(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响的方程式为32He＋32He→211H＋42He。

关于32He聚变如下表述正确的答案是( B )A．聚变反响不会释放能量B．聚变反响产生了新的原子核C．聚变反响没有质量亏损D．目前核电站都采用32He聚变反响发电解析：聚变反响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响。

综上所述，选项B正确。

2．2010年3月31日欧洲大型强子对撞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、反物质以与其他超对称现象，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〞具有一样的质量，但带有等量的异性电荷。

因此“反氢原子〞应该具有与氢原子一样的质量，相反的电荷符号且等量的电荷量。

所以反氢原子是由1－1H核和01e构成的。

3．2002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局部中微子在运动过程中转化为一个μ子和一个τ子。

在上述研究中有以下说法，正确的答案是( B )①假设发现μ子和中微子的运动方向一致，如此τ子的运动方向与中微子的运动方向一定相反②假设发现μ子和中微子的运动方向一致，如此τ子的运动方向与中微子的运动方向可能一致③假设发现μ子和中微子的运动方向相反，如此τ子的运动方向与中微子的运动方向一定一致④假设发现μ子和中微子的运动方向相反，如此τ子的运动方向与中微子的运动方向可能相反A．①③B．②③C．③④D．①②解析：中微子在转化为μ子和τ子的前后过程中满足动量守恒定律。

[根底达标练]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．用γ光子照射D．把参与反响的物质加热到几百万摄氏度以上的高温答案D解析用中子轰击是核裂变反响发生的条件，故A项错误。

根据轻核聚变发生的条件可知，发生轻核聚变的方法是把参与反响的物质加热到几百万摄氏度以上的高温，故B、C两项错误，D项正确。

2．我国自行研制了可控热核反响实验装置“超导托卡马克〞。

设可控热核实验反响前氘核(H)的质量为m1，氚核(H)的质量为m2，反响后氦核(He)的质量为m3，中子(n)的质量为m4。

光速为c。

以下说法中不正确的选项是( )A．这种装置中发生的核反响方程式是H＋H→He＋nB．由核反响过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．核反响放出的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反响原理不相同答案B解析可控热核反响实验装置属于轻核聚变，所以D正确。

核反响方程为H＋H→He＋n，A正确。

在这个过程中满足爱因斯坦质能方程，即核反响放出的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2，所以C正确。

核反响过程中，有质量亏损，释放能量质量不守恒，B错误，所以不正确的选项为B。

3．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、平安的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反响的方程式为He＋He→2H＋He。

以下关于He聚变的表述正确的选项是( )A．聚变反响不会释放能量B．聚变反响产生了新的原子核C．聚变反响没有质量亏损D．目前核电站都采用He聚变反响发电答案B解析聚变反响是轻核变为较大质量核的反响，发生质量亏损，释放能量；目前核电站采用重核裂变反响，D错误；选项B正确，A、C错误。

4．(多项选择)热核反响是一种理想能源的原因是( )A．平均每个核子，比重核裂变时释放的能量多B．对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理C．热核反响的原料在地球上储量丰富D．热核反响的速度容易控制答案ABC解析热核反响速度不易控制，D错。

核聚变粒子和宇宙课后提高作业【基础达标练】1.(多项选择)聚变与裂变对照,以下说法正确的选项是()A.聚变比裂变产能效率高B.在目前情况下,使原子核聚变要比裂变简单C.原子弹的燃料是235UD.氢弹的原理是核的聚变,需由原子弹来引爆【剖析】选A、C、D。

聚变比裂变的平均结合能大,故A正确;在目前的条件下,核裂变要比核聚变简单很多,故B错;原子弹利用的核裂变燃料为235U,氢弹利用的核聚变需原子弹引爆,故C、D正确。

2.依照宇宙大爆炸的理论,在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期,那么在大爆炸此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【剖析】选A。

宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子,此后又经历了质子和中子等强子时代,再此后是自由的光子、中微子、电子大量存在的轻子时代,再此后是中子和质子结合成氘核,并形成氦核的核时代,此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此后,故B、C、D 错。

3.(多项选择)目前我国已经建成秦山和大亚湾核电站并投入使用,请依照所学物理知识,判断以下说法中正确的选项是()A.核能发电对环境的污染比火力发电要小B.核能发电对环境的污染比火力发电要大C.都只利用重核裂变释放大量的原子能D.既有重核裂变,又有轻核聚变释放大量的原子能【剖析】选A、C。

目前核电站都用核裂变,其原料是铀,且核裂变在核反应堆中应用是比较干净的能源,故A、C正确,B、D错。

4.为了研究宇宙起源,“阿尔法磁谱仪”(AMS)将在太空中搜寻“反物质”。

所谓“反物质”是由“反粒子”组成的。

“反粒子”与其对应的正粒子拥有相同的质量和相同的电荷量,但电荷的符号相反。

由此可知反氢原子是()A.由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子组成B.由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子组成C.由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子组成D.由1个不带电的中子和1个带正电荷的正电子组成【剖析】选B。

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版选修3_51．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．τ子质量比核子质量大，τ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，τ子质量比核子质量大，但仍属于轻子，D错误，B正确。

答案：B 2．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10－15 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。

课时提升作业十七核聚变粒子和宇宙(20分钟50分)一、选择题(本题共4小题,每小题7分,共28分)1.重核的裂变和轻核的聚变是人类利用核能的两种主要方法,下面关于它们的说法中正确的是( )A.裂变和聚变过程都有质量亏损B.裂变过程有质量亏损,聚变过程质量有所增加C.裂变过程质量有所增加,聚变过程有质量亏损D.裂变和聚变过程质量都有所增加【解析】选A。

重核裂变和轻核聚变都会放出能量;根据质能互换可知,它们都有质量亏损,故A正确,B、C、D错误。

2.我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”(英名称:EAST,俗称“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,光速为c,正确说法正确的是( )A.这种装置中发生的核反应方程式是H H He nB.由核反应过程质量守恒可知m1+m2=m3+m4C.核反应放出的能量等于(m1-m2-m3-m4)c2D.这种装置与我国大亚湾核电站所使用装置的核反应原理相同【解析】选A。

核反应方程为H H He n,选项A正确;反应过程中向外释放能量,故质量有亏损,且释放的能量ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3-m4)c2,选项B、C错误;可控热核反应为核聚变,大亚湾核电站所用核装置反应原理为核裂变,选项D错误。

【补偿训练】据新华社报道,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H H He nB.“人造太阳”的核反应方程是U n Ba Kr+nC.“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE=Δmc2D.“人造太阳”核能大小的计算公式是E=mc2【解析】选A、C。

“人造太阳”内进行的是核聚变反应,应符合质量数守恒,故A正确,B错误。

核反应放出的能量应由爱因斯坦质能方程计算,C正确,D错误。