第19章 7　核聚變 8　粒子和宇宙 學業(yè)分層測評18

1、.學業(yè)分層測評十八建議用時：45分鐘學業(yè)達標1多項選擇關(guān)于人們發(fā)現(xiàn)的新粒子，以下說法正確的選項是 A許多粒子都有自己的反粒子B把粒子分為強子、輕子、媒介子，根據(jù)是粒子與各種互相作用的關(guān)系C質(zhì)子屬于強子D光子屬于輕子【解析】根據(jù)粒子的分類、粒子與反粒子描繪知A、B、C正確；光子屬媒介子，D錯誤【答案】ABC2多項選擇以下說法正確的選項是 A聚變是裂變的逆反響B(tài)核聚變反響須將反響物加熱到數(shù)百萬開爾文以上的高溫，反響時放出能量C輕核聚變比裂變更為平安、清潔D強子是參與強互相作用的粒子，中子是最早發(fā)現(xiàn)的強子【解析】聚變和裂變的反響物和生成物完全不同，兩者無直接關(guān)系，并非互為逆反響，故A錯；實現(xiàn)聚變反響

2、必須使參加反響的輕核充分接近，需要數(shù)百萬開爾文的高溫，但聚變反響一旦實現(xiàn)，所釋放的能量遠大于所吸收的能量，所以聚變反響還是釋放能量，故B正確；實現(xiàn)聚變需要高溫，一旦出現(xiàn)故障，高溫不能維持，反響就自動終止了，另外，聚變反響比裂變反響生成的廢物數(shù)量少，容易處理，故C對；質(zhì)子是最早發(fā)現(xiàn)的強子，故D錯【答案】BC3多項選擇重核裂變和輕核聚變是人們獲得核能的兩個途徑，以下說法中正確的選項是A裂變過程質(zhì)量增加B裂變過程質(zhì)量虧損C裂變過程和聚變過程都有質(zhì)量增加D聚變過程有質(zhì)量虧損【解析】重核裂變和輕核聚變都能釋放宏大的能量，由愛因斯坦質(zhì)能方程知兩過程均會有質(zhì)量虧損【答案】BD4多項選擇以下所述正確的選項是A

3、強子是參與強互相作用的粒子B輕子是不參與強互相作用的粒子C目前發(fā)現(xiàn)的輕子只有8種D夸克有6種，它們帶的電荷量分別為元電荷的或【解析】由三類粒子的特性可知A、B正確；而目前發(fā)現(xiàn)的輕子只有6種，C錯誤；夸克模型經(jīng)過幾十年的開展，夸克有6種，它們帶的電荷分別為元電荷的或，D正確【答案】ABD5關(guān)于核聚變，以下說法正確的選項是A與裂變相比輕核聚變輻射極少，更為平安、清潔B世界上已經(jīng)有利用核聚變能來發(fā)電的核電站C要使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的間隔 到達1010 m以內(nèi)，核力才能起作用D核聚變比核裂變更易控制【解析】與裂變相比，核聚變有下面的幾個優(yōu)勢：1平安、清潔、輻射少；2核燃料儲量多；3核廢料易處理但

4、核聚變不易控制其發(fā)電還沒有投入實際運行所以正確的只有選項A.【答案】A6多項選擇如圖19­7­1所示，托卡馬克Tokamak 是研究受控核聚變的一種裝置，這個詞是toroidal環(huán)形的、kamera真空室、magnit磁的頭兩個字母以及katushka線圈的第一個字母組成的縮寫詞根據(jù)以上信息，下述判斷中可能正確的選項是圖19­7­1A這種裝置的核反響原理是輕核的聚變，同時釋放出大量的能量，和太陽發(fā)光的原理類似B線圈的作用是通電產(chǎn)生磁場使帶電粒子在磁場中旋轉(zhuǎn)而不溢出C這種裝置同我國秦山、大亞灣核電站所使用核裝置的核反響原理一樣D這種裝置可以控制熱核反響速度

5、，使聚變能緩慢而穩(wěn)定地進展【解析】聚變反響原料在裝置中發(fā)生聚變，放出能量，故A正確；線圈通電時產(chǎn)生磁場，帶電粒子在磁場中受洛倫茲力作用不飛出，故B正確；核電站的原理是裂變，托卡馬克的原理是聚變，故C錯誤；該裝置使人們可以在實驗中控制反響速度，平穩(wěn)釋放核能，故D正確【答案】ABD7關(guān)于輕核聚變釋放核能，以下說法正確的選項是 【導(dǎo)學號：54472095】A一次聚變反響一定比一次裂變反響釋放的能量多B聚變反響比裂變反響每個核子釋放的平均能量一定大C聚變反響中粒子的比結(jié)合能變小D聚變反響中由于形成質(zhì)量較大的核，故反響后質(zhì)量變大【解析】聚變反響的比結(jié)合能大于裂變反響的比結(jié)合能，但參與的核子數(shù)目裂變大于聚

6、變，故聚變反響釋放的總能量不一定多，故A、C錯，B對，由于聚變反響釋放能量，發(fā)生質(zhì)量虧損，故聚變后核的質(zhì)量減少，故D錯【答案】B8如下一系列核反響是恒星內(nèi)部發(fā)生的p1C1N1N1Cep1C1N p1N1O1O1Ne p1N1C其中p為質(zhì)子，為粒子，e為正電子，為一種中微子質(zhì)子的質(zhì)量為mp1.672 648×1027 kg，粒子的質(zhì)量為m6.644 929×1027 kg，正電子的質(zhì)量為me9.11×1031kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計真空中的光速c3.00×108 m/s，試計算該系列反響完成后釋放的能量【解析】為求出系列反響后釋放的能量，將題中所給的諸

7、核反響方程左右兩側(cè)分別相加，消去兩側(cè)一樣的項，系列反響最終等效為4p2e2設(shè)反響后釋放的能量為Q，根據(jù)質(zhì)能關(guān)系和能量守恒得4mpc2mc22mec2Q代入數(shù)值可得Q3.95×1012 J.【答案】3.95×1012 J才能提升9多項選擇我國最新一代核聚變裝置“EAST在安徽合肥首次放電，顯示了EAST裝置具有良好的整體性能，使等離子體約束時間達1 000 s，溫度超過1億攝氏度，這標志著我國磁約束核聚變研究進入國際先進程度合肥也成為世界上第一個建成此類全超導(dǎo)非圓截面核聚變實驗裝置并能實際運行的地方核聚變的主要原料是氘，在海水中含量極其豐富氘核的質(zhì)量為m1，中子的質(zhì)量為m2，

8、He的質(zhì)量為m3，質(zhì)子的質(zhì)量為m4，那么以下說法中正確的選項是 A兩個氘核聚變成一個He所產(chǎn)生的另一個粒子是質(zhì)子 B兩個氘核聚變成一個He所產(chǎn)生的另一個粒子是中子C兩個氘核聚變成一個He所釋放的核能為2m1m3m4c2D兩個氘核聚變成一個He所釋放的核能為2m1m3m2c2【解析】由核反響方程2HHeX知X應(yīng)為中子，釋放的核能應(yīng)為E2m1m3m2c2，聚變反響的污染非常小，而現(xiàn)行的裂變反響的廢料具有很強的放射性，故A、C錯誤，B、D正確【答案】BD10多項選擇核聚變能是一種具有經(jīng)濟性能優(yōu)越、平安可靠、無環(huán)境污染等優(yōu)勢的新能源近年來，受控核聚變的科學可行性已得到驗證，目前正在打破關(guān)鍵技術(shù)，最終將

9、建成商用核聚變電站一種常見的核聚變反響是由氫的同位素氘又叫重氫和氚又叫超重氫聚合成氦，并釋放一個中子假設(shè)氘原子的質(zhì)量為2.014 1 u，氚原子的質(zhì)量為3.016 0 u，氦原子的質(zhì)量為4.002 6 u，中子的質(zhì)量為1.008 7 u,1 u1.66×1027 kg.那么這個核反響釋放出來的能量為光速c3.00×108 m/s,1 u相當于931.5 MeV 【導(dǎo)學號：54472097】A2.8×1010 JB2.8×1012 JC1.75 MeV D17.5 MeV【解析】核反響釋放出來的能量：Emc2，mm氘m氚mHemn0.018 8 u，由計算

10、得：E2.8×1012 J17.5 MeV，故B、D正確【答案】BD11氘核質(zhì)量為2.013 6 u，中子質(zhì)量為1.008 7 u，He核的質(zhì)量為3.015 0 u兩個速率相等的氘核對心碰撞聚變成He并放出一個中子，釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機械能質(zhì)量虧損為1 u時，釋放的能量為931.5 MeV.除了計算質(zhì)量虧損外，He的質(zhì)量可以認為是中子的3倍1寫出該核反響的反響方程式2該核反響釋放的核能是多少？3假設(shè)測得反響后生成中子的動能是3.12 MeV，那么反響前每個氘核的動能是多少MeV? 【導(dǎo)學號：54472259】【解析】1核反響方程為：HHHen2質(zhì)量虧損為：m2.013 6×

11、;2 u3.015 0 u1.008 7 u0.003 5 u，釋放的核能為：Emc20.003 5×931.5 MeV3.26 MeV3設(shè)中子和He核的質(zhì)量分別為m1、m2，速度分別為v1、v2.反響前每個氘核的動能是E0，反響后中子和He核動能分別為E1、E2，根據(jù)動量守恒定律，得m1v1m2v20，3，E21.04 MeV由能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，得E1E22E0E，E00.45 MeV.【答案】1HHHen23.26 MeV30.45 MeV12有一種聚變反響是四個氫核聚變成一個氦核，同時放出兩個正電子求：1該聚變反響釋放多少能量？2假設(shè)1 g氫完全聚變，能釋放多少能量？31 g氫完全聚變，釋放的能量相當于多少煤完全燃燒放出的熱能？煤的熱值q3.36×107 J/kg，氫核質(zhì)量為1.008 142 u，氦核質(zhì)量為4.001 509 u，電子的質(zhì)量為0.000 549 u 【導(dǎo)學號：54472260】【解析】1核反響方程為：4HHe2e，所以m4mHmHe2me4×1.008 142 u4.001 509 u2×0.000 549 u0.029 961 uE0.029 961×931.5 MeV27.91