课件34张PPT。目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测1 2 3 4问题导学当堂检测1 2 3 41 2 3 4问题导学当堂检测1 2 3 4问题导学当堂检测课时训练20 核聚变 粒子和宇宙
一、非标准
1.(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
答案:BD
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10-15 m,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。
2.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HeHe→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
答案:B
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。
3.下面是一核反应方程He+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c2
B.X是中子,核反应放出的能量等于中子质量乘c2
C.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c2
D.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c2
答案:D
解析:由质量数守恒及电荷数守恒可得X为n(中子),再根据质能方程可得核反应放出的能量为反应前后质量亏损与c2的乘积,故D项正确。
4.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4×1026 J,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 kg
C.1013 kg D.109 kg
答案:D
解析:根据爱因斯坦的质能方程,Δm= kg=4.4×109 kg,D正确。
5.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+e,d夸克带电荷量为-e,e为元电荷。下列论断可能正确的是( )
A.质子由一个u夸克和一个d夸克组成,中子由一个u夸克和两个d夸克组成
B.质子由两个u夸克和一个d夸克组成,中子由一个u夸克和两个d夸克组成
C.质子由一个u夸克和两个d夸克组成,中子由两个u夸克和一个d夸克组成
D.质子由两个u夸克和一个d夸克组成,中子由一个u夸克和一个d夸克组成
答案:B
解析:质子H所带电荷量为2×(+e)+(-e)=+e,中子n所带电荷量为+e+2×(-e)=0,故B正确。
6.(多选)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)组成的,它们的带电荷量如下表所示,表中e为元电荷。
π+
π-
u
d
带电荷量
+e
-e
+e
-e
-e
+e
下列说法正确的是( )
A.π+由u和组成
B.π+由d和组成
C.π-由u和组成
D.π-由d和组成
答案:AD
解析:根据电荷量关系可知,由于π+介子带有+e的电荷量,又由于π+介子是由u夸克和d夸克组成,根据题意可知π+介子(+e)应由一个u夸克(+e)和反d夸克(+e)合成,同理π-介子由d夸克和反u夸克构成。
7.(多选)下列说法中正确的是( )
A.目前还未发现媒介子、轻子和夸克三类粒子的内部结构
B.自然界存在的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律,对基本粒子不适用
C.反粒子与其对应的粒子相遇时,会发生湮灭现象
D.强子是参与强相互作用的粒子,质子是最早发现的强子
答案:ACD
解析:媒介子、轻子和夸克在现代实验中还没有发现其内部结构,故A正确;反粒子带等量异种电荷,反粒子与其对应的粒子相遇时会发生湮灭现象,故C正确;质子是最早发现的强子,故D正确。
8.(多选)由我国自行设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克EAST核聚变实验装置被称为“人造太阳”。下列关于“人造太阳”的说法中正确的是( )
A.“人造太阳”的核反应方程式是Hen
B.“人造太阳”的核反应方程式是BaKr+n
C.根据公式ΔE=Δmc2可知,该燃料的质量相同时,聚变反应释放的能量比裂变反应大得多
D.根据公式ΔE=Δmc2可知,核燃料的质量相同时,聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同
答案:AC
解析Hen是氢核聚变方程,故A正确。根据氢核聚变特点,相同质量的核燃料,氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多,故C正确。
9.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。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。假设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。
(1)由上述理论和天文观测结果,可估算宇宙年龄T,其计算式是什么?
(2)根据观测,哈勃常数H=3×10-2米/秒·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:(1) T= (2)1×1010年
解析:(1)由于爆炸后各星体做的是匀速运动,令宇宙年龄为T,则星球现距我们的距离为r=vT=HrT,得:T=。
(2)T=年=1×1010年。
10.两个中子和两个质子结合成一个氦核,同时释放一定的核能,若已知中子质量为1.008 7 u,质子质量为1.007 3 u,氦核质量为4.002 6 u。试计算用中子和质子生成1 kg氦时要释放的核能。
答案:6.59×1014 J
解析:计算核能的步骤一般是:首先,写出核反应方程;其次,计算质量亏损Δm;然后根据质能方程ΔE=Δmc2计算核能。若Δm以原子质量单位(u)为单位,可直接用ΔE=Δm(u)×931.5 MeV计算,此法较快且常用。
两个质子和两个中子结合成氦核的反应为
He
质量亏损
Δm=(2×1.008 7+2×1.007 3-4.002 6) u=0.029 4 u
放出的核能
ΔE=0.029 4×931.5 MeV=27.386 MeV
生成1 kg氦释放的总核能
E=×6.02×1023×27.386×106×1.6×10-19 J=6.59×1014 J。
