19.7 聚变+粒子和宇宙+课时跟踪检测（二十四）+核Word版含答案
文档属性
| 名称 | 19.7 聚变+粒子和宇宙+课时跟踪检测（二十四）+核Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 75.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-11 15:55:40 | ||
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文档简介
课时跟踪检测（二十四） 核聚变 粒子和宇宙
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．把物质加热到几百万开尔文以上的高温
D．用γ光子照射
解析：选C 轻核聚变需要几百万开尔文以上的高温，使核子间的距离达到10－15 m，核力发生作用，发生聚变反应，C项正确。
2．20世纪30年代以来，人们在对宇宙射线的研究中，陆续发现了一些新的粒子，K介子和π介子就是科学家在1947年发现的。K－介子的衰变方程为K－→π0＋π－，其中K－介子和π－介子带负电，电荷量等于元电荷的电荷量，π0 介子不带电。如图所示，一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为图中的圆弧虚线，K－介子衰变后，π0介子和π－介子的轨迹可能是( )
解析：选A π0介子不带电，在磁场中不偏转，π－介子带负电，在磁场中洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，再根据动量守恒判定知A正确。
3．[多选]关于轻核聚变，下列说法正确的是( )
A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时要吸收能量
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很多
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：选BD 根据比结合能图线可知，聚变后比结合能增加，因此聚变反应中会释放能量，故A错误；聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变反应中每个核子放出的能量大3～4倍，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，而聚变反应时，要使轻核之间的距离达到10－15 m以内，这需要原子核有很大的动能才可以实现聚变反应，故C错误，D正确。
4．[多选]下列说法正确的是( )
A.N＋H→C＋He是α衰变方程
B.H＋H→He＋γ是核聚变反应方程
C.U→Th＋He是核裂变反应方程
D.He＋Al→P＋n是原子核的人工转变方程
解析：选BD 衰变是在没有粒子轰击的情况下，原子核自发地放出α粒子或β粒子的反应，N在质子的轰击下发生的核反应属于人工转变，A错；H＋H―→He＋γ是两个质量较轻的核结合成了质量较重的核，是核聚变反应，B对；U→Th＋He是α衰变，裂变必须形成两个中等质量的核，C错；用α粒子去轰击原子核，产生新原子核并放出一个粒子，这是原子核的人工转变，D对。
5．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(C2Cl4)溶液的巨桶。电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为νe＋Cl→Ar＋e。已知Cl核的质量为36.956 58 u，Ar核的质量为36.956 91 u，e的质量为0.000 55 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV。根据以上数据，可得参与上述反应的电子中微子的最小能量为( )
A．0.82 MeV B．0.31 MeV
C．1.33 MeV D．0.51 MeV
解析：选A 反应后不释放能量时对应电子中微子的能量最小，
为E＝(36.956 91＋0.000 55－36.956 58)×931.5 MeV＝0.82 MeV，选项A正确。
6．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：选B 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，B正确、D不正确。
7．正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电量相等，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( )
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：选B 反氢原子的结构应该是反质子与反电子组成，即一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成。
8．一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( )
A．这个核反应是裂变反应
B．这个反应的核反应方程是H＋H→He＋2n＋γ
C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3＋m4－m1－m2)c2
D．辐射出的γ光子在真空中的波长λ＝
解析：选D 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＝，波长λ＝＝＝＝，D选项正确。
9．某一年，7颗人造卫星同时接收到来自远方的中子星发射的γ光子，经分析确认，1个负电子和1个正电子发生湮灭时放出2个频率相同的γ光子。已知负电子、正电子的静止质量m0＝9.1×10－31 kg，又已知静止质量为m0的粒子，其能量E和发生湮灭前的动量p满足关系E2＝c2p2＋mc4，式中c为光速。若负电子、正电子发生湮灭前的总动量为零。
(1)写出湮灭的核反应方程式；
(2)用动量的有关知识说明上述核反应不可能只放出一个光子；
(3)计算出γ光子的频率。
解析：(1)核反应方程式为e＋e→2γ。
(2)若只放出一个光子，说明反应后总动量不为零，而反应前总动量为零，违反动量守恒定律，所以只放出一个光子是不可能的。
(3)由于正、负电子湮灭前的总动量为零，光子的能量满足E＝hν，
由能量守恒定律有m0c2＋m0c2＝2hν，
即得光子的频率为ν＝＝ Hz＝1.24×1020 Hz。
答案：(1)e＋e→2γ (2)见解析 (3)ν＝1.24×1020 Hz
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．把物质加热到几百万开尔文以上的高温
D．用γ光子照射
解析：选C 轻核聚变需要几百万开尔文以上的高温，使核子间的距离达到10－15 m，核力发生作用，发生聚变反应，C项正确。
2．20世纪30年代以来，人们在对宇宙射线的研究中，陆续发现了一些新的粒子，K介子和π介子就是科学家在1947年发现的。K－介子的衰变方程为K－→π0＋π－，其中K－介子和π－介子带负电，电荷量等于元电荷的电荷量，π0 介子不带电。如图所示，一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为图中的圆弧虚线，K－介子衰变后，π0介子和π－介子的轨迹可能是( )
解析：选A π0介子不带电，在磁场中不偏转，π－介子带负电，在磁场中洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，再根据动量守恒判定知A正确。
3．[多选]关于轻核聚变，下列说法正确的是( )
A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时要吸收能量
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很多
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：选BD 根据比结合能图线可知，聚变后比结合能增加，因此聚变反应中会释放能量，故A错误；聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变反应中每个核子放出的能量大3～4倍，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，而聚变反应时，要使轻核之间的距离达到10－15 m以内，这需要原子核有很大的动能才可以实现聚变反应，故C错误，D正确。
4．[多选]下列说法正确的是( )
A.N＋H→C＋He是α衰变方程
B.H＋H→He＋γ是核聚变反应方程
C.U→Th＋He是核裂变反应方程
D.He＋Al→P＋n是原子核的人工转变方程
解析：选BD 衰变是在没有粒子轰击的情况下，原子核自发地放出α粒子或β粒子的反应，N在质子的轰击下发生的核反应属于人工转变，A错；H＋H―→He＋γ是两个质量较轻的核结合成了质量较重的核，是核聚变反应，B对；U→Th＋He是α衰变，裂变必须形成两个中等质量的核，C错；用α粒子去轰击原子核，产生新原子核并放出一个粒子，这是原子核的人工转变，D对。
5．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(C2Cl4)溶液的巨桶。电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为νe＋Cl→Ar＋e。已知Cl核的质量为36.956 58 u，Ar核的质量为36.956 91 u，e的质量为0.000 55 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV。根据以上数据，可得参与上述反应的电子中微子的最小能量为( )
A．0.82 MeV B．0.31 MeV
C．1.33 MeV D．0.51 MeV
解析：选A 反应后不释放能量时对应电子中微子的能量最小，
为E＝(36.956 91＋0.000 55－36.956 58)×931.5 MeV＝0.82 MeV，选项A正确。
6．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：选B 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，B正确、D不正确。
7．正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电量相等，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( )
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：选B 反氢原子的结构应该是反质子与反电子组成，即一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成。
8．一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( )
A．这个核反应是裂变反应
B．这个反应的核反应方程是H＋H→He＋2n＋γ
C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3＋m4－m1－m2)c2
D．辐射出的γ光子在真空中的波长λ＝
解析：选D 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＝，波长λ＝＝＝＝，D选项正确。
9．某一年，7颗人造卫星同时接收到来自远方的中子星发射的γ光子，经分析确认，1个负电子和1个正电子发生湮灭时放出2个频率相同的γ光子。已知负电子、正电子的静止质量m0＝9.1×10－31 kg，又已知静止质量为m0的粒子，其能量E和发生湮灭前的动量p满足关系E2＝c2p2＋mc4，式中c为光速。若负电子、正电子发生湮灭前的总动量为零。
(1)写出湮灭的核反应方程式；
(2)用动量的有关知识说明上述核反应不可能只放出一个光子；
(3)计算出γ光子的频率。
解析：(1)核反应方程式为e＋e→2γ。
(2)若只放出一个光子，说明反应后总动量不为零，而反应前总动量为零，违反动量守恒定律，所以只放出一个光子是不可能的。
(3)由于正、负电子湮灭前的总动量为零，光子的能量满足E＝hν，
由能量守恒定律有m0c2＋m0c2＝2hν，
即得光子的频率为ν＝＝ Hz＝1.24×1020 Hz。
答案：(1)e＋e→2γ (2)见解析 (3)ν＝1.24×1020 Hz