高二物理人教版选修3-5学案 第十九章 7 核聚变+8 粒子和宇宙 Word版含解析
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| 名称 | 高二物理人教版选修3-5学案 第十九章 7 核聚变+8 粒子和宇宙 Word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 908.0KB | ||
| 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 | 2020-10-20 14:56:04 | ||
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文档简介
7 核聚变 8 粒子和宇宙
氢弹的威力相比原子弹的威力谁大？为什么？
提示：氢弹的威力大．氢弹内部发生的是核聚变，比核裂变放出的能量更多．
1．夸克
强子(质子、中子)有着自己复杂的结构，它们由更为基本的成分组成，科学家认为这种成分叫夸克．
2．分类
上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克共有六种，它们所带的电荷量分别为元电荷的＋或－.每种夸克都有对应的反夸克．
3．意义
夸克理论的最大突破是电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷．
4．夸克禁闭
夸克不能以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克禁闭．
六、宇宙的演化
宇宙起源于一次大爆炸，这种理论被称为宇宙大爆炸理论．
七、恒星的演化
恒星的最后归宿是：质量小于太阳质量的1.4倍的恒星会演变成白矮星，即体积很小，质量不太小的恒星；质量大于1.4倍小于2倍太阳质量的恒星，会演变成中子星；更大质量的恒星，会演变成“黑洞”．
考点一 轻核的聚变及核能的计算
1．能量变化：比较比结合能的图线，聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量．
2．聚变发生的条件
要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15 m，但是原子核是带正电的，要使它们接近10－15 m就必须克服很大的库仑斥力作用，这就要求原子核应具有足够的动能．方法是给原子核加热，使其达到几百万度的高温．
3．重核裂变和轻核聚变的对比
【例1】 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量m＝3.018 0 u.
(1)写出核聚变方程；
(2)释放出的核能多大？
(3)平均每个核子释放的能量是多大？
1．书写核反应方程应注意哪些问题？
2．如何求核聚变过程中释放的核能？
【答案】 (1)H＋2n→H (2)6.24 MeV
(3)2.08 MeV
【解析】 (1)H＋2n→H.
(2)质量亏损
Δm＝mH＋2mn－m＝(1.007 3＋2×1.008 7－3.018 0) u＝0.006 7 u，
释放的核能ΔE＝Δmc2＝0.006 7×931.5 MeV≈6.24 MeV.
(3)平均每个核子放出的能量为 MeV＝2.08 MeV.
总结提能 质量数守恒、电荷数守恒是书写核反应方程必须遵守的规律．只有正确地计算出质量亏损，才能计算出释放的核能．
我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是( A )
A.H＋H→He＋n
B.N＋He→O＋H
C.He＋Al→P＋n
D.U＋n→Ba＋Kr＋3n
解析：A项是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程，B项是用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程，C项属于原子核的人工转变，D项属于重核的裂变，因此只有A项符合要求．
考点二 粒子世界
1．粒子世界
(1)电子、质子和中子
直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒．后来发现了电子、质子和中子．随着科学家们的研究逐步发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们都不是由质子、中子、电子组成的；又发现质子、中子等本身是复合粒子，它们还有着自己的复杂结构，所以电子、质子、中子并不是组成物质世界的基本粒子．
(2)新粒子
从20世纪30年代以来，人们在对宇宙线的研究中陆续发现了一些新粒子，宇宙线中粒子的能量很高，但数量很少．人们用高能加速器进行实验，发现了更多的粒子．如1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，1947年发现了K介子和π介子，此后不久又发现了超子．
2．粒子的分类
按照粒子与各种相互作用的关系，分类如下表所示：
3.反粒子
实验发现，许多粒子都有和它质量相同而电荷及其他一些物理量相反的粒子，叫反粒子．例如，电子和正电子，质子和反质子等．由反粒子构成的物质叫反物质．
反粒子(反物质)最显著的特点是当它们与相应的正粒子(物质)相遇时，会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子．
4．夸克模型
(1)夸克模型的提出：1964年，美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的．
(2)夸克的种类：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)．
(3)夸克所带电荷：夸克所带的电荷量为元电荷的－或＋.
例如，上夸克带的电荷量为＋，下夸克带的电荷量为－.
【例2】 在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中H的核反应，间接地证实了中微子的存在．
(1)中微子与水中的H发生核反应，产生中子(n)和正电子(e)，即：中微子＋H―→n＋e.
可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________．(填写选项前的字母)
A．0和0 B．0和1
C．1和0 D．1和1
(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即e＋e―→2γ，已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31 kg，反应中产生的每个光子的能量约为________J．正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是________．
(3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小．
①根据核反应中质量数与电荷数守恒，判断出质量数与电荷数．
②利用质能方程可得出每个光子的能量，正电子与电子相遇遵循动量守恒定律，不可能只转化为一个光子．
【答案】 (1)A
(2)8.2×10－14 此过程遵循动量守恒定律
(3)λe>λn
【解析】 (1)发生核反应前后，粒子的质量数和电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是0，A项正确．
(2)产生的能量是由于质量亏损．两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，则E＝Δmc2，故一个光子的能量为，代入数据得＝8.2×10－14 J．正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒定律．
(3)物质波的波长为λ＝，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即p＝，因为mn>me，所以pn>pe，故λe>λn.
总结提能 核反应过程中新生成的粒子和实物粒子一样，也能产生物质波，它们之间发生相互作用时，同样遵循动量守恒定律等力学规律．此题考查的知识点较多，所以应熟练地掌握物理知识，并灵活运用．
(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(反夸克或反夸克)组成的，它们的带电量如下表所示，e为元电荷.
下列说法中正确的是( AD )
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
解析：根据电荷量关系可知，由于π＋介子带有＋e的电量，又由于π＋介子是由一个夸克和一个反夸克组成，根据题意可知π＋介子(＋e)应由夸克u和反夸克构成，同理π－介子由夸克d和反夸克构成．
考点三 宇宙和恒星的演化
1．宇宙的演化
2.恒星的演化
密度很低的星际物质逐渐形成星云，大块的星云由于引力作用而收缩逐渐凝成原恒星．
原恒星继续收缩，温度不断升高，发生热核反应，当热核反应产生的斥力和引力作用达到平衡时，恒星不再收缩，进入相对稳定阶段．
当核能源供应不足时，恒星的稳定状态遭到破坏，引力作用又开始大于斥力，星体又开始收缩，温度升高，发光能力增强，光度增加，外部膨胀，表面积增大，但表面温度并不高，看上去呈红色，这时恒星便演化为红巨星．
当恒星核能耗尽时，就进入末期．恒星的末期形态主要有三种：白矮星，中子星或黑洞．
【例3】 太阳现在正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和H、He等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e＋4H→He＋释放的核能，这些核能最后转化为辐射能．根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的H核数目从现有数量减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段．为了简化，假定目前太阳全部由电子和H核组成．
(1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量m1，已知地球半径R＝6.4×106 m，地球质量m2＝6.0×1024 kg，日地中心的距离r＝1.5×1011 m，地球表面处的重力加速度g取10 m/s2，一年约为3.2×107 s，试估算目前太阳的质量m1；
(2)已知质子质量mp＝1.672 6×10－27 kg，He质量mα＝6.645 8×10－27 kg，电子质量me＝0.9×10－30 kg，光速c＝3×108 m/s.求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能；
(3)已知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能ω＝1.35×103 W/m2.试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命？
1．地球绕太阳做圆周运动，其向心力由什么力来提供？
2．估算太阳质量要用到引力常量G，而本题中没有给出，如何处理？
3．太阳中H核数目从现有数量减少10%，发生核反应的总次数可以算出，即太阳在这个过程释放出的总核能可以算出，但要估算太阳保持在主序星阶段的寿命，还需要知道太阳在单位时间内辐射的能量，如何计算太阳在单位时间内释放的能量呢？
【答案】 (1)2×1030 kg (2)4.2×10－12 J
(3)1百亿年
【解析】 (1)设T为地球绕太阳运动的周期，由万有引力定律和牛顿运动定律可知G＝m2()2r ①，
地球表面处重力加速度g＝ ②，
联立①②式得m1＝m2()2 ③.
由题中所给数据代入得m1≈2×1030 kg.
(2)根据质量亏损和质能方程，该核反应每发生一次释放的核能为ΔE＝(4mp＋2me－mα)c2，
代入数据，解得ΔE≈4.2×10－12 J.
(3)根据题给假定，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应次数为N＝×10%，
因此，太阳总共辐射的能量为E＝NΔE，每秒内太阳向外放出的辐射能为ε＝4πr2ω，
所以太阳继续保持在主序星阶段的时间为t＝，
由以上各式解得t＝.
将题给数据代入，并以年为单位可得，
t≈1×1010年＝1百亿年．
总结提能 本题没有直接给出太阳每秒钟辐射能，而给出了地球上与太阳光垂直的平面上每平方米每秒钟得到的辐射能ω.本题关键是构建太阳光辐射模型，运用几何知识计算每秒钟太阳的辐射能．
太阳内部持续地发生4个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个反应释放的大量能量就是太阳释放出的能量．试求这个核反应所放出的能量．(已知质子、氦核、电子的质量分别为1.007 3 u、4.001 5 u、0.000 55 u)
答案：24.8 MeV
解析：太阳内部这个热核反应的方程为4H→He＋2e.
质量亏损为
Δm＝4mp－mα－2me＝0.026 6 u＝4.42×10－29 kg.
释放的核能为ΔE＝Δmc2＝4.42×10－29×(3×108)2 J＝3.978×10－12 J＝24.8 MeV.
或根据1原子质量单位相当于931 MeV，
得ΔE＝0.026 6×931 MeV＝24.8 MeV.
1．(多选)下列说法正确的是( ABCD )
A．强子是参与强相互作用的粒子
B．轻子是不参与强相互作用的粒子
C．媒介子是传递相互作用的粒子
D．夸克只有六种，且带分数电荷
2．(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( AC )
A.U→Th＋He 是α衰变
B.N＋He→O＋H 是β衰变
C.H＋H→He＋n 是轻核聚变
D.Se→Kr＋2e 是重核裂变
解析：A项表示α衰变，C项表示轻核聚变，D项不是重核裂变，选项A、C正确，D错误；B项中核反应为原子核的人工转变，选项B错误．
3．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( D )
A．衰变反应 B．人工核反应
C．裂变反应 D．热核反应
解析：太阳的内部时刻都在进行着氢核的聚变，即热核反应，故D对．
4．原子核X与氘核H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知( D )
A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2
C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2
解析：核反应方程为X＋H→He＋H，根据质量数、电荷数守恒有A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1.解得A＝3，Z＝2，本题只有选项D正确．
5．水(包括海水)是未来的“煤炭”，能从根本上解决人类能源问题．这是指核能(核能和氢能)(选填“氢能”“核能”或“氢能和核能”)的利用．请说明理由．
解析：因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能．(因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能．氢能有便于储存与运输的优点，也可以为解决能源问题作出贡献．)
氢弹的威力相比原子弹的威力谁大？为什么？
提示：氢弹的威力大．氢弹内部发生的是核聚变，比核裂变放出的能量更多．
1．夸克
强子(质子、中子)有着自己复杂的结构，它们由更为基本的成分组成，科学家认为这种成分叫夸克．
2．分类
上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克共有六种，它们所带的电荷量分别为元电荷的＋或－.每种夸克都有对应的反夸克．
3．意义
夸克理论的最大突破是电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷．
4．夸克禁闭
夸克不能以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克禁闭．
六、宇宙的演化
宇宙起源于一次大爆炸，这种理论被称为宇宙大爆炸理论．
七、恒星的演化
恒星的最后归宿是：质量小于太阳质量的1.4倍的恒星会演变成白矮星，即体积很小，质量不太小的恒星；质量大于1.4倍小于2倍太阳质量的恒星，会演变成中子星；更大质量的恒星，会演变成“黑洞”．
考点一 轻核的聚变及核能的计算
1．能量变化：比较比结合能的图线，聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量．
2．聚变发生的条件
要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15 m，但是原子核是带正电的，要使它们接近10－15 m就必须克服很大的库仑斥力作用，这就要求原子核应具有足够的动能．方法是给原子核加热，使其达到几百万度的高温．
3．重核裂变和轻核聚变的对比
【例1】 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量m＝3.018 0 u.
(1)写出核聚变方程；
(2)释放出的核能多大？
(3)平均每个核子释放的能量是多大？
1．书写核反应方程应注意哪些问题？
2．如何求核聚变过程中释放的核能？
【答案】 (1)H＋2n→H (2)6.24 MeV
(3)2.08 MeV
【解析】 (1)H＋2n→H.
(2)质量亏损
Δm＝mH＋2mn－m＝(1.007 3＋2×1.008 7－3.018 0) u＝0.006 7 u，
释放的核能ΔE＝Δmc2＝0.006 7×931.5 MeV≈6.24 MeV.
(3)平均每个核子放出的能量为 MeV＝2.08 MeV.
总结提能 质量数守恒、电荷数守恒是书写核反应方程必须遵守的规律．只有正确地计算出质量亏损，才能计算出释放的核能．
我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是( A )
A.H＋H→He＋n
B.N＋He→O＋H
C.He＋Al→P＋n
D.U＋n→Ba＋Kr＋3n
解析：A项是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程，B项是用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程，C项属于原子核的人工转变，D项属于重核的裂变，因此只有A项符合要求．
考点二 粒子世界
1．粒子世界
(1)电子、质子和中子
直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒．后来发现了电子、质子和中子．随着科学家们的研究逐步发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们都不是由质子、中子、电子组成的；又发现质子、中子等本身是复合粒子，它们还有着自己的复杂结构，所以电子、质子、中子并不是组成物质世界的基本粒子．
(2)新粒子
从20世纪30年代以来，人们在对宇宙线的研究中陆续发现了一些新粒子，宇宙线中粒子的能量很高，但数量很少．人们用高能加速器进行实验，发现了更多的粒子．如1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，1947年发现了K介子和π介子，此后不久又发现了超子．
2．粒子的分类
按照粒子与各种相互作用的关系，分类如下表所示：
3.反粒子
实验发现，许多粒子都有和它质量相同而电荷及其他一些物理量相反的粒子，叫反粒子．例如，电子和正电子，质子和反质子等．由反粒子构成的物质叫反物质．
反粒子(反物质)最显著的特点是当它们与相应的正粒子(物质)相遇时，会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子．
4．夸克模型
(1)夸克模型的提出：1964年，美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的．
(2)夸克的种类：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)．
(3)夸克所带电荷：夸克所带的电荷量为元电荷的－或＋.
例如，上夸克带的电荷量为＋，下夸克带的电荷量为－.
【例2】 在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中H的核反应，间接地证实了中微子的存在．
(1)中微子与水中的H发生核反应，产生中子(n)和正电子(e)，即：中微子＋H―→n＋e.
可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________．(填写选项前的字母)
A．0和0 B．0和1
C．1和0 D．1和1
(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即e＋e―→2γ，已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31 kg，反应中产生的每个光子的能量约为________J．正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是________．
(3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小．
①根据核反应中质量数与电荷数守恒，判断出质量数与电荷数．
②利用质能方程可得出每个光子的能量，正电子与电子相遇遵循动量守恒定律，不可能只转化为一个光子．
【答案】 (1)A
(2)8.2×10－14 此过程遵循动量守恒定律
(3)λe>λn
【解析】 (1)发生核反应前后，粒子的质量数和电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是0，A项正确．
(2)产生的能量是由于质量亏损．两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，则E＝Δmc2，故一个光子的能量为，代入数据得＝8.2×10－14 J．正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒定律．
(3)物质波的波长为λ＝，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即p＝，因为mn>me，所以pn>pe，故λe>λn.
总结提能 核反应过程中新生成的粒子和实物粒子一样，也能产生物质波，它们之间发生相互作用时，同样遵循动量守恒定律等力学规律．此题考查的知识点较多，所以应熟练地掌握物理知识，并灵活运用．
(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(反夸克或反夸克)组成的，它们的带电量如下表所示，e为元电荷.
下列说法中正确的是( AD )
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
解析：根据电荷量关系可知，由于π＋介子带有＋e的电量，又由于π＋介子是由一个夸克和一个反夸克组成，根据题意可知π＋介子(＋e)应由夸克u和反夸克构成，同理π－介子由夸克d和反夸克构成．
考点三 宇宙和恒星的演化
1．宇宙的演化
2.恒星的演化
密度很低的星际物质逐渐形成星云，大块的星云由于引力作用而收缩逐渐凝成原恒星．
原恒星继续收缩，温度不断升高，发生热核反应，当热核反应产生的斥力和引力作用达到平衡时，恒星不再收缩，进入相对稳定阶段．
当核能源供应不足时，恒星的稳定状态遭到破坏，引力作用又开始大于斥力，星体又开始收缩，温度升高，发光能力增强，光度增加，外部膨胀，表面积增大，但表面温度并不高，看上去呈红色，这时恒星便演化为红巨星．
当恒星核能耗尽时，就进入末期．恒星的末期形态主要有三种：白矮星，中子星或黑洞．
【例3】 太阳现在正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和H、He等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e＋4H→He＋释放的核能，这些核能最后转化为辐射能．根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的H核数目从现有数量减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段．为了简化，假定目前太阳全部由电子和H核组成．
(1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量m1，已知地球半径R＝6.4×106 m，地球质量m2＝6.0×1024 kg，日地中心的距离r＝1.5×1011 m，地球表面处的重力加速度g取10 m/s2，一年约为3.2×107 s，试估算目前太阳的质量m1；
(2)已知质子质量mp＝1.672 6×10－27 kg，He质量mα＝6.645 8×10－27 kg，电子质量me＝0.9×10－30 kg，光速c＝3×108 m/s.求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能；
(3)已知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能ω＝1.35×103 W/m2.试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命？
1．地球绕太阳做圆周运动，其向心力由什么力来提供？
2．估算太阳质量要用到引力常量G，而本题中没有给出，如何处理？
3．太阳中H核数目从现有数量减少10%，发生核反应的总次数可以算出，即太阳在这个过程释放出的总核能可以算出，但要估算太阳保持在主序星阶段的寿命，还需要知道太阳在单位时间内辐射的能量，如何计算太阳在单位时间内释放的能量呢？
【答案】 (1)2×1030 kg (2)4.2×10－12 J
(3)1百亿年
【解析】 (1)设T为地球绕太阳运动的周期，由万有引力定律和牛顿运动定律可知G＝m2()2r ①，
地球表面处重力加速度g＝ ②，
联立①②式得m1＝m2()2 ③.
由题中所给数据代入得m1≈2×1030 kg.
(2)根据质量亏损和质能方程，该核反应每发生一次释放的核能为ΔE＝(4mp＋2me－mα)c2，
代入数据，解得ΔE≈4.2×10－12 J.
(3)根据题给假定，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应次数为N＝×10%，
因此，太阳总共辐射的能量为E＝NΔE，每秒内太阳向外放出的辐射能为ε＝4πr2ω，
所以太阳继续保持在主序星阶段的时间为t＝，
由以上各式解得t＝.
将题给数据代入，并以年为单位可得，
t≈1×1010年＝1百亿年．
总结提能 本题没有直接给出太阳每秒钟辐射能，而给出了地球上与太阳光垂直的平面上每平方米每秒钟得到的辐射能ω.本题关键是构建太阳光辐射模型，运用几何知识计算每秒钟太阳的辐射能．
太阳内部持续地发生4个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个反应释放的大量能量就是太阳释放出的能量．试求这个核反应所放出的能量．(已知质子、氦核、电子的质量分别为1.007 3 u、4.001 5 u、0.000 55 u)
答案：24.8 MeV
解析：太阳内部这个热核反应的方程为4H→He＋2e.
质量亏损为
Δm＝4mp－mα－2me＝0.026 6 u＝4.42×10－29 kg.
释放的核能为ΔE＝Δmc2＝4.42×10－29×(3×108)2 J＝3.978×10－12 J＝24.8 MeV.
或根据1原子质量单位相当于931 MeV，
得ΔE＝0.026 6×931 MeV＝24.8 MeV.
1．(多选)下列说法正确的是( ABCD )
A．强子是参与强相互作用的粒子
B．轻子是不参与强相互作用的粒子
C．媒介子是传递相互作用的粒子
D．夸克只有六种，且带分数电荷
2．(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( AC )
A.U→Th＋He 是α衰变
B.N＋He→O＋H 是β衰变
C.H＋H→He＋n 是轻核聚变
D.Se→Kr＋2e 是重核裂变
解析：A项表示α衰变，C项表示轻核聚变，D项不是重核裂变，选项A、C正确，D错误；B项中核反应为原子核的人工转变，选项B错误．
3．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( D )
A．衰变反应 B．人工核反应
C．裂变反应 D．热核反应
解析：太阳的内部时刻都在进行着氢核的聚变，即热核反应，故D对．
4．原子核X与氘核H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知( D )
A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2
C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2
解析：核反应方程为X＋H→He＋H，根据质量数、电荷数守恒有A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1.解得A＝3，Z＝2，本题只有选项D正确．
5．水(包括海水)是未来的“煤炭”，能从根本上解决人类能源问题．这是指核能(核能和氢能)(选填“氢能”“核能”或“氢能和核能”)的利用．请说明理由．
解析：因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能．(因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能．氢能有便于储存与运输的优点，也可以为解决能源问题作出贡献．)