2020学年高中物理 7 核聚变 8 粒子和宇宙 19 8页

‎7　核聚变　8　粒子和宇宙 ‎ A组 ‎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摄氏度以上的高温 D.用γ光子照射 解析:轻核聚变需要几百万摄氏度以上,使核子间的距离达到10-15 m以内,核力发生作用发生聚变反应,选项C正确。‎ 答案:C ‎2.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10-15 m,所以必须克服库仑斥力做功,选项A正确;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,选项B、C正确;在太阳和许多恒星内部存在着热核反应,选项D正确。‎ 答案:ABCD ‎3.1964~1967年,我国第一颗原子弹和第一颗氢弹相继试验成功。下列核反应方程中属于原子弹和氢弹基本反应方程式的是(　　)‎ A.N BLiHe CSrXe+1n DHen 解析:原子弹内部发生的是裂变反应,氢弹内部发生的是聚变反应,选项C、D正确。‎ 答案:CD ‎4.如图所示,中子内有一个电荷量为+e的上夸克和两个电荷量为-e的下夸克,这一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上,如图给出的四幅图中,能正确表示出各夸克所受静电作用力的是(　　)‎ 解析:‎ 本题考查的是库仑力的大小、方向及力的合成,明确每个夸克皆受两个力的作用。电荷量为+e的上夸克受两个下夸克的吸引力,合力的方向一定向下,对其中一个夸克,受力如图所示,由于F+的水平分力与F-大小相等,方向相反,故F+与F-的合力竖直向上。‎ 答案:B ‎5.原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氘等离子体被加热到适当高温时,氘核参与的几种聚变反应可能发生,放出能量。这几种反应的总效果可以表示为H→He+H+n+43.15 MeV 由平衡条件可知(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.k=1,d=4 B.k=2,d=2‎ C.k=1,d=6 D.k=2,d=3‎ 解析:根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知 解得选项B正确。‎ 答案:B ‎6.如图所示,托卡马克(tokamak)是研究受控核聚变的一种装置,这个词是toroidal(环形的)、komera(真空室)、magnit(磁)的头两个字母以及kotushka(线圈)的第一个字母组成的缩写词。根据以上信息,下列判断中可能正确的是(　　)‎ A.这种装置的核反应原理是轻核的聚变,同时释放出大量的能量,和太阳发光的原理类似 B.线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出 C.这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同 D.这种装置可以控制热核反应速度,使聚变能缓慢而稳定地进行 解析:聚变反应原料在装置中发生聚变,放出能量,故选项A正确;线圈通电时产生磁场,带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用旋转而不溢出,故选项B正确;核电站的原理是裂变,托卡马克的原理是聚变,故选项C错误;该装置使人们可以在实验室控制反应速度,平稳释放核能,故选项D正确。‎ 答案:ABD ‎7.太阳内部有多种热核反应,其中的一个反应方程是He+x。若已知H的质量为m1H的质量为m2He的质量为m3,x的质量为m4,则下列说法中正确的是(　　)‎ A.x是中子 BH和H在常温下就能够发生聚变 C.这个反应释放的核能为ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2‎ D.我国大亚湾核电站就是利用轻核聚变释放的能量来发电的 解析:根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知选项A正确;轻核聚变需要在极高温度和压强下进行,选项B错误;根据爱因斯坦的质量亏损方程知选项C正确;现有的实用型核电站均为核裂变反应堆,选项D错误。‎ 答案:AC ‎8.下列说法不正确的是(　　)‎ AHen是聚变 BXeSr+n是裂变 CRaRnHe是α衰变 DNaMge是裂变 解析:选项A中是两个质量较轻的核结合成了一个质量较重的核,是聚变反应,故选项A正确;选项B的核反应中是铀核捕获中子裂变为两个(或更多)中等质量的核,并放出几个中子,是裂变反应,故选项B正确;选项C的核反应中没有中子的轰击而自发地放出了α粒子,是α衰变,选项C正确;而选项D应是β衰变,故选项D不正确。‎ 答案:D ‎9.如下一系列核反应是恒星内部发生的。‎ pN C+e++ν pN pO N+e++ν pC+α 其中p为质子,α为α粒子,e+为正电子,ν为一种中微子。已知质子的质量为mp=1.672 648×10-27 kg,α粒子的质量为mα=6.644 929×10-27‎ ‎ kg,正电子的质量为me=9.11×10-31 kg,中微子的质量可忽略不计。真空中的光速c=3.00×108 m/s,试计算该系列反应完成后释放的能量。‎ 解析:为求出系列反应后释放的能量,将题中所给的核反应方程左右两侧分别相加,消去两侧相同的项,系列反应最终等效为4p→α+2e++2ν 设反应后释放的能量为Q,根据质能关系和能量守恒得4mpc2=mαc2+2mec2+Q 代入数值可得Q=3.95×10-12 J。‎ 答案:3.95×10-12 J ‎10.质子、中子都是由称为上夸克和下夸克的两种夸克组成的,上夸克带电为e,下夸克带电为-e,e为电子所带电荷量的大小,如果质子是由三个夸克组成的,且各个夸克之间的距离都为l,l=1.5×10‎-15 m。试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力(库仑力)。‎ 解析:质子带+e的电荷量,故它是由2个上夸克和1个下夸克组成的,按题意,三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处,这时上夸克与下夸克之间的静电力应为 Fuu=k。‎ 代入数值,得Fuu=46 N,为斥力。‎ 上夸克与下夸克之间的静电力为 Fud=k。‎ 代入数值,得Fud=23 N,为引力。‎ 答案:46 N　23 N B组 ‎1.已知氦原子的质量为MHe u,电子的质量为me u,质子的质量为mP u,中子的质量为mn u,u为原子的质量单位,且由爱因斯坦质能方程E=mc2可知:1 u对应于931.5 MeV的能量,若取光速c=3×‎108 m/s,则两个质子和两个中子聚变成一个氦核,释放的能量为(　　)‎ A.[2×(mP+mn)-MHe]×931.5 MeV B.[2×(mP+mn+me)-MHe]×931.5 MeV C.[2×(mP+mn+me)-MHe]×c2 J D.[2×(mP+mn)-MHe]×c2 J 解析:核反应方程为H+He,质量亏损 Δm=2×(mP+mn)-(MHe-2me)=2×(mP+mn+me)-MHe,所以释放的能量为ΔE=Δm×931.5 MeV=[2×(mP+mn+me)-MHe]×931.5 MeV,选项B正确。‎ 答案:B ‎2.一个中子和一个质子相结合生成一个氚核,若它们的质量分别是m1、m2、m3,则(　　)‎ A.由于反应前后质量数不变,所以m1+m2=m3,反应前后没有能量变化 B.由于反应时释放出了能量,所以m1+m2>m3‎ C.由于反应在高温高压下进行,从而吸收能量,所以m1+m2