人教版 (新课标)选修38 粒子和宇宙习题

这是一份人教版 (新课标)选修38 粒子和宇宙习题，共3页。试卷主要包含了下列核反应中，表示核裂变的是，下列关于聚变的说法中，正确的是，以下核反应方程中属于核聚变的是，关于粒子，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

1．当一个重核裂变时，它所产生的两个核( )
A．含有的质子数较裂变前重核的质子数减少
B．含有的中子数较裂变前重核的中子数减少
C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量
D．可能是多种形式的两个核的组合
解析：选BD.由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子，质子数没有发生变化，而两个新核的中子数较重核减少了，A错误，B正确；反应前后质量发生了亏损而释放出能量，并不等于俘获中子的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，故C错误，D正确．
2．下列核反应中，表示核裂变的是( )
A.eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He
B.eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(144, 56)Ba＋eq \\al(89,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n
C.eq \\al(30,15)P→eq \\al(30,14)Si＋eq \\al(0,1)e
D.eq \\al(9,4)Be＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(12, 6)C＋eq \\al(1,0)n
解析：选B.选项A是α衰变，选项B是裂变，选项C是衰变，选项D是查德威克发现中子的人工转变方程，故B正确，A、C、D错误．
3．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，因此聚变又叫做热核反应
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：选ABCD.轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15m，所以必须克服库仑斥力做功，A正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度的高温下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳和其他恒星内部都存在着热核反应，D正确．
4．以下核反应方程中属于核聚变的是( )
A.eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H―→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n
B.eq \\al(14, 7)N＋eq \\al(4,2)He―→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,1)H
C.eq \\al(1,1)H＋eq \\al(1,0)n―→eq \\al(2,1)H＋γ
D．4eq \\al(1,1)H―→eq \\al(4,2)He＋2eq \\al(0,1)e
解析：选ACD.轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变．
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．u夸克带电荷量为eq \f(2,3)e，d夸克带电荷量为－eq \f(1,3)e，e为元电荷．下列论断可能正确的是( )
A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成
解析：选B.质子带正电，电荷量为＋e，中子为中性．B选项中的2个u夸克和1个d夸克电荷量之和为(2×eq \f(2e,3)－eq \f(e,3))＝＋e；1个u夸克和2个d夸克电荷量之和为(eq \f(2e,3)－2×eq \f(e,3))＝0，故选项B正确．
一、选择题
1．以下说法正确的是( )
A．聚变是裂变的逆反应
B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C．聚变需将反应物加热至数百万度以上高温，显然是吸收能量
D．裂变与聚变均可释放巨大能量
解析：选D.聚变是轻核聚合成质量较大的核，裂变是重核分裂成中等质量的核，二者无直接关系，故A错误；聚变和裂变在能量流向上也无直接关系，故B错；聚变反应是热核反应，需数百万度的高温，但聚变反应一旦开始所释放的能量就远远大于所吸收的能量，因此聚变反应是释放能量的，故C错误，D正确．
2．在核反应方程式eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(90,38)Sr＋eq \\al(136, 54)Xe＋kX中( )
A．X是中子，k＝9 B．X是中子，k＝10
C．X是质子，k＝9 D．X是质子，k＝10
解析：选B.铀核裂变反应方程满足电荷数、质量数守恒，由此可得X为中子，k＝10，故B正确，A、C、D错误．
3．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一定高温时，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6eq \\al(2,1)H→keq \\al(4,2)He＋deq \\al(1,1)H＋2eq \\al(1,0)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：选B.由电荷数守恒可得：6×1＝2k＋d
由质量数守恒可得：6×2＝4k＋d＋2×1
由以上两式解得：k＝2，d＝2，
故B正确．
4．现已建成的核电站发电的能量来自于( )
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．人工放射性同位素放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．轻核聚变放出的能量
解析：选C.现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出的核能发电，故C项正确．
5．(2011年江苏省泰州市高二检测)2008年10月10日中国国际核聚变能源计划执行中心在北京揭牌，通过有关国家广泛合作，未来30年到50年将可能建成民用电站．下列有关核聚变的说法中不正确的是( )
A．核聚变的核反应方程式可以是eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n
B．在消耗相同质量的核燃料时，裂变反应释放的能量比聚变反应大得多
C．聚变时所释放的核能大小的计算公式是ΔE＝Δmc2
D．聚变反应必须在很高的温度下进行
解析：选B.在消耗相同质量的核燃料时，聚变反应放出的能量远大于裂变放出的能量．
6．关于粒子，下列说法正确的是( )
A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子
B．强子都是带电的粒子
C．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论
D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位
解析：选D.由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A、B错误；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋eq \f(2,3)e和－eq \f(1,3)e，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，故C错误，D正确．
7．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是( )
A．核反应方程是eq \\al(1,1)H＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(3,1)H＋γ
B．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3
C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)c
D．γ光子的波长λ＝eq \f(h,m1＋m2－m3c2)
解析：选B.此核反应的核反应方程为eq \\al(1,1)H＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(2,1)H＋γ，A错；由质能方程，γ光子的能量为E＝(m1＋m2－m3)c2，C错；由E＝h eq \f(c,λ)知，波长λ＝eq \f(h,m1＋m2－m3c)，D错；故B正确．
8．一个铀235吸收一个中子后发生的反应式是23eq \\al(5,9)2U＋eq \\al(1,0)n→13eq \\al(6,5)4Xe＋9eq \\al(0,3)8Sr＋10eq \\al(1,0)n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于( )
A．(M－m1－m2)c2
B．(M＋m－m1－m2)c2
C．(M－m1－m2－9m)c2
D．(m1＋m2＋9m－M)c2
解析：选C.铀235裂变时的质量亏损：Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得：E＝Δmc2＝(M－9m－m1－m2)c2.
二、非选择题
9．曾落在日本广岛上的原子弹，相当于2万吨TNT炸药放出的能量．原子弹放出的能量约8.4×1013J，试问有多少个eq \\al(235, 92)U原子核进行分裂？该原子弹中含铀eq \\al(235, 92)U的质量最小限度为多少千克？(一个铀eq \\al(235, 92)U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV)
解析：一个eq \\al(235, 92)U原子核分裂时所产生的能量约为
200 MeV＝200×106 eV
＝2.0×108×1.6×10－19J
＝3.2×10－11J.
设共有n个eq \\al(235, 92)U核发生裂变：
n＝eq \f(8.4×1013,3.2×10－11)＝2.6×1024(个)，
铀的质量m＝235×10－3×eq \f(2.6×1024,6.02×1023)kg＝1.015 kg.
答案：2.6×1024个 1.015 kg
10．太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．
(1)写出这个核反应方程；
(2)这一核反应能释放多少能量？
(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026J，则太阳内部每秒参与热核反应的质子数是多少？
(mp＝1.0073 u，mHe＝4.0015 u，me＝0.00055 u,1 u相当于931 MeV能量)
解析：(1)核反应方程为4eq \\al(1,1)H―→eq \\al(4,2)He＋2eq \\al(0,1)e
(2)核反应中的质量亏损
Δm＝4mp－mHe－2me＝(4×1.0073－4.0015－2×0.00055) u＝0.0266 u
释放的能量ΔE＝0.0266×931 MeV≈24.8 MeV.
(3)核反应发生的次数N＝eq \f(E,ΔE)，参与核反应的质子数为
4N＝eq \f(4E,ΔE)＝eq \f(4×3.8×1026,24.8×106×1.6×10－19)个≈3.8×1038个．
答案：(1)见解析 (2) 24.8 MeV (3)3.8×1038个