第19章 7　核聚变 8　粒子和宇宙 学业分层测评18

1、.学业分层测评十八建议用时：45分钟学业达标1多项选择关于人们发现的新粒子，以下说法正确的选项是 A许多粒子都有自己的反粒子B把粒子分为强子、轻子、媒介子，根据是粒子与各种互相作用的关系C质子属于强子D光子属于轻子【解析】根据粒子的分类、粒子与反粒子描绘知A、B、C正确；光子属媒介子，D错误【答案】ABC2多项选择以下说法正确的选项是 A聚变是裂变的逆反响B核聚变反响须将反响物加热到数百万开尔文以上的高温，反响时放出能量C轻核聚变比裂变更为平安、清洁D强子是参与强互相作用的粒子，中子是最早发现的强子【解析】聚变和裂变的反响物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反响，故A错；实现聚变反响

2、必须使参加反响的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温，但聚变反响一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反响还是释放能量，故B正确；实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反响就自动终止了，另外，聚变反响比裂变反响生成的废物数量少，容易处理，故C对；质子是最早发现的强子，故D错【答案】BC3多项选择重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，以下说法中正确的选项是A裂变过程质量增加B裂变过程质量亏损C裂变过程和聚变过程都有质量增加D聚变过程有质量亏损【解析】重核裂变和轻核聚变都能释放宏大的能量，由爱因斯坦质能方程知两过程均会有质量亏损【答案】BD4多项选择以下所述正确的选项是A

3、强子是参与强互相作用的粒子B轻子是不参与强互相作用的粒子C目前发现的轻子只有8种D夸克有6种，它们带的电荷量分别为元电荷的或【解析】由三类粒子的特性可知A、B正确；而目前发现的轻子只有6种，C错误；夸克模型经过几十年的开展，夸克有6种，它们带的电荷分别为元电荷的或，D正确【答案】ABD5关于核聚变，以下说法正确的选项是A与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为平安、清洁B世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站C要使轻核发生聚变，必须使它们的间隔 到达1010 m以内，核力才能起作用D核聚变比核裂变更易控制【解析】与裂变相比，核聚变有下面的几个优势：1平安、清洁、辐射少；2核燃料储量多；3核废料易处理但

4、核聚变不易控制其发电还没有投入实际运行所以正确的只有选项A.【答案】A6多项选择如图19­7­1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、kamera真空室、magnit磁的头两个字母以及katushka线圈的第一个字母组成的缩写词根据以上信息，下述判断中可能正确的选项是图19­7­1A这种装置的核反响原理是轻核的聚变，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响原理一样D这种装置可以控制热核反响速度

5、，使聚变能缓慢而稳定地进展【解析】聚变反响原料在装置中发生聚变，放出能量，故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不飞出，故B正确；核电站的原理是裂变，托卡马克的原理是聚变，故C错误；该装置使人们可以在实验中控制反响速度，平稳释放核能，故D正确【答案】ABD7关于轻核聚变释放核能，以下说法正确的选项是 【导学号：54472095】A一次聚变反响一定比一次裂变反响释放的能量多B聚变反响比裂变反响每个核子释放的平均能量一定大C聚变反响中粒子的比结合能变小D聚变反响中由于形成质量较大的核，故反响后质量变大【解析】聚变反响的比结合能大于裂变反响的比结合能，但参与的核子数目裂变大于聚

6、变，故聚变反响释放的总能量不一定多，故A、C错，B对，由于聚变反响释放能量，发生质量亏损，故聚变后核的质量减少，故D错【答案】B8如下一系列核反响是恒星内部发生的p1C1N1N1Cep1C1N p1N1O1O1Ne p1N1C其中p为质子，为粒子，e为正电子，为一种中微子质子的质量为mp1.672 648×1027 kg，粒子的质量为m6.644 929×1027 kg，正电子的质量为me9.11×1031kg，中微子的质量可忽略不计真空中的光速c3.00×108 m/s，试计算该系列反响完成后释放的能量【解析】为求出系列反响后释放的能量，将题中所给的诸

7、核反响方程左右两侧分别相加，消去两侧一样的项，系列反响最终等效为4p2e2设反响后释放的能量为Q，根据质能关系和能量守恒得4mpc2mc22mec2Q代入数值可得Q3.95×1012 J.【答案】3.95×1012 J才能提升9多项选择我国最新一代核聚变装置“EAST在安徽合肥首次放电，显示了EAST装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1 000 s，温度超过1亿摄氏度，这标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进程度合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富氘核的质量为m1，中子的质量为m2，

8、He的质量为m3，质子的质量为m4，那么以下说法中正确的选项是 A两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子 B两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是中子C两个氘核聚变成一个He所释放的核能为2m1m3m4c2D两个氘核聚变成一个He所释放的核能为2m1m3m2c2【解析】由核反响方程2HHeX知X应为中子，释放的核能应为E2m1m3m2c2，聚变反响的污染非常小，而现行的裂变反响的废料具有很强的放射性，故A、C错误，B、D正确【答案】BD10多项选择核聚变能是一种具有经济性能优越、平安可靠、无环境污染等优势的新能源近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在打破关键技术，最终将

9、建成商用核聚变电站一种常见的核聚变反响是由氢的同位素氘又叫重氢和氚又叫超重氢聚合成氦，并释放一个中子假设氘原子的质量为2.014 1 u，氚原子的质量为3.016 0 u，氦原子的质量为4.002 6 u，中子的质量为1.008 7 u,1 u1.66×1027 kg.那么这个核反响释放出来的能量为光速c3.00×108 m/s,1 u相当于931.5 MeV 【导学号：54472097】A2.8×1010 JB2.8×1012 JC1.75 MeV D17.5 MeV【解析】核反响释放出来的能量：Emc2，mm氘m氚mHemn0.018 8 u，由计算

10、得：E2.8×1012 J17.5 MeV，故B、D正确【答案】BD11氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，He核的质量为3.015 0 u两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子，释放的核能全部转化为机械能质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，He的质量可以认为是中子的3倍1写出该核反响的反响方程式2该核反响释放的核能是多少？3假设测得反响后生成中子的动能是3.12 MeV，那么反响前每个氘核的动能是多少MeV? 【导学号：54472259】【解析】1核反响方程为：HHHen2质量亏损为：m2.013 6×

11、;2 u3.015 0 u1.008 7 u0.003 5 u，释放的核能为：Emc20.003 5×931.5 MeV3.26 MeV3设中子和He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2.反响前每个氘核的动能是E0，反响后中子和He核动能分别为E1、E2，根据动量守恒定律，得m1v1m2v20，3，E21.04 MeV由能量的转化和守恒定律，得E1E22E0E，E00.45 MeV.【答案】1HHHen23.26 MeV30.45 MeV12有一种聚变反响是四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子求：1该聚变反响释放多少能量？2假设1 g氢完全聚变，能释放多少能量？31 g氢完全聚变，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能？煤的热值q3.36×107 J/kg，氢核质量为1.008 142 u，氦核质量为4.001 509 u，电子的质量为0.000 549 u 【导学号：54472260】【解析】1核反响方程为：4HHe2e，所以m4mHmHe2me4×1.008 142 u4.001 509 u2×0.000 549 u0.029 961 uE0.029 961×931.5 MeV27.91