2018-2019学年高中物理 第四章 原子核 第六节 核能利用 第七节 小粒子与大宇宙分层训练 粤教版选修3-5.doc

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第六节 核能利用 第七节 小粒子与大宇宙 A级　抓基础 1．在核反应堆中，为了使快中子的速度减慢，可选用作为中子减速剂的物质是(　　) A．氢　　　　B．镉　　　　C．氧　　　　D．水 解析：在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂，D正确． 答案：D 2．(多选)为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风电和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是(　　) A．核能发电对环境的污染比火力发电要小 B．核能发电对环境的污染比火力发电要大 C．目前所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能 D．目前既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能 解析：目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核裂变在核反应堆中应用的是比较清洁的能源，故A、C正确，B、D错误． 答案：AC 3．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：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，故B正确． 答案：B 4．新华社合肥2006年9月28日电，世界领先水平的我国新一代“人造太阳”实验装置EAST28日在安徽合肥首次放电成功，这意味着人类在核聚变能研究利用领域又迈出了新的一步．关于核聚变，以下说法不正确的是(　　) A．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、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，必须使它们的距离达到10－15 m以内，核力才能起作用 D．地球上聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核 解析：与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁，故A正确；世界上已经有利用核裂变能来发电的核电站，故B错误；要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15 m以内，核力才能起作用，故C正确；地球上聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核，故D正确． 答案：B B级　提能力 5．科学家发现在月球上含有丰富的He(氦3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为He＋He→2H＋He，关于He聚变下列表述正确的是(　　) A．聚变反应不会释放能量 B．聚变反应产生了新的原子核 C．聚变反应没有质量亏损 D．目前核电站都采用He聚变反应发电 解析：核聚变反应中产生新的原子核，同时由于发生了质量亏损，会有核能的释放，这是人类利用核能的途径之一．目前核电站大多采用重核裂变的方法来释放与利用核能发电． 答案：B 6.K－介子衰变方程为：K－→π－＋π0.其中K－介子和π－介子带负的基元电荷，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，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们半径RK－与R之比为2∶1(π0介子的轨迹未画出)由此可知π－的动量大小与π0的动量大小之比为(　　) A．1∶1　　　B．1∶2　　　C．1∶3　　　D．1∶6 解析：由R＝(K－介子与π－介子电荷量相同)和半径RK－与Rπ－之比为2∶1可知K－介子的动量是π－介子的2倍．设K－介子的动量为2p，则π－介子的动量为－p，若π0介子的动量为p0，由动量守恒有2p＝－p＋p0，求得p0＝3p. 答案：C 7．假设某航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程式是(　　) U＋n→Ba＋Kr＋(　　)n. (1)在括号内填写n前的系数； (2)用m1、m2、m3分别表示U、Ba、Kr核的质量，m表示中子的质量，则上述反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能ΔE是多少？ (3)假设核反应堆的功率P＝6.0105 kW，若一个铀235核裂变产生的能量为2.810－11 J，则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少kg铀235? (铀235的摩尔质量M＝0.235 kg/mol，一个月约为t＝2.6106 s，阿伏加德罗常数NA＝6.01023 mol－1，计算结果保留两位有效数字) 解析：(1)由质量数与核电荷数守恒可知，产生的中子数为3； (2)由题意知，质量亏损为Δm＝m1－m2－m3－2m， 由质能方程可知，释放的核能为： ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3－2m)c2 (3)一个月内核反应产生的总能量为：E＝Pt 同时 E＝NAΔE即Pt＝NAΔE 解得： m＝ 代入数据得：m＝ kg＝22 kg 答案：(1)3　(2)(m1－m2－m3－2m)c2　(3)22 kg