PAGEPAGE8第4、5節(jié)核裂變與核聚變、“基本”粒子課堂檢測(cè)1.推理是研究和學(xué)習(xí)物理的一種重要方法，正電子、負(fù)質(zhì)子、反中子都是反粒子，它們跟通常所說(shuō)的電子、質(zhì)子、中子相比較，質(zhì)量相等，電荷量相等，電性相反（中子和反中子都不帶電）。科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)反氦原子（已知氦原子核中有兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子）。你推測(cè)反氦原子的結(jié)構(gòu)可能是()A.由兩個(gè)帶負(fù)電的質(zhì)子和兩個(gè)帶正電的電子構(gòu)成B.由兩個(gè)帶負(fù)電的質(zhì)子、兩個(gè)電子和兩個(gè)中子構(gòu)成C.由兩個(gè)質(zhì)子、兩個(gè)電子和兩個(gè)中子構(gòu)成D.由兩個(gè)帶負(fù)電的質(zhì)子、兩個(gè)帶正電的電子和兩個(gè)不帶電的中子構(gòu)成答案：D解析：組成反氦原子的粒子與組成氦原子的粒子應(yīng)具有相同的質(zhì)量，相等的電荷量但電性相反，據(jù)此分析可知反氦原子可能由兩個(gè)帶負(fù)電的質(zhì)子（反質(zhì)子）、兩個(gè)帶正電的電子（正電子）和兩個(gè)不帶電的中子構(gòu)成。2.（2021廣西柳州高三一模）2020年1月10日，工程院院士黃旭華獲得國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，他為核潛艇研制和跨越式發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，下列說(shuō)法正確的是()A.核潛艇的核反應(yīng)也叫熱核反應(yīng)B.原子彈中鈾或钚的質(zhì)量可小于臨界質(zhì)量C.核潛艇的核反應(yīng)堆是利用鎘棒控制核反應(yīng)速度D.核聚變和核裂變都能放出核能，故一切核反應(yīng)都應(yīng)放出核能答案：C解析：核潛艇的核反應(yīng)是重核裂變，不屬于熱核反應(yīng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件是裂變物質(zhì)的體積必須大于等于臨界體積，或裂變物質(zhì)的質(zhì)量必須大于等于臨界質(zhì)量，故原子彈中鈾或钚元素的質(zhì)量必須大于等于臨界質(zhì)量，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；核潛艇的核反應(yīng)堆是利用鎘棒控制核反應(yīng)速度，故C項(xiàng)正確；重核裂變和輕核聚變都有質(zhì)量虧損，均向外界釋放核能，但并不是一切核反應(yīng)都能釋放核能，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.（2021江西南昌進(jìn)賢一中高三開(kāi)學(xué)考試）鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的，一種典型的情形是生成鋇和氪，同時(shí)放出3個(gè)中子，核反應(yīng)方程是?92A.該反應(yīng)質(zhì)量數(shù)守恒，沒(méi)有質(zhì)量虧損B.?92235UC.?92235UD.?56144Ba答案：D解析：核反應(yīng)質(zhì)量數(shù)守恒，但此反應(yīng)釋放核能，有質(zhì)量虧損，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；?92235U的中子數(shù)為143，?56144Ba中子數(shù)為88，中子數(shù)相差55，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；重核裂變生成物的原子核更穩(wěn)定，比結(jié)合能更大，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；核子數(shù)越多，結(jié)合能越大，則4.（2021山東膠州實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三月考）海水中含有豐富的氘，氘是核聚變的重要原料，兩個(gè)氘核以相同的動(dòng)能Ek?1發(fā)生正碰，并發(fā)生核聚變，聚變后產(chǎn)生氦3并釋放一個(gè)粒子X(jué)，粒子X(jué)的動(dòng)能為A.X為質(zhì)子B.氦3和X粒子動(dòng)量相同C.氦3的動(dòng)能為1D.釋放的核能為4答案：C解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可以寫(xiě)出該聚變反應(yīng)方程式?12H+?12H→?23He+?01n，可知X為中子，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；氦3和素養(yǎng)視角教材拓展夸克模型夸克的提出1964年美國(guó)物理學(xué)家蓋爾曼提出了強(qiáng)子的夸克模型，認(rèn)為強(qiáng)子是由夸克構(gòu)成的特性在粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型中，夸克是唯一一種能經(jīng)受全部四種基本相互作用（電磁、引力、強(qiáng)相互作用及弱相互作用）的基本粒子。夸克具有“緊閉”性，不能以自由的狀態(tài)單個(gè)出現(xiàn)夸克的種類(lèi)夸克有6種，它們是上夸克(u)、下夸克(d)、奇異夸克(s)夸克的電荷夸克所帶的電荷量是分?jǐn)?shù)電荷量，其電荷量為元電荷的+23或-13意義電子電荷不再是電荷的最小單元，即存在分?jǐn)?shù)電荷素養(yǎng)演練1.下列關(guān)于夸克模型的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.強(qiáng)子是由更基本的夸克組成的B.夸克的電荷量分別為元電荷的+23C.每種夸克都有對(duì)應(yīng)的反夸克D.夸克能以自由的狀態(tài)單個(gè)出現(xiàn)答案：D解析：夸克不能以自由的狀態(tài)單個(gè)出現(xiàn)。2.（多選）已知π+介子、π-介子都是由一個(gè)夸克（夸克u或夸克d）和一個(gè)反夸克（反夸克uˉ或反夸克d粒子ππudud帶電荷量+e-e+--+下列說(shuō)法正確的是()A.π+由u和dˉ組成B.π+由dC.π-由u和dˉ組成D.π-由d答案：A;D解析：因π+介子帶有+e的電荷量，且是由一個(gè)夸克和一個(gè)反夸克組成的，夸克u帶+23e的電荷量，反夸克dˉ帶+13e電荷量，那么π+介子就是由夸克u和反夸克dˉ組成的；同理，課時(shí)評(píng)價(jià)作業(yè)見(jiàn)學(xué)用《作業(yè)本》145頁(yè)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1.以下說(shuō)法正確的是()A.最早發(fā)現(xiàn)的輕子是電子，最早發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)子是中子B.質(zhì)子、中子、介子和超子都屬于強(qiáng)子C.強(qiáng)子、輕子都有內(nèi)部結(jié)構(gòu)D.τ子質(zhì)量比核子質(zhì)量大，τ子不屬于輕子答案：B解析：最早發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)子是質(zhì)子，最早發(fā)現(xiàn)的輕子是電子，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；強(qiáng)子有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由夸克組成，輕子沒(méi)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤；質(zhì)子、中子、介子、超子都屬于強(qiáng)子，τ子質(zhì)量比核子質(zhì)量大，但仍屬于輕子，B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.（2021河北唐山第十一中學(xué)高三開(kāi)學(xué)考試）太陽(yáng)能熱水器采用全玻璃真空太陽(yáng)能集熱技術(shù)，太陽(yáng)能是由太陽(yáng)內(nèi)部熱核聚變反應(yīng)形成的，其核反應(yīng)主要是()A.?B.?C.?D.?答案：A解析：熱核反應(yīng)是氘和氚發(fā)生的聚變。3.如圖是慢中子反應(yīng)堆的示意圖，下列對(duì)該反應(yīng)堆的說(shuō)法中正確的是()A.鈾235容易吸收快中子發(fā)生裂變反應(yīng)B.快中子跟慢化劑中的原子核碰撞后能量減少，變成慢中子，慢中子容易被鈾235俘獲而引起裂變反應(yīng)C.控制棒由鎘做成，當(dāng)反應(yīng)過(guò)于激烈時(shí)，使控制棒插入淺一些，讓它少吸收一些中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會(huì)慢一些D.要使裂變反應(yīng)更激烈一些，應(yīng)使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后變成慢中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會(huì)快一些答案：B解析：在核反應(yīng)堆中，慢中子容易被鈾235俘獲發(fā)生裂變反應(yīng)；快中子跟慢化劑中的原子核碰撞后能量減少，變成慢中子；在核電站中，通過(guò)控制棒吸收中子多少來(lái)控制反應(yīng)速度。4.（2021河北邯鄲高三期末）2020年11月27日00時(shí)41分，華龍一號(hào)全球首堆——中核集團(tuán)福清核電5號(hào)機(jī)組首次并網(wǎng)成功，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，該機(jī)組各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，機(jī)組狀態(tài)良好，并創(chuàng)造了全球第三代核電首堆建設(shè)的最佳業(yè)績(jī)。這標(biāo)志著中國(guó)打破了國(guó)外核電技術(shù)壟斷，正式進(jìn)入核電技術(shù)先進(jìn)國(guó)家行列，以下關(guān)于核能的有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.華龍一號(hào)發(fā)電的核能是利用輕核聚變B.華龍一號(hào)發(fā)電的核能是利用重核裂變C.重核裂變過(guò)程中釋放核能是因?yàn)樾潞说谋冉Y(jié)合能小D.輕核聚變過(guò)程中釋放核能是因?yàn)樾潞撕俗拥钠骄|(zhì)量大答案：B解析：目前核電站都是利用重核裂變釋放的能量，裂變之所以釋放核能是因?yàn)樾潞说谋冉Y(jié)合能大于原來(lái)重核的比結(jié)合能；同理，輕核聚變過(guò)程釋放能量是因?yàn)樾潞撕俗拥钠骄|(zhì)量小于原來(lái)核子的平均質(zhì)量。5.對(duì)于氫彈的有關(guān)描述，下列說(shuō)法正確的是()A.氫彈爆炸的原理是核聚變B.目前核電站的工作原理與氫彈相同C.低溫能延長(zhǎng)放射性元素的半衰期D.核聚變的主要反應(yīng)物是高能的質(zhì)子和電子答案：A解析：氫彈爆炸的原理是核聚變，目前核電站的工作原理是核裂變。6.1個(gè)鈾235吸收1個(gè)中子發(fā)生核反應(yīng)時(shí)，大約放出196?MeV的能量，則1?g純鈾235完全發(fā)生核反應(yīng)放出的能量為（A.NA×196?C.235×196?MeVD.答案：D解析：1?g鈾235的物質(zhì)的量為1235mol，因此1?7.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的?23He（氦3），它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂希鋮⑴c的一種核聚變反應(yīng)的方程式為2A.聚變反應(yīng)不會(huì)釋放能量B.聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核C.聚變反應(yīng)沒(méi)有質(zhì)量虧損D.目前核電站都采用?2答案：B解析：核聚變反應(yīng)中產(chǎn)生新的原子核，同時(shí)由于發(fā)生了質(zhì)量虧損，會(huì)有核能的釋放；目前核電站采用重核裂變的方法來(lái)發(fā)電。8.（多選）鈾核裂變反應(yīng)中的一個(gè)核反應(yīng)方程為：?92235U+?01n→?54A.質(zhì)量虧損為Δm=(235.0439+1.0087-89.9077-135.9072)B.質(zhì)量虧損為Δm=(235.0439+1.0087-89.9077-135.9072-10×1.0087)C.釋放的總能量為ΔE=(235.0439+1.0087-89.9077-135.9072-10×1.0087)×(3×D.釋放的總能量為ΔE=(235.0439+1.0087-89.9077-135.9072-10×1.0087)×931.5?答案：B;D解析：計(jì)算虧損質(zhì)量時(shí)要用反應(yīng)前的總質(zhì)量減去反應(yīng)后的總質(zhì)量，二者之差可用u或kg作單位，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；質(zhì)量單位為u時(shí)，可直接用“1?u的虧損放出能量931.5?MeV”計(jì)算總能量，故D項(xiàng)正確；當(dāng)質(zhì)量單位為kg時(shí)，直接乘以(3×108)素養(yǎng)提升練9.目前普遍認(rèn)為，質(zhì)子和中子都是由被稱(chēng)為u夸克和d夸克的兩類(lèi)夸克組成。u夸克帶電荷量為+23e，d夸克帶電荷量為-A.質(zhì)子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成B.質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成C.質(zhì)子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成，中子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成D.質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成答案：B解析：由于質(zhì)子帶電荷量為e，則由兩個(gè)u夸克和一個(gè)d夸克組成，其總的電荷量為e；中子不帶電，則由一個(gè)u夸克、兩個(gè)d夸克組成，其總的電荷量為0，由此可知B項(xiàng)正確。10.（多選）一種典型的鈾核裂變是生成鋇和氪，同時(shí)放出3個(gè)中子，核反應(yīng)方程是?92A.核反應(yīng)方程中，X粒子是中子B.核反應(yīng)方程中，X粒子是質(zhì)子C.?92235U、?56144D.?92235U、?56144答案：A;D解析：根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知X是中子，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；分析比結(jié)合能隨核子數(shù)變化的曲線(xiàn)可知，在鐵原子核附近比結(jié)合能最大，然后隨核子數(shù)的增大，比結(jié)合能減小，所以?92235U、?56144Ba、?3689Kr相比，?3689Kr核的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定，11.某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個(gè)核反應(yīng)方程為?11方程中Q1、Q原子核??????質(zhì)量/1.00783.01604.002612.000013.005715.0001以下推斷正確的是()A.X是?23B.X是?24C.X是?23D.X是?24答案：B解析：根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒容易求得新核X的質(zhì)量數(shù)為4、電荷數(shù)為2，即X是?24He；根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)，可以求得第2個(gè)核反應(yīng)的質(zhì)量虧損大，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程必然有Q12.兩個(gè)氘核聚變產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)氦核，已知氘核質(zhì)量mD=2.0136?u，氦核質(zhì)量mHe（1）計(jì)算釋放出的結(jié)合能；（2）若反應(yīng)前兩氘核的動(dòng)能均為Ek答案：（1）3.26?MeV（2）解析：（1）核反應(yīng)方程為：2反應(yīng)質(zhì)量虧損Δm=2由質(zhì)能方程得釋放核能ΔE=0.0035×931.5?（2）將兩氘核作為一個(gè)系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒有0=由能量守恒有1聯(lián)立可得EkHe≈0.99?創(chuàng)新拓展練13.（★）太陽(yáng)中所發(fā)生的“氫聚變”實(shí)際上是借助碳、氮、氧的原子核的“催化作用”進(jìn)行的，其具體反應(yīng)過(guò)程為如圖所示的六步