PAGE5-課時分層作業(十七)(時間：45分鐘分值：100分)[基礎達標練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．(多選)下列說法中正確的是()A．夸克模型說明電子電荷量是最小的電荷單元B．目前已經發覺了自由態的夸克C．目前發覺的夸克有6種D．每種夸克都有對應的反夸克CD[夸克模型指出目前發覺了6種夸克，每種夸克都有對應的反夸克，所以C、D正確；夸克所帶電荷量小于電子電荷量，但還沒有發覺自由態的夸克，這就是夸克的“禁閉”，所以A、B錯．]2．(多選)關于宇宙和恒星的演化，下列說法正確的是()A．宇宙已經停止演化B．恒星在主序星階段時停留時間最長、最穩定C．當溫度達到肯定值時，恒星內發生氦聚變，亮度增加D．恒星最終都會演化為黑洞BC[目前宇宙的演化仍在進行，A錯．恒星在主序星階段時停留時間最長、最穩定，B對．恒星內由氫聚變轉變為氦聚變時，亮度增加，C對．依據最終質量的不同恒星最終演化為白矮星或中子星或黑洞，D錯．]3．關于人們發覺的新粒子，下列說法不正確的是()A．很多粒子都有自己的反粒子B．把粒子分為強子、輕子、媒介子，依據是粒子與各種相互作用的關系C．質子屬于強子D．光子屬于輕子D[依據粒子的分類、粒子與反粒子描述知A、B、C正確．]4．有關宇宙的理解，下列說法中正確的是()A．質量越大的恒星壽命越長B．太陽發出的光和熱來自于碳、氧等物質的燃燒C．在天空中呈現暗紅色的恒星的溫度比呈現白色的恒星的溫度高D．由于光速有限，因此視察遙遠的天體就相當于視察宇宙的過去D[質量越大的恒星壽命越短，故A錯誤；太陽發出的光和熱來自于在太陽內部進行著大規模的核聚變釋放的能量，故B錯誤；恒星的顏色是由溫度確定的，溫度越低，顏色越偏紅，溫度越高，顏色越偏藍．故在天空中呈現暗紅色的恒星的溫度比呈現白色的恒星的溫度低．故C錯誤；由于光速有限，遙遠的天體發出的光線到達我們時，我們看到的是過去的宇宙射線；故因此視察遙遠的天體就等于在視察宇宙的過去，故D正確．]5．關于天體及其演化，下列說法中正確的是()A．紅色的恒星溫度最高B．恒星的壽命隨其質量的增大而增大C．紅巨星最終肯定會變成中子星D．超新星爆發后會形成中子星D[恒星的顏色是由溫度確定的，溫度越低，顏色越偏紅，溫度越高，顏色越偏藍，故A錯誤；恒星的壽命和它的質量有關，質量越大的恒星壽命越短，故B錯誤；小質量恒星的演化過程是：原始星云→恒星→紅巨星→白矮星，故C錯誤；超新星爆發后會形成中子星，故D正確．]6．(多選)為應對能源危機和優化能源結構，提高清潔能源的比重，我國制定了優先選擇核能，其次加快發展風電和再生能源的政策，在《核電中長期發展規劃》中要求2024年核電運行裝機總容量達到4000萬千瓦的水平，請依據所學物理學問，推斷下列說法中正確的是()A．核能發電對環境的污染比火力發電要大B．全部核電站都只利用重核裂變釋放大量的原子能C．全部核電站既有重核裂變，又有輕核聚變釋放大量的原子能D．假如核電站能實現可控輕核聚變發電，其核廢料處理更簡潔，對環境污染更小BD[目前核電站都用核裂變，其原料是鈾，且核裂變在核反應堆中應用的是比較清潔的能源，故B正確，A、C錯，假如核電站能實現可控輕核聚變發電，其核廢料處理起來比鈾核裂變廢料更簡潔，對環境污染也更小，D正確．]二、非選擇題(14分)7．某科學家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應方程為eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al(13,7)N＋Q1①eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋X＋Q2②方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關的原子核質量如表：原子核eq\o\al(1,1)Heq\o\al(3,1)Heq\o\al(4,2)Heeq\o\al(12,6)Ceq\o\al(13,7)Neq\o\al(15,7)N質量/u1.00783.01664.002612.000013.005715.0001則可以推斷X是________，方程中Q1和Q2的大小關系是Q1________Q2.[解析]由質量數守恒和電荷數守恒，可推斷X為eq\o\al(4,2)He，①式的質量虧損為Δm1＝1.0078u＋12.0000u－13.0057u＝0.0021u．②式的質量虧損為Δm2＝1.0078u＋15.0001u－12.0000u－4.0026u＝0.0053u，所以Δm2>Δm1依據質能方程ΔE＝Δmc2可求解Q2>Q1.[答案]eq\o\al(4,2)He<[實力提升練]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1．(多選)由中國供應永磁體的阿爾法磁譜儀如圖所示，它于2011年5月16日由奮進2號航天飛機攜帶升空，安裝在國際空間站中，主要使命之一是探究宇宙中的反物質．所謂的反物質即質量與正粒子相等，帶電荷量與正粒子相等但電性相反．例如反質子即為1－1H，假如使一束質子、反質子、α粒子和反α粒子組成的射線，通過速度選擇器沿OO′進入勻強磁場形成4條徑跡，則()A．1、2是反粒子徑跡B．3、4為反粒子徑跡C．2為反α粒子徑跡D．4為反α粒子徑跡AC[由題圖可知，粒子先通過速度選擇器沿OO′做勻速直線運動(重力忽視不計)．四種粒子速度均大小相等，方向相同，它們進入同一勻強磁場后受到洛倫茲力作用而做勻速圓周運動．又因電性不同而受力方向相反，依據左手定則可推斷反粒子剛進入磁場時受洛倫茲力方向向左，則1、2是反粒子的徑跡，軌跡半徑r＝eq\f(mv,Bq)，因反α粒子的比荷eq\f(q,m)比反質子的比荷小，則反α粒子的軌跡半徑比反質子的大，故2為反α粒子的徑跡．]2．(多選)我國最新一代核聚變裝置“EAST”在安徽合肥首次放電，顯示了EAST裝置具有良好的整體性能，使等離子體約束時間達1000s，溫度超過1億攝氏度，這標記著我國磁約束核聚變探討進入國際先進水平．合肥也成為世界上第一個建成此類全超導非圓截面核聚變試驗裝置并能實際運行的地方．核聚變的主要原料是氘，在海水中含量極其豐富．已知氘核的質量為m1，中子的質量為m2，eq\o\al(3,2)He的質量為m3，質子的質量為m4，則下列說法中正確的是()A．兩個氘核聚變成一個eq\o\al(3,2)He所產生的另一個粒子是質子B．兩個氘核聚變成一個eq\o\al(3,2)He所產生的另一個粒子是中子C．兩個氘核聚變成一個eq\o\al(3,2)He所釋放的核能為(2m1－m3－m4)c2D．兩個氘核聚變成一個eq\o\al(3,2)He所釋放的核能為(2m1－m3－m2)c2BD[由核反應方程2eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)X知X應為中子，釋放的核能應為ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，聚變反應的污染特別小，而現行的裂變反應的廢料具有很強的放射性，故A、C錯誤，B、D正確．]3．我國秦山核電站第三期工程中有兩組60萬千瓦的發電機組，發電站的核能來源于eq\o\al(235,92)U的裂變，下列說法不正確的是()A.eq\o\al(235,92)U原子核中有92個質子，143個中子B.eq\o\al(235,92)U的一種可能裂變是變成兩個中等質量的原子核，反應方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(235,92)U是自然放射性元素，常溫下它的半衰期約為45億年，上升溫度半衰期縮短D．一個eq\o\al(235,92)U裂變能放出200MeV的能量，合3.2×10－11JC[由eq\o\al(235,92)U的質量數和電荷數關系易知A正確；由核反應方程中電荷數守恒和質量數守恒知B正確；半衰期不受外界因素干擾，故C錯誤；因為200MeV＝200×106×1.6×10－19J＝3.2×10－11J，所以D正確．]4．K－介子衰變的方程為：K－→π－＋π0，其中K－介子、π－介子帶負的基本電荷，π0介子不帶電．一個K－介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產生的π－介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點相切如圖所示，它們的半徑RK－與Rπ－之比為2∶1，π0介子的軌跡未畫出，由此可知π－的動量大小與π0的動量大小之比為()A．1∶1 B．1∶2C．1∶3 D．1∶6C[由帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動規律知：軌道半徑R＝eq\f(mv,Bq)＝eq\f(p,Bq)∝p(同一磁場，且K－介子與π－介子帶負的基本電荷)所以eq\f(pK－,pπ－)＝eq\f(RK－,Rπ－)＝eq\f(2,1)即pπ－＝eq\f(1,2)pK－又由動量守恒定律pK－＝pπ0－pπ－得pπ0＝pK－＋pπ－＝eq\f(3,2)pK－所以eq\f(pπ－,pπ0)＝eq\f(1,3)]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(13分)有一種聚變反應是四個氫核聚變成一個氦核，同時放出兩個正電子．求：(1)該聚變反應釋放多少能量？(2)若1g氫完全聚變，能釋放多少能量？(3)1g氫完全聚變，釋放的能量相當于多少煤完全燃燒放出的熱能？(已知煤的熱值q＝3.36×107J/kg，氫核質量為1.008142u，氦核質量為4.001509u，電子的質量為0.000549u)[解析](1)核反應方程為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e，所以Δm＝4mH－mHe－2me＝4×1.008142u－4.001509u－2×0.000549u＝0.029961uΔE＝0.029961×931.5MeV＝27.91MeV＝4.47×10－12J.(2)1g氫完全聚變釋放的能量為E＝eq\f(1,4)×6.02×1023×4.47×10－12J＝6.73×1011J.(3)相當于煤完全燃燒的質量為m＝eq\f(6.73×1011,3.36×107)kg＝2.00×104kg.[答案](1)4.47×10－12J(2)6.73×1011J(3)2.00×106．(13分)太陽內部的核聚變可以釋放出大量的能量，這些能量以電磁輻射的形式向四面八方輻射出去，其總功率達P＝3.8×1026W.(1)估算一下太陽每秒鐘損失的質量；(2)設太陽上的核反應都是4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e＋2γ＋28MeV這種形式的反應(γ是中微子，其質量遠小于電子質量，是穿透實力極強的中性粒子)．太陽與地球距離L＝1.5×1011m，太陽光垂直照耀在地球表面上，試估算每秒鐘、每平方米有多少中微子到達地球表面？(3)假設原始太陽全部由質子和電子組成，并且只有10%的質子可供“燃燒”，試估算太陽的壽命．(太陽質量為2.0×1030kg，質子質量為1.67×10－[解析](1)太陽每秒鐘放出的能量：ΔE＝Pt＝3.8×1026J，由愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2可得，Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(3.8×1026,3×1082)kg≈4.2×109kg＝4.2×106t.(2)每秒鐘聚變反應的次數n＝eq\f(3.8×1026×1,28×106×1.6×10－19)次≈8.48×1037次每秒鐘產生的中微子數n1＝2n＝16.96×1037個．距太陽L＝1.5×1011m的球面面積S＝4πL2＝4×3.14×(1.5×1011)