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1、粒子和宇宙同步练习基础夯实一、选择题(13题为单选题，4、5题为多选题)1根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是()A夸克、轻子、胶子等粒子B质子和中子等强子C光子、中微子和电子等轻子D氢核、氘核、氦核等轻核答案：A解析：宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之后又经历了质子和中子等强子时代，再之后是自由的光子、中微子、电子大量存在的轻子时代，再之后是中子和质子结合成氘核，并形成氦核的核时代，之后电子和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，因此A正确，B、C、D的产生都在A之后，故B、C、D错。22002年，美国科学杂志评出的20
2、01年世界十大科技突破中，有一次是加拿大萨德伯里中微子观测站的结果，该站揭示了中微子失踪的部分中微子在运动过程中转化为一个子和一个子。在上述研究中有以下说法，正确的是()若发现子和中微子的运动方向一致，则子的运动方向与中微子的运动方向一定相反若发现子和中微子的运动方向一致，则子的运动方向与中微子的运动方向可能一致若发现子和中微子的运动方向相反，则子的运动方向与中微子的运动方向一定一致若发现子和中微子的运动方向相反，则子的运动方向与中微子的运动方向可能相反ABCD答案：B解析：中微子在转化为子和子的前后过程中满足动量守恒定律。3如图所示，中子内有一个电荷量为e的上夸克和两个电荷量为 e的下夸克，
3、有一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图所示给出的四幅图中，能正确表示出夸克所受静电作用力的是() A BC D答案：B解析：因为三个夸克分布在正三角形的顶点上，具有“对称”性，再考虑到同种电荷和异种电荷间的力的性质，上夸克受到的合力竖直向下，下夸克受到的合力竖直向上，故选项B是正确的。4下列说法正确的是()A.NHCHe是衰变方程B.HHHe是核聚变反应方程C.UThHe是核裂变反应方程D.HeAlPn是原子核的人工转变方程答案：BD解析：本题主要考查核反应方程问题，A中方程为人工转变方程，A错。B为核聚变方程，B正确。C为衰变方程，C错。D为原子核的人工转变方程，D正确，正确答
4、案BD。5国家国防科技工业局首次发布“嫦娥三号”月面虹湾局部影像图，如图所示。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HeHe2HHe。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聚变反应会有质量亏损D目前核电站都采用He聚变反应发电答案：BC解析：聚变反应是将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量。但目前核电站都采用铀核的裂变反应。综上所述，选项BC正确。二、非选择题6产生聚变的条件是_，我们往往采用_的方法来满足上述条件，这种反应叫做_，太阳每秒钟
5、辐射出来的能量约为3.81026J，就是从_反应中产生的，太阳内部时刻进行着4个质子结合成一个氦核的反应，试写出核反应方程_。答案：使轻核之间的距离减小到1015m把它们的温度加热到很高热核反应热核4HHe2e7一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH1.007 3u，中子质量mn1.008 7u，氚核质量m3.018 0u。(1)写出聚变方程；(2)释放出的核能多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？答案：(1)H2nH(2)6.24MeV(3)2.08MeV解析：(1)聚变方程H2nH(2)质量亏损mmH2mnm(1.007 321.008 73.018 0)u0.006 7u
6、释放的核能Emc20.006 7931.5MeV6.24MeV。(3)平均每个核子放出的能量为MeV2.08MeV。能力提升一、选择题(13题为单选题，4、5题为多选题)1一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子。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HnHB聚变反应中的质量亏损mm1m2m3C辐射出的光子的能量E(m3m1m2)cD光子的波长答案：B解析：HnH，选项A错误；由题可知，该反应的质量亏损为mm1m2m3，选项B正确；根据爱因斯坦的质能方程Emc2得，该反应辐射出的光子的能量为E(m1m
7、2m3)c2，选项C错误；由Ehh得，选项D错误。2K介子衰变的方程为：K0，其中K介子介子带负的基本电荷，0介子不带电。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，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切如图所示，它们的半径RK与R之比为21，0介子的轨迹未画出，由此可知的动量大小与0的动量大小之比为()A11B12C13D16答案：C解析：由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律知：轨道半径Rp所以即ppk又由动量守恒定律pkp0p得p0pkppk所以3某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为()HCNQ1HNCXQ2方程式中Q1、Q2表
8、示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核HHeHeCNN质量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001以下推断正确的是()AX是He，Q2Q1BX是He，Q2Q1CX是He，Q2Q1DX是He，Q2Q1，所以B正确，D错，正确答案为B。4据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是()A“人造太阳”的核反应方程是HHHenB“人造太阳”的核反应方程是UnBaKr3nC“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是Emc2D“人造太阳”核能大小的计算公式是Emc2
9、答案：AC解析：“人造太阳”是全超导核聚变实验装置，核反应是轻核聚变而不是重核裂变，故选项A正确，选项B错误。核能大小的计算根据爱因斯坦的质能方程，故选项C正确，选项D错误。5在某些恒星内，3个粒子结合成一个C，C原子的质量是12.000 0u，He原子的质量是4.002 6u，已知1u1.661027kg，则()A反应过程中的质量亏损是m0.007 8uB反应过程中的质量亏损是m1.291029kgC反应过程中放出的能量是7.266MeVD反应过程中放出的能量是1.161019J答案：ABC解析：其反应方程是3HeC。其质量亏损为m(34.002612.0000)u0.0078u，A项对；m
10、0.00781.661027kg1.291029kg，B项对；E0.0078931.5MeV7.266MeV，C项对；E7.2661061.61019J1.161012J，D项错。二、非选择题6(扬州市20132014学年高二下学期期末)氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：HHHeX，式中X是某种粒子。已知：H、H、He和粒子X的质量分别为m12.0141u、m23.0161u、m34.0026u和m41.0087u；1u相当于931.5MeV的能量。由上述反应方程和数据可知，粒子X是_；该反应的质量亏损为_(用m1、m2、m3、m4表示)；该反应释放出的能量为_MeV(结
11、果保留3位有效数字)。答案：n(或中子)m1m2m3m417.6解析：核反应方程HHHen；质量亏损mm1m2m3m4；释放的核能Emc217.6MeV7如下一系列核反应是在恒星内部发生的。pCNNCepCNpNOONePNC其中p为质子，为粒子，e为正电子，为中微子，已知质子的质量为mp1.672 6481027kg，粒子的质量为m6.644 9291027kg， 正电子的质量为me9.111031kg，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速c3.00108m/s，试计算该系列核反应完成后释放的能量。答案： 3.951012J解析：为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系统反应最终等效为4p2e2设反应后释放的能量为Q，根据质能关系和能量守恒得4mpc2mc22mec2Q代入数值可得Q3.951012J
