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[随堂检测]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．质子和中子等粒子C．光子、中微子和电子等粒子D．氢核、氚核、氦核等轻核解析：选A.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组合成氘核，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，B、C、D的产生都在A之后，因此A正确．2．镉棒在核反应堆中所起的作用是()A．使快中子变成慢中子B．使慢中子变成快中子C．使反应速度加快D．控制反应速度，调节反应速度的快慢解析：选D.在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用．镉棒又叫控制棒，起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用，故D正确．3．秦山核电站第三期工程中有两个6×105kW发电机组已实现并网发电．发电站的核能来源于23592U的裂变，下列说法正确的是()A．反应堆中核反应速度通常是采用调节23592U的体积来控制的B．23592U的一种可能裂变为23592U＋10n→13954Xe＋9538Sr＋210nC．23592U是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短D．虽然核电站能提供很大的能量，但它对环境的污染比火电站严重解析：选B.反应堆中核反应速度由控制棒(镉棒)吸收中子的多少来控制，A错；23592U裂变有多种可能性，这是其中常见的一种，B对；放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与温度、压强等外界条件无关，C错；核电站的核能是清洁能源，污染少，D错．4．(多选)如图所示，国际原子能机构2007年2月15日公布核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形．核辐射会向外释放三种射线：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个α粒子，另一个核放出一个β粒子，得出如图所示的四条径迹，则()A．磁场的方向一定垂直于纸面向里B．甲核放出的是α粒子，乙核放出的是β粒子C．a为α粒子的径迹，d为β粒子的径迹D．b为α粒子的径迹，c为β粒子的径迹解析：选BD.由于不知道它们的旋转方向，因而无法判断磁场是向里还是向外，A错；衰变过程中满足动量守恒，释放粒子与新核的动量大小相等、方向相反，根据带电粒子在磁场中的运动不难分析：若轨迹为外切圆，则为α衰变；若轨迹为内切圆，则为β衰变．又因为R＝mvqB知半径与电荷量成反比，可知答案为B、D项．5．每昼夜消耗220g铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率为多大？(每个铀核裂变时放出的能量是200MeV)解析：一昼夜消耗的铀所产生的核能ΔE＝200×220235×6.02×1023×106×1.6×10－19J＝1.80×1013J电功率P＝ΔE×25%t＝1.80×1013×25%24×3600W＝5.2×107W.答案：5.2×107W[课时作业]一、单项选择题1．核电站泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是()A．碘131释放的β射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数解析：选D.β射线是由原子核内一个中子变成一个质子而放出的电子构成，选项A错误；γ光子的频率高于可见光的频率，由光子能量E＝hν知选项B错误；由于铯137的半衰期比碘131的半衰期长，所以碘131比铯137衰变更快，选项C错误；同位素具有相同质子数和不同中子数，选项D正确．2．中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%.为了实现负责任大国的承诺，我国将新建核电站项目．目前关于该电站获取核能的基本核反应方程可能是()A．23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋1010nB．2411Na→2412Mg＋0－1eC．147N＋42He→178O＋11HD．23892U→23490Th＋42He解析：选A.现在的核电站用的是裂变反应获取能量，重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A是裂变反应，A正确；B为β衰变，C是发现质子的反应，D是α衰变．3．原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要有四部分组成，分别是()A．原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统B．原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统C．原子燃料、调速剂、碰撞系统和控制调节系统D．原子燃料、减速剂、原子能聚存系统和输送系统解析：选A.目前核反应堆组成有：核燃料、减速剂、控制调节系统与冷却系统．4．据央视报道，中科院等离子体物理研究所经过八年的艰苦努力，终于率先建成了世界上第一个全超导的托卡马克装置并调试成功，这种装置被称为“人造太阳”，它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续地输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁的能源．在下列核反应方程中有可能是该装置内部所进行的核反应的是()A．147N＋42He→178O＋11HB．21H＋31H→42He＋10nC．23892U→23490Th＋42HeD．23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n解析：选B.A项是发现质子的核反应方程，C项是铀238的衰变方程，D项是铀235的裂变方程，B项正确．5．正电子、负质子等都属于反粒子，它们跟普通电子、质子的质量、电量均相等，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年年初和年底，欧洲和美国的科研机构先后宣布：他们分别制造出了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：选B.由题目中所给的信息知，物质与反物质的质量相同，电荷量相同，而电性相反，所以选B.6．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶．中微子可以将一个氯核转变为一个氩核和一个电子，其核反应方程式为νe＋3717Cl→3718Ar＋0－1e.已知3717Cl核的质量为36.95658u，3718Ar核的质量为36.95691u，0－1e的质量为0.00055u，1u质量对应的能量为931.5MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为()A．0.82MeVB．0.31MeVC．1.33MeVD．0.51MeV解析：选A.核反应过程中，反应前的能量应大于或等于反应后的能量，质量关系为mνe＋mCl≥mAr＋me，得mνe≥0.00088u.则电子中微子的最小能量应为0.00088×931.5MeV≈0.82MeV，故A正确．二、多项选择题7．下列说法中正确的是()A．目前还未发现媒介子、轻子和夸克三类粒子的内部结构B．自然界存在的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对基本粒子不适用C．反粒子与其对应的正粒子相遇时，会发生湮灭现象D．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子解析：选ACD.媒介子、轻子和夸克在现代实验中还没有发现其内部结构，故A正确；自然界三大守恒定律是普遍适用的基本规律，选项B错误；反粒子与其对应的正粒子带等量异种电荷，两者相遇时会发生湮灭现象，故C正确；质子是最早发现的强子，故D正确．8．关于热核反应是一种理想能源的原因，下列说法正确的是()A．就每一个核子平均来说，比重核裂变时释放的能量多B．对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理C．热核反应的原料在地球上储量丰富D．热核反应的速度容易控制解析：选ABC.受控热核反应的实际应用的技术尚不成熟，它的反应速度是不易控制的．9．核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X是某种粒子，a是X粒子的个数，用mU、mBa、mKr分别表示23592U、14156Ba、9236Kr核的质量，mX表示X粒子的质量，c为真空中的光速，以下说法正确的是()A．X为中子，a＝2B．X为中子，a＝3C．上述核反应中放出的核能ΔE＝(mU－mBa－mKr－2mX)c2D．上述核反应中放出的核能ΔE＝(mU－mBa－mKr－3mX)c2解析：选BC.核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，则知23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋aX中X为10n，a＝3，则A错，B对；由ΔE＝Δmc2可得：ΔE＝(mU＋mX－mBa－mKr－3mX)c2＝(mU－mBa－mKr－2mX)c2，则C对，D错．10．已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克u－或反夸克d－)组成的，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷．π＋π－udu－d－带电量＋e－e＋23e－13e－23e＋13e下列说法正确的是()A．π＋由u和d－组成B．π＋由d和u－组成C．π－由u和d－组成D．π－由d和u－组成解析：选AD.根据电荷量关系可知，由于π＋介子带有＋e的电荷量，又由于π＋介子是由一个夸克和一个反夸克组成，根据题意可知π＋介子(＋e)应由一个夸克u＋23e和一个反夸克d－＋13e组成，A正确；同理π－介子由夸克d和反夸克u－组成，D正确．三、非选择题11．日本发生地震并引发海啸导致福岛核电站发生了核泄漏，对附近的环境造成了很大的危害．核泄漏直接导致严重的环境污染，产生的射线具有非常大的危害性，能够使动植物体内的细胞发生癌变，致使生物死亡．根据以上材料回答以下问题：核电站的发电原理是通过核裂变产生巨大的能量，完成下面铀核裂变可能的一个反应方程23592U＋10n―→14156Ba＋9236Kr＋________，并计算1kg铀核裂变放出的能量是________J．(结果保留两位有效数字，235U、141Ba、92Kr和中子的质量分别为235.0493u，140.9139u，91.8973u，1.0087u，1u＝1.66×10－27kg)解析：根据核反应方程的质量数和电荷数守恒可知，反应放出3个中子．一个铀原子核裂变放出的核能为ΔE＝Δmc2＝(235.0493u－140.9139u－91.8973u－2×1.0087u)c2≈3.3×10－11J.1kg铀中含有铀核数为N＝1000235NA＝1000235×6.02×1023个≈2.562×1024(个)所以1kg铀核裂变时放出的能量为E＝N·ΔE＝2.562×1024×3.3×10－11J≈8.5×1013J.答案：310n8.5×101312．现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是23592U＋10n―→14360Nd＋Zr＋3(10n)＋8(0－1e)＋γ.(1)核反应方程中的γ是中微子，它不带电，质量数为零．试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数．(2)已知铀(U)核的质量为235.0493u，中子质量为1.0087u，钕(Nd)核质量为142.9098u，锆核质量为89.9047u；又知1u＝1.6606×10－27kg，试计算1kg铀235大约能产生的能量是多少？解析：(1)锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－146＝90；核反应中应用符号9040Zr表示．(2)1kg铀235的铀核数为n＝1000235×6.02×1023.不考虑核反应中生成的电子质量，一个铀核发生反应的质量亏损为Δm＝0.2174u．1kg铀235完全裂变产生的能量约为E＝nΔmc2≈8.3