121巩固练习原子能、粒子、宇宙

1、【巩固练习】E=mc2，这一关系叫爱因斯坦质能方一、选择题1 .根据爱因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是).程.质子的质量为 mp,中子的质量为 mn,氦核的质量为m，下列关系式正确的是（B.若原子核D和E结合成原子核F,结合过程一定要吸收能量(2mP 2mn)B. m (2mp 2mn)(2mp 2mn)D.以上关系式都不正确式为（A .2.氢核、).m3c2B . (m1+m2)cC . (m3 m1 m2)c2中子、氘核质量分别为m1、m2、m3,那么氢核和中子结合为氘核时释放出的能量表达D. (mi+m2 m3)c2235 U吸收一个慢中子后，分裂成546Xe和38Sr,还放出

2、（).A . 1个粒子 B . 3个中子 C . 10个中子D. 10个质子4 以下说法正确的是（A .聚变是裂变的逆反应B .如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C .聚变须将反应物加热至数百万度以上高温，显然是吸收能量D .裂变与聚变均可释放巨大能量).5 .关于反粒子，下列说法正确的是（）.A .电子的反粒子就是正电子，它的电荷量与电子相同，但带的是正电荷 B.质子的反粒子就是反质子，它的电荷量与质子相同，但带的是负电荷 C .粒子与它的反粒子质量相同D .粒子与它的反粒子的物理性质相反6、（2015陕西三模）如图是各种元素的原子核中核子的平均质量与原子序数 可知（）Z的关系图象，由

3、此A.若原子核D和E结合成原子核F,结合过程一定会释放能量C若原子核A分裂成原子核B和C,分裂过程一定要释放能量D .若原子核A分裂成原子核B和C,分裂过程一定要吸收能量7、（2015 张掖三诊）下列说法正确的是A B衰变现象说明电子是原子核的组成部分23514489B 92U在中子轰击下生成56 Ba和36 Kr的过程中，原子核中的平均核子质量变小C .太阳辐射能量主要来自太阳内部的聚变反应D 卢瑟福依据极少数 a粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型E.按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,原子总能量减小二、填空题8 原子核的质量小于组成它的

4、核子的质量之和，这个现象叫做不一样，的核的比结合能最大这些核 不同原子核的比结合能9 太阳每秒辐射的能量为3.8X 1026 J,则其质量每秒减少10. 个铀核衰变为钍时释放一个3.786567 X 10一25 kg , 粒子的质量为J.（结果保留两位有效数字）粒子，已知铀核的质量是 3.853131 X 10-25 kg,钍核的质量为6.64672 X 10 一 27 kg,在这个衰变过程中释放出的能量等于11 质子、中子和氘核的质量分别为 已知普朗克常量为 h，真空中的光速为m1、m2和m3,质子和中子结合成氘核时，发出一个C,贝y光子的频率为光子,12 完成下列反应方程.14 KI 4

5、1 17 N 2 He1H ;62C4 He1H ;4He62C 0n ；wAr43 c 120 Ca 0 n 13 个锂核（3 Li）受到一个质子的轰击，变成两个 粒子，这一过程的核反应方程是.已知一个氢原子的质量是是6.6466 X 127 kg ,上述核反应所释放的能量等于1.6736 X 10- 27 kg , 一个锂原子的质量是11.6505 X 1027 kg , 一个氦原子的质量J （最后结果取三位有效数字）14一个电子和一个正电子对撞发生“湮灭”而转化为一对光子设正、负电子对撞前的质量均为m，动能均为Ek，光速为C,普朗克常量为 h,则对撞过程中的质量亏损为 ;转化成的光子在真

6、空中波长=的条件，107以15重核的裂变反应、链式反应、轻核的聚变反应三者中，临界体积是 上的高温是需要的条件.16. 一个铀235核裂变时释放出196 MeV的能量，则1 kg铀235完全裂变时所放出的能量为J,它相当于 t优质煤完全燃烧时放出的能量.(煤的热值为3.36X 106 J)702 Pt 制取过程如三、解答题17. 1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素下:9(1)用质子轰击铍4 Be产生快中子;204(2)用快中子轰击汞80 Hg ,反应过程可能有两种:202 202生成78 Pt ,放出氦原子核；生成78 Pt ,放出质子、中子.写出上述核反应方程

7、式.18. 如下一系列核反应是在恒星内部发生的.173N63C147 N ,1415 P 7 N 8 0 ,75 N75 N67 C其中P为质子,粒子,e+为正电子,为一种中微子已知质子的质量为mp=1.672648 X 10273127 kg , 粒子的质量为量可忽略不计.真空中的光速6.644929 10 kg，正电子的质量为 m 9.11 10 kg,中微子的质ec=3.00X 108 m/s.试计算该系列核反应完成后释放的能量.m=0.2153 u那么，一个铀核裂变释放的能19. 在铀核裂变成钡和氟的裂变反应中，质量亏损 量为多少？反应中平均每个核子释放的能量为多少？20. 太阳内部持

8、续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应这个核反应释放出的大量 能量就是太阳的能源.(1 )写出这个核反应方程；(2) 这一核反应能释放出多少能量？(3) 根据太阳每秒释放能量3.8X 1076 J,计算每秒钟太阳的质量减少多少千克.(mp=1.0073 u ,m m =4.0015 u, me=0.00055 u)21、(2015 北京西城区二模)(1)从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微 观体系。但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论。m,元电荷为 e,静电例如，玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢

9、 原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知电子质量为力常量为k,氢原子处于基态时电子的轨道半径为1。a.氢原子处于基态时，电子绕原子核运动，可等效为环形电流，求此等效电流值。b.氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。已知当取无穷远处电势为零时，点电荷电场中离场源电荷q为r处的各点的电势k-q。求处于基态的氢原子的r能量。（2）在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用。在轻核聚变的核反应中，两个氘核（2h ）以相同的动能E0=o.35MeV做对心碰撞，假设该反应中释放的核能全部转化为氦核（3He )和中子（0n）的动能。已知氘核的质量 m

10、D=2.0141u，中子的质量mn=1.0087u，氦核的质量mHe=3.0160u，其中1u相当于931MeV。在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和中子的动能各是多少MeV （结果保留1位有效数字）？22.如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为B=0.05 T,磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界，在磁场中A处放一个放射源，内装226 Ra （镭）,ir Ra放出某种放射线后衰变成 Rn226（氡）.试写出86 Ra衰变的方程.若A距磁场的左边界 MN的距离OA=1.0 m时，放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距离OA 1.0 m .试推断出

11、226个静止镭核86 Ra衰变时放出的能量是多少？（结果保留2位有效数字，取1 u=1.6 X 1027 kg，电子电荷量 e=1.6X 1019 C)Mi XAf! X【答案与解析】一、选择题1.【答案】B【解析】21 H20nHe , 2m。 +2m。 m。，故 B 正确.2 .【答案】D【解析】1h2E (m1 m2 m3)c，故 d 项正确.题意可得2359254136 90 X，解得X 10 .由此判断该核反应放出的一定是中子，且个数是10. y 038 y4 .【答案】【解析】对生成物全然不同.为逆反应.对 B，既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量的流向上也不必相反.对 实现聚变

12、反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万度高温提供能量.D从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物与A ,裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互C,诚然，要 但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量因此，总的说来，聚变反应还是释放热量故5 .【答案】A、B、C、D6、【答案】AC【解析】根据重核裂变、轻核聚变都有质量亏损，都向外释放能量，从而即可求解.D正确.D和E结合成F，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放.故A正确，B错误.若分裂成B和C,也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放.故C正确，D错误

13、.7、【答案】BCD【解析】A、 衰变放出的电子是由中子转变成质子而产生的，不是原子核内的，故A错误;确;B、是裂变反应，原子核中的平均核子质量变小，有质量亏损，以能量的形式释放出来，故C、太阳辐射能量主要来自太阳内部的轻核的聚变反应，故C正确;D、卢瑟福依据极少数粒子发生大角度散射，绝大多数不偏转，从而提出了原子核式结构模型,故D正确;E、玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,势能增大，且原子总能量增大，故E错误。故选：BCD二、填空题8.【答案】质量亏损9 .【答案】4.2 X 109【解析】由质能方程A中等大小最稳定E= me2 知3.8 102

14、6 ,94.2 10 kg .10.【答案】1.7 X 1011【解析】m m铀 m钍 E= A me2 得:E (m铀m )e2(3.853131 10 25 3.786567 10 25 6.64672 10 27)(3.0 108)2J=8.7 X 1013 J.11.【答案】(m什m2 m3)c2/h【解析】根据题意，可知反应中释放的能量以射线的形式出现。则射线的能量就是反应前后的质 量亏损，而射线的能量又与射线的频率有关.容易求解.反应前后的质量亏损为A m=m1+m2 m3.释放的能量为E= A mc2=(m 1+m2 m3)c2.光子的能量为h =(m 1+m2 m3)c2.光子

15、的频率为=(m 1+m2 m3)c2/ h.解答本题，只要准确地掌握反应前后的质量亏损，也就抓住了解题的脉络.1712.【答案】8 O75n9Be 4He13.答案】3Li 14- 1222He 2.78 X 10 12【解析】核反应方程为3 Li 1H24He .则上述核反应过程中质量亏损为m mumip 2m .Ekn mHe上式中的质量均可用其原子的质量来代替原子核的质量，这是因为电子质量在上述亏损式中可消 去，故 m=11.6505 X 10-27 kg+1.6736 X 10-27 kg - 2X 6.6466 X 10-27 kg=0.0309 X 10-27 kg .由爱因斯坦质

16、能方程可算出释放的能量为 = mc2=2.78 X 10-12 J.14【答案】2m Ehc2mc15. 【答案】链式反应16. 【答案】8.03X 1013【解析】1 kg铀235完全裂变时所释放的能量为轻核的聚变反应2.4 X 1041 10236196.02 10196 101.6 10 J235138.03 10 J.相当于优质煤的质量为138.03 10 I c , /ic7| “6 kg2.4 10 kg3.36 102.4104t .三、解答题17.答案】见解析。析】（1 ）9 - 14 Be 1On ；（2 ） 80 Hg 0 n202 _丄 3 厂、78 Pt 2 He ；7

17、02 Pt 21h18.【答案】3.95X 1012 J【解析】这一系列反应最终等效为4p7+2e+2设反应后释放的能量为Q,根据质能关系和能量守恒得4mpC2 m c2 2mec2Q，可得 Q=3.95 X 1012 J.19. 【答案】见解析。【解析】铀核裂变时放出的能量: E= mX 931.5 MeV=0.2153 X 931.5 MeV=201 MeV .铀核中含有235个核子，所以平均每个核子放出的能量为:201MeV CC、，0.86MeV .235放出的总能量除以核子的总个数，就是每个核子放出的能量.20. 答案】见解析。【解析】(1)核反应方程是41h 2 He 20e .(

18、2)这一核反应的质量亏损是Am=4mp m 2me=0.0266 u . E= A mx 931.5 MeV=0.0266 X 931.5 MeV=24.78 MeV .= m / c2得每秒钟太阳质量减少(3)由4 E/3.8 108 2 kg 4.2 109kg . (3.0 108)2e2 I kke22ri21、【答案】(1)a、此等效电流值为厂Jmy ；b、处于基态的氢原子的能量为(2)上述轻核聚变的核反应中生成的氦核动能为1MeV，中子的动能各为 3MeV 。【解析】(1) a.电子绕原子核做匀速圆周运动，则有:2ke2ri2Jim ri3T，解得：T当|匹V-1e V k电子绕原子核运动的等效电