专题十四动量守恒定律原子和原子核.doc

1、专题十四动量守恒定律原子和原子核1(仿 2013 广东高考，17T)放射性物质铯 (137Cs)和碘 (131I) 进入大气，该地区水源、空气和生活环境被污染下列说法正确的是()A 核反应堆中的废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下或海底B铀核裂变的一种可能核反应是23592U01n 13755Cs 9637Rb210n1311311310eC放射性碘 ( I)发生的 衰变方程为IXe5354 1D.23592U 裂变形式有多种，每种裂变产物不同，质量亏损也不同，但释放的能量一定相同解析核反应堆中的废料具有很强的放射性，需要装入特制容器深埋地下或2351137961海底， A 正确

2、； 92U0n 55Cs37Kr 30n，B 错误；放射性碘衰变方程与选项 C 相符，故 C 正确；对于同一重核的裂变反应，每种裂变产物不同，质量亏损不同，因而释放的能量也不同，D 错误答案AC2(仿 2013 天津高考， 1T)下列关于原子核的说法正确的是()A原子核的能量与原子的能量相似，也是不连续变化的，是量子化的B原子核的半衰期与原子核所处的环境有关C贝克勒尔发现了原子核的放射性现象，并提出了“放射性”这个词用来描述这一现象D原子核的结合能越大，原子核越稳定解析原子核的能量是不连续变化的，是量子化的，A 正确；半衰期的大小由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟元素所处的物理状态(如

3、压强、温度 )或化学状态 (如单质、化合物 )无关， B 错误； “放射性 ”这个术语是由居里夫人提出来的，用它来描述铀的辐射能力，C 错误；原子核的平均结合能越大，原子核越稳定，而不是原子核的结合能越大，原子核越稳定，D 错误答案A3(仿 2013 江苏高考， 12CT)(1)自由中子是不稳定的，它的平均寿命大约是90011s，它能自发地发生放射性衰变， 衰变方程是： 0n1H X ve ，其中 ve 是反电子中微子 (不带电的质量很小的粒子 )下列说法中正确的是 _A自由中子的衰变是衰变， X 是负电子B有 20 个自由中子，半小时后一定剩下5 个中子未发生衰变C衰变过程遵守动量守恒定律D

4、衰变过程有质量亏损，所以能量不守恒(2)电子俘获即原子核俘获 1 个核外轨道电子，使核内 1 个质子转变为中子一种理论认为地热是镍 58(5828Ni) 在地球内部的高温高压下发生电子俘获核反应生成钴 (Co)58 时产生的，则镍58 电子俘获核反应方程为 _；生成的钴核处于激发态， 会向基态跃迁， 辐射 光子的频率为 ，已知真空中的光速和普朗克常量是 c 和 h，则此核反应过程中的质量亏损为 _(3)在电子俘获中， 原子核俘获了 K 层一个电子后， 新核原子的 K 层上将出现一个电子空位，当外层 L 层上电子跃迁到 K 层填补空位时会释放一定的能量：一种情况是辐射频率为 0的 X 射线；另一

5、种情况是将该能量交给其他层上的某电子，使电子发生电离成为自由电子若该能量交给 M 层电子，电离后的自由电子动能是E0，已知普朗克常量为h，试求新核原子的 L 层电子和 K 层电子的能级差及M 层电子的能级 (即能量值 )答案(1)AC58058h(2)28Ni 1e27Coc20EM E0h0(3)h4(仿 2013 新课标全国高考， 35T)(1)2011 年中国宣布突破快中子增殖反应堆技术，使核反应原料利用率提升到百分之六十以上第一代核反应堆以铀235为裂变燃料，而在天然铀中占99%的铀 238 不能被利用，为了解决这个问题，科学家们研究出快中子增殖反应堆，使铀238 变成高效核燃料在快中

6、子增238殖反应堆中，使用的核燃料是钚 239，裂变时释放出快中子， 周围的铀 238( 92 U)吸收快中子后变成铀 239(23992U) ，铀 239 很不稳定，经过 _次 衰变后变成钚 239(23994Pu)，从而实现核燃料的增殖 铀 238 转变为钚 239 的全过程的核反应方程式为 _.图 3(2)如图 3 所示，长为 L2 m 的木板 A 质量为 M 2 kg，A 静止于足够长的光滑水平面上，小物块 B(可视为质点 )静止于 A 的左端， B 的质量为 m1 1 kg，曲面与水平面相切于 M 点现让另一小物块 C(可视为质点 )从光滑曲面上离水平面高 h 3.6 m 处由静止滑

7、下， C 与 A 相碰后与 A 粘在一起， C 的质量为m2 1 kg， A 与 C 相碰后，经一段时间B 可刚好离开 A，g 10 m/s2.求 A、B之间的动摩擦因数.解析(1)核反应过程中质量数和电荷数均守恒，23992U 经过 2 次 衰变转变为239238239238123923923994Pu. 92U 转变为94Pu 经历了两个过程，即92U0n 92U， 92U 94Pu02381239021e，两式合并后得92U 0n 94Pu21e.(2)设 C 滑至水平面的速度为v，有 v2gh，对 C、A 碰撞过程分析，设碰后共同速度为v1，由动量守恒有m2v(M m2)v1v1m2

8、vMm2B 恰好滑离 A 时与 A 有相同的速度，设为v2对 A、C、B 由动量守恒定律得m2v(Mm1m2)v2v2m2vMm1 m2对 A、B、C 由功能关系得1212m1gL2(Mm2 )v1 2(Mm1 m2)v2联立以上各式并代入数据解得 0.15答案 (1)22381n239239239023812390920929294 192094 1UU， UPu2 e 或U nPu2 e(2)0.155(仿 2013 山东高考， 38T)(1)我国科学家经过艰苦努力，率先建成了世界上第一个全超导托克马克试验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

9、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能源在该装置内发生的核2342反应方程是 1H1H2He X，其中粒子X 的符号是 _已知 1H 的3的质量是4的质量是3，X 的质量是 m4，光速是 c，质量是 m1，1H2，2Hemm则发生一次上述聚变反应所释放的核能表达式为(2)光滑水平面上静止放置一长方形木板 B，B 的质量为 M2 kg，B 的右端离竖直墙 6 m现有一小物体 A，其质量 m 1 kg，以 v06 m/s 的速度从 B 的左端水平滑上 B，如图 4 所示 A 和 B 之间的动摩擦因数 0.4， B 与墙碰撞时间极短，且碰撞时无能量损失要使 A 最终不脱

10、离 B， B 的最短长度是多少？图 4解析(1)由核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知粒子X 为中子，1即 0n；据爱因斯坦质能方程得所释放的核能表达式为E (m1 m2 m3m4 )c2.(2)设 A、 B 向右滑动时达到的共同速度为v，则由动量守恒定律有mv0(m M)v，解得 v2 m/s.1212由功能关系 mgL12mv02(mM)v解得， A 相对于 B 滑行的距离 L13 m mg2v2此过程中 B 的加速度 aB M 2 m/s，B 滑行位移 sB2aB1 m6 m，说明此时 B 未碰到墙壁B 与墙壁碰后， B 以速度 2 m/s 向左运动， A 以速度 2 m/s 向右

11、运动，最终A和 B 以共同的速度向左运动，设向左运动的共同速度为v ，则由动量守恒定律有2Mvmv(mM)v ，解得 v 3 m/s1212由功能关系 mgL22(Mm)v2(M m)v解得，该过程中 A 相对于 B 滑行的距离 L24m313则 B 的长度至少为 LL1 L2 3 m4.33 m答案(1)01nE(m1m2m3 m4)c2(2)4.33 m6(仿 2013 海南高考， 17T)(1)研究发现两个氘核 (21H) 可聚变成 32He，已知氘核的3质量为 2.013 6 u，中子的质量为 1.008 7 u，2He 核质量为 3.015 0 u若质量亏损 1 u 对应的核能为 931.5 MeV，则两个氘核聚变成 32He 核的核反应方程为_；上述反应中释放的核能为_(2)如图 5 所示，光滑水平面上三个物块 A、 B、 C，A、B 间有压缩且被锁定的轻弹簧，三物块均处于静止状态现解除对弹簧的锁定， B 离开弹