第十五章第2单元天然放射现象核反应核能知能演练场

1、选考部分 选修3-5 第十五章 第2单元 天然放射现象、核 反应、核能智能演练场1(2009·福建高考)随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是_(填选项前的编号)卢瑟福粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构天然放射现象表明原子核内部有电子轻核聚变反应方程有：HHHen氢原子从n3能级跃迁到n1能级和从n2能级跃迁到n1能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长解析：卢瑟福粒子散射实验说明的是原子内部的结构而不是原子核内部的结构；天然放射现象说明原子核具有复杂的结构；氢原子从n3能级跃迁到n1能级放出的光子能量大于从n2能级

2、跃迁到n1能级放出的光子能量，故前者波长小于后者答案：2某核反应方程为HHHeX.已知H的质量为2.0136 u，H的质量为3.0180 u，He的质量为4.0026 u，X的质量为1.0087 u则(1)X是什么粒子？(2)该反应释放能量还是吸收能量？解析：根据核反应前后质量数及电荷数守恒可得X为n(中子)反应前的总质量为m12.0136 u3.0180 u5.0316 u，反应后的总质量为m24.0026 u1.0087 u5.0113 u，由于m1m2，故反应过程中释放能量答案：(1)中子(n)(2)释放能量3云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次衰

3、变，粒子的质量为m，电荷量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内，且轨道半径为R，试求衰变过程中的质量亏损(注：涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计)解析：设放出的粒子的速率为v，它在洛伦兹力作用下做半径为R的匀速圆周运动由牛顿第二定律，知qvBmv2/R则mvqBR设衰变后剩余核的速度是v，衰变过程中动量守恒(Mm)vmv.粒子、剩余核的动能来源于亏损的质量，有mc2(Mm)v2mv2.解得m.答案：4一个静止的氡核Rn，放出一个粒子后衰变为钋核Po，同时放出能量为E0.26 MeV的光子假设放出的核能完全转变为钋核与粒子的动能，不计光子的动量已知M氡222.08663 u、m4.0026 u

4、、M钋218.0766 u，1 u相当于931.5 MeV的能量(1)写出上述核反应方程；(2)求出发生上述核反应放出的能量；(3)确定钋核与粒子的动能解析：(1)RnPoHe(2)质量亏损m222.08663 u4.0026 u218.0766 u0.00743 uEmc26.92 MeV(3)设粒子、钋核的动能分别为Ek、Ek钋，动量分别为p、p钋，由能量守恒定律得：EEkEk钋E不计光子的动量，由动量守恒定律得：0pp钋又Ek故EkEk钋2184联立上面式子解得Ek钋0.21 MeV，Ek6.54 MeV.答案：见解析5太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应

5、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？×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少kg?(4)若太阳质量减小万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳还能存在多少年？(mp1.0073 u，m4.0015 u，me0.00055 u，太阳的质量为2×1030 kg)解析：(1)核反应方程是4HHe2e.(2)这一核反应的质量亏损是m4mpm2me0.0266 uEmc2×931.5 MeV24.78 MeV.(3)由Emc2得每秒太阳质量减少m kg×109 kg.(4)太阳的质量为2×1030 k

6、g，太阳还能存在的时间为t s×1017 s×109年答案：(1)4HHe2e(2)24.78 MeV×109 kg×109 年6(2009·江苏高考)在衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱克斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中H的核反应，间接地证实了中微子的存在(1)中微子与水中的H发生核反应，产生中子(n)和正电子(e)，即中微子Hne可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是_(填写选项前的字母)A0和0B0和1C1和0 D1和1(2)上述核反应产生的

7、正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子()，即ee2×1031 kg，反应中产生的每个光子的能量约为_J正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是_解析：(1)由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知A正确(2)由能量守恒有2E2mec2，所以Emec2×1031××108)2×1014 J反应过程中动量守恒且总动量为零答案：×1014遵循动量守恒7(1)放射性物质Po和Co的核衰变方程分别为：PoPbX1CoNiX2方程中的X1代表的是_，X2代表的是_(2)如图1521所示，铅盒内装有能释放、和射线

8、的放射性物质，在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B，在图(a)、(b)中分别画出射线运动轨迹的示意图(在所画轨迹上须标明是、和中的哪种射线)解析：(1)由质量数守恒可知X1、X2的质量数分别为4、0，由电荷数守恒可知X1、X2的电荷数分别为2、1，故X1是He，X2是e. (2)粒子带正电，在图(a)电场中向右偏，在图(b)的磁场受到指向左侧的洛伦兹力向左偏，粒子带负电，故在图(a)中向左偏而在图(b)中向右偏，粒子不带电，故不发生偏转，如图所示(曲率半径不作要求，每种射线可只画一条轨迹)答案：(1)Hee(2)见解析图8一个钚的同位素Pu的原子核静止在匀强磁场中某时刻该原子核垂直于磁场方向放射出一个粒子，变成铀的同位素，同时辐射出能量为E0.09 MeV的光子已知钚原子核的质量M0238.999655 u，粒子的质量m4.001509 u，反冲核的质量M234.993470 u取1 u·c2931 MeV.(1)写出衰变的核反应方程(2)粒子和反冲核的动能各是多少？(3)画出粒子和反冲核在垂直于纸面向里的匀强磁场中运动轨迹的示意图解析：(1)由题意根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为PuUHeE.(2)设衰变后粒子的速度为v，反冲核的速度为v，根据动量守恒和能量守恒，有mvMv(M0Mm)·c2EEkEkU4