高中物理专题6原子核、核反应与动量守恒定律的综合应用复习学案新人教选修3-5

1、专题6原子核、核反响与动量守恒定律的综合应用、三种射线与半衰期1.三种射线及实质射线种类a射线3射线丫射线实质高速氮核流高速电子流高速光子流穿透性取习习居中最强电用性最强居中取习习偏转比拟a射线、3射线偏转方向相反,3射线弯曲程度更大关系丫射线经常是伴随着a衰变或3衰变同时产生的.其实质是放射性原子核在发生a衰变或3衰变的过程中,产生的新核由于具有过多的能量核处于激发态而辐射出光子2.半衰期：1公式：N=NOgn=Nl?.;m=mo2n=mo2影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的,跟原子所处的物理状态如温度、压强或化学状态如单质、化合物无关.复习过关1 .多项选择天然放射

2、性物质的放射线包含三种成分,下面说法中正确的选项是A.一张厚的黑纸可以挡住“射线,但不能挡住3射线和丫射线B.某原子核在放出丫射线后会变成另一种元素的原子核C.三种射线中对气体电离作用最强的是a射线D.3射线是高速电子流,但其中的电子不是原来绕核旋转的核外电子答案ACD解析“、3、丫三种射线中穿透水平最强的是丫射线,a射线穿透水平最弱,电离水平最强的是a射线,丫射线电离水平最弱,故A、C正确；丫射线是高频率的电磁波,它是伴随a或3衰变放出的,不影响原子核的组成,故B错误；3是原子核内的中子变为质子时放出的,因此其来自原子核内部,故D正确.2.放射性元素29?U衰变有多种可能途径,其中一种途径是

3、先变成2%Bi,而2%Bi可以经一次衰变变成2aoxx代表某种元素,也可以经一次衰变变成biTi2aox和81Tl最后都变成2062Pb,衰变路径如图1所示,那么图1A. a=82,b=211B. 2183Bi-2：仅是3衰变,21；3Bi-81Tl是a衰变C. 21883Bi-2a0X是a衰变,Bi-biTl是3衰变D. 8iTl经过一次a衰变变成2062Pb答案B解析由,Bi-2双,质量数不变,说明发生的是3衰变,同时知a=84.由2103Bi-8iTl是核电荷数减2,说明发生的是a衰变,同时知b=206,由20681Tl-2102Pb发生了一次3衰变.应选B.二、核反响方程及核能计算1

4、.核反响类型(1) a衰变：AX=4Y+4He；3衰变：AX-z+iY+-0e(2)人工转变卢瑟福发现质子的核反响方程为：N+4He1JO1H查德威克发现中子的核反响方程为：9Be+2He->1第+0n居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反响方程为:27Al+2He35P+0n；5p10Si+0e(3)裂变和聚变裂变:235114489192U+0n->56Ba+36Kr+30n235,113995192U+0n54Xe+38Sr+20n聚变：2H+3HR2He+in2 .核能计算2(1)根据AE=amc计算.(2)根据AE=Anix931.5MeV计算,Am的单位是“u.复习过关

5、3 .以铀235为核实验材料,以下说法正确的选项是()A.U原子核中有92个质子,143个核子45亿年,升高温度后半衰期会缩短45亿年,升高温度后半衰期不变B.噌U是天然放射性元素,常温下它的半衰期约为C.U是天然放射性元素,常温下它的半衰期约为2352351153951D.92U的一种核反响方程可目匕为92U+0n-54Xe+38Sr+30n答案C4.1938年哈恩用中子轰击铀核,发现产物中有原子核银(Ba)、氟(Kr)、中子和一些丫射线以下关于这个实验的说法正确的选项是()A.这个实验的核反响方程是235U+On-事Ba+39Kr+0nB.这是一个核裂变过程,反响后粒子质量之和大于反响前粒

6、子质量之和C.这个反响中释放出的能量可以用爱因斯坦的光电效应方程来计算D.实验中产生丫射线,其穿透水平极强,比X射线还强很多倍答案D解析根据质量数和电荷数守恒可知：22UI+0n1544Ba+36Kr+3in,A错误；裂变反响过程中有质量亏损,所以反响后粒子质量之和小于反响前粒子质量之和,B错误；该反响的能量用爱因斯坦质能方程求解,C错误；丫射线,其穿透水平极强,比X射线强很多,D正确.5.笊核的平均结合能为1.1MeV氨核的平均结合能为7.1MeV那么两个笊核结合成一个氦核时()A.释放出4.9MeV的能量B.释放出6.0MeV的能量C.释放出24.0MeV的能量D.吸收4.9MeV的能量答

7、案C解析依据题意可写出两个笊核结合成一个氨核的核反响方程为2H+2HR2He,因笊核的平均结合能为1.1MeV氨核的平均结合能为7.1MeV故结合前笊核的能量为E=2X1.1MeV结合后氨核的能量E2=4X7.1MeV,于是吸收的能量为AE=2E1巳=24.0MeV,式中负号表示释放核能,应选C.6.一个笊核(2H)和一个瓶核(3H)结合成一个氨核(2He),同时放出一个中子,笊核质量为m=2.0141u,瓶核质量为m=3.0160u,氨核质量为m=4.0026u,中子质量为m=1.008665u,求：(1) 写出聚变的核反响方程；(2) 此反响过程中释放的能量为多少？平均每个核子释放出多少核

8、能？答案(1)2H+3HR4He+0n(2)17.5MeV3.5MeV解析(1)核反响方程为2h+3h>2He+on(3) 此反响过程的质量亏损为Amp2.0141u+3.0160u-4.0026u-1.008665u=0.018835u,2AE=Amc=0.018835X931.5MeV17.5MeV.平均每个核子释放的核能为MeV=3.5MeV.5三、核反响与动量守恒定律的综合应用参与核反响的粒子所组成的系统,在核反响过程中的动量和能量是守恒的,核反响中释放的核能,在无光子辐射的情况下,将转化为生成的新核和新粒子的动能.复习过关7.一个不稳定的原子核质量为M处于静止状态.放出一个质量

9、为m的粒子后反冲,放出的粒子的动能为E,那么原子核反冲的动能为AEB,C.mM-mMmD.E)Mm答案C解析由动量守恒定律M-mv=mv=p,22PP又&=,E=-2M-m'2mm一人由以上各式可得Ec=MpmF,C正确.,一一,.,hv,一一,一一8.光子的能量为hv,动量大小为,如果一个静止的放射性兀素的原子核在发生丫技c变时只放出一个丫光子,那么衰变后的原子核A.仍然静止8 .沿着与光子运动方向相同的方向运动C.沿着与光子运动方向相反的方向运动D.可能向任何方向运动答案C解析原子核在放出丫光子过程中,系统动量守恒,而系统在开始时总动量为零,因此衰变后的原子核运动方向与丫光

10、子运动方向相反.9 .实验观察到,静止在匀强磁场中A点的原子核发生3衰变,衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动,运动方向和轨迹示意图,如图2.那么A.轨迹1是电子的,磁场方向垂直纸面向外B.轨迹2是电子的,磁场方向垂直纸面向外C.轨迹1是新核的,磁场方向垂直纸面向里D.轨迹2是新核的,磁场方向垂直纸面向里答案D解析原子核发生3衰变时,根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反,动量的方向相反,mvp一.一.,一,、一大小相等；由半径公式r=qB=急p是动量),分析得知,与电荷量成反比,3粒子与新核的电荷量大小分别为e和ne(n为新核的电荷数),那么3粒子与新核的半径之比为：ne：e=n：1.

11、所以半径比拟大的轨迹1是衰变后3粒子的轨迹,轨迹2是新核的.新核沿逆时针方向运动,在A点受到的洛伦兹力向左,由左手定那么可知,磁场的方向垂直纸面向里.10 .一个静止的质量为M的不稳定原子核,当它放射出质量为m速度为v的粒子后,原子核剩余局部的速度为()A.-vB.mvM-mC.一mvm-MD.答案B解析以原子核为一系统,放射过程中由动量守恒定律:(M-m)v+mv=0得v'mvMCmi11.用中子轰击锂核(3Li)发生核反响,生成瓶核(3H)和“粒子,并放出4.8MeV的能量.已知1u相当于931.5MeV的能量.(1)写出核反响方程；(2)求出质量亏损；(3)假设中子和锂核是以等大反向的动量相碰,那么瓶核和a粒子的动能比是多少?(4)a粒子的动能是多大?答案(1)6Li+0n-3H+2He+4.8MeV(2)0.0052u(3)4:3(4)2.06MeV解析(1)核反响方程为6Li+0n-3H+2He+4.8MeV2,4