高三物理原子核2

原子核（下）吕叔湘中学庞留根五、核能

例1

例2

例3

例4

1994年全国

2000年高考试题

2002年广东高考六、裂变和聚变

1992年三南

例5

例6

例7

例8

例9

03年江苏高考1

2002年全国高考

中子的发现

04年广东5

04年全国理综141、质量亏损：组成核的核子总质量和原子核的质量之差Δm

2、质能方程：E＝m

c2ΔE＝Δm

c23、1u

=931.5MeV4.核子在结合成原子核时，质量有亏损，要放出能量。反之，原子核分解成核子时要吸收能量。五、核能例1、由核子结合成原子核时()核的质量总是小于组成它的核子的质量和B.原子核的质量应该等于组成它的核子的质量和C.核子结合成原子核时要放出能量D.核子结合成原子核时要吸收能量。AC

一个质子和一个中子结合氘核时,产生

γ光子,由此可见()A.氘核的质量等于质子和中子的质量之和B.氘核的质量小于质子和中子的质量之和C.核子结合成原子核时会释放核能D.原子核分解成核子时会释放核能BC例2、例3、关于质能方程E=mc2,下述错误的是（）A.质能方程是爱因斯坦最先得出的该方程表明物体的质量和能量可以相互转化C.该方程表明物体的能量跟它的质量成正比D.该方程既适用于微观粒子,也适合宏观物体B

两个中子和两个质子可以结合成一个氦核,已知中子的质量是1.008665u,质子的质量是1.007276u,氦核的质量是4.0026u,求此核反应的质量亏损和结合能,(1u=1.66×10-27千克,c=3×108米／秒)解：△m＝0.029282u

△E＝△mc2=931.5×0.029282=27.3MeV或△E＝△mc2

＝0.029282×1.66×10-27×(3×108)2

＝4.37×10－12J＝27.3MeV例4、1994年全国13.一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853131×10-25kg，钍核质量为3.786567×10-25kg，α粒子的质量为6.64672×10-27kg，在这个衰变过程中释放出来的能量等于

J（保留两位二位数字）

8.7×10-1312.中子质量为1.0087u，质子质量为1.0073u，氘核的质量为2.0136u，中子和质子结合为氘核时释放的能量为

J。（1989年全国）3.7×10-132000年高考试题11．裂变反应是目前利用中常用的反应，以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为

反应方程下方的数字为中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位u为单位）。已知1u的质量对应的能量为9.3×102MeV，此裂变反应释放出的能量是________________MeV。235.04391.008793.9154138.9178235U92

92038540

235U+1n→

94

Sr+139Xe+31

n235U92解：Δm=0.1933uΔE=931.5×0.1933=1.8×102MeV1.8×1022002年广东高考16.（12分）如下一系列核反应是在恒星内部发生的，

其中p为质子，α为α粒子，e+为正电子，ν为一种中微子。已知质子的质量为mp=1.672648×10-27kg，α粒子的质量为mα=6.644929×10-27kg，正电子的质量为me=9.11×10-31kg，中微子的质量可忽略不计。真空中的光速c=3×108m/s。试计算该系列核反应完成后释放的能量。=6.644929×10-27kgme=9.11×10-31kgmp=1.672648×10-27kgm解：将六个方程式相加，得到e2+24p+ΔE=mc2=(4mp–m-2me)c2代入数字，经计算得到ΔE=3.95×10-12J1、重核的裂变：重核俘获一个中子后分裂为几个中等质量的核的反应过程.在裂变的同时要放出几个中子和大量的核能。反应堆示意图2、轻核的聚变：某些轻核结合成质量较大的核的核反应过程，同时放出大量的核能。六、裂变和聚变反应堆示意图返回1992年三南太阳辐射能量主要来自太阳内部的

[]A.化学反应B.放射性衰变C.裂变反应D.热核反应D11、正、负电子相遇时湮灭,同时产生一对光子,反应方程式为_______________,若正负电子质量都为m,普朗克常数为h,则所产生的光子频率为___________。填写下列核反应方程式例5、【例6】地球绕太阳公转的轨道半径约为1.5×1011m，地球的半径约为6.4×106m，若太阳每秒钟质量减少4.2×109kg，地球上一天接受到太阳能约为多少J？【解答】每秒钟太阳能放出的能量约为：ΔE=Δmc2=4.2×109×(3×108)2=3.78×1026J设地球上每秒钟接受到太阳能为E′，地球剖面的最大面积为S′，设半径为1.5×1011m的球壳面积为S，则故地球上一天接受到的太阳能为E总=1.7×1017×24×3600=1.5×1022J例7

、已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u

核的质量为3.0150u。求：（1）写出两个氘核聚变成的核反应方程式（2）计算上述核反应中释放的核能。23He23He【分析】算出核反应中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方程即可求出反应释放的核能。解答：（1）（2）由题给条件可求得质量亏损为：Δm=2.0136×2－(3.0150+1.0087)=0.0035u∴释放的核能为ΔE=Δmc2=931.5×0.0035=3.26MeV

静止在匀强磁场中的原子核，俘获一个速度为7.7×104m/s的中子而发生核反应放出α粒子后变成一个新原子核，已知中子速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子速度为：2×104m/s，方向与中子速度方向相同，求：（1）生成的新核是什么？写出核反应方程式。（2）生成的新核的速度大小和方向。（3）若α粒子与新核间相互作用不计，则二者在磁场中运动轨道半径之比及周期之比各为多少？6Li3解：（1）写出核反应方程式生成的新核是氚核例8、（2）由动量守恒定律mnvn=mαvα+mHvHvn=7.7×104m/svα=2×104m/s∴VH=(mnvn-mαvα)/mH=(1×7.7×104-4×2×104)／3=-1.0×103m/s方向与中子方向相反（3）由r=mv/qB∝mv/qrα:rH=mαvα/qα

：

mHvH/qH

=（4×2／

2

）:（3×0.1）=40:3T=2πm/qB∝m/qTα:TH=4/2:3/1=2:3

静止在匀强磁场中的核，沿与磁场垂直的方向射出一个α粒子后，变成铀的一种同位素核，同时释放能量为0.09MeV光子。核的质量为238.99965u，铀核质量为234.99347u，α粒子的质量为4.001509u，1u=1.660566×10-27

kg）若不计光子的动量，求：（1）铀核与α粒子回转半径之比RU∶Rα；（2）α粒子的动能为多少？239

Pu94239

Pu94解：（1）射出α粒子的过程中动量守恒239

Pu940=mUvU-mαvα(1)由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式得RU=mUvU/qUBRα=mαvα/qαB（2）由(1)(2)得RU/Rα=qα/qU=2/92=1/46例9.（2）核反应中释放的核能为ΔE=Δmc2=(238.999655-234.99347-4.001509)×931.5=4.356MeV由能的转化和守恒定律知EkU+Ekα=ΔE-0.09=4.266MeV∵pU=pα∴由EK=1/2·mv2=p2/2mEKU/EKα=mα/mU=4/235∴α粒子的动能为EKα=(EkU+Ekα)×mU／(mα+mU)=4.266×235／239=4.195(MeV)1．下列说法中正确的是 （）

A．质子与中子的质量不等，但质量数相等

B．两个质子间，不管距离如何，核力总是大于库仑力

C．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同

D．除万有引力外，两个中子之间不存在其它相互作用力A03年江苏高考1下列论断可能正确的是

()

A.质子由1个u夸克和1个d夸克组成,

中子由1个u夸克和2个d夸克组成

B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成,

中子由1个u夸克和2个d夸克组成C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成,

中子由2个u夸克和1个d夸克组成D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成,

中子由1个u夸克和1个d夸克组成

目前普遍认为,质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。u夸克带电量为,d夸克带电量为,e为基元电荷。2002年全国高考15B

例15：1930年发现，在真空条件下用α射线轰击铍9时，会产生一种看不见的、贯穿能力极强的不知名射线和另一种粒子，经过研究发现，这种不知名射线具有如下特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度不到光速的十分之一，③用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来，用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来。并且被打出的氢核和氮核的最大速度之比vH:vN近似等于15：2,若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前氢核和氮核可认为静止，碰撞过程没有机械能损失，已知氢核和氮核的质量之比等于1:14，⑴写出α射线轰击铍核的反应方程。⑵试根据上面所述的各种情况，通过具体分析说明该射线是不带电的，但它不是γ射线，而是由中子组成。中子的发现解:⑴核反应方程为⑵在任意方向的磁场中均不发生偏转,则它不带电;射线是电磁波,速度为光速c,这种射线的速度不到光速的1/10,所以它不是γ射线.对打出氢核的实验,由弹性碰撞关系(mHvH是氢核的质量和速度)由动量守恒定律

mv=mv1+mHvH由动能守恒

1/2mv2=1/2mv12+1/2mHvH2

对于打出氮核的实验，同理,(mNvN是氮核的质量和速度)∴m=mH

m为中子04年广东5

中子n、质子p、氘核D的质量分别为现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为 若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（）A.B.C.D.C04年全国理综1414．在核反应方程式中 （）A．X是中子，k=9 B．X是中子，k=10C．X是质子，k=9 D．X是质子，k=10B石器时代，是考古学家假定的一个时间区段，为考古学上的术语。石器时代分为旧石器时代、中石器时代与新石器时代。考古学对早期人类历史分期的第一个时代，即从出现人类到青铜器的出现，大约始于距今二三百万年，止于距今5000至2000年左右。石器时代私服http://www.shiqi.tw/石器时代私服这一名称是英国考古学家卢伯克于1865年首先提出的，这个时代在地质年代上已进入全新世。石器时代只是个时间区段概念，石器时代并不代表那个时候的人类只会使用石器；据近代考古出土大量的文化遗存表明，几千年前的古人已经步入冶铸、稻作、制陶、纺织等文明时期。青铜、铁器为金属品，遗存几千年的较少；陶器、玉器可存时间长，出土的遗存较多。头，着昭仪与贵妃结成联盟，贵妃是愿意的。”“这多好。”封嫂道，“玉坠若事发，他们还能替我们遮掩。”老太太叹气，“未必。诗丫头是替昭仪出头，去同张惠妃对战，但要玉坠事发，惠妃都未必保诗丫头，说不定就把诗丫头踢开，好保她自个儿——我们人微言轻，要攀上头主子，说不得非冒这险不可，富贵险中求——所以我跟诗儿商议，快些送个人进去，帮帮诗儿的手。这阵子诗儿在宫里实在撑得苦极，自家人进个去又好些。”“四孙是最好人选。”封嫂道。“不错。自家骨血，玉坠里的干系，才敢同她剖析清楚。旁人听着，只怕吓跑了。”老太太道，“这唐家怎么来