1、第 2讲 原子核基础巩固1.(2017北京海淀一模,13)核反应方程 U n Ba+ Kr+ n表示中子轰击 U原子核可能发生的 23592+10 56 8936310 23592一种核反应,该核反应释放出的核能为 E。关于这个核反应,下列说法中正确的是( )A.该反应属于核聚变B Ba中的 X为 146.56C Ba中含有 56个中子.56D.该反应的质量亏损为22.(2017北京顺义二模,14)用中子 n)轰击铝 27 Al),产生钠 24 Na)和 X,则 X是( )(10 (2713 (2411A.电子 B.质子 C.正电子 D. 粒子3.一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子,
2、同时放出一个 光子。已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为 m1、m 2、m 3、m 4,普朗克常量为 h,真空中的光速为 c。下列说法正确的是( )A.这个核反应是裂变反应B.这个反应的核反应方程是 H H He+ n+ 21+31 42 210C.辐射出的 光子的能量 E=(m3+m4-m1-m2)c2D.辐射出的 光子在真空中的波长 =(1+2-3-4)4.下列表述正确的是( )A. He N O+X,X表示 He 42 +147 178 32B H H He n是重核裂变的核反应方程.21+31 42 +10C.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态无关D. 衰变中放出的 射线是核外电
3、子挣脱原子核的束缚而形成的5.对下列各原子核变化的方程,表述正确的是( )A. H H He n是核聚变反应 31+21 42 +10B H H He n 是 衰变.31+21 42 +10C Se Kr+ e是核裂变反应.8234 823620-1D U n Xe Sr+ n是 衰变.23592+10 14054+94382106.太阳因核聚变释放出巨大的能量,同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为 41026 J,根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒钟减少的质量最接近( )A.1036 kg B.1018kgC.1013 kg D.109 kg综合提能1.(2015北京理综,17,6 分
4、)实验观察到,静止在匀强磁场中 A点的原子核发生 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如图。则( )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2.(2017北京东城一模,20)宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子流,由各种原子核以及非常少量的电子、光子和中微子等组成,它可能携带着宇宙起源、天体演化的信息,一直吸引着科学家的关注。宇宙线粒子的能量范围非常大,有的可以高达 51019 eV。宇宙线逃逸出宇宙线源在星际空间中传播时,会与磁场、星际介
5、质等发生相互作用,导致一系列复杂的物理效应产生。利用空间探测器可以得到宇宙线在银河系中传播的一些数据,比如:铍 10铍 9比( ),其中铍 9109是宇宙线中原有的铍 10在传播过程中衰变产生的。据此材料,以下叙述正确的是( )A.宇宙线粒子的能量可以高达 81038 JB.宇宙线中的电子不会受到星际磁场的影响C.根据 可以得到宇宙线在银河系中平均传播时间的相关信息 10 9D.根据宇宙线到达探测器时的方向可以得到宇宙线源方位的相关信息3.太阳现在正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和 H He等原子核组成。维持太阳辐射的是它 11、 42内部的核聚变反应,核反应方程是: e+ He+释放核能
6、 ,这些核能最后转化为辐射能。20-1 411 42已知质子质量 mp,氦核的质量 m ,电子质量 me,光速 c。试求每发生一次上述核反应所释放的核能;用上述辐射中产生的波长为 400 nm某一单色光去照射逸出功为 3.010-19 J的金属材料铯时,能否产生光电效应?若能,试求出产生的光电子的最大初动能。(保留三位有效数字,普朗克常量h=6.6310-34 Js)4.(2017北京石景山一模,24,20 分)中子的发现是物理史上的一件大事。1920 年英国物理学家卢瑟福通过人工核转变发现了质子,在研究原子核的带电荷量与质量时发现原子核的质量大于核中所有质子的质量和,于是预言:可能有一种质量
7、与质子相近的不带电的中性粒子存在,他把它叫做中子。1930年科学家在真空条件下用 射线轰击铍核 Be时,发现一种看不见、贯穿能力极强的不知名 94射线和另一种粒子产生。这种不知名射线具有如下特点:在任意方向的磁场中均不发生偏转;这种射线的速度远小于光速;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。实验中测得,被打出氢核的最大速度为 3.3107 m/s,氮核的最大速度为 4.7106 m/s,假定该射线中的粒子均具有相同的能量,氢核和氮核碰前可认为是静止的,碰撞过程中没有机械能的损失。已知氢核质量 MH与氮核质量 MN之比为 114。根据以上信息,不考虑
8、相对论效应,完成下列问题。(1)请通过分析说明该射线是否带电,是否为 射线;(2)请判断该射线中的粒子是否为卢瑟福所预言的中子,并通过分析说明依据;(3)写出用 射线轰击铍核 Be发现该射线的核反应方程。 94答案精解精析基础巩固1.D 该反应属于核裂变,A 错。由反应前后质量数守恒,可知 X=144,则 Ba中所含中子数为 88个, 56B、C 错。根据 E=mc 2,可知 m= ,D正确。22.D 根据核反应过程中电荷数、质量数守恒有: n+ Na He,X是 粒子,选 D。 10 2713 2411+423.D 一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子,同时放出一个 光子,这
9、是核聚变反应,所以 A、B 选项错误。核反应的质量亏损 m=m 1+m2-m3-m4,辐射出的 光子的能量 E=(m1+m2-m3-m4)c2,所以 C选项错误。 光子在真空中的频率 = ,波长 = = = = (1+2-3-4)2,所以 D选项正确。(1+2-3-4)4.C He N O H,故 A错误; H+ He n是轻核聚变的核反应方程,故 B错误;放射性元素 42 +147 178 +11 21 31 42 +10的半衰期是其固有性质,与其所处的化学状态、外部条件均无关,故 C正确; 射线是 衰变时原子核内发生变化产生的,与核外电子无关,故 D错误。5.A B 为核聚变反应,C 为
10、衰变,D 为核裂变反应,A 为核聚变反应。6.D 根据质能方程 E=mc 2,有 m= = kg= kg= 1010 kg。(可进行估算:2 41026(3108)24102691016 49m= = kg kg=4109 kg)24102691016 410261017综合提能1.D 由静止的原子核发生 衰变后产生的新核和电子做匀速圆周运动的方向相反及原子核衰变前后动量守恒得 meve-m 核 v 核 =0,粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径 r= ,因为 qer 核 ,故轨迹 1是电子的,轨迹 2是新核的,根据左手定则可判定磁场方向垂直纸面向里,故 D项正确。2.C 由 51019 eV=5
11、10191.610-19 J=8 J知,A 错误。宇宙线中的电子会与磁场、星际介质等发生相互作用,B 错误。由于衰变的半衰期固定,故可以根据 得到宇宙线在银河系中平均传播时间的 10 9相关信息,C 正确。在运动中宇宙线会与磁场、星际介质等发生相互作用而改变运动方向,故不能根据宇宙线到达探测器时的方向判断宇宙线源方位的相关信息,D 错误。3.答案 (1)(4m p+2me-m )c2(2)见解析解析 (1)根据爱因斯坦质能方程得E=mc 2=(4mp+2me-m )c2(2)单色光的能量为 E=h=h =6.6310-34 =4.9710-19 J3.010-19 J 3108410-7所以可
12、以产生光电效应。最大初动能为 Ekm=h-W 0=1.9710-19 J。4. 答案 见解析解析 (1)若该射线带电,在磁场中受到洛伦兹力会发生偏转。由知,该射线在任意方向的磁场中均不发生偏转,因此该射线不带电,由电中性的粒子流组成。(3 分)由可知,这种射线的速度远小于光速,而 射线是光子流,其速度就是光速, 因此该射线不是 射线。(3 分)(2)下面分析该射线中的粒子的质量与质子的质量间的关系。设组成该射线的粒子质量为 m,轰击含有氢核或氮核的物质时速度为 v。由于碰撞过程中没有机械能损失,当被打出的氢核和氮核的速度为最大值时,表明其碰撞为弹性碰撞。设与氢核发生弹性正碰后粒子速度为 v1,氢核速度为 vH;与氮核发生弹性正碰后粒子速度为 v2,氮核速度为 vN。根据动量守恒和机械能守恒有,轰击氢核mv=mv1+MHvH (2 分)mv2= m + MH (2 分)12 122112 2解得 vH= (1 分)2+轰击氮核mv=mv2+MNvN(1 分)mv2= m + MN (1 分)12 122212 2解得 vN= (1 分)2+由式解得 m=1.16MHM H(2分)计算得该射线中的粒子的质量与质子(氢核)的质量近似相等,表明这种射线中的粒子就是卢瑟福所预言的中子。(3 He Be C n(4分)42 +94 126 +10
