人教版選修35 核裂變 第1課時 作業(yè).doc

19.6核裂變1一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核，同時輻射一個光子。已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c。下列說法正確的是a. 核反應(yīng)方程是b. 聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損mm1m2m3c. 輻射出的光子的能量e(m3m1m2)c2d. 光子的波長【答案】 b【解析】核反應(yīng)方程要遵循質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒；聚變反應(yīng)后質(zhì)量減小，放出能量；正確利用質(zhì)能方程求釋放的能量；掌握光子能量、頻率、波長、光速之間關(guān)系該核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)不守恒，a錯誤；聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，故b正確；聚變反應(yīng)中虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量以光子的形式放出，故光子能量為e=（m1+m2-m3）c2，故c錯誤；根據(jù)，得光子的波長為： ，故d錯誤2下列四幅圖的有關(guān)說法中，正確的是()a. 若兩球質(zhì)量相等，碰后m2的速度一定為vb. 射線甲是粒子流，具有很強的穿透能力c. 在光顏色保持不變的情況下，入射光越強，飽和光電流越大d. 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核的裂變【答案】 cd【解析】兩球若發(fā)生彈性碰撞，質(zhì)量相等將交換速度；粒子是氦原子核，帶正電，穿透能力較弱根據(jù)左手定則判斷射線甲的電性；根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律分析飽和光電流與入射光強度的關(guān)系；鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核的裂變解：a、若兩球質(zhì)量相等，只有當(dāng)兩球發(fā)生彈性碰撞時，才交換速度，碰后m2的速度為v，若是非彈性碰撞，碰后m2的速度小于v故a錯誤b、由軌跡知，甲粒子所受的洛倫茲力方向向左，根據(jù)左手定則判斷可知，該射線帶負(fù)電，是粒子對于粒子是氦原子核，帶正電，穿透能力較弱故b錯誤c、在光顏色保持不變的情況下，入射光的頻率不變，截止電壓不變，由圖看出，入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射出的光電子越多，形成的飽和光電流越大故c正確d、核裂變是指重核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)由較大的核變成兩個較小原子核的現(xiàn)象故d正確故選cd3關(guān)于核反應(yīng)，下列說法正確的是（）a. 氫彈和原子彈都是利用的重核裂變b. 在核反應(yīng)過程中，質(zhì)量守恒c. 半衰期越大，原子核衰變越快d. 目前，各個國家的核能發(fā)電都利用的重核裂變【答案】 d【解析】原子彈是利用核裂變，氫彈是利用核聚變，a錯誤；在核反應(yīng)過程中，質(zhì)量數(shù)守恒，有質(zhì)量虧損，所以質(zhì)量不守恒，b錯誤；半衰期越大，原子核衰變越慢，c錯誤；由于輕核聚變條件不好到達，所以目前，各個國家的核能發(fā)電都利用的重核裂變，d正確4靜止的氡核放出粒子后變成釙核，粒子動能為，若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和粒子的動能，真空中的光速為c，則該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為a. b. 0 c. d. 【答案】 c【解析】先根據(jù)動量守恒定律列方程求解出衰變后反沖核的動能；然后根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程求解質(zhì)量虧損設(shè)粒子的質(zhì)量為，反沖核的質(zhì)量為，反沖核的速度大小為則根據(jù)動量守恒定律可得，得， 粒子動能為，反沖核的動能，則釋放的總動能為，根據(jù)能量守恒，則釋放的核能，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，得，c正確5一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核，同時輻射一個光子。已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為，普朗克常量為h，真空中的光速為c，若產(chǎn)生的核能全部被光子帶走。下列說法正確的是_。a. 核反應(yīng)方程是b. 聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損c. 輻射出光子的能量d. 光子的波長【答案】 bd6電子的靜止質(zhì)量m09.111031 kg.(1)試用焦和電子伏為單位來表示電子的靜質(zhì)能(2)靜止電子經(jīng)過106 v電壓加速后，其質(zhì)量和速率各是多少？【答案】 (1)8.21014 j0.51 mev(2)2.95m00.94c【解析】(1)由質(zhì)能方程得：emc29.111031(3108)2 j8.21014 jev0.51 mev.(2)由能量關(guān)系得：eu(mm0)c2，解得mm0kg9.111031 kg2.691030 kg2.95 m0.結(jié)果表明速度已非常大，所以.解得：vc 3108ms10.94c.點睛：本題考查了電子的靜質(zhì)能、電子質(zhì)量與速度，應(yīng)用質(zhì)能方程、相對論公式即可解題，解題時注意單位換算7假設(shè)某航空母艦的動力來自核反應(yīng)堆，其中主要的核反應(yīng)方程式是( ).（1）在括號內(nèi)填寫前的系數(shù)；（2）用m1、m2、m3分別表示、核的質(zhì)量，m表示中子的質(zhì)量，則上述反應(yīng)過程中一個鈾235核發(fā)生裂變產(chǎn)生的核能e是多少？（3）假設(shè)核反應(yīng)堆的功率p6.0105 kw，若一個鈾235核裂變產(chǎn)生的能量為2.81011 j，則該航空母艦在海上航行一個月需要消耗多少kg鈾235？(鈾235的摩爾質(zhì)量m0.235 kg/mol，一個月約為t2.6106 s，阿伏加德羅常數(shù)na6.01023 mol1，計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【答案】 （1）3（2）(m1m2m32m)c2（3）22 kg【解析】(1)由質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒可知，產(chǎn)生的中子數(shù)為3；(2)由題意知，質(zhì)量虧損為m=m1-m2-m3-2m，由質(zhì)能方程可知，釋放的核能為：(3)一個月內(nèi)核反應(yīng)產(chǎn)生的總能量為：e=pt同時所以解得：【點睛】核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒，應(yīng)用質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒、應(yīng)用質(zhì)能方程即可正確解題，注意計算的正確性8中國科學(xué)院某實驗室工作人員，用初速度為vo的粒子，轟擊靜止的氮原子核，產(chǎn)生了質(zhì)子.若某次碰撞可看做對心正碰，碰后釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動能，新核與質(zhì)子同方向運動，且垂直磁場方向，通過分析偏轉(zhuǎn)半徑可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為117.寫出核反應(yīng)方程.求出質(zhì)子的速度. (質(zhì)子中子的質(zhì)量均為m)估算核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損.【答案】 2v0【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒書寫核反應(yīng)方程由核反應(yīng)中動量守恒求質(zhì)子的速度根據(jù)能量守恒定律求出放出的核能，再根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程求質(zhì)量虧損由質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒可得：核反應(yīng)方程為粒子、新核的質(zhì)量分別為4m、17m，質(zhì)子的速度為v，選取粒子的速度方向為正方向，由動量守恒定律得： 解出核反應(yīng)中放出的核能為由愛因斯坦質(zhì)能方程有聯(lián)立解得9鐳核發(fā)生衰變放出一個粒子變?yōu)殡焙?。已知鐳核226質(zhì)量為226.025 4 u,氡核222質(zhì)量為222.016 3 u,放出粒子質(zhì)量為4.002 6 u。（1）寫出核反應(yīng)方程;（2）求鐳核衰變放出的能量;（3）若衰變放出的能量均轉(zhuǎn)變?yōu)殡焙撕头懦龅牧Ｗ拥膭幽?求放出粒子的動能?！敬鸢浮?（1）（2）6.05mev（3）5.94 mev【解析】（1）根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒寫出核反應(yīng)方程；（2）根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程求出釋放的核能；（3）根據(jù)動量守恒定律與能量守恒定律寫出相應(yīng)的方程，即可求出放出粒子的動能（1）由質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒可知，該反應(yīng)方程中放射出一個粒子；核衰變反應(yīng)方程為： （2）該核衰變反應(yīng)中質(zhì)量虧損為： ，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得，釋放出的核能；（3）衰變的過程中動量守恒，若衰變放出的能量均轉(zhuǎn)變?yōu)殡焙撕头懦龅牧Ｗ拥膭幽?，選擇粒子運動的方向為正方向，則： 聯(lián)立方程，代入數(shù)據(jù)得10一個鋰受到一個質(zhì)子的轟擊，變成兩個粒子。已知一個氦原子核的質(zhì)量是6.646610-27kg,一個鋰原子核的質(zhì)量是1.1650610-26kg,一個氫原子核的質(zhì)量是1.673610-27kg,（1）試寫出這一過程的核反應(yīng)方程；（2）計算這一過程中的質(zhì)量虧損；（3）計算這一過程中所釋放的核能?！敬鸢浮?（1）2；（2）3.110-29kg；（3）2.7910-12 j；【解析】（1）這一過程的核反應(yīng)方程為： 2（2）質(zhì)量虧損： =11.650610-27kg+1.673610-27kg26.646610-27 kg=3.110-29kg（3）釋放核能： =3.110-29(3108)2 j=2.7910-12 j11用中子轟擊li發(fā)生核反應(yīng)，生成氚核和粒子，并放出4.8 mev的能量(1 u相當(dāng)于931.5 mev的能量)。(1)寫出核反應(yīng)方程；(2)求出質(zhì)量虧損；(3)若中子和li是以等值反向的動量相碰,則生成的氚核和粒子的動能之比是多少?【答案】 （1） （2） （3）【解析】（1）核反應(yīng)方程： （2）根據(jù)質(zhì)能方程 可得： （或8.3510-31kg）（3）設(shè)m1、m2、v1、v2分別為氦核和氚核的質(zhì)量和速度根據(jù)動量守恒： 所以粒子和氚核的動能之比為： 12太陽能資源，不僅包括直接投射到地球表面上的太陽輻射能，而且也包括像所有礦物燃料能、水能、風(fēng)能等間接的太陽能資源，嚴(yán)格地說，除了地?zé)崮?、潮汐能和原子核能以外，地球上所有其他能源全部來自太陽能，太陽?nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著四個質(zhì)子聚變?yōu)橐粋€氦核的熱核反應(yīng)，這種核反應(yīng)釋放出的能量就是太陽能的能源。(1)寫出核反應(yīng)方程。(2)若mh=1.007 3 u,mhe=4.002 6 u,me=0.000 55 u,則該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損是多少u？如果1 u相當(dāng)于931.5 mev的能量，則該反應(yīng)中釋放的能量是多少mev？【答案】 （1） （2）23.75mev【解析】（1）核反應(yīng)方程為：（2）核反應(yīng)的質(zhì)量虧損為：該核反應(yīng)釋放的能量為：13钚的放射性同位素靜止時衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)和a粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)立即衰變?yōu)殁櫤?，并放出能量為e的光子已知、和a粒子的質(zhì)量分別為mpu、mu和ma寫出衰變方程已知衰變放出的光子的動量可忽略，求a粒子的動能ea【答案】 【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得衰變方程為上述衰變過程的質(zhì)量虧損為 放出的能量為此能量是的動能， 粒子的動能和光子的能量之和，故聯(lián)立解得設(shè)衰變后的鈾核和粒子的速度分別為，則由動量守恒有： 由動能的定義可知， 由解得： 由聯(lián)立解得14一個靜止的鈾核23290u（原子質(zhì)量為232.037 2u）放出一個粒子（原子質(zhì)量為4.0026u）后衰變成釷核 22890 th（原子質(zhì)量為228.028 7u）（已知原子質(zhì)量單位1u=1.671027kg，1u相當(dāng)于931.5mev的能量）(1)寫出鈾核的衰變反應(yīng)方程；(2)算出該衰變反應(yīng)中釋放出的核能；(3)若釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為新核的動能，則粒子的動能為多少？【答案】 23290u22890 th+24he 5.50 mev 5.4 mev【解析】根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒23290u22890 th+24he質(zhì)量虧損m=mummth=0.0059 ue=mc2=0.0059931.5 mev=5.50 mev系統(tǒng)動量守恒，釷核和粒子的動量