高三物理一輪復(fù)習(xí)作業(yè)(94)[1]核能質(zhì)量虧損裂變與聚變

1、蠆高三物理一輪復(fù)習(xí)作業(yè)（94）羆（核能質(zhì)量虧損裂變與聚變）莄 班級(jí) _學(xué)號(hào) _姓名 _節(jié)一、【知識(shí)要求】莀 1在自然界中，存在著四種相互作用其中_、 _ 是長(zhǎng)程力；_ 、 _是短程力。蚄 2核力的特點(diǎn)：從作用距離上來看，它是一個(gè)短程力，作用范圍在_ m，在這個(gè)范圍內(nèi)，大于_ 表現(xiàn)引力，小于_ 表現(xiàn)斥力。在它的作用范圍內(nèi)，核力比庫侖力大得多。核力只能作用在相鄰核子之間，相鄰的質(zhì)子與質(zhì)子、中子與中子、質(zhì)子與中子是否均存在這種相互作用？_ 。蒄 3 弱相互作用力是引起中子、質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因，它也是一個(gè)短程力，它的作用范圍在_ 范圍內(nèi)，作用強(qiáng)度比電磁力要小。螞 4在自然界中，較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)

2、_ ；較重的原子核，中子數(shù) _ 質(zhì)子數(shù)袈 5將原子核拆成單個(gè)的核子是 _ 選填“吸收”或“放出” ）能量，將這個(gè)能量稱之為 _。將這個(gè)能與核子數(shù)的比值稱之為 _ 。比結(jié)合能越大，表示原子核越 _ ，原子核中平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損越 _，原子核中平均每個(gè)核子的質(zhì)量越 _。螇 6 鈾核在被中子擊中后分裂成兩個(gè)質(zhì)量差不多的中等質(zhì)量原子核，這種核反應(yīng)稱之為_ 。決定鈾核能否發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素是_ 。艿 7核電站原子核反應(yīng)堆由 _ 、 _ 、 _、 _四部分構(gòu)成，其作用分別為_ 。薄 8要使輕核聚，核間距離要接近 _m、環(huán)境溫度達(dá)到 _k ，所以聚變又稱 _反應(yīng)。芅 9聚變與裂變相對(duì)的三個(gè)優(yōu)點(diǎn)： _

3、 ；_芁 _ ； _ 。荿 10 解 決 受 控 熱 核 反 應(yīng) 的 兩 種 方 案 _ 、_ 。羅二、【例題】螃 1一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)氘核，同時(shí)輻射一個(gè) 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 （）肀 a 核反應(yīng)方程是：11 h10 n13 h蒈 b核變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損 m=m 1+m 2 m3莆 c輻射出的 光子的能量 e=( m 3 m1 m2)c2蒅 d 光子的波長(zhǎng)h(m1m2 m3)c2（ 2）一個(gè)中子轟擊鈾核235u) 可裂變生成鋇1419223514192肅( 92( 56ba) 和氪 ( 36 kr)

4、 已知92u、 56ba、 36 kr和中子的質(zhì)量分別為235.0439 u 、 140.9139 u 、 91.8973 u 和 1.0087 u 寫出鈾裂變反應(yīng)方235u 裂變時(shí)放出的能量程；計(jì)算一個(gè) 92薈 2一個(gè)原來靜止的鋰核( 36 li) 俘獲一個(gè)速度為7.7 104 m/s 的中子后， 生成一個(gè)氚核和一個(gè)氦核，已知氚核的速度大小為1.0 103 m/s，方向與中子的運(yùn)動(dòng)方向相反螇 (1) 試寫出核反應(yīng)方程；羃 (2) 求出氦核的速度；袂(3) 若讓一個(gè)氘核和一個(gè)氚核發(fā)生聚變時(shí)，可產(chǎn)生一個(gè)氦核同時(shí)放出一個(gè)中子，求這個(gè)核反應(yīng)釋放出的能量(已知氘核質(zhì)量md=2.014102 u ，氚核

5、質(zhì)量為mt=3.016050 u ，氦核的 27質(zhì)量 mhe=4.002603 u，中子質(zhì)量mn=1.008665 u ， 1 u=1.6606 10kg)蚈膈蚅薁 3（1）下列說法正確的是（）蚈蒞肅莀a 康普頓效應(yīng)和電子的衍射現(xiàn)象說明粒子的波動(dòng)性b 粒子散射實(shí)驗(yàn)可以用來確定原子核電荷量和估算原子核半徑c氫原子輻射出一個(gè)光子后能量減小，核外電子的運(yùn)動(dòng)加速度減小d結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定螈（ 2）一個(gè)高能 光子，經(jīng)過重核附近時(shí)與原子核場(chǎng)作用，能產(chǎn)生一對(duì)正負(fù)電子，請(qǐng)完成相應(yīng)的反應(yīng)方程： _ 已知電子質(zhì)量 31me=9.10 10 kg ，光在真空中的傳播速度為光速 c

6、=3.00 108m/s，則 光子的能量至少為 _j螆(3) 一質(zhì)量為 m 的航天器遠(yuǎn)離太陽和行星，正以速度v0 在太空中飛行，某一時(shí)刻航天器接到加速的指令后，發(fā)動(dòng)機(jī)瞬間向后噴出質(zhì)量為m 的氣體，氣體向后噴出的速度大小為v1，求加速后航天器的速度大小(v0、 v1 均為相對(duì)同一參考系的速度)螄莃袈4(1) 判斷以下說法的正誤，在相應(yīng)的括號(hào)內(nèi)打“ ”或“”膆a 太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng)()節(jié)b光電效應(yīng)現(xiàn)象表明光具有波動(dòng)性()膁c貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾和含鈾礦物的天然放射現(xiàn)象()羈 d 利用 射線的電離作用，可檢查金屬內(nèi)部有無砂眼或裂紋薇()羄羀e普朗克在研究黑體的熱輻射問題時(shí)提出了能

7、量子假說()f氫原子的能級(jí)圖如圖所示，欲使一處于基態(tài)的氫原子釋放出一個(gè)電子而變成氫離子，該氫原子需要吸收的能量至少是13.60 ev()肈 (2) 某些建筑材料可產(chǎn)生放射性氣體氡，氡可以發(fā)生 或 衰變，如果人長(zhǎng)期生活在氡濃度過高的環(huán)境中，那么，氡經(jīng)過人的呼吸道沉積在肺部，并大量放出射線，從而危害人體健康原來靜止的一個(gè)質(zhì)量為 m 的氡核 ( 86222 rn) 發(fā)生一次 衰變生成新核釙 (po)已知衰變后的 粒子的質(zhì)量為 m、電荷量為 q、速度為 v，并假設(shè)衰變過程中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為 粒子和新核的動(dòng)能(涉及動(dòng)量問題時(shí)，虧損的質(zhì)量可忽略不計(jì))羈寫出衰變方程；衰變過程中的質(zhì)量虧損蒂羃膇 *5 一

8、個(gè)運(yùn)動(dòng)的 粒子撞擊一個(gè)靜止的14n 核，它們暫時(shí)形成一個(gè)復(fù)合核，隨即復(fù)合核迅速轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子和另一個(gè)原子核已知復(fù)合核發(fā)生轉(zhuǎn)化需要能量1.19 mev 那么要想發(fā)生上述核反應(yīng)，入射的 粒子的動(dòng)能至少要多大 ?肅膄螂 三、【作業(yè)】 1下列有關(guān)核力的說法中錯(cuò)誤的是（）芇 a 核力只存在于質(zhì)子與質(zhì)子之間和中子與中子之間蒆 b 原子核內(nèi)每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用袆 c核力對(duì)核子做正功，原子核一定要釋放核能蒁 d 原子核內(nèi)核子間的核力一定是強(qiáng)相互引力芇 2 重核裂變和輕核聚變是人類獲得核能的兩種途徑，下列關(guān)于它們的說法中正確的是（ ）袇 a 裂變和聚變過程中都有質(zhì)量虧損莄 b 裂變過程中有質(zhì)量虧損

9、，聚變過程中有質(zhì)量增加芀 c裂變過程中質(zhì)量有所增加，聚變過程中有質(zhì)量虧損莇 d 裂變和聚變過程中質(zhì)量都增加羋 3下列有關(guān)結(jié)合能的說法中正確的是（）肆 a 結(jié)合能是由核子結(jié)合成的原子核所具有的能量莃 b 結(jié)合能是把原子核分解為核子所需要的能量蕆 c原子核越大，它的結(jié)合能越高，原子核就越穩(wěn)定蒞 d 中等大小的原子核比結(jié)合能最大，它們也最穩(wěn)定蒃 4為紀(jì)念愛因斯坦對(duì)物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國(guó)將2005 年定為 “國(guó)際物理年 ”對(duì)于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程e=mc 2，下列說法中，正確的是()肂 a e=mc 2 表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比薇 b 根據(jù) e= mc2 可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能螅 c一

10、個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損膅 d e=mc 2 中的 e 是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能袀 5下列說法中正確的是（）袁膆蚃袃羈 6一個(gè)電子 (質(zhì)量為 m、電荷量為 e)和一個(gè)正電子 (質(zhì)量為 m、電荷量為 e)經(jīng)電場(chǎng)加速后以相等的動(dòng)能ek 相向運(yùn)動(dòng)，并撞到一起，發(fā)生 “湮滅 ”，產(chǎn)生兩個(gè)頻率相同的光子設(shè)產(chǎn)生光子的頻率為 ，若這兩個(gè)光子的能量都是h ，動(dòng)量分別為 p 和 p，下列關(guān)系式中正確的是（）薇蒞螞肀肈 7“嫦娥一號(hào) ”月球探測(cè)衛(wèi)星于 2007 年 10 月 24 日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由“長(zhǎng)征三號(hào)甲 ”運(yùn)載火箭發(fā)射升空 該衛(wèi)星用太陽能電池板作為攜帶科研儀

11、器的電源，它有多項(xiàng)科研任務(wù)， 其中一項(xiàng)是探測(cè)月球上氦3 的含量 氦 3 是一種清潔、 安全和高效的核融合發(fā)電燃料，可以采用在高溫高壓下用氘和氦3 進(jìn)行核聚變反應(yīng)的方法發(fā)電若已知氘核的質(zhì)量為2.0136 u，氦3 的質(zhì)量為 3.0150 u，氦核的質(zhì)量為 4.00151 u，質(zhì)子的質(zhì)量為1.00783u，中子的質(zhì)量為1.008665 u， 1 u 相當(dāng)于 931.5 mev ，則下列說法正確的是()袃 a 氘和氦3 的核聚變反應(yīng)方程式：h+he he+x ，其中x 是中子蒁b 氘和氦3 的核聚變反應(yīng)釋放的核能約為17.9 mev膀 c一束太陽光相繼通過兩個(gè)偏振片，若以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)偏振片，

12、則透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化膅d 通過對(duì)月光進(jìn)行光譜分析，可知月球上存在氦3 元素8裂變反應(yīng)是目前核能利用中常用的反應(yīng)，以原子核235薅92 u 為燃料的反應(yīng)堆中，當(dāng)其俘獲一個(gè)慢中子后發(fā)生裂變反應(yīng)可以有多種方式，其中一種可表示為膀235113994192 u+0 n 54 xe +38 sr + 3 0 n芀235.04391.0087138.917893.91541.0087薆反應(yīng)方程式下的數(shù)字是中子及有關(guān)原子的靜止質(zhì)量(以原子質(zhì)量單位u 為單位 )已知1 u 的質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為 9.3102mev ，求此裂變反應(yīng)釋放出的能量是多少兆電子伏羃芃莀羇 92006 年，我國(guó)自行設(shè)計(jì)并研制的 “人造太陽

13、 ”托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行獲得重大進(jìn)展，這標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)邁人可控?zé)岷朔磻?yīng)領(lǐng)域先進(jìn)國(guó)家行列該反應(yīng)所進(jìn)行的聚變過程是：12 h13 h42 he 10 n ，反應(yīng)原料氘 (12 h )富存于海水中， 而氚 ( 13 h )是放射性元素， 自然界中不存在，但可以通過中子轟擊鋰核( 63 li )的人工核轉(zhuǎn)變得到則螅 (1) 請(qǐng)把下列用中子轟擊鋰核 ( 36 li )產(chǎn)生一個(gè)氚核 ( 13 h )和一個(gè)新核的人工核轉(zhuǎn)變方程填寫完整；羂 (2) 在 (1)中，每生產(chǎn) 1 g 的氚同時(shí)有多少個(gè) 63 li 核實(shí)現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變 ?(阿伏加德羅常數(shù) n 取 6.0 1023mol) 13蒀(3) 一個(gè)氘核和一個(gè)氚核

14、發(fā)生核聚變時(shí)，平均每個(gè)核子釋放的能量為5.6 10j，求該核聚變過程中的質(zhì)量虧損莈膂螀蒀 10 (1) 美國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究石墨對(duì)x 射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)光子除了有能量之外還有動(dòng)量，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，被電子散射的 x 光子與入射的x 光子相比（）蒄 a 速度減小b 頻率減小c波長(zhǎng)減小 d 能量減?。?2）第一代實(shí)用核反應(yīng)堆以鈾235 為裂變?nèi)剂希?而在天然鈾中占99%的鈾 238 卻不能利用，為了解決這個(gè)問題，科學(xué)家們研究出快中子增殖反應(yīng)堆，使鈾 238 變成高效核燃料 在反應(yīng)堆中，使用的核燃料是钚 239，裂變時(shí)釋放出快中子， 周圍的鈾 238 吸收快中子后變成鈾239，239239pu)，處于激發(fā)態(tài)的钚239鈾 239( 92 u) 很不穩(wěn)定，經(jīng)過 _次 衰變后變成钚239( 94放出 射線后，其原子序數(shù)將_ （選填“增大” 、“減小”或“不變” ）以下無正文僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途。 , .for personal use on