高中物理專題6原子核、核反應(yīng)與動(dòng)量守恒定律的綜合應(yīng)用復(fù)習(xí)學(xué)案新人教選修3-5

1、專題6原子核、核反響與動(dòng)量守恒定律的綜合應(yīng)用、三種射線與半衰期1.三種射線及實(shí)質(zhì)射線種類a射線3射線丫射線實(shí)質(zhì)高速氮核流高速電子流高速光子流穿透性取習(xí)習(xí)居中最強(qiáng)電用性最強(qiáng)居中取習(xí)習(xí)偏轉(zhuǎn)比擬a射線、3射線偏轉(zhuǎn)方向相反,3射線彎曲程度更大關(guān)系丫射線經(jīng)常是伴隨著a衰變或3衰變同時(shí)產(chǎn)生的.其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生a衰變或3衰變的過(guò)程中,產(chǎn)生的新核由于具有過(guò)多的能量核處于激發(fā)態(tài)而輻射出光子2.半衰期：1公式：N=NOgn=Nl?.;m=mo2n=mo2影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身因素決定的,跟原子所處的物理狀態(tài)如溫度、壓強(qiáng)或化學(xué)狀態(tài)如單質(zhì)、化合物無(wú)關(guān).復(fù)習(xí)過(guò)關(guān)1 .多項(xiàng)選擇天然放射

2、性物質(zhì)的放射線包含三種成分,下面說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A.一張厚的黑紙可以擋住“射線,但不能擋住3射線和丫射線B.某原子核在放出丫射線后會(huì)變成另一種元素的原子核C.三種射線中對(duì)氣體電離作用最強(qiáng)的是a射線D.3射線是高速電子流,但其中的電子不是原來(lái)繞核旋轉(zhuǎn)的核外電子答案ACD解析“、3、丫三種射線中穿透水平最強(qiáng)的是丫射線,a射線穿透水平最弱,電離水平最強(qiáng)的是a射線,丫射線電離水平最弱,故A、C正確；丫射線是高頻率的電磁波,它是伴隨a或3衰變放出的,不影響原子核的組成,故B錯(cuò)誤；3是原子核內(nèi)的中子變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)放出的,因此其來(lái)自原子核內(nèi)部,故D正確.2.放射性元素29?U衰變有多種可能途徑,其中一種途徑是

3、先變成2%Bi,而2%Bi可以經(jīng)一次衰變變成2aoxx代表某種元素,也可以經(jīng)一次衰變變成biTi2aox和81Tl最后都變成2062Pb,衰變路徑如圖1所示,那么圖1A. a=82,b=211B. 2183Bi-2：僅是3衰變,21；3Bi-81Tl是a衰變C. 21883Bi-2a0X是a衰變,Bi-biTl是3衰變D. 8iTl經(jīng)過(guò)一次a衰變變成2062Pb答案B解析由,Bi-2雙,質(zhì)量數(shù)不變,說(shuō)明發(fā)生的是3衰變,同時(shí)知a=84.由2103Bi-8iTl是核電荷數(shù)減2,說(shuō)明發(fā)生的是a衰變,同時(shí)知b=206,由20681Tl-2102Pb發(fā)生了一次3衰變.應(yīng)選B.二、核反響方程及核能計(jì)算1

4、.核反響類型(1) a衰變：AX=4Y+4He；3衰變：AX-z+iY+-0e(2)人工轉(zhuǎn)變盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反響方程為：N+4He1JO1H查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反響方程為：9Be+2He->1第+0n居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反響方程為:27Al+2He35P+0n；5p10Si+0e(3)裂變和聚變裂變:235114489192U+0n->56Ba+36Kr+30n235,113995192U+0n54Xe+38Sr+20n聚變：2H+3HR2He+in2 .核能計(jì)算2(1)根據(jù)AE=amc計(jì)算.(2)根據(jù)AE=Anix931.5MeV計(jì)算,Am的單位是“u.復(fù)習(xí)過(guò)關(guān)

5、3 .以鈾235為核實(shí)驗(yàn)材料,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.U原子核中有92個(gè)質(zhì)子,143個(gè)核子45億年,升高溫度后半衰期會(huì)縮短45億年,升高溫度后半衰期不變B.噌U是天然放射性元素,常溫下它的半衰期約為C.U是天然放射性元素,常溫下它的半衰期約為2352351153951D.92U的一種核反響方程可目匕為92U+0n-54Xe+38Sr+30n答案C4.1938年哈恩用中子轟擊鈾核,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中有原子核銀(Ba)、氟(Kr)、中子和一些丫射線以下關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.這個(gè)實(shí)驗(yàn)的核反響方程是235U+On-事Ba+39Kr+0nB.這是一個(gè)核裂變過(guò)程,反響后粒子質(zhì)量之和大于反響前粒

6、子質(zhì)量之和C.這個(gè)反響中釋放出的能量可以用愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程來(lái)計(jì)算D.實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生丫射線,其穿透水平極強(qiáng),比X射線還強(qiáng)很多倍答案D解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知：22UI+0n1544Ba+36Kr+3in,A錯(cuò)誤；裂變反響過(guò)程中有質(zhì)量虧損,所以反響后粒子質(zhì)量之和小于反響前粒子質(zhì)量之和,B錯(cuò)誤；該反響的能量用愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程求解,C錯(cuò)誤；丫射線,其穿透水平極強(qiáng),比X射線強(qiáng)很多,D正確.5.笊核的平均結(jié)合能為1.1MeV氨核的平均結(jié)合能為7.1MeV那么兩個(gè)笊核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)()A.釋放出4.9MeV的能量B.釋放出6.0MeV的能量C.釋放出24.0MeV的能量D.吸收4.9MeV的能量答

7、案C解析依據(jù)題意可寫出兩個(gè)笊核結(jié)合成一個(gè)氨核的核反響方程為2H+2HR2He,因笊核的平均結(jié)合能為1.1MeV氨核的平均結(jié)合能為7.1MeV故結(jié)合前笊核的能量為E=2X1.1MeV結(jié)合后氨核的能量E2=4X7.1MeV,于是吸收的能量為AE=2E1巳=24.0MeV,式中負(fù)號(hào)表示釋放核能,應(yīng)選C.6.一個(gè)笊核(2H)和一個(gè)瓶核(3H)結(jié)合成一個(gè)氨核(2He),同時(shí)放出一個(gè)中子,笊核質(zhì)量為m=2.0141u,瓶核質(zhì)量為m=3.0160u,氨核質(zhì)量為m=4.0026u,中子質(zhì)量為m=1.008665u,求：(1) 寫出聚變的核反響方程；(2) 此反響過(guò)程中釋放的能量為多少？平均每個(gè)核子釋放出多少核

8、能？答案(1)2H+3HR4He+0n(2)17.5MeV3.5MeV解析(1)核反響方程為2h+3h>2He+on(3) 此反響過(guò)程的質(zhì)量虧損為Amp2.0141u+3.0160u-4.0026u-1.008665u=0.018835u,2AE=Amc=0.018835X931.5MeV17.5MeV.平均每個(gè)核子釋放的核能為MeV=3.5MeV.5三、核反響與動(dòng)量守恒定律的綜合應(yīng)用參與核反響的粒子所組成的系統(tǒng),在核反響過(guò)程中的動(dòng)量和能量是守恒的,核反響中釋放的核能,在無(wú)光子輻射的情況下,將轉(zhuǎn)化為生成的新核和新粒子的動(dòng)能.復(fù)習(xí)過(guò)關(guān)7.一個(gè)不穩(wěn)定的原子核質(zhì)量為M處于靜止?fàn)顟B(tài).放出一個(gè)質(zhì)量

9、為m的粒子后反沖,放出的粒子的動(dòng)能為E,那么原子核反沖的動(dòng)能為AEB,C.mM-mMmD.E)Mm答案C解析由動(dòng)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正確.,一一,.,hv,一一,一一8.光子的能量為hv,動(dòng)量大小為,如果一個(gè)靜止的放射性兀素的原子核在發(fā)生丫技c變時(shí)只放出一個(gè)丫光子,那么衰變后的原子核A.仍然靜止8 .沿著與光子運(yùn)動(dòng)方向相同的方向運(yùn)動(dòng)C.沿著與光子運(yùn)動(dòng)方向相反的方向運(yùn)動(dòng)D.可能向任何方向運(yùn)動(dòng)答案C解析原子核在放出丫光子過(guò)程中,系統(tǒng)動(dòng)量守恒,而系統(tǒng)在開(kāi)始時(shí)總動(dòng)量為零,因此衰變后的原子核運(yùn)動(dòng)方向與丫光

10、子運(yùn)動(dòng)方向相反.9 .實(shí)驗(yàn)觀察到,靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中A點(diǎn)的原子核發(fā)生3衰變,衰變產(chǎn)生的新核與電子恰在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)方向和軌跡示意圖,如圖2.那么A.軌跡1是電子的,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外B.軌跡2是電子的,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外C.軌跡1是新核的,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里D.軌跡2是新核的,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里答案D解析原子核發(fā)生3衰變時(shí),根據(jù)動(dòng)量守恒可知兩粒子的速度方向相反,動(dòng)量的方向相反,mvp一.一.,一,、一大小相等；由半徑公式r=qB=急p是動(dòng)量),分析得知,與電荷量成反比,3粒子與新核的電荷量大小分別為e和ne(n為新核的電荷數(shù)),那么3粒子與新核的半徑之比為：ne：e=n：1.

11、所以半徑比擬大的軌跡1是衰變后3粒子的軌跡,軌跡2是新核的.新核沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng),在A點(diǎn)受到的洛倫茲力向左,由左手定那么可知,磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里.10 .一個(gè)靜止的質(zhì)量為M的不穩(wěn)定原子核,當(dāng)它放射出質(zhì)量為m速度為v的粒子后,原子核剩余局部的速度為()A.-vB.mvM-mC.一mvm-MD.答案B解析以原子核為一系統(tǒng),放射過(guò)程中由動(dòng)量守恒定律:(M-m)v+mv=0得v'mvMCmi11.用中子轟擊鋰核(3Li)發(fā)生核反響,生成瓶核(3H)和“粒子,并放出4.8MeV的能量.已知1u相當(dāng)于931.5MeV的能量.(1)寫出核反響方程；(2)求出質(zhì)量虧損；(3)假設(shè)中子和鋰核是以等大反向的動(dòng)量相碰,那么瓶核和a粒子的動(dòng)能比是多少?(4)a粒子的動(dòng)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)核反響方程為6Li+0n-3H+2He+4.8MeV2,4