第十五章 第2单元 天然放射现象、核反应、核能 知能演练场.doc

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1、选考部分选修3-5第十五章第2单元天然放射现象、核反应、核能智能演练场1．(2009·福建高考)随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是________．(填选项前的编号)①卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构②天然放射现象表明原子核内部有电子③轻核聚变反应方程有：H＋H―→He＋n④氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级和从n＝2能级跃迁到n＝1能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长解析：卢瑟福α粒子散射实验说明的是原子内部的结构而不是原子核内部

2、的结构；天然放射现象说明原子核具有复杂的结构；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级放出的光子能量大于从n＝2能级跃迁到n＝1能级放出的光子能量，故前者波长小于后者．答案：③2．某核反应方程为H＋H→He＋X.已知H的质量为2.0136u，H的质量为3.0180u，He的质量为4.0026u，X的质量为1.0087u．则(1)X是什么粒子？(2)该反应释放能量还是吸收能量？解析：根据核反应前后质量数及电荷数守恒可得X为n(中子)．反应前的总质量为m1＝2.0136u＋3.0180u＝5.0316u，反应后的总质量为m2＝

3、4.0026u＋1.0087u＝5.0113u，由于m1＞m2，故反应过程中释放能量．答案：(1)中子(n)　(2)释放能量3．云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m，电荷量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内，且轨道半径为R，试求衰变过程中的质量亏损．(注：涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计)解析：设放出的α粒子的速率为v，它在洛伦兹力作用下做半径为R的匀速圆周运动．由牛顿第二定律，知qvB＝mv2/R则mv＝qBR设衰变后剩余核的速度是v′，衰变过程

4、中动量守恒(M－m)v′＝mv.α粒子、剩余核的动能来源于亏损的质量，有Δmc2＝(M－m)v′2＋mv2.解得Δm＝.答案：4．一个静止的氡核Rn，放出一个α粒子后衰变为钋核Po，同时放出能量为E＝0.26MeV的光子．假设放出的核能完全转变为钋核与α粒子的动能，不计光子的动量．已知M氡＝222.08663u、mα＝4.0026u、M钋＝218.0766u，1u相当于931.5MeV的能量．(1)写出上述核反应方程；(2)求出发生上述核反应放出的能量；(3)确定钋核与α粒子的动能．解析：(1)Rn→Po＋He＋γ(

5、2)质量亏损Δm＝222.08663u－4.0026u－218.0766u＝0.00743uΔE＝Δmc2≈6.92MeV(3)设α粒子、钋核的动能分别为Ekα、Ek钋，动量分别为pα、p钋，由能量守恒定律得：ΔE＝Ekα＋Ek钋＋E不计光子的动量，由动量守恒定律得：0＝pα＋p钋又Ek＝故Ekα∶Ek钋＝218∶4联立上面式子解得Ek钋＝0.21MeV，Ekα＝6.54MeV.答案：见解析5．太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(1)写出这个核反应方程

6、．(2)这一核反应能释放出多少能量？(3)已知太阳每秒释放能量为3.8×1026J，则太阳每秒减少的质量为多少kg?(4)若太阳质量减小万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳还能存在多少年？(mp＝1.0073u，mα＝4.0015u，me＝0.00055u，太阳的质量为2×1030kg)解析：(1)核反应方程是4H―→He＋2e.(2)这一核反应的质量亏损是Δm＝4mp－mα－2me＝0.0266uΔE＝Δmc2＝0.0266×931.5MeV≈24.78MeV.(3)由ΔE＝Δmc2得每秒太阳质量减少Δm＝＝k

7、g≈4.2×109kg.(4)太阳的质量为2×1030kg，太阳还能存在的时间为t＝＝s≈1.4×1017s即为4.5×109年．答案：(1)4H―→He＋2e　(2)24.78MeV(3)4.2×109kg　(4)4.5×109年6．(2009·江苏高考)在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱克斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中H的核反应，间接地证实了中微子的存在．(1)中微子与水中的H发生核反应，产生中子(n)和正电

8、子(e)，即中微子＋H→n＋e可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________．(填写选项前的字母)A．0和0　　　　　　　B．0和1C．1和0D．1和1(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即e＋e→2γ已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31kg，反应中产生的每个光子的