滬科版選修35裂變及其應(yīng)用 第1課時(shí) 作業(yè).doc

5.2裂變及其應(yīng)用1一個(gè)氘核和一個(gè)氚核聚合成一個(gè)氦核的反應(yīng)方程是hhhen，此反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的質(zhì)量虧損為m.已知阿伏伽德羅常數(shù)為na，真空中的光速為c.若1 mol氘和1 mol氚完全發(fā)生核反應(yīng)生成氦，則在這個(gè)核反應(yīng)中釋放的能量為()a. namc2 b. namc2 c. 2namc2 d. 5namc2【答案】 b【解析】由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程求出一個(gè)氘和一個(gè)氚完全發(fā)生核反應(yīng)生成氦釋放的能量，1mol氘和1mol氚含有阿伏伽德羅常數(shù)個(gè)氘和氚，所以1mol氘和1mol氚完全發(fā)生核反應(yīng)生成氦，在這個(gè)核反應(yīng)中釋放的能量為，b正確2一個(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(shuō)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(zhǎng)【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(zhǎng)、光速之間關(guān)系該核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)不守恒，a錯(cuò)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(cuò)誤；根據(jù)，得光子的波長(zhǎng)為： ，故d錯(cuò)誤3典型的鈾核裂變是生成鋇和氪，同時(shí)放出x個(gè)中子，即，鈾235的質(zhì)量為m1，中子的質(zhì)量為m2，鋇144的質(zhì)量為m3，氪89的質(zhì)量為m4，真空中的光速度為c.下列說(shuō)法正確的是()a. 該核反應(yīng)類型屬于人工轉(zhuǎn)變b. 該反應(yīng)放出能量為(m1xm2m3m4)c2c. x的值是3d. 該核反應(yīng)比聚變反應(yīng)對(duì)環(huán)境的污染小【答案】 c4下列四幅圖的有關(guān)說(shuō)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(qiáng)的穿透能力c. 在光顏色保持不變的情況下，入射光越強(qiáng)，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】?jī)汕蛉舭l(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(qiáng)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(shí)，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(cuò)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(duì)于粒子是氦原子核，帶正電，穿透能力較弱故b錯(cuò)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(qiáng)，單位時(shí)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(gè)較小原子核的現(xiàn)象故d正確故選cd5一個(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(shuō)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mm3(m1m2)c. 輻射出的光子的能量e(m3m1m2)c2d. 光子的波長(zhǎng)【答案】 d【解析】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，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可得核反應(yīng)方程為，a錯(cuò)誤；反應(yīng)前的質(zhì)量減去反應(yīng)后的質(zhì)量，即為質(zhì)量的虧損，即為，b錯(cuò)誤；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，c錯(cuò)誤；根據(jù)，得光子的波長(zhǎng)為，d正確6大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來(lái)發(fā)電，氘核聚變反應(yīng)方程是，已知的質(zhì)量為2.0136u，的質(zhì)量為3.0150u，的質(zhì)量為1.0087u，1u931mev/c2。氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為a. 0.93mev b. 2.7mev c. 3.3mev d. 3.7mev【答案】 c【解析】因氘核聚變的核反應(yīng)方程為：；核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損為m=2md-（mhe+mn）=0.0035u；釋放的核能為e=mc2=0.0035uc2=3.3mev，故c正確，abd錯(cuò)誤；故選c7一靜止的鈾核放出一個(gè)粒子衰變成釷核，衰變方程為，下列說(shuō)法正確的是a. 衰變后釷核與粒子的動(dòng)能之比為1：1b. 衰變后釷核與粒子的動(dòng)量大小之比為1：1c. 鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)粒子所經(jīng)歷的時(shí)間d. 衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量【答案】 b點(diǎn)睛：本題考查了原子核的衰變，知道半衰期的定義，注意衰變過(guò)程中動(dòng)量守恒，總動(dòng)量為零，以及知道動(dòng)量和動(dòng)能的大小關(guān)系8以下說(shuō)法正確的是a. 紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng),當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí),從金屬鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能也增大b. 如果一個(gè)電子的德市羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的德布羅意波長(zhǎng)相等，則它們的動(dòng)量相等c. 現(xiàn)在很多手表的指針上涂有一種新型發(fā)光材料，白天外層電子吸收光子躍遷到高能級(jí)軌道，晚上向低能級(jí)軌道躍遷放出光子，其放出光子的波長(zhǎng)一定吸收光子的波長(zhǎng)相等d. 原子核的質(zhì)量大于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個(gè)現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損【答案】 b【解析】根據(jù)ekm=h-w，可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成線性關(guān)系，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故a錯(cuò)誤；根據(jù) 可知，如果一個(gè)電子的德市羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的德布羅意波長(zhǎng)相等，則它們的動(dòng)量相等，選項(xiàng)b正確；原子由高能軌道向低能級(jí)輻射光子時(shí)，不止放出一種波長(zhǎng)的光子，所以不是跟吸收的光的波長(zhǎng)完全一致，故c錯(cuò)誤原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個(gè)現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損，故d錯(cuò)誤；故選b.9下列四幅圖的有關(guān)說(shuō)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. 射線甲由粒子組成，每個(gè)粒子帶兩個(gè)單位正電荷c. 在光顏色保持不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大d. 該鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于原子核的衰變【答案】 c【解析】甲圖中，兩球碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，碰撞過(guò)程機(jī)械能不增加，如果兩球質(zhì)量相等，則碰撞后的速度不大于v，但不是一定等于v，故a錯(cuò)誤；由左手定則可知，甲帶負(fù)電，由電子組成，故b錯(cuò)誤；圖中光的顏色保持不變的情況下，光照越強(qiáng)，光電子數(shù)目越多，則飽和光電流越大，故c正確；鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核裂變，故d錯(cuò)誤10恒星向外輻射的能量來(lái)自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)核反應(yīng)方程為.以下說(shuō)法不正確的是( )a. 該核反應(yīng)為聚變反應(yīng)b. 熱核反應(yīng)中有質(zhì)量虧損c. 熱核反應(yīng)會(huì)放出巨大能量d. 由于核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒，所以質(zhì)量也是守恒的【答案】 d點(diǎn)睛：此題考查核聚變與核裂變的定義，核聚變的核反應(yīng)方程等多讀課本，掌握聚變反應(yīng)與裂變反應(yīng)的特點(diǎn)以及它們的區(qū)別是解答的關(guān)鍵11質(zhì)子的質(zhì)量為mp，中子的質(zhì)量為mn，氦核的質(zhì)量為m，兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子聚變成一個(gè)氦核時(shí)，會(huì)釋放出能量。下列關(guān)系正確的是a. m2mp2mn b. m2mp2mnc. m2mp2mn d. 以上關(guān)系都不對(duì)【答案】 a【解析】因反應(yīng)釋放能量，故反應(yīng)物總質(zhì)量大于生成物質(zhì)量，即m2mp2mn，故選項(xiàng)a正確；bcd錯(cuò)誤；故選a.12一個(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，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(shuō)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(zhǎng)【答案】 bd13下列說(shuō)法正確的是（ ）a. 氫原子處于基態(tài)時(shí)，電子的軌道半徑最小b. 氫原子在不同能量態(tài)之間躍遷時(shí)可以吸收任意頻率的光子c. 光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都說(shuō)明光具有粒子性d. 裂變反應(yīng)有質(zhì)量虧損，質(zhì)量數(shù)不守恒【答案】 ac【解析】a、根據(jù)電子軌道半徑公式rn=n2r1，可知，處于基態(tài)時(shí)，電子的軌道半徑最小，故a正確. b、根據(jù)躍遷時(shí)，吸收光子的能量差公式e=em-en，可知，躍遷時(shí)可以吸收特定頻率的光子，故b錯(cuò)誤；c、為解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象愛(ài)因斯坦提出了光子說(shuō)，說(shuō)明光具有粒子性；康普頓效應(yīng)深入地揭示了光的粒子性，遵守能量守恒和動(dòng)量守恒，它表明光子不僅具有能量而且具有動(dòng)量故c正確。d、使重核裂變?yōu)閮蓚€(gè)質(zhì)量中等的核或使輕核聚變，都可使核更為穩(wěn)定并放出能量，所以重核裂變一定伴隨質(zhì)量虧損，但質(zhì)量數(shù)仍守恒，故d錯(cuò)誤故選ac.【點(diǎn)睛】解決該題關(guān)鍵要掌握玻爾的原子理論主要內(nèi)容，玻爾的理論成功地說(shuō)明了原子的穩(wěn)定性和氫原子光譜線規(guī)律，注意軌道半徑公式與能量公式的內(nèi)容是解題的突破口14北京時(shí)間2010年12月27日消息，在南極洲8000英尺的冰層下，巨型望遠(yuǎn)鏡冰立方中微子望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)工作已經(jīng)完成。冰立方中微子望遠(yuǎn)鏡是建在南極的一個(gè)巨型望遠(yuǎn)鏡，它的目的是發(fā)現(xiàn)以光速穿過(guò)地球的中微子，這是一種令人難以捉摸的牙原子粒子。在衰變中常伴有一種稱為中微子的粒子放出，中微子的性質(zhì)十分特別，因此在實(shí)驗(yàn)中很難探測(cè)。1953年，萊尼斯和柯文建造了一個(gè)有大水槽和探測(cè)器組成是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用中微子與水中的的核反應(yīng)，間接地證實(shí)了中微子的存在。中微子與水中發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子和正電子，即中微子。下列說(shuō)法正確的是a. 中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別為0和0b. 若上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子，即。已知正電子與電子的質(zhì)量都為9.110-31kg，則反應(yīng)中產(chǎn)生的每個(gè)光子的能量約為16.410-14jc. 若上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，則正電子與電子相遇后可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)光子d. 具有相同動(dòng)能的中子和正電子，中子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)小于正電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)【答案】 ad【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)為0和0，a正確；根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程知，解得光子能量，b錯(cuò)誤；相遇前總動(dòng)量為零，相遇后總動(dòng)量也為零，故不可能轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)光子，c錯(cuò)誤； ，聯(lián)立兩式得，粒子的動(dòng)量物質(zhì)波的波長(zhǎng)，由于中子和電子的動(dòng)能相等，中子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，以中子的波長(zhǎng)小于電子的波長(zhǎng)，d正確15兩個(gè)氘聚變產(chǎn)生個(gè)中子和一個(gè)氦核的過(guò)程中會(huì)發(fā)生通量虧損，釋放出核能。已知a核的質(zhì)量為2.0136,中子質(zhì)量1.0087，的質(zhì)量為3.0150.若虧損質(zhì)量m：=l,則釋放核能e=931.5mev.（1）寫出上述反應(yīng)的核反應(yīng)方程式（2）計(jì)算上述核反應(yīng)中釋放的核能【答案】 （1）（2）3.26mev【解析】（1）根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得：（2）由題可知，反應(yīng)過(guò)程中虧損的質(zhì)量為=（2.01362-3.0150-1.0087）=0.0035則釋放的核能為：mev0.0035=3.26mev16中子的發(fā)現(xiàn)是守恒定律在核反應(yīng)過(guò)程中的重要應(yīng)用,1930年發(fā)現(xiàn)用釙放出的射線轟擊be核時(shí)產(chǎn)生一種射線,其貫穿能力極強(qiáng),能穿透幾厘米厚的鋁板,當(dāng)時(shí)著名物理學(xué)家居里夫人也不知道這是一種什么射線。1932年,英國(guó)青年物理學(xué)家查德威克用這種射線分別轟擊氫原子和氮原子,結(jié)果打出了一些氫核和氮核。若未知射線均與靜止的氫核和氮核正碰,測(cè)出被打出的氫核最大速度為vh=3.5107 m/s,被打出的氮核的最大速度 vn=4.7106 m/s,假定正碰時(shí)無(wú)能量損失,設(shè)未知射線中粒子的質(zhì)量為m,初速為v,被打出的核質(zhì)量為m。(1)推導(dǎo)出被打出的核的速度v的表達(dá)式;(2)根據(jù)上述數(shù)據(jù),推算出未知射線中粒子的質(zhì)量m與質(zhì)子質(zhì)量之比。(氮核質(zhì)量mn為氫核質(zhì)量mh的14倍)【答案】 (1) (2) 【解析】(1)未知射線其實(shí)是中子流,中子與靜止的核正碰過(guò)程中應(yīng)遵守兩個(gè)守恒定律,即系統(tǒng)動(dòng)量守恒與機(jī)械能守恒。則據(jù)動(dòng)量守恒有mv=mv+mv(v為中子的末速度)。據(jù)機(jī)械能守恒有聯(lián)立兩式解得： (2)據(jù)上式可得兩式相除可得解得【點(diǎn)睛】本題考查了核反應(yīng)方程和動(dòng)量守恒定律的基本運(yùn)用，在運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解題時(shí)，注意動(dòng)量的矢量性17中國(guó)科學(xué)院某實(shí)驗(yàn)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(duì)心正碰，碰后釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，新核與質(zhì)子同方向運(yùn)動(dòng)，且垂直磁場(chǎng)方向，通過(guò)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(dòng)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(ài)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?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得： 解出核反應(yīng)中放出的核能為由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程有聯(lián)立解得18一個(gè)鋰受到一個(gè)質(zhì)子的轟擊，變成兩個(gè)粒子。已知一個(gè)氦原子核的質(zhì)量是6