【物理】2019届一轮复习人教版原子核 学案

【物理】2019届一轮复习人教版原子核 学案

第2讲　原子核 基础巩固 ‎1.(2017北京海淀一模,13)核反应方程Un→Ba+Kr+n表示中子轰击U原子核可能发生的一种核反应,该核反应释放出的核能为ΔE。关于这个核反应,下列说法中正确的是(　　)‎ A.该反应属于核聚变 BBa中的X为146‎ CBa中含有56个中子 D.该反应的质量亏损为 ‎2.(2017北京顺义二模,14)用中子n)轰击铝27Al),产生钠24Na)和X,则X是(　　)‎ A.电子 B.质子 C.正电子 D.α粒子 ‎3.一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子,同时放出一个γ光子。已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是(　　)‎ A.这个核反应是裂变反应 B.这个反应的核反应方程是 HHHe+n+γ C.辐射出的γ光子的能量E=(m3+m4-m1-m2)c2‎ D.辐射出的γ光子在真空中的波长λ=‎ ‎4.下列表述正确的是(　　)‎ A.HeNO+X,X表示He BHHHen是重核裂变的核反应方程 C.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态无关 D.β衰变中放出的β射线是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 ‎5.对下列各原子核变化的方程,表述正确的是(　　)‎ A.HHHen是核聚变反应 BHHHen 是α衰变 CSeKr+e是核裂变反应 DUnXeSr+n是β衰变 ‎6.太阳因核聚变释放出巨大的能量,同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J,根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒钟减少的质量最接近(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A‎.1036 kg B‎.1018kg C‎.1013 kg D‎.109 kg 综合提能 ‎1.(2015北京理综,17,6分)实验观察到,静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变,衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动,运动方向和轨迹示意如图。则(　　)‎ A.轨迹1是电子的,磁场方向垂直纸面向外 B.轨迹2是电子的,磁场方向垂直纸面向外 C.轨迹1是新核的,磁场方向垂直纸面向里 D.轨迹2是新核的,磁场方向垂直纸面向里 ‎2.(2017北京东城一模,20)宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子流,由各种原子核以及非常少量的电子、光子和中微子等组成,它可能携带着宇宙起源、天体演化的信息,一直吸引着科学家的关注。‎ 宇宙线粒子的能量范围非常大,有的可以高达5×1019 eV。宇宙线逃逸出宇宙线源在星际空间中传播时,会与磁场、星际介质等发生相互作用,导致一系列复杂的物理效应产生。‎ 利用空间探测器可以得到宇宙线在银河系中传播的一些数据,比如:铍10铍9比( ),其中铍9是宇宙线中原有的铍10在传播过程中衰变产生的。‎ 据此材料,以下叙述正确的是(　　)‎ A.宇宙线粒子的能量可以高达8×1038 J B.宇宙线中的电子不会受到星际磁场的影响 C.根据可以得到宇宙线在银河系中平均传播时间的相关信息 D.根据宇宙线到达探测器时的方向可以得到宇宙线源方位的相关信息 ‎3.太阳现在正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和 HHe等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应,核反应方程是:e+He+释放核能,这些核能最后转化为辐射能。‎ ‎①已知质子质量mp,氦核的质量mα,电子质量me,光速c。试求每发生一次上述核反应所释放的核能;‎ ‎②用上述辐射中产生的波长为400 nm某一单色光去照射逸出功为3.0×10-19 J的金属材料铯时,能否产生光电效应?若能,试求出产生的光电子的最大初动能。(保留三位有效数字,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)‎ ‎4.(2017北京石景山一模,24,20分)中子的发现是物理史上的一件大事。1920年英国物理学家卢瑟福通过人工核转变发现了质子,在研究原子核的带电荷量与质量时发现原子核的质量大于核中所有质子的质量和,于是预言:可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在,他把它叫做中子。‎ ‎1930年科学家在真空条件下用α射线轰击铍核Be时,发现一种看不见、贯穿能力极强的不知名射线和另一种粒子产生。这种不知名射线具有如下特点:‎ ‎①在任意方向的磁场中均不发生偏转;‎ ‎②这种射线的速度远小于光速;‎ ‎③用它轰击含有氢核的物质,可以把氢核打出来;用它轰击含有氮核的物质,可以把氮核打出来。实验中测得,被打出氢核的最大速度为3.3×‎107 m/s,氮核的最大速度为4.7×‎106 m/s,假定该射线中的粒子均具有相同的能量,氢核和氮核碰前可认为是静止的,碰撞过程中没有机械能的损失。‎ 已知氢核质量MH与氮核质量MN之比为1∶14。根据以上信息,不考虑相对论效应,完成下列问题。‎ ‎(1)请通过分析说明该射线是否带电,是否为γ射线;‎ ‎(2)请判断该射线中的粒子是否为卢瑟福所预言的中子,并通过分析说明依据;‎ ‎(3)写出用α射线轰击铍核Be发现该射线的核反应方程。‎ 答案精解精析 基础巩固 ‎1.D　该反应属于核裂变,A错。由反应前后质量数守恒,可知X=144,则Ba中所含中子数为88个,B、C错。根据ΔE=Δmc2,可知Δm=,D正确。‎ ‎2.D　根据核反应过程中电荷数、质量数守恒有:n+NaHe,X是α粒子,选D。‎ ‎3.D　一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子,同时放出一个γ光子,这是核聚变反应,所以A、B选项错误。核反应的质量亏损Δm=m1+m2-m3-m4,辐射出的γ光子的能量E=(m1+m2-m3-m4)c2,所以C选项错误。γ光子在真空中的频率ν=,波长λ====,所以D选项正确。‎ ‎4.CHeNOH,故A错误;H+Hen是轻核聚变的核反应方程,故B错误;放射性元素的半衰期是其固有性质,与其所处的化学状态、外部条件均无关,故C正确;β射线是β衰变时原子核内发生变化产生的,与核外电子无关,故D错误。‎ ‎5.A　B为核聚变反应,C为β衰变,D为核裂变反应,A为核聚变反应。‎ ‎6.D　根据质能方程ΔE=Δm·c2,有Δm== kg= kg=×‎1010 kg。(可进行估算:Δm== kg≈ kg=4×‎109 kg)‎ 综合提能 ‎1.D　由静止的原子核发生β衰变后产生的新核和电子做匀速圆周运动的方向相反及原子核衰变前后动量守恒得meve-m核v核=0,粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r=,因为qer核,故轨迹1是电子的,轨迹2是新核的,根据左手定则可判定磁场方向垂直纸面向里,故D项正确。‎ ‎2.C　由5×1019 eV=5×1019×1.6×10-19 J=8 J知,A错误。宇宙线中的电子会与磁场、星际介质等发生相互作用,B错误。由于衰变的半衰期固定,故可以根据得到宇宙线在银河系中平均传播时间的相关信息,C 正确。在运动中宇宙线会与磁场、星际介质等发生相互作用而改变运动方向,故不能根据宇宙线到达探测器时的方向判断宇宙线源方位的相关信息,D错误。‎ ‎3.答案　(1)(4mp+2me-mα)c2‎ ‎(2)见解析 解析　(1)根据爱因斯坦质能方程得 ΔE=Δmc2=(4mp+2me-mα)c2‎ ‎(2)单色光的能量为E=hν=h=6.63×10-34×=4.97×10-19 J>3.0×10-19 J 所以可以产生光电效应。‎ 最大初动能为Ekm=hν-W0=1.97×10-19 J。‎ ‎4.答案　见解析 解析　(1)若该射线带电,在磁场中受到洛伦兹力会发生偏转。由①知,该射线在任意方向的磁场中均不发生偏转,因此该射线不带电,由电中性的粒子流组成。(3分)‎ 由②可知,这种射线的速度远小于光速,而γ射线是光子流,其速度就是光速, 因此该射线不是γ射线。(3分)‎ ‎(2)下面分析该射线中的粒子的质量与质子的质量间的关系。设组成该射线的粒子质量为m,轰击含有氢核或氮核的物质时速度为v。由于碰撞过程中没有机械能损失,当被打出的氢核和氮核的速度为最大值时,表明其碰撞为弹性碰撞。‎ 设与氢核发生弹性正碰后粒子速度为v1,氢核速度为vH;与氮核发生弹性正碰后粒子速度为v2,氮核速度为vN。根据动量守恒和机械能守恒有,‎ 轰击氢核 mv=mv1+MHvH① (2分)‎ mv2=m+MH②(2分)‎ 解得vH=③(1分)‎ 轰击氮核 mv=mv2+MNvN④(1分)‎ mv2=m+MN⑤(1分)‎ 解得vN=⑥(1分)‎ 由③⑥式解得m=1.16MH≈MH(2分)‎ 计算得该射线中的粒子的质量与质子(氢核)的质量近似相等,表明这种射线中的粒子就是卢瑟福所预言的中子。‎ ‎(3HeBeCn(4分)‎