高中物理基础训练45原子核

基础训练45（时间60分钟，赋分100通过训练使我们了解天然放射现象，掌握α射线、β射线、γ射线的本质及性质，知道半衰期概念.知道原子核的人工转变、质子和中子的发现，知道原子核的组成，会写核反应方程.理解核能、质量亏损概念及爱因斯坦的质能方程，会根据质量亏损和质能方程计算核能.知道重核的裂变、链式反应及轻核的聚变.第16题为创新题，提高我们对太阳的认识.一、选择题(每小题5分，共45分)1.对卢瑟福的αA.B.C.D.原子核只占原子体积的极小部分2.(2002年上海高考试题)图1—45—1中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c图1—45—1A.a为α射线、b为βB.a为β射线、bC.b为γ射线、c为αD.b为α射线、c为γ射线3.原子核A经过一次β衰变和一次αAΒCA.核A的中子数减核C的中子数等于2B.核A的质量数减核C的质量数等于5C.原子核为A的中性原子中的电子数比原子核为B的中性原子中的电子数多1D.核C的质子数比核A的质子数少14.新发现的一种放射性元素X，它的氧化物Ｘ2Ｏ的半衰期为8d，Ｘ2Ｏ与F2能发生如下反应：2Ｘ2Ｏ＋2F24XF＋Ｏ2，XFA.2dB.4dC.8dD.16d5.如图1—45—2所示是“原子核人工转变”实验装置示意图，其中A是α粒子放射源，F是铝箔，S是荧光屏，在容器中充入氮气后，屏S图1—45—2A.αB.α粒子从FC.αD.放射性物质放出的γ射线射到屏上产生的6.一个质子以1.0×107m/s的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28A.核反应方程为2713Al+11H2814SiB.核反应方程为2713Al+10n2814Si+01eC.硅原子核速度的数量级为107m/s,D.硅原子核速度的数量级为105m/s,方向跟质子的初速度方向一致7.A.B.C.D.原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用8.一个中子和一个质子相结合生成一个氘核，若它们的质量分别是m1、m2、m3A.由于反应前后质量数不变，所以m1＋m2=m3B.由于反应时释放出了能量，所以m1＋m2＞m3C.由于反应在高温高压下进行从而吸收能量，所以m1＋m2＜m3D.反应时产生了频率为hcmmm2321)(的光子，式中c是光速，h是普朗克常量9.一个原来静止的238U原子核，发生α衰变，它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向（图中用箭头表示）可能是图1—45—3中哪一个所示？（图中半径大小没有按比例画）图1—45—3二、填空题(每小题5分，共20分)10.（2002PaTh2349123490+_______.23490Th衰变为23491Pa的半衰期是1.2min，则64g23490Th经过6min还有_______g尚未衰变.11.原子核A经过若干次衰变后变成原子核B，已知B核的中子数比A核少m，B核的质子数比A核少n，则此衰变过程中共有________次α衰变，________次β衰变.12.已知元素Ｘ是A的同位素，X经一次α衰变变成元素Ｙ，Ｙ又经过一次β衰变变成元素Z，而A经一次β衰变变成元素B，B经一次α衰变变成元素C，那么，在Ｙ、Ｚ、B、C中，是同位素的是________，质子数最多的是________.13.在匀强电场中逆电场线运动的铀核(23892U)速度减为零时若发生α衰变.衰变时vα与电场线垂直，衰变后当α粒子沿E的方向移动位移为ΔL时，残核在与电场线平行的方向上位移ΔL′为________ΔL，ΔL′与ΔL方向________.三、计算题(共35分)14.(10分)铀核(23592U)裂变生成钡（14156Ba）和氪（9236Ｋr），已知23592U、14156Ba、9236Ｋr和中子的质量分别是235.0439ｕ，140.9139u，91.8973u和1.0087u.(1)写出铀裂变反应方程，并计算一个铀235(2)我国秦山核电站功率为3×105kW，假设铀235能够完全裂变，其中一半的核能转化为电能，以上述裂变反应来估算电站一年消耗多少铀235?15.（10分）（2000年京、皖春考试题）云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m，电量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内，现测得α粒子运动轨道半径为R，试求衰变过程中质量亏损.（涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计）16.(15分)(2001年全国高考理科综合能力试题)太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子的11H、42He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2e＋411H→42He＋释放的核能，这些核能最后转化为辐射能，根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的11H核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段，为了简化，假定目前太阳全部由电子和11H核组成.(1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M，已知地球半径R=6.4×106m，地球质量m=6.0×1024kg，月地中心的距离r=1.5×1011m，地球表面处的重力加速度g=10m/s2，1年约为3.2×107s，试估算目前太阳的质量M.(2)已知质量mp=1.6726×10-27kg，42He质量m=6.6458×10-27kg，电子质量me=0.9×10-30kg，光速c=3×108m/s.求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能.(3)又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能W=1.35×103J/m2.试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命.(估算结果只要求一位有效数字)参考答案一、1.AD2.BC3.D4.C5.C6.AD核反应方程为：2713Al+11H→2814Si,反应过程中遵守动量守恒，有mHv0=mSiv,v=SiHmvm0≈3.6×105m/s,方向与质子初速度方向一致.7.AC8.BD9.D238U发生α衰变，α粒子和新核动量大小相等、方向相反，均带正电荷，轨迹为外切圆，绕行方向由左手定则判定.二、10.01e;211.2;4nmnm12.Z和C；B13.10/13;相同.α粒子和23490Th在电场中做类平抛运动，有ΔL=21at2=21mqE·t2,类比即可求得.三、14.(1)nn1092361415610235923KrBaU;200.55MeV(或3.2×10-11J(2)2.3×102kg15.设α粒子的速度为v,αqvB=mRv2设剩余核的速度为v′，由于衰变过程中系统总动量守恒，依题意有：mv-(M-m)v′=0在衰变过程中，αΔm·c2=21(M-m)v′2+21mv2由①、②、③可得Δm=)(2)(22mMmcqBRM.16.(1)设T为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可GrTmrMm22)2(g=G2RmM=m（gRrT232)2代入题给数值，得M=2×1030kg(2)ΔE=（4mp+2me-mα）c2代入数值，解得ΔE=4.2×10-12J(3)N=p4mM×10％E=N·ΔEε=4πr2Ｗt=Et=WrmcmmmMpep2244)2(1.0t=1×1010年=1百亿年