沪科版选修35 裂变及其应用 第1课时 作业.doc

5.2裂变及其应用1典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子，即，铀235的质量为m1，中子的质量为m2，钡144的质量为m3，氪89的质量为m4，真空中的光速度为c.下列说法正确的是()a. 该核反应类型属于人工转变b. 该反应放出能量为(m1xm2m3m4)c2c. x的值是3d. 该核反应比聚变反应对环境的污染小【答案】 c2下列四幅图的有关说法中，正确的是()a. 若两球质量相等，碰后m2的速度一定为vb. 射线甲是粒子流，具有很强的穿透能力c. 在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大d. 链式反应属于重核的裂变【答案】 cd【解析】两球若发生弹性碰撞，质量相等将交换速度；粒子是氦原子核，带正电，穿透能力较弱根据左手定则判断射线甲的电性；根据光电效应规律分析饱和光电流与入射光强度的关系；链式反应属于重核的裂变解：a、若两球质量相等，只有当两球发生弹性碰撞时，才交换速度，碰后m2的速度为v，若是非弹性碰撞，碰后m2的速度小于v故a错误b、由轨迹知，甲粒子所受的洛伦兹力方向向左，根据左手定则判断可知，该射线带负电，是粒子对于粒子是氦原子核，带正电，穿透能力较弱故b错误c、在光颜色保持不变的情况下，入射光的频率不变，截止电压不变，由图看出，入射光越强，单位时间内发射出的光电子越多，形成的饱和光电流越大故c正确d、核裂变是指重核发生链式反应由较大的核变成两个较小原子核的现象故d正确故选cd3大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是，已知的质量为2.0136u，的质量为3.0150u，的质量为1.0087u，1u931mev/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为a. 0.93mev b. 2.7mev c. 3.3mev d. 3.7mev【答案】 c【解析】因氘核聚变的核反应方程为：；核反应过程中的质量亏损为m=2md-（mhe+mn）=0.0035u；释放的核能为e=mc2=0.0035uc2=3.3mev，故c正确，abd错误；故选c4下列四幅图的有关说法中正确的是a. 若两球质量相等，碰后m2的速度一定为vb. 射线甲由粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷c. 在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大d. 该链式反应属于原子核的衰变【答案】 c【解析】甲图中，两球碰撞过程动量守恒，碰撞过程机械能不增加，如果两球质量相等，则碰撞后的速度不大于v，但不是一定等于v，故a错误；由左手定则可知，甲带负电，由电子组成，故b错误；图中光的颜色保持不变的情况下，光照越强，光电子数目越多，则饱和光电流越大，故c正确；链式反应属于重核裂变，故d错误5两个氘聚变产生个中子和一个氦核的过程中会发生通量亏损，释放出核能。已知a核的质量为2.0136,中子质量1.0087，的质量为3.0150.若亏损质量m：=l,则释放核能e=931.5mev.（1）写出上述反应的核反应方程式（2）计算上述核反应中释放的核能【答案】 （1）（2）3.26mev【解析】（1）根据质量数和电荷数守恒可得：（2）由题可知，反应过程中亏损的质量为=（2.01362-3.0150-1.0087）=0.0035则释放的核能为：mev0.0035=3.26mev6中子的发现是守恒定律在核反应过程中的重要应用,1930年发现用钋放出的射线轰击be核时产生一种射线,其贯穿能力极强,能穿透几厘米厚的铝板,当时著名物理学家居里夫人也不知道这是一种什么射线。1932年,英国青年物理学家查德威克用这种射线分别轰击氢原子和氮原子,结果打出了一些氢核和氮核。若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰,测出被打出的氢核最大速度为vh=3.5107 m/s,被打出的氮核的最大速度 vn=4.7106 m/s,假定正碰时无能量损失,设未知射线中粒子的质量为m,初速为v,被打出的核质量为m。(1)推导出被打出的核的速度v的表达式;(2)根据上述数据,推算出未知射线中粒子的质量m与质子质量之比。(氮核质量mn为氢核质量mh的14倍)【答案】 (1) (2) 【解析】(1)未知射线其实是中子流,中子与静止的核正碰过程中应遵守两个守恒定律,即系统动量守恒与机械能守恒。则据动量守恒有mv=mv+mv(v为中子的末速度)。据机械能守恒有联立两式解得： (2)据上式可得两式相除可得解得【点睛】本题考查了核反应方程和动量守恒定律的基本运用，在运用动量守恒定律解题时，注意动量的矢量性7中国科学院某实验室工作人员，用初速度为vo的粒子，轰击静止的氮原子核，产生了质子.若某次碰撞可看做对心正碰，碰后释放的核能全部转化为动能，新核与质子同方向运动，且垂直磁场方向，通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为117.写出核反应方程.求出质子的速度. (质子中子的质量均为m)估算核反应中的质量亏损.【答案】 2v0【解析】根据质量数守恒和核电荷数守恒书写核反应方程由核反应中动量守恒求质子的速度根据能量守恒定律求出放出的核能，再根据爱因斯坦质能方程求质量亏损由质量数守恒及电荷数守恒可得：核反应方程为粒子、新核的质量分别为4m、17m，质子的速度为v，选取粒子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得： 解出核反应中放出的核能为由爱因斯坦质能方程有联立解得8一个静止的铀核23290u（原子质量为232.0372u）放出一个粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核 22890 th（原子质量为228.0287u）（已知原子质量单位1u=1.671027kg，1u相当于931.5mev的能量）（1）写出铀核的衰变反应方程；（2）求该衰变反应中释放出的核能为多少mev。【答案】 （1） 23290u22890 th+24he （2） 5.50 mev【解析】（1）由质量数与核电荷数守恒可知，核衰变反应方程为（2）该核衰变反应中质量亏损为： ，根据爱因斯坦质能方程得，释放出的核能；9用中子轰击li发生核反应，生成氚核和粒子，并放出4.8 mev的能量(1 u相当于931.5 mev的能量)。(1)写出核反应方程；(2)求出质量亏损；(3)若中子和li是以等值反向的动量相碰,则生成的氚核和粒子的动能之比是多少?【答案】 （1） （2） （3）【解析】（1）核反应方程： （2）根据质能方程 可得： （或8.3510-31kg）（3）设m1、m2、v1、v2分别为氦核和氚核的质量和速度根据动量守恒： 所以粒子和氚核的动能之比为： 10太阳能资源，不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射能，而且也包括像所有矿物燃料能、水能、风能等间接的太阳能资源，严格地说，除了地热能、潮汐能和原子核能以外，地球上所有其他能源全部来自太阳能，太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这种核反应释放出的能量就是太阳能的能源。(1)写出核反应方程。(2)若mh=1.007 3 u,mhe=4.002 6 u,me=0.000 55 u,则该反应中的质量亏损是多少u？如果1 u相当于931.5 mev的能量，则该反应中释放的能量是多少mev？【答案】 （1） （2）23.75mev【解析】（1）核反应方程为：（2）核反应的质量亏损为：该核反应释放的能量为：11一个静止的铀核23290u（原子质量为232.037 2u）放出一个粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核 22890 th（原子质量为228.028 7u）（已知原子质量单位1u=1.671027kg，1u相当于931.5mev的能量）(1)写出铀核的衰变反应方程；(2)算出该衰变反应中释放出的核能；(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则粒子的动能为多少？【答案】 23290u22890 th+24he 5.50 mev 5.4 mev【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒23290u22890 th+24he质量亏损m=mummth=0.0059 ue=mc2=0.0059931.5 mev=5.50 mev系统动量守恒，钍核和粒子的动量大小相等，即根据动量守恒定律得，pth=p根据动能与动量的关系： ekth+ek=e所以钍核获得的动能解得：e=5.50 mev0.09 mev=5.4 mev12裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变可以有多种方式。其中一种可表示为：反应前后原子核的静止质量分别为mu = 235.0439u, mn = 1.0087u, mx = 138.9178u, ms = 93.9154u（以原子质量单位u为单位），已知1u的质量对应的能量为mev，求 ：（1）此裂变反应前后的质量亏损是多少？（2）释放出的能量是多少？【答案】 【解析】（1）裂变反应前后的质量亏损是：m=（235.0439+1.0087-138.9178-93.9154-31.0087）=0.1937 u；（2）根据爱因斯坦质能方程得：e=mc2=0.19379.3102mev=1.8102mev13卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子，发现质子的核反应为： ，已知氮核质量为mn=14.00753u，氧核的质量为mo=17.00454u，氦核质量mhe=4.