第38讲　原子核-高中物理资料

第38讲原子核原子核的衰变及半衰期1.月球车是我国探月工程中的重要部分.它进入休眠期时可采用同位素Pu238电池为其保暖供电.Pu238可用

93237Np吸收一个中子得到.Pu238衰变时只放出α射线,其半衰期为88年.下列说法正确的是 (AA.Np237转变成Pu238的核反应方程为

93237Np+01nB.α衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子C.α射线具有较强的穿透能力,可以穿透几毫米厚的铅板D.在月球环境下Pu238的半衰期可能会发生变化[解析]根据题意可知Np237转变成Pu238的核反应方程为

93237Np+01n→94238Pu+0-1e,A正确;β衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子,B错误;α射线的穿透能力很弱,一张厚纸就可以挡住2.(多选)“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式,它是指原子核(母核)俘获一个核外电子,其内部一个质子转变为中子,从而变成一个新核(子核),并且放出一个中微子的过程.中微子的质量极小且不带电,很难探测到,人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子存在的.若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”(电子的初动量不计),则(BC)A.母核的质量数比子核的质量数多1个B.母核的电荷数比子核的电荷数多1个C.子核的动量与中微子的动量大小相等D.子核的动能大于中微子的动能[解析]原子核(称为母核)俘获一个核外电子,使其内部的一个质子变为中子,并放出一个中微子,从而变成一个新核(称为子核),子核与母核相比,电荷数少1,质量数不变,故A错误,B正确;静止的原子核(称为母核)俘获电子(电子的初动量可不计)的过程中动量守恒,初状态系统的总动量为0,则子核的动量和中微子的动量大小相等,方向相反,故C正确;子核的动量大小和中微子的动量大小相等,由于中微子的质量很小,根据Ek=12mv2=p22m可知,中微子的动能大于子核的动能,3.(多选)室内氡的放射性污染具有长期性、隐蔽性和危害大、不易彻底消除等特点,装修材料中的石材瓷砖中的镭衰变产生的氡是放射性氡的主要来源.已知氡

86222Rn的半衰期约为4天,经衰变后产生一系列的物质,最后变成稳定的

82206Pb,在这一系列过程中,下列说法正确的是 (A.镭衰变成氡的方程式

88226Ra→86222Rn+X中,粒子B.

86222Rn衰变成

82206Pb的过程要经过6次α衰变和C.氡核

86222Rn的质子数为86,D.40个氡核

86222Rn经过4天后一定有[解析]根据电荷数守恒和质量数守恒可知X的电荷数是2,质量数是4,所以X是α粒子,故A正确;设

86222Rn衰变成

82206Pb的过程要经过m次α衰变和n次β衰变,则222=206+4m,86=82+2m-n,解得m=4,n=4,故B错误;氡核

86222Rn的质子数为86,中子数为136,故C正确;核反应及核反应类型4.有四个核反应方程如下①92235U+01n→

3895Sr+

54138Xe+3x1,②12H+x2→23He+01n,③92A.①是核聚变 B.x2为

1C.③是核裂变 D.x4为中子[解析]根据质量数守恒与电荷数守恒可知,x1的质量数为235+1-95-1383=1,而质子数为92-38-543=0,所以x1是

01n,①是核裂变反应,故A错误;根据质量数守恒与电荷数守恒可知,x2的质量数为3+1-2=2,而质子数为2-1=1,所以x2是

12H,故B正确;根据质量数守恒与电荷数守恒可知,x3的质量数为238-234=4,而质子数为92-90=2,所以x3是

24He,③是α衰变,故C错误;根据质量数守恒与电荷数守恒可知,5.(多选)下列关于原子结构和原子核的说法中正确的 (ABC)A.卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型B.天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒,其放射线在磁场中不偏转的是γ射线C.据图可知,原子核A裂变成原子核B和C要放出核能D.据图可知,原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量[解析]卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型,故A正确;天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒,其放射线在磁场中不偏转的是γ射线,B正确;裂变和聚变都有质量亏损,根据质能方程可知,都放出能量,C正确,D错误.6.如图所示,将氦核和

12H从圆形匀强磁场区域的水平直径上的P点以大小相等的动量沿反方向射出,二者分别从水平直径的M、N点射出磁场,则下列说法正确的是 (DA.一定有NP=4MPB.射出的粒子速度大小满足vHe>vHC.氦核在磁场中运动的时间比

12D.若氦核由

12H与

13H聚变产生,则核反应方程为

12H[解析]氦核和

12H在磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,故有qvB=mv2r,解得r=mvqB,则从M、N两点离开的粒子做匀速圆周运动的半径之比为1∶2,结合几何知识可知NP=2MP,故A错误;氦核的质量大于

12H的质量,二者动量大小相等,则有vHe<vH,故B错误;氦核和

12H的比荷相同,由T=2πrv=2πmqB可知,二者运动周期相同,又根据几何知识可知二者在磁场中的偏转角度相等,则二者在磁场中运动的时间相等,故C错误;若氦核由

12H与质量亏损与核能的计算7.(多选)2020年12月17日,携带“月壤”的“嫦娥五号”返回器成功着陆.“月壤”中的氦-3是目前为止最理想的核聚变能源,它是一种高效、清洁、安全的核燃料,其参与的一种核反应为223He→211H+24He+γ,其中辐射出一个γ光子.已知质子、氦-3、氦-4的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c,A.

23He的比结合能比

B.目前核电站使用的核燃料是

2C.辐射出的γ光子的能量E=(2m2-2m1-m3)cD.辐射出的γ光子的波长λ=h[解析]

23He核反应生成

24He,同时释放巨大能量,则

23He的比结合能比

24He的小,故A正确;目前核电站使用的核燃料是

92238U和

92235U,故B错误;由质能方程可知辐射出的γ光子的能量为E=(2m2-2m1-m3)c2,故C错误;由c=λν及E=8.硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术,其原理是进入癌细胞内的硼核(510B)吸收慢中子,转变成锂核(37Li)和α粒子,释放出γ光子.已知核反应过程中质量亏损为Δm,γ光子的能量为E0,硼核的比结合能为E1,锂核的比结合能为E2,普朗克常量为(1)写出核反应方程并求出γ光子的波长λ;(2)求核反应