1、简答题 (1)核裂变反应是目前核能利用中常用的反应.以原子核
U为燃料的反应堆中,当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式,其中一种可表示为U+n→Xe+Sr+Xn,已知U的质量为Mu,n的质量为Mn,Xe的质量为Mxe.Sr的质量为Ms,光在真空的传播速度为C,则______
A.核反应方程中的X表示为2
B.核反应方程中的X表示为3
C.该核反应过程中放出的核能为(MU-MXe-MSr)C2
D.该核反应过程中放出的核能为(MU-MXe-MSr-2Mn)C2
(2)如图1为氢原子能级图,已知普朗克常量h=6.63×10-34J?s,则下列说法中正确的是______
A.一群处于n=4的氢原子跃迁后可能辐射出5种频率的光波
B.一群处于n=4的氢原子跃迁后可能辐射出6种频率的光波
C.氢原子从n=4跃迁到n=3时辐射出的光子能量为0.66eV
D.氢原子从n=4跃迁到n=3时辐射出的光波频率为1.59×1014Hz
(3)如图2所示,B是静止在水平地面上的长木板,B的质量为M=4.0kg.A是一质量为m=1.0kg的小物块,现给它一初速度v0=2.0m/s,使它从B板的左端开始向右滑动.已知地面是光滑的,而A与B之间有摩擦力,B木板足够长,求最后A、B以多大的速度做匀速运动.
参考答案:(1)A、根据电荷数守恒、质量数守恒,有236=94+139+X,解得X=3.故A错误,B正确.
C、根据爱因斯坦质能方程得,△E=△mc2=(MU-MXe-MSr-2Mn)c2,故C错误,D正确.
故选BD.
(2)A、根据C24=6知,一群处于n=4的氢原子跃迁后可能辐射出6种频率的光波.故A错误,B正确.
C、氢原子从n=4跃迁到n=3时辐射出的光子能量为E=-0.85+1.51eV=0.66eV.故C正确.
D、氢原子从n=4跃迁到n=3时辐射出的光子能量为0.66eV,根据v=Eh=0.66×1.6×10-196.63×10-34=1.59×1014Hz.故D正确.
故选BCD.
(3)当A、B速度相同时,一起做匀速直线运动,取A、B为系统,根据动量守恒定律有:
mv0=(m+M)v
解得:v=mv0M+m=1×21+4m/s=0.4m/s.
答:最后A、B以0.4m/s的速度做匀速运动.
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题 约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖,他们发现的放射性元素衰变成的同时放出另一种粒子,这种粒子是_______________,是的同位素,被广泛应用于生物示踪技术,l mg 随时间衰变的关系如图所示,请估算4 mg的经多少天的衰变后还剩0.25 mg?
参考答案:正电子,t=56天(54 ~58天)
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 多选
放射性同位素电池是一种新型电池,它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(α射线、β射线)与物质相互作用,射线的动能被阻止或吸收后转变为热能,再通过换能器转化为电能的一种装置。其构造大致是:最外层是由合金制成的保护层,次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层,第三层是把热能转化成电能的换能器,最里层是放射性同位素。电池使用的三种放射性同位素的半衰期和发出的射线如下表:
若选择上述某一种同位素做为放射源,使用相同材料制成的辐射屏蔽层,制造用于执行长期航天任务的核电池,则下列论述正确的是( ? )
A.90Sr的半衰期较长,使用寿命较长,放出的β射线比α射线的贯穿本领弱,所需的屏蔽材料较薄
B.210Po的半衰期最短,使用寿命最长,放出的α射线比β射线的贯穿本领弱,所需的屏蔽材料较薄
C.238Pu的半衰期最长,使用寿命最长,放出的α射线比β射线的贯穿本领弱,所需的屏蔽材料较薄
D.放射性同位素在发生衰变时,出现质量亏损,但衰变前后的总质量数不变
参考答案:CD
本题解析:
本题难度:一般
4、简答题 一个铀核衰变为钍核时释放出一个粒子。已知铀核的质量为3.853131×10-25㎏,钍核的质量为3.786567×10-25kg,粒子的质量为6.64672×10-27kg。
(1)在这个衰变过程中释放出的能量等于多少焦?(保留两位有效数字)
(2)设上述衰变是在一边界为圆形的半径R=0.2m的匀强磁场中发生的,且衰变前铀核静止于圆心,衰变过程中释放出的能量都转化为动能。欲使衰变产物钍核和粒子均不飞出磁场,则该磁场的磁感应强度B至少多大?
?
参考答案:(1)8.7×10-13J?(2)
本题解析:衰变过程是弱相互作用,牛顿运动定律不适用,但仍满足动量守恒和能量守恒。假设衰变产物只有钍核和粒子,则它们的动量大小相等、方向相反,衰变过程由于质量亏损释放的核能等于它们的动能之和。如果放出的粒子的速度方向与磁场方向垂直,则粒子和钍核都做匀速圆周运动,其轨迹外切。
(1)衰变过程释放出的能量为
?(3.853131×10-25-3.786567×10-25-6.64672×10-27)×(3×108)2J=8.7×10-13J。
(2)设钍核质量为M,钍核速度为V,粒子的质量为m,粒子速度为v,由动量守恒和能量守恒得
?
由上述两式可解得粒子动能为,则
粒子与钍核在磁场中的运动径迹如图所示。
由
可知,,所以
点评:通常发生衰变时还伴随着放出光子,这样衰变发生时粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反就不成立。衰变时由于质量亏损而释放的核能也不仅是转化为粒子与反冲核的动能,因为光子也具有能量和动量。因此上述计算只是近似的简化处理。
本题难度:简单
5、选择 题 两个核反应方程:①+→+X1②→+X2,其中x1x2各表示某种粒子,则下列说法正确的是( ? )
A.①是聚变反应
B.②是裂变反应
C.X1是
D.X2是
参考答案:AD
本题解析:
本题难度:简单