1、计算题 钚的放射性同位素
静止时衰变为铀核激发态
和
粒子,而铀核
激发态立即衰变为铀核
,并放出能量为
的
光子。已知:
、
和
粒子的质量分别为
u、
u和
u。
MeV。
(1)写出衰变方程;
(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略,求
粒子的动能。
参考答案:解:(1)衰变方程为:
①
?
?②
? 或合起来有:
③
(2)上述衰变过程的质量亏损:
④
? 放出的能量为:
⑤
? 这个能量来源于
,转换成轴核
的动能EkU、
粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和:
⑥
? 由④⑤⑥式得:
⑦
? 设衰变后的轴核和
粒子的速度分别为
和
,则由动量守恒有:
⑧
? 又由动能的定义:
⑨
? 由⑧⑨式得:
⑩
? 由⑦⑩式得:
? 代入题给数据得:
本题解析:
本题难度:困难
2、选择题 质子的质量为mp,中子的质量为mn,氦核的质量为mα,下列关系式正确的是
A.mα=2mp+2mn
B.mα<2mp+2mn
C.mα>2mp+2mn
D.以上关系都不对
参考答案:B?
本题解析:本题考查质量亏损.两个质子和两个中子结合成氦核时放出能量,发生质量亏损.故正确选项为B.
本题难度:简单
3、计算题 在某些恒星内,3个α粒子可以结合成一个核,已知核的质量为1.99502×10-26 kg,α粒子的质量为6.64672×10-27 kg,真空中的光速c=3×108 m/s,计算这个反应中所释放的核能(结果保留一位有效数字)。
参考答案:解:由爱因斯坦质能方程△E=△mc2
代入数据得△E=9×10-13 J
本题解析:
本题难度:一般
4、简答题 为确定爱因斯坦质能联系方程ΔE=Δmc2的正确性,设计了如下实验:用动能为E1="0.9?" MeV的质子去轰击静止的锂核
Li,生成两个α粒子,测得这两个α粒子的动能之和为E="19.9" MeV.
(1)写出该核反应方程;
(2)计算核反应过程中释放出的能量ΔE;
(3)通过计算说明ΔE=Δmc2的正确性.(计算中质子、α粒子和锂核
Li的质量分别取:mp="1.007" 3? u,mα="4.001" 5? u,mLi="7.016" 0? u)
参考答案:(1)
H+
Li→2
He
(2)18.9 MeV? (3)略
本题解析:(1)
H+
Li→2
He.
(2)Δm="(1.007" 3+7.016 0-2×4.001 5)u="0.020" 3u
ΔE="0.020" 3×931.5 MeV="18.9" MeV.
(3)反应前后系统总动能的增加为
E-E1="19.9" MeV-0.9 MeV="19.0" MeV
这与核反应释放的核能在误差允许范围内近似相等,说明ΔE=Δmc2是正确的.
本题难度:简单
5、选择题 (选修3-5选做题)
下列说法正确的是?
[? ]
A.α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子构成?
B.比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定?
C.原子核的能量也跟原子的能量一样,其变化是不连续的,也存在着能级?
D.核力是短程力,其表现一定为吸引力
参考答案:BC
本题解析:
本题难度:简单