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1、 原子核 下 吕叔湘中学庞留根2005年2月 五 核能例1例2例3例41994年全国2000年全国112002年广东16六 裂变和聚变1992年三南例5例6例7例8例903年江苏高考12002年全国高考04年广东504年全国理综142005年江苏12005年理综全国卷I 152005年广东卷22005年北京春季理综162005年江苏理综卷23 原子核 下 1 质量亏损 组成核的核子总质量和原子核的质量之差 m 2 质能方程 E mc2 E mc2 3 1u 931 5MeV 4 核子在结合成原子核时 质量有亏损 要放出能量 反之 原子核分解成核子时要吸收能量 五 核能 例1 由核子结合成原子核
2、时 核的质量总是小于组成它的核子的质量和B 原子核的质量应该等于组成它的核子的质量和C 核子结合成原子核时要放出能量D 核子结合成原子核时要吸收能量 AC 一个质子和一个中子结合氘核时 产生 光子 由此可见 A 氘核的质量等于质子和中子的质量之和B 氘核的质量小于质子和中子的质量之和C 核子结合成原子核时会释放核能D 原子核分解成核子时会释放核能 BC 例2 例3 关于质能方程E mc2 下述错误的是 A 质能方程是爱因斯坦最先得出的该方程表明物体的质量和能量可以相互转化C 该方程表明物体的能量跟它的质量成正比D 该方程既适用于微观粒子 也适合宏观物体 B 两个中子和两个质子可以结合成一个氦核
3、 已知中子的质量是1 008665u 质子的质量是1 007276u 氦核的质量是4 0026u 求此核反应的质量亏损和结合能 1u 1 66 10 27千克 c 3 108米 秒 解 m 0 029282u E mc2 931 5 0 029282 27 3MeV 或 E mc2 0 029282 1 66 10 27 3 108 2 4 37 10 12J 27 3MeV 例4 1994年全国 13 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 25kg 钍核质量为3 786567 10 25kg 粒子的质量为6 64672 10 27kg 在这个衰变过程中
4、释放出来的能量等于J 保留两位二位数字 8 7 10 13 12 中子质量为1 0087u 质子质量为1 0073u 氘核的质量为2 0136u 中子和质子结合为氘核时释放的能量为J 1989年全国 3 7 10 13 2000年全国11 解 m 0 1933u E 930 0 1933 1 8 102MeV 1 8 102 2002年广东16 16 12分 如下一系列核反应是在恒星内部发生的 其中p为质子 为 粒子 e 为正电子 为一种中微子 已知质子的质量为mp 1 672648 10 27kg 粒子的质量为m 6 644929 10 27kg 正电子的质量为me 9 11 10 31kg
5、 中微子的质量可忽略不计 真空中的光速c 3 108m s 试计算该系列核反应完成后释放的能量 解 将六个方程式相加 得到 E mc2 4mp m 2me c2 代入数字 经计算得到 E 3 95 10 12J 1 重核的裂变 重核俘获一个中子后分裂为几个中等质量的核的反应过程 在裂变的同时要放出几个中子和大量的核能 反应堆示意图 2 轻核的聚变 某些轻核结合成质量较大的核的核反应过程 同时放出大量的核能 六 裂变和聚变 1992年三南 太阳辐射能量主要来自太阳内部的 A 化学反应B 放射性衰变C 裂变反应D 热核反应 D 11 正 负电子相遇时湮灭 同时产生一对光子 反应方程式为 若正负电子
6、质量都为m 普朗克常数为h 则所产生的光子频率为 填写下列核反应方程式 例5 例6 地球绕太阳公转的轨道半径约为1 5 1011m 地球的半径约为6 4 106m 若太阳每秒钟质量减少4 2 109kg 地球上一天接受到太阳能约为多少J 解答 每秒钟太阳能放出的能量约为 E mc2 4 2 109 3 108 2 3 78 1026J 设地球上每秒钟接受到太阳能为E 地球剖面的最大面积为S 设半径为1 5 1011m的球壳面积为S 则 故地球上一天接受到的太阳能为 E总 1 7 1017 24 3600 1 5 1022J 分析 算出核反应中的质量亏损 利用爱因斯坦质能方程即可求出反应释放的核
7、能 解答 1 2 由题给条件可求得质量亏损为 m 2 0136 2 3 0150 1 0087 0 0035u 释放的核能为 E mc2 931 5 0 0035 3 26MeV 静止在匀强磁场中的原子核 俘获一个速度为7 7 104m s的中子而发生核反应放出 粒子后变成一个新原子核 已知中子速度方向与磁场方向垂直 测得 粒子速度为 2 104m s 方向与中子速度方向相同 求 1 生成的新核是什么 写出核反应方程式 2 生成的新核的速度大小和方向 3 若 粒子与新核间相互作用不计 则二者在磁场中运动轨道半径之比及周期之比各为多少 解 1 写出核反应方程式 生成的新核是氚核 例8 2 由动量
8、守恒定律mnvn m v mHvH vn 7 7 104m sv 2 104m s VH mnvn m v mH 1 7 7 104 4 2 104 3 1 0 103m s 方向与中子方向相反 3 由r mv qB mv q r rH m v q mHvH qH 4 2 2 3 0 1 40 3 T 2 m qB m q T TH 4 2 3 1 2 3 例9 0 mUvU m v 1 由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式得 RU mUvU qUB R m v q B 2 由 1 2 得RU R q qU 2 92 1 46 2 核反应中释放的核能为 E mc2 238 99965
9、5 234 99347 4 001509 931 5 4 356MeV 由能的转化和守恒定律知 EkU Ek E 0 09 4 266MeV pU p 由EK 1 2 mv2 p2 2m EKU EK m mU 4 235 粒子的动能为 EK EkU Ek mU m mU 4 266 235 239 4 195 MeV 1 下列说法中正确的是 A 质子与中子的质量不等 但质量数相等B 两个质子间 不管距离如何 核力总是大于库仑力C 同一种元素的原子核有相同的质量数 但中子数可以不同D 除万有引力外 两个中子之间不存在其它相互作用力 A 03年江苏高考1 下列论断可能正确的是 A 质子由1个u夸
10、克和1个d夸克组成 中子由1个u夸克和2个d夸克组成B 质子由2个u夸克和1个d夸克组成 中子由1个u夸克和2个d夸克组成C 质子由1个u夸克和2个d夸克组成 中子由2个u夸克和1个d夸克组成D 质子由2个u夸克和1个d夸克组成 中子由1个u夸克和1个d夸克组成 目前普遍认为 质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成 u夸克带电量为 d夸克带电量为 e为基元电荷 2002年全国高考15 B 04年广东5 中子n 质子p 氘核D的质量分别为现用光子能量为E的 射线照射静止氘核使之分解 反应的方程为 D p n若分解后中子 质子的动能可视为相等 则中子的动能是 C 04年全国理综14 1
11、4 在核反应方程式中 A X是中子 k 9B X是中子 k 10C X是质子 k 9D X是质子 k 10 B 1 下列核反应或核衰变方程中 符号 X 表示中子的是 A B C D 2005年江苏高考1 AC 05年理综全国卷I 15 AD 05年广东卷2 2 下列说法不正确的是 D 2005年北京春季理综16 16 一个氘核 与一个氚核 发生聚变 产生一个中子和一个新核 并出现质量亏损 聚变过程中 B 放出能量 生成的新核是 C 吸收能量 生成的新核是 D 放出能量 生成的新核是 A 吸收能量 生成的新核是 B 2005年江苏理综卷23 23 下列四个方程中 表示重核裂变的是 C 反应堆示意图
