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1、虿高三物理一轮复习作业（94）羆（核能质量亏损裂变与聚变）莄 班级 _学号 _姓名 _节一、【知识要求】莀 1在自然界中，存在着四种相互作用其中_、 _ 是长程力；_ 、 _是短程力。蚄 2核力的特点：从作用距离上来看，它是一个短程力，作用范围在_ m，在这个范围内，大于_ 表现引力，小于_ 表现斥力。在它的作用范围内，核力比库仑力大得多。核力只能作用在相邻核子之间，相邻的质子与质子、中子与中子、质子与中子是否均存在这种相互作用？_ 。蒄 3 弱相互作用力是引起中子、质子转变的原因，它也是一个短程力，它的作用范围在_ 范围内，作用强度比电磁力要小。蚂 4在自然界中，较轻的原子核，质子数与中子数
2、_ ；较重的原子核，中子数 _ 质子数袈 5将原子核拆成单个的核子是 _ 选填“吸收”或“放出” ）能量，将这个能量称之为 _。将这个能与核子数的比值称之为 _ 。比结合能越大，表示原子核越 _ ，原子核中平均每个核子的质量亏损越 _，原子核中平均每个核子的质量越 _。螇 6 铀核在被中子击中后分裂成两个质量差不多的中等质量原子核，这种核反应称之为_ 。决定铀核能否发生链式反应的重要因素是_ 。艿 7核电站原子核反应堆由 _ 、 _ 、 _、 _四部分构成，其作用分别为_ 。薄 8要使轻核聚，核间距离要接近 _m、环境温度达到 _K ，所以聚变又称 _反应。芅 9聚变与裂变相对的三个优点： _
3、 ；_芁 _ ； _ 。荿 10 解 决 受 控 热 核 反 应 的 两 种 方 案 _ 、_ 。羅二、【例题】螃 1一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个 光子已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c下列说法正确的是 （）肀 A 核反应方程是：11 H10 n13 H蒈 B核变反应中的质量亏损 m=m 1+m 2 m3莆 C辐射出的 光子的能量 E=( m 3 m1 m2)c2蒅 D 光子的波长h(m1m2 m3)c2（ 2）一个中子轰击铀核235U) 可裂变生成钡1419223514192肃( 92( 56Ba) 和氪 ( 36 Kr)
4、 已知92U、 56Ba、 36 Kr和中子的质量分别为235.0439 u 、 140.9139 u 、 91.8973 u 和 1.0087 u 写出铀裂变反应方235U 裂变时放出的能量程；计算一个 92薈 2一个原来静止的锂核( 36 Li) 俘获一个速度为7.7 104 m/s 的中子后， 生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为1.0 103 m/s，方向与中子的运动方向相反螇 (1) 试写出核反应方程；羃 (2) 求出氦核的速度；袂(3) 若让一个氘核和一个氚核发生聚变时，可产生一个氦核同时放出一个中子，求这个核反应释放出的能量(已知氘核质量mD=2.014102 u ，氚核
5、质量为mT=3.016050 u ，氦核的 27质量 mHe=4.002603 u，中子质量mn=1.008665 u ， 1 u=1.6606 10kg)蚈膈蚅薁 3（1）下列说法正确的是（）蚈莅肃莀A 康普顿效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性B 粒子散射实验可以用来确定原子核电荷量和估算原子核半径C氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小D结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定螈（ 2）一个高能 光子，经过重核附近时与原子核场作用，能产生一对正负电子，请完成相应的反应方程： _ 已知电子质量 31me=9.10 10 kg ，光在真空中的传播速度为光速 c
6、=3.00 108m/s，则 光子的能量至少为 _J螆(3) 一质量为 M 的航天器远离太阳和行星，正以速度v0 在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出质量为m 的气体，气体向后喷出的速度大小为v1，求加速后航天器的速度大小(v0、 v1 均为相对同一参考系的速度)螄莃袈4(1) 判断以下说法的正误，在相应的括号内打“ ”或“”膆A 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应()节B光电效应现象表明光具有波动性()膁C贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象()羈 D 利用 射线的电离作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹薇()羄羀E普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能
7、量子假说()F氢原子的能级图如图所示，欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是13.60 eV()肈 (2) 某些建筑材料可产生放射性气体氡，氡可以发生 或 衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并大量放出射线，从而危害人体健康原来静止的一个质量为 M 的氡核 ( 86222 Rn) 发生一次 衰变生成新核钋 (Po)已知衰变后的 粒子的质量为 m、电荷量为 q、速度为 v，并假设衰变过程中释放的核能全部转化为 粒子和新核的动能(涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计)羈写出衰变方程；衰变过程中的质量亏损蒂羃膇 *5 一
8、个运动的 粒子撞击一个静止的14N 核，它们暂时形成一个复合核，随即复合核迅速转化成一个质子和另一个原子核已知复合核发生转化需要能量1.19 MeV 那么要想发生上述核反应，入射的 粒子的动能至少要多大 ?肅膄螂 三、【作业】 1下列有关核力的说法中错误的是（）芇 A 核力只存在于质子与质子之间和中子与中子之间蒆 B 原子核内每个核子只跟邻近的核子发生核力作用袆 C核力对核子做正功，原子核一定要释放核能蒁 D 原子核内核子间的核力一定是强相互引力芇 2 重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种途径，下列关于它们的说法中正确的是（ ）袇 A 裂变和聚变过程中都有质量亏损莄 B 裂变过程中有质量亏损
9、，聚变过程中有质量增加芀 C裂变过程中质量有所增加，聚变过程中有质量亏损莇 D 裂变和聚变过程中质量都增加芈 3下列有关结合能的说法中正确的是（）肆 A 结合能是由核子结合成的原子核所具有的能量莃 B 结合能是把原子核分解为核子所需要的能量蒇 C原子核越大，它的结合能越高，原子核就越稳定莅 D 中等大小的原子核比结合能最大，它们也最稳定蒃 4为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005 年定为 “国际物理年 ”对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc 2，下列说法中，正确的是()肂 A E=mc 2 表明物体具有的能量与其质量成正比薇 B 根据 E= mc2 可以计算核反应中释放的核能螅 C一
10、个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损膅 D E=mc 2 中的 E 是发生核反应中释放的核能袀 5下列说法中正确的是（）袁膆蚃袃羁 6一个电子 (质量为 m、电荷量为 e)和一个正电子 (质量为 m、电荷量为 e)经电场加速后以相等的动能Ek 相向运动，并撞到一起，发生 “湮灭 ”，产生两个频率相同的光子设产生光子的频率为 ，若这两个光子的能量都是h ，动量分别为 p 和 p，下列关系式中正确的是（）薇莅蚂肀肈 7“嫦娥一号 ”月球探测卫星于 2007 年 10 月 24 日在西昌卫星发射中心由“长征三号甲 ”运载火箭发射升空 该卫星用太阳能电池板作为携带科研仪
11、器的电源，它有多项科研任务， 其中一项是探测月球上氦3 的含量 氦 3 是一种清洁、 安全和高效的核融合发电燃料，可以采用在高温高压下用氘和氦3 进行核聚变反应的方法发电若已知氘核的质量为2.0136 u，氦3 的质量为 3.0150 u，氦核的质量为 4.00151 u，质子的质量为1.00783u，中子的质量为1.008665 u， 1 U 相当于 931.5 MeV ，则下列说法正确的是()袃 A 氘和氦3 的核聚变反应方程式：H+He He+X ，其中X 是中子蒁B 氘和氦3 的核聚变反应释放的核能约为17.9 MeV膀 C一束太阳光相继通过两个偏振片，若以光束为轴旋转其中一个偏振片，
12、则透射光的强度发生变化膅D 通过对月光进行光谱分析，可知月球上存在氦3 元素8裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核235薅92 U 为燃料的反应堆中，当其俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为膀235113994192 U+0 n 54 Xe +38 Sr + 3 0 n芀235.04391.0087138.917893.91541.0087薆反应方程式下的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位u 为单位 )已知1 u 的质量对应的能量为 9.3102MeV ，求此裂变反应释放出的能量是多少兆电子伏羃芃莀羇 92006 年，我国自行设计并研制的 “人造太阳
13、 ”托卡马克实验装置运行获得重大进展，这标志着我国已经迈人可控热核反应领域先进国家行列该反应所进行的聚变过程是：12 H13 H42 He 10 n ，反应原料氘 (12 H )富存于海水中， 而氚 ( 13 H )是放射性元素， 自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核( 63 Li )的人工核转变得到则螅 (1) 请把下列用中子轰击锂核 ( 36 Li )产生一个氚核 ( 13 H )和一个新核的人工核转变方程填写完整；羂 (2) 在 (1)中，每生产 1 g 的氚同时有多少个 63 Li 核实现了核转变 ?(阿伏加德罗常数 N 取 6.0 1023mol) 13蒀(3) 一个氘核和一个氚核
14、发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.6 10J，求该核聚变过程中的质量亏损莈膂螀蒀 10 (1) 美国物理学家康普顿在研究石墨对X 射线的散射时，发现光子除了有能量之外还有动量，其实验装置如图所示，被电子散射的 X 光子与入射的X 光子相比（）蒄 A 速度减小B 频率减小C波长减小 D 能量减小（ 2）第一代实用核反应堆以铀235 为裂变燃料， 而在天然铀中占99%的铀 238 却不能利用，为了解决这个问题，科学家们研究出快中子增殖反应堆，使铀 238 变成高效核燃料 在反应堆中，使用的核燃料是钚 239，裂变时释放出快中子， 周围的铀 238 吸收快中子后变成铀239，239239Pu
15、)，处于激发态的钚239铀 239( 92 U) 很不稳定，经过 _次 衰变后变成钚239( 94放出 射线后，其原子序数将_ （选填“增大” 、“减小”或“不变” ）以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。 , .For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f r den pers?nlichen f r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l tude et la recherche uniquement des fins personnelles; pas des fins commerciales.