3、，Ar核的質(zhì)量為36.95691 u，e的質(zhì)量為0.00055 u,1 u質(zhì)量對應(yīng)的能量為931.5 MeV.根據(jù)以上信息，可以判斷
( )
A．中微子不帶電
B．中微子就是中子
C.Cl和Ar是同位素
D．參與上述反應(yīng)的中微子的最小能量約為0.82 MeV
解析：在核反應(yīng)中，電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，可以判斷中微子所帶電荷數(shù)是零，質(zhì)量數(shù)是零，故A項正確，而中子的質(zhì)量數(shù)是1，故B項錯誤；同位素是電荷數(shù)相等，質(zhì)量數(shù)不等的同種元素，而Cl和Ar是兩種不同的元素，故C項錯誤；由愛因斯坦質(zhì)能方程得中微子的質(zhì)量m＝(0.00055＋36.95691－36.95658)u＝0.00088 u，
4、而1 u質(zhì)量對應(yīng)的能量為931.5 MeV，所以中微子的最小能量是E＝931.5×0.00088 MeV≈0.82 MeV，故D項正確．
答案：AD
3．(2020年安徽卷)原子核聚變可望給人類未來提供豐富的潔凈能源．當(dāng)氘等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時，氘核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出能量．這幾種反應(yīng)的總效果可以表示為
6 H―→k He＋d H＋2 n＋43.15 MeV
由平衡條件可知
( )
A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2
C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3
解析：核反應(yīng)的基本規(guī)律是質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，所以6×2＝4k＋d＋2,6×1＝2
5、k＋d，解得k＝2，d＝2，因此B選項正確．
答案：B
二、填空與計算題
4．在氫原子光譜中，電子從較高能級躍遷到n＝2能級發(fā)出的譜線屬于巴耳末線系．若一群氫原子自發(fā)躍遷時發(fā)出的譜線中只有2條屬于巴耳末線系，則這群氫原子自發(fā)躍遷時最多發(fā)出__________條不同頻率的譜線．
解析：由題意知，這群氫原子原來處于n＝4的能級．它向低能級躍遷時，發(fā)出光譜線的條數(shù)為4×3×＝6(種)．
答案：6
5．1911年盧瑟福依據(jù)α粒子散射實驗中，少數(shù)α粒子發(fā)生了________(選填“大”或“小”)角度散射現(xiàn)象，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型．若用動能為1 MeV的α粒子轟擊金箔，則其速度約為____
6、____ m/s.(質(zhì)子和中子的質(zhì)量均為1.67×10－27 kg,1 MeV＝1×106 eV)
解析：通過α粒子散射實驗可觀察到的現(xiàn)象是：絕大多數(shù)α粒子幾乎不偏轉(zhuǎn)，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，甚至有的原方向返回；α粒子由兩個質(zhì)子和兩個中子構(gòu)成，由動能Ek＝mv2得，α粒子的速度
v＝
＝m/s
圖3
＝6.9×106 m/s.
答案：大 6.9×106
6．約里奧·居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎，他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素P衰變成Si的同時放出另一種粒子，這種粒子是________.P是P的同位素，被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù).1 mg P隨時間衰變的關(guān)
7、系如圖3所示，請估算4 mg的P經(jīng)多少天的衰變后還剩0.25 mg?
解析：P衰變的方程式：P―→Si＋e，即這種粒子為正電子．圖中縱坐標(biāo)表示剩余P的質(zhì)量，經(jīng)過t天4 mg的P還剩0.25 mg，也就是1 mg中還剩mg＝0.0625 mg，由圖示估讀出此時對應(yīng)天數(shù)為56天．
答案：(1)正電子 (2)t＝56天(54～58天都算對)
7．靜止的鋰核(Li)俘獲一個速度為7.7×106 m/s的中子，發(fā)生核反應(yīng)后若只產(chǎn)生了兩個新粒子，其中一個粒子為氦核(He)，它的速度大小是8.0×106 m/s，方向與反應(yīng)前的中子速度方向相同．
(1)求反應(yīng)后產(chǎn)生的另一個粒子的速度大小及方向；
(
8、2)此反應(yīng)過程中是否發(fā)生了質(zhì)量虧損，說明依據(jù)．
解析：(1)用m1、m2和m3分別表示中子(n)、氦核(He)和氚核的速度，由動量守恒定律得m1v1＝m2v2＋m3v3
代入數(shù)值，得v3＝－8.1×106 m/s
即反應(yīng)后生成的氚核的速度大小為8.1×106m/s
方向與反應(yīng)前中子的速度方向相反．
(2)反應(yīng)前的總動能E1＝m1v
反應(yīng)后的總動能E2＝m2v＋m3v
經(jīng)計算知E2>E1，故可知反應(yīng)中發(fā)生了質(zhì)量虧損．
答案：(1)8.1×106 m/s，與反應(yīng)前中子的速度方向相反
(2)E2>E1 發(fā)生了質(zhì)量虧損
8．假設(shè)兩個氘核在一直線上相碰發(fā)生聚變反應(yīng)生成氦的同位素和中子
9、，已知氘核的質(zhì)量是2.0136 u，中子的質(zhì)量是1.0087 u，氦核同位素的質(zhì)量是3.0150 u.
(1)聚變的核反應(yīng)方程式是__________，在聚變核反應(yīng)中釋放出的能量為__________MeV(保留兩位有效數(shù)字)．
(2)若氚核和氦核發(fā)生聚變生成鋰核，反應(yīng)方程式為H＋He―→Li，已知各核子比結(jié)合能分別為EH＝1.112 MeV、EHe＝7.075 MeV、ELi＝5.603 MeV，試求此核反應(yīng)過程中釋放的核能．
解析：(1)根據(jù)題中條件，可知核反應(yīng)方程式為
H＋H―→He＋n.
核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損：Δm＝2mH－(mHe＋mn)＝2×2.0136 u－(3.01
10、50＋1.0087) u＝3.5×10－3u.
由于1 u的質(zhì)量與931.5 MeV的能量相對應(yīng)，所以氘核聚變時放出的能量：
ΔE＝3.5×10－3×931.5 MeV＝3.3 MeV.
(2)H和He分解成7個核子所需的能量為
E1＝3×1.112 MeV＋4×7.075 MeV＝31.636 MeV
7個核子結(jié)合成Li，釋放的能量為
E2＝7×5.603 MeV＝39.221 MeV
所以此核反應(yīng)過程中釋放的核能為
ΔE＝E2－E1＝39.221 MeV－31.636 MeV＝7.585 MeV.
答案：(1)H＋H―→He＋n 3.3
(2)7.585 MeV
9．
11、(2020年青島模擬)為了捍衛(wèi)我國的領(lǐng)海主權(quán)，隨著我國綜合國力的不斷增強，相信在不遠(yuǎn)的將來，我國會擁有自己的航空母艦，假設(shè)航空母艦的動力來自核反應(yīng)堆，其中主要的核反應(yīng)方程式是U＋n→Ba＋Kr＋( )n
(1)在括號內(nèi)填出n前的系數(shù)；
(2)用m1、m2、m3分別表示U、Ba、Kr核的質(zhì)量，m表示中子的質(zhì)量，則上述核反應(yīng)過程中一個鈾235核發(fā)生裂變產(chǎn)生的核能ΔE是多少？
(3)假設(shè)核反應(yīng)堆的功率P＝6.0×105 kW，若一個鈾235核裂變產(chǎn)生的能量為2.8×10－11 J，則該航空母艦在海上航行一個月需要消耗多少kg鈾235？(鈾235的摩爾質(zhì)量M＝0.235 kg/mol，一個月約
12、為t＝2.6×106 s，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023 mol－1，計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
解析：(1)由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知系數(shù)為3.
(2)ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3－2m)c2
(3)一個月內(nèi)核反應(yīng)產(chǎn)生的總能量為E＝Pt，同時E＝NAΔE，所以Pt＝NAΔE，解得m＝＝22 kg.
答案：(1)3 (2)(m1－m2－m3－2m)c2 (3)22 kg
10．三個α粒子結(jié)合成一個碳C，已知碳原子的質(zhì)量為12.0000 u，氦原子質(zhì)量為4.0026 u.
(1)寫出核反應(yīng)方程；
(2)這個核反應(yīng)放出的能量是多少？
(3)這個能量相當(dāng)多少兆電子伏特？
13、
解析：①3He―→C＋ΔE
②Δm＝3×4.0026 u－12.0000 u＝0.0078 u
Δm＝0.0078×1.66×10－27kg＝12.95×10－27kg
ΔE＝Δm·c2＝1.16×10－12J
③ΔE＝1.16×10－12(1.6×10－19)MeV＝7.25 MeV
ΔE＝0.0078×931.5 MeV＝7.25 MeV
答案：(1)3He―→C＋ΔE
(2)1.16×10－12J
(3)7.25 MeV
11．目前我國已啟動第三代核電自主化依托工程，確定三門核電站一號機(jī)組于2020年3月份開工，2020年3月澆筑第一罐混凝土，2020年8月首次并網(wǎng)
14、發(fā)電，屆時它將成為世界上第一臺使用AP1000核電技術(shù)的核電站.U受中子轟擊時會發(fā)生裂變，產(chǎn)生Ba和Kr，同時放出200 MeV的能量．現(xiàn)要建設(shè)發(fā)電能力是50萬kW的核電站，用鈾235作為原子鍋爐的燃料，假設(shè)核裂變釋放的能量全部被用來發(fā)電，那么一天需要純鈾235的質(zhì)量為多大？(阿伏加德羅常數(shù)取6.02×1023mol－1)
解析：鈾235釋放的能量等于一天發(fā)電的電能．計算出50萬kW的電站一天發(fā)出的電能，也就是一天所需的鈾235釋放的核能，進(jìn)而求得鈾235的質(zhì)量．
根據(jù)發(fā)電功率計算出每天應(yīng)發(fā)電能的總量為：
E＝24×3.6×103×P＝4.32×1013J
要得到這么多能量需要裂變的鈾
15、原子數(shù)目為：
n＝＝1.35×1024
則對應(yīng)的質(zhì)量為：m＝·M＝×235×10－3 kg＝0.527 kg
答案：0.527 kg
12．已知氘核(H)質(zhì)量為2.0136 u，中子(n)質(zhì)量為1.0087 u，氦核(He)質(zhì)量為3.0150 u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV.
(1)寫出兩個氘核聚變成He的核反應(yīng)方程；
(2)計算上述核反應(yīng)中釋放的核能(保留三位有效數(shù)字)；
(3)若兩個氘核以相同的動能0.35 MeV做對心碰撞即可發(fā)生上述反應(yīng)，且釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，則反應(yīng)后生成的氦核(He)和中子(n)的速度大小之比是多少？
解析：(1)根據(jù)題中條件，可知核反應(yīng)方程為：
H＋H―→He＋n
(2)質(zhì)量虧損Δm＝2mH－(mHe＋mn)
＝2.0136 u×2－(3.0150 u＋1.0087 u)＝0.0035 u
由于1 u的質(zhì)量與931.5 MeV的能量相對應(yīng)，所以核反應(yīng)中釋放的核能為ΔE＝0.0035×931.5 MeV＝3.26 MeV
(3)由動量守恒定律有：0＝mHevHe－mnvn
得vHe∶vn＝1∶3
答案：(1)H＋H―→He＋n (2)3.26 MeV (3)1∶3
2020高考物理單元卷 放射性元素的衰變__核能
