2012高考物理总复习 易错题与高考综合问题解读 考点 15 原子核 探究开放题解答.doc

《2012高考物理总复习 易错题与高考综合问题解读 考点 15 原子核 探究开放题解答.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、原子核探究开放题解答综合问题1核能的计算1.若俘获一个中子裂变成及两种新核，且三种原子核的质量分别为235．0439u、89．9077u和135．9072u，中子质量为1.0087u(1u=1.6606×10-27kg，1uc2相当于931.50MeV)(1)写出铀核裂变的核反应方程；(2)求9．2kg纯铀235完全裂变所释放的能量是多少?(取两位有效数字)[解题思路]先写出核反应方程，表示出一个铀核裂变时的质量亏损，就可求出一个铀核裂变时释放的核能，再求9．2kg纯铀235完全裂变释放的核能．也可以先求出全部裂变后的质量亏损，再求释放的核能．

2、[解答](1)(2)因为一个铀核裂变的质量亏损△m=(235．0439u十1.0087u)-(89．9077u+135．9072u+10×1.0087u)=0.1507u，故9．2kg的铀裂变后总的质量亏损为△M=6．02×1023×0.1507u×9．2×103/235=3.55×1024u,所以△E=△mc2=3.55×1024×931.50MeV=3.3×1027MeV．2.两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素)．已知氘核质量m0=2.0136u，氦核质量mHe=3.015Ou中子质量％一1.0087u(1)写出聚变方程并算出释

3、放的核能(已知1u·C2=931.5MeV)：(2)若反应前两氘核的动能均为Eko=0．35MeV，它们正面对撞发生核聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应产生的氦核和中子的动能各为多大?[解题思路]两个氘核作为一个系统，对撞过程动量守恒、总能量守恒，可利用两大守恒定律求解．[解答](1)聚变的核反应方程为这个核反应中的质量亏损为(2×2.0136—3.015O一1.0087)u=0.0035u释放的核能为△E=0.0035×931.5MeV=3.26MeV．(2)把两个氘核作为一个系统，对撞过程中动量守恒．由于反应前两氘核动能相同，其

4、动量等值反向，因此反应前后系统的总动量恒为零，即O=mHevHe=mnvn①又由于反应前后总能量守恒，故反应后氦核和中子的总动能为②-3-用心爱心专心因为mHe:mn=3：1，所以氦核和中子的速率之比为把这两个关系式代入②式得即得氦核的动能和中子的动能分别为规律总结要注意质量亏损△m的单位，若△m用kg作单位，核能△E的单位为J；若以原子质量u为单位，则核能可以用来计算，其结果以MeV为单位．另外，由于质量亏损放出的核能转变为薪核和粒子的动能，且在衰变或聚变时往往要用到动量守恒定律．1.一个原来静止的238U原子核，发生衰变，它的两个产物在垂直

5、于它们速度方向的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是图中哪一个(图中半径大小没有按比例画)．[解题思路]运用动量守恒定律及左手定则进行判定．[解答]衰变过程满足动量守恒定律，衰变放出的a粒子与新核速度方向相反．且它们均带正电，根据左手定则可以判断，它们在磁场中做匀速圆周运动的轨道应该外切，大圆为a粒子的轨迹，小圆为新核的轨迹，再结合速度方向可判断选项D正确．2.钍核弹发生衰变生成镭核并放出一个粒子，设该粒子的质量为仇、电荷量为q，它进入电势差为U的、带窄缝的、平行的平板电极S1和S2间的电场时，其速度为v0，经电场加速后

6、，沿Ox方向进人磁感应强度为B，方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直于平板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Ox方向的夹角θ=60o，如图15—3所示，整个装置处于真空中．(1)写出钍核衰变的方程；(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；(3)求粒子在磁场中运动所用的时间t．[解题思路]运用带电粒子在电场和在磁场中的运动规律进行求解．[解答](1)钍核衰变的方程为(2)设粒子离开电场时的速度为v，由动能定理得：粒子在磁场中有：所以R：(3)粒子做圆周运动的周期，由几何关系知粒子在磁场中转过的角度为60o-3-用心爱心专心，则

7、粒子在磁场中运动的时间为，所以规律总结在核物理中，测粒子或原子核的质量、电荷量、动能等有两种方法：一种是让粒子进入偏转电场，粒子将做类平抛运动，常常用动能定理和运动学公式求解；一种是粒子进入偏转磁场中做匀速圆周运动，可根据磁场边界的宽度计算出匀速圆周运动的半径和根据转过的圆心角及周期公式计算出运动的时间．-3-用心爱心专心