第十九章 原子核单元

第十九章原子核
(90分钟100分)
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分。

多选题已在题号后标出)
1.核反应方程He N O+X,X所代表的粒子是( )
A H
B H
C e
D n
2.卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子。

发现质子的核反应为N He O H。

已知氮核质量为m N=14.007 53u,氧核的质量为m O=17.004 54u,氦核质量m He=4.003 87u,质子(氢核)质量为m p=1.008 15u,(已知:1 uc2=931 MeV)对于这一核反应,下列说法正确的是( )
A.放出热量0.001 29 MeV
B.吸收热量0.001 29 Me V
C.放出热量1.20 MeV
D.吸收热量1.20 MeV
【互动探究】若入射氦核以v0=3×107m/s的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核。

反应生成的氧核和质子同方向运动,且速度大小之比为1∶50。

求氧核的速度大小。

3.放射性元素(222
86Rn)经α衰变成为钋(218
84
Po),半衰期约为3.8天;但勘测表明,经过漫长
的地质年代后,目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素222
86
Rn的矿石,其原因是( )
A.目前地壳中的222
86
Rn主要来自于其他放射性元素的衰变
B.在地球形成的初期,地壳中元素222
86
Rn的含量足够高
C.当衰变产物218
84Po积累到一定量以后, 218
84
Po的增加会减慢222
86
Rn的衰变进程
D.222
86
Rn主要存在于地球深处的矿石中,温度和压力改变了它的半衰期4.现有三个核反应方程:
Na Mg e;
U n Ba Kr+n;
H H He n。

下列说法正确的是( )
A.①是裂变,②是β衰变;③是聚变
B.①是聚变,②是裂变;③是β衰变
C.①是β衰变,②是裂变;③是聚变
D.①是β衰变,②是聚变;③是裂变
5.一个氡核222
86Rn衰变成钋核218
84
Po并放出一个粒子,其半衰期为3.8天,1 g氡经过7.6天
衰变掉的质量以及222
86Rn衰变成218
84
Po的过程中放出的粒子分别是( )
A.0.25 g,α粒子
B.0.75 g,α粒子
C.0.25 g,β粒子
D.0.75 g,β粒子
6.(多选)科学家使用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反应获得能量,核反应方程分别
为:X+Y He H+H H He+X+17.6 MeV,下列表述正确的有( )
A.X是中子
B.Y的质子数是3,中子数是6
C.两个核反应都没有质量亏损
D.氘和氚的核反应是核聚变反应
7.(多选)下列说法中正确的是( )
A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
B.由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子
C.约里奥—居里夫人用α粒子轰击铝箔发现了中子
D.原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量
8.(多选)正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是将放射性同位素O注入人体,参与人体的代谢过程O在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图像,则根据PET原理判断下列表述正确的是( )
A.O在人体内衰变方程是O N e
B.正、负电子湮灭方程是e e2γ
C.在PET中O主要用途是作为示踪原子
D.在PET中O主要用途是参与人体的新陈代谢
9.在匀强磁场中有一个静止的氡原子核(222
86
Rn),由于衰变它放出一个粒子,此粒子的径迹
与反冲核的径迹是两个相互外切的圆,大圆与小圆的直径之比为42∶1,如图所示,那么氡核的衰变方程应为 ( )
2222220
86871222218486842222
222086851
222220286851A.Rn Fr e
B.Rn Po He
C.Rn At e
D.Rn At H -++++→→→→
10.静止的氡核Rn 放出α粒子后变成钋核Po,α粒子动能为E α。

若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能,真空中的光速为c,则该反应中的质量亏损为 ( ) A.· B.· C.· D.·
11.(多选)朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目,其焦点问题就是朝鲜生产供研制核武器用的钚239
Pu),这种Pu 可由铀239U)经过衰变而产生。

则下列判断中正确的是 ( ) A.
Pu 与U 的核内具有相同的中子数 B
Pu 与U 的核内具有相同的核子数 C
U 经过1次α衰变产生Pu D U 经过2次β衰变产生Pu
12.(多选)中子和质子结合成氘核时,质量亏损为Δm,相应的能量ΔE=Δmc 2=
2.2 MeV 是氘核的结合能。

下列说法正确的是 ( )
A.用能量小于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子
B.用能量等于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零
C.用能量大于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零
D.用能量大于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零
二、计算题(本大题共4小题,共40分。

要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要
注明单位)
13.(8分)一个氘H)和一个氚H)结合成一个氦He),同时放出一个中子,已知氚核质量为m1=2.014 1 u,氘核质量为m2=3.016 0 u,氦核质量为m3=4.002 6 u,中子质量为m4=1.008 7 u。

(1)写出聚变的核反应方程。

(2)反应过程中释放的能量为多少?平均每个核子能放出多少核能?
14.(10分)(2015·沧州高二检测)一个锂核Li)受到一个质子H)轰击变为2个α粒子He)。

已知质子的质量为1.672 6×10-27kg,锂原子的质量为11.650 5×10-27kg,一个α粒子的质量为6.646 7×10-27kg。

(1)写出该核反应的方程。

(2)该核反应释放的核能是多少?(真空中光速c=3.0×108m/s)
15.(10分)钚的放射性同位素239
94Pu静止时衰变为铀核激发态235
92
U*和α粒子,而铀核激发态
235 92U*立即衰变为235
92
U,并放出能量为0.097 MeV的γ光子。

已知239
94
Pu、235
92
U和α粒子的
质量分别为m Pu=239.052 1 u、m U=
235.043 9 u和mα=4.002 6 u,u=931.5 MeV/c2。

(1)写出衰变方程。

(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略,求α粒子的动能。

16.(12分)如图甲所示,静止在匀强磁场中的Li核俘获一个速度为v0=7.7×104m/s的中子而发生核反应,即Li n H He,若已知He的速度v2=2.0×104m/s,其方向与反应前中子速度方向相同,试求:
(1H的速度大小和方向。

(2)在图乙中,已画出并标明两粒子的运动轨迹,请计算出轨道半径之比。

(3)当He旋转三周时,粒子H旋转几周?。