高三物理一轮复习作业（94）
（核能质量亏损裂变与聚变）
班级学号姓名。
一、【知识要求】
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。
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。
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。
4．在自然界中，较轻的原子核，质子数与中子数较重的原子核，中子数质子数．
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。
6．铀核在被中子击中后**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。
7．核电站原子核反应堆由四部分构成，其作用分别为。
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。
9．聚变与裂变相对的三个优点。
10．解决受控热核反应的两种方案。
二、【例题】
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γ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（ ）
a．核反应方程是：
b．核变反应中的质量亏损△m=m1+m2－m3
c．辐射出的γ光子的能量e=( m3－m1－m2)c2
d．γ光子的波长。
2）一个中子轰击铀核(u)可裂变生成钡(ba)和氪(kr)．已知u、ba、kr和中子的质量分别为235.0439 u、140.9139 u、91.
8973 u和1.0087 u．①写出铀裂变反应方程；②计算一个u裂变时放出的能量．
2．一个原来静止的锂核(li)俘获一个速度为7.7×104m/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1.0×103m/s，方向与中子的运动方向相反．
(1)试写出核反应方程；
(2)求出氦核的速度；
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，氚核质量为mt=3.016050 u，氦核的质量mhe=4.
002603 u，中子质量mn=1.008665 u，1 u=1.6606×10－27kg)
3．（1）下列说法正确的是。
a．康普顿效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性。
b．α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。
（2）一个高能γ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me=9.10×10－31kg，光在真空中的传播速度为光速c=3.00×108m/s，则γ光子的能量至少为j．
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)
4．(1)判断以下说法的正误，在相应的括号内打“√”或 “×
a．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应。
b．光电效应现象表明光具有波动性。
c．贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象。
d．利用γ射线的电离作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹。
e．普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说 (
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 (
(2)某些建筑材料可产生放射性气体氡，氡可以发生α或β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(rn)发生一次α衰变生成新核钋(po)．已知衰变后的α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α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)
①写出衰变方程； ②衰变过程中的质量亏损．
5．一个运动的α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α粒子的动能至少要多大？
三、【作业】1．下列有关核力的说法中错误的是。
a．核力只存在于质子与质子之间和中子与中子之间。
b．原子核内每个核子只跟邻近的核子发生核力作用。
c．核力对核子做正功，原子核一定要释放核能。
d．原子核内核子间的核力一定是强相互引力。
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（ ）
a．裂变和聚变过程中都有质量亏损。
b．裂变过程中有质量亏损，聚变过程中有质量增加。
c．裂变过程中质量有所增加，聚变过程中有质量亏损。
d．裂变和聚变过程中质量都增加。
3．下列有关结合能的说法中正确的是。
a．结合能是由核子结合成的原子核所具有的能量。
b．结合能是把原子核分解为核子所需要的能量。
c．原子核越大，它的结合能越高，原子核就越稳定。
d．中等大小的原子核比结合能最大，它们也最稳定。
4．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2023年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程 e=mc2，下列说法中，正确的是。
a．e=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比。
b．根据△e=△mc2可以计算核反应中释放的核能。
c．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程**现了质量亏损。
d．e=mc2中的e是发生核反应中释放的核能。
5．下列说法中正确的是。
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ν，若这两个光子的能量都是hν，动量分别为p和p’，下列关系式中正确的是。
7．“嫦娥一号”月球探测卫星于2023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1.00783 u，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 (
a．氘和氦3的核聚变反应方程式：h+he→he+x，其中x是中子。
b．氘和氦3的核聚变反应释放的核能约为17.9 mev
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，则透射光的强度发生变化。
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。
u + n —→xe + sr + 3n
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9.3×102mev，求此裂变反应释放出的能量是多少兆电子伏．
9．2023年，我国自行设计并研制的“人造太阳”——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：，反应原料氘()富存于海水中，而氚()是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核()的人工核转变得到．则。
(1)请把下列用中子轰击锂核()产生一个氚核()和一个新核的人工核转变方程填写完整；
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