- α衰变
- 共519题
原来静止的Rn放出一个α粒子后,衰变为钚核
Po,已知它们的质量分别为氡核222.08663u,α粒子为4.00387u,钋核为218.07676u,反应中释放能量若全部转变为钋核和α粒的动能,则α粒子获得的动能为多少电子伏特?写出核反应方程并计算.(保留三位有效数字)
正确答案
根据质量数和电荷数守恒有:
Rn→
Po+
He
质量亏损△m=m(Rn)-m(Po)-m(He)=6×10-3u
释放的能量△E=△mc2=6×10-3×931.5MeV=5.589MeV
衰变过程动量守恒,根据动量守恒可知:钋核与α粒子动量大小相等,方向相反.
动量守恒mαvα-mPovPo=0 动量和动能的关系EK==
=
EK(α)=[EK(α)+EK(Po)]×=5.488MeV≈5.49MeV
答:核反应方程是Rn→
Po+
He,α粒子获得的动能为5.49MeV.
(1)(3-5)在汤姆孙发现电子后,对于原子中正负电荷的分布的问题,科学家们提出了许多模型,最后他们认定:占原子质量绝大部分的正电荷集中在很小的空间范围内,电子绕正电荷旋转.此模型称原子的有核模型.最先提出原子有核模型的科学家是______.他所根据的实验是______.
(2)写出下列两个核反应的反应方程Al(铝核)俘获一个α粒子后放出一个中子.______;α粒子轰击
N(氮核)放出一个质子.______
(3)质量分别为m1和m2的两个小球在光滑的水平面上分别以速度v1、v2同向运动并发生对心碰撞,碰后m2被右侧的墙原速弹回,又与m1相碰,碰后两球都静止.求:第一次碰后m1球的速度.
正确答案
(1)卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构;
(2)根据质量数守恒和电荷数守恒得:2713Al+42He→3015P+10n,147N+42He→11H+178O
(3)两个球两次碰撞过程中,系统动量守恒,根据动量守恒定律得:
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
m1v1′=m2v2′
解得:v1′=
答案为:(1)卢瑟福,α粒子散射实验(2)2713Al+42He→3015P+10n,147N+42He→11H+178O;(3)第一次碰后m1球的速度为
(选修模块3-5)
(1)一个质子以1.0×107m/s的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获,铝原子核变为硅原子核,已知铝核的质量是质子的27倍,硅核的质量是质子的28倍,则下列判断中正确的是______.
A.核反应方程为Al+
H→
Si
B.核反应方程为Al+
n→
Si
C.硅原子核速度的数量级为107m/s,方向跟质子的初速度方向一致
D.硅原子核速度的数量级为105m/s,方向跟质子的初速度方向一致
(2)目前,日本的“核危机”引起了全世界的瞩目,核辐射放出的三种射线超过了一定的剂量会对人体产生伤害.三种射线穿透物质的本领由弱到强的排列是______
A.α射线,β射线,γ射线
B.β射线,α射线,γ射线
C.γ射线,α射线,β射线
D.γ射线,β射线,α射线
(3)太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变,设每次聚变反应可以看作是4个氢核(H)结合成1个氦核(
He),同时释放出正电子(
e).已知氢核的质量为mP,氦核的质量为mα,正电子的质量为me,真空中光速为c.计算每次核反应中的质量亏损及氦核的比结合能.
正确答案
(1)由质量数守恒,电荷数守恒可知,A正确,B错误;
由动量守恒可知,mv=28mv′,解得v′=
故数量级约为105.故D正确;
故选AD;
(2)核辐射中的三种射线穿透物质的本领由弱到强的排列是α射线,β射线,γ射线;
故选 A
(3)由题意可知,质量亏损为△m=4mp-mα-2me;
由E=△mc2可知:
产生的能量为:E=
故答案为:(1)AD;(2)A;(3)质量亏损为△m=4mp-mα-2me; 产生的能量为:
C、(选修模块3-5)
(1)下列叙述中符合物理学史的是______
A、爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说
B、麦克斯韦提出了光的电磁说
C、汤姆生发现了电子,并首先提出原子的核式结构模型
D、贝克勒尔通过对天然放射性的研究,发现了放射性元素钋(Po)和镭(Ra)
(2)在某些恒星内部,3个α粒子可以结合成一个C核,已知
C核的质量为1.99302×10-26kg,α粒子的质量为6.64672×10-27kg,真空中光速c=3×108m/s,这个核反应方程是______,这个反应中释放的核能为______(结果保留一位有效数字).
(3)两磁铁各固定放在一辆小车上,小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动.已知甲车和磁铁的总质量为0.5kg,乙车和磁铁的总质量为1.0kg.两磁铁的N极相对.推动一下,使两车相向运动.某时刻甲的速率为2m/s,乙的速率为3m/s,方向与甲相反.两车运动过程中始终未相碰,则两车最近时,乙的速度为多大?
正确答案
(1)A、爱因斯坦为解释光电效应现象提出了光子说,故A错误
B、麦克斯韦预言了电磁波的存在,从而提出了光的电磁说,故B正确
C、汤姆生发现了电子,并首先提出原子的枣糕式模型,故C错误.
D、居里夫人通过对天然放射性的研究,发现了放射性元素钋(Pa)和镭(Ra).故D错误.
故选B.
(2)3个α粒子可以结合成一个C核,这个核反应方程是3
He→
C.
由爱因斯坦质能方程△E=△mc2
代入数据得△E=9×10-13 J
(3)由题意知甲车的初速度V甲0=2m/s,乙车的初速度V乙0=-3m/s;
设两车相距最近时乙车的速度为V乙,由题意知此时甲车的速度V甲=V乙,
由动量守恒定律知:m甲V甲0+m乙V乙0=(m甲+m乙)V乙
代入数据得V乙=-m/s
故答案为:(1)B (2)3He→
C,9×10-13 J (3)乙的速度为
m/s
如图所示,在xy平面上,一个以原点O为中心、半径为R的圆形区域内存在着一匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,方向垂直于xy平面向内.在O处原来静止着一个具有放射性的原子核713N(氮),某时刻该核发生衰变,放出一个正电子和一个反冲核.已知正电子从O点射出时沿x轴正方向,而反冲核刚好不会离开磁场区域,正电子电荷量为e.不计重力影响和粒子间的相互作用.
(1)试写出713N的衰变方程;(2)求正电子离开磁场区域时的位置.
正确答案
(1)衰变过程中质量数和电荷数守恒,这是写衰变方程的依据.
故713N的衰变方程方程为:713N→613C+10e
(2)衰变过程动量守恒所以有:mcvc=meve ①
由题意可知,反冲核即碳核的轨道半径为,根据洛伦兹力提供向心力有:
对碳核:=
②
对电子:r= ③
由①②③可得:r=3R
由图可知,正电子从磁场中射出的位置P的坐标x、y满足:
r2=x2+(r-y)2 R2=x2+y2
解之得:x=R,y=
R,
故正电子离开磁场区域时的位置为:x=R,y=
R
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