知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．重核的裂变与轻核的聚变都能发生质量亏损，释放出核能，用中子轰击铀核而引起裂变，铀核裂变时要放出更多的中子，裂变反应方程：

235
92
U+

1
0
n→

140
54
Xe+

94
38
Sr+X，氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：

2
1
H+

3
1
H→

4
2
He+Y．已知：

2
1
H、

3
1
H、

4
2
He和粒子Y的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c²，c是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，
（1）X、Y分别是什么粒子
（2）该反应释放出的能量为多少 MeV（结果保留3位有效数字）

难度：较难

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2．钚的放射性同位素

239
94
Pu静止时衰变为铀核

235
92
U和一个新粒子，并放出一个能量为Er的γ光子．已知

239
94
Pu、

235
92
U和新粒子的质量分别为m_Pu、m_U和m．
（1）写出衰变反应方程，判断生成的新粒子是什么？
（2）已知衰变放出的光子的动量可忽略，求新粒子的动能．

难度：较易

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3．天文学家测得银河系中氦的含量约为25%，有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两种：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部氢核聚变反应生成的．
（1）把轻核聚变反应简化为4个氢核（H）聚变成氦核（He），同时放出两个正电子（e）和两个中微子（ν），请写出氢核聚变反应的方程式，并计算一次反应释放的能量．
（2）研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×10¹⁷s，每秒钟银河系产生的能量约为1×10³⁷J（即P=1×10³⁷J/s），现假定该能量全部来自于上述轻核聚变反应，试估算银河系中氦的质量（最后结果保留一位有效数字）．
（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断．
〔可能用到的数据：银河系质量为M=3×10⁴¹kg，原子质量单位1u=1.66×10^-27kg，1u相当于1.5×10^-10J的能量，电子质量M_e=0.0005u，氦核质量M_α=4.0026u，氢核质量M_H=1.0078u，中微子（ν）质量为零．〕

难度：中等

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4．一个静止的铀核

232
92
U，

232
92
U（原子质量为232.0372u）放出一个粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核

228
90
Th（原子质量为228.0287u）．（已知：原子质量单位1u=1.67×10^-27kg，1u相当于931MeV）
①写出核衰变反应方程；
②算出该核衰变反应中释放出的核能．

难度：较易

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5． 094型导弹核潜艇是中国最先进的战略核潜艇，水下最大航速为45节（1节=1.852km/h），核反应堆最大输出功率为4.5万千瓦，最大续航里程为20万海里（1海里=1.852km）．假设1个

235
92
U核裂变放出能量是200MeV，铀矿石含铀235的浓度是4%，求：
（1）当核反应堆达到最大输出功率时，每秒有多少个铀235原子核发生裂变？
（2）核潜艇一次至少要装入铀矿石多少千克？

难度：中等

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6．两个动能均为0.35MeV的氘核对心正碰，聚变后生成氦3（

3
2
He），同时放出一个中子．已知氘核的质量为3.3426×10^-27kg，氦3的质量为5.0049×10^-27kg，中子的质量为1.6745×10^-27kg．假设碰前的动能和聚变中释放出的核能都转变成了氦3和中子的动能．求：
（1）写出上述核反应方程；
（2）核反应中释放的核能；
（3）核反应中产生的氦3的动能．

难度：中等

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7．静止的锂核

6
3
Li俘获一个速度为v₀的中子，发生核反应后产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核

4
2
He，它的速度大小是
1
2
v₀，方向与反应前的中子速度方向相同，已知中子的质量为m，则
（1）写出核反应方程
（2）求反应后产生的另一个粒子的速度大小
（3）求反应过程中释放的核能（设反应过程中释放的核能全部转变为动能）

难度：中等

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8．两个氘核发生如下核反应：

2
1
H+

2
1
H→

3
2
He+

1
0
n，其中氘核的质量为2.0136u，氦核的质量为3.015u，中子质量为1.0087u，（1u质量对应的能量为931.5Mev）
（1）求核反应中释放的核能；
（2）在以上两氘核以相等的动能0.35Mev进行对碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能；
（3）假设反应中产生的氦核沿直线向原来静止的碳核（

12
6
C）接近，受库仑力的影响，当它们距离最近时，两个原子核的动能各是多少？

难度：较难

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9．放射性元素

238
92
U发生α衰变后变为

234
90
Th，已知U核的质量为238.7880μ，Th的质量为234.1120μ，α粒子的质量为4.6750μ（1μ相当于931.5Mev）．
①写出核反应反程；
②如果原来U核处于静止（不计粒子间的作用力）试求衰变后α粒子与Th速率之比；
③计算释放的核能（保留两位有效字）．如果衰变过程中释放的核能有30%转化成光子能量，那么这种光能否让逸出功W₀=0.2Mev的金属发生光电效应？如果能请计算光电子的最大初动能．

难度：中等

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10．氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：

2
1
H+

3
1
H→

4
2
He+x，式中x是某种粒子．已知：

2
1
H、

3
1
H、

4
2
He和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c²，c是真空中的光速．
（1）由上述反应方程和数据可知，粒子x是什么粒子？
（2）该反应释放出的能量为多少MeV？（结果保留3位有效数字）

难度：较易

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