课时梯级训练(27) 核反应类型 动量守恒定律和能量守恒定律在核反应中的应用（Word练习）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

课时梯级训练(27)　核反应类型　动量守恒定律和能量守恒定律在 核反应中的应用 1．下列四个核反应方程中，属于轻核聚变的是(　　) A.H＋H→He＋n B.Th→Pa＋e C.N＋He→O＋H D.U＋n→Sr＋Xe＋10n A　解析：该核反应是轻核聚变，A正确；该核反应是β衰变，B错误；该核反应是原子核的人工转变，C错误；该核反应是重核裂变，D错误。 2．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有(　　) A.U→Th＋He是α衰变 B.N＋He→O＋H是轻核聚变 C.H＋H→He＋n是β衰变 D.Se→Kr＋2e是重核裂变 A　解析：核反应U→Th＋He，这是原子核放出α粒子变成新的原子核，属于α衰变，A正确；核反应N＋He→O＋H是用人工的方法产生新的原子核，因此属于原子核的人工转变，B错误；核反应H＋H→He＋n，是两个轻核结合成质量较大的核，因此属于轻核的聚变，C错误；核反应Se→Kr＋2e，原子核放出电子变成新的原子核，属于β衰变，D错误。 3．下列核反应方程中，属于重核裂变的是(　　) A.卢瑟福发现的核反应方程：N＋He→O＋H B.贝克勒尔发现天然放射现象，其中的一种核反应方程：Th→Pa＋e C.太阳中发生的热核反应，一种典型的核反应方程：H＋H→He＋n D.核电站可控的链式反应中，一种典型的核反应方程：U＋n→Ba＋Kr＋3n D　解析：A选项中的方程是人工转变核反应方程，A错误；B选项中的方程是β衰变方程，B错误；C选项中的方程是轻核聚变方程，C错误；裂变是质量较大的核分裂成较轻的核，可知D选项中的方程为重核裂变方程，D正确。 4．一个静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为U→Th＋He，下列说法正确的是(　　) A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能 B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 B　解析：静止的铀核在α衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得pTh＋pα＝0，即钍核的动量和α粒子的动量大小相等，方向相反，B正确；根据Ek＝可知，A错误；半衰期是统计规律，对于一个原子核不适用，C错误；铀核在衰变过程中，伴随着一定的能量放出，即衰变过程中有一定的质量亏损，故衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，D错误。 5．(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＝Δmc2＝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 AD　解析：氘核分解为一个质子和一个中子时，所需要吸收的能量不能小于其结合能2.2 MeV，A正确；光子照射氘核时，光子和氘核组成的系统总动量不为零，由动量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成的质子和中子的总动量不为零，故总动能也不为零，所以把氘核分解为质子和中子所需的能量应大于2.2 MeV，D正确，B、C错误。 6．(多选)下列关于核反应的说法正确的是(　　) A.Th衰变为Rn，经过3次α衰变、2次β衰变 B.H＋H→He＋n是α衰变方程，Th→Pa＋e是β衰变方程 C.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂变方程，也是原子弹的核反应方程之一 D.高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应方程为He＋N→O＋n AC　解析：Th经过3次α衰变后质量数减少12、质子数减少6，经过2次β衰变后质子数增加2，衰变为Rn，A正确；H＋H→He＋n是核聚变方程，Th→Pa＋e是β衰变方程，B错误；U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂变方程，也是原子弹的核反应方程之一，C正确；高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为He＋N→O＋H，D错误。 7．(多选)一个铍原子核(Be)俘获一个核外电子(通常是最靠近原子核的K壳层的电子)后发生衰变，生成一个锂核(Li)，并放出一个不带电的质量接近零的中微子νe，人们把这种衰变称为“K俘获”。静止的铍核发生了“K俘获”，其核反应方程为Be＋e→Li＋νe。已知铍原子的质量为MBe＝7.016 929 u，锂原子的质量为MLi＝7.016 004 u，1 u相当于9.31×102 MeV的能量。下列说法正确的是(　　) A.中微子的质量数和电荷数均为零 B.锂核(Li)获得的动能约为0.86 MeV C.中微子与锂核(Li)的合动量等于反应前电子的动量 D.中微子与锂核(Li)的能量之和等于反应前电子与铍核的能量之和 AC　解析：核反应方程为Be＋e→Li＋νe，根据质量数和电荷数守恒可知中微子的质量数和电荷数均为零，A正确；根据质能方程，质量亏损为Δm＝(7.016 929 u＋me－7.016 004 u≈0.009 25 u，则释放的核能ΔE＝0.009 25 u×9.31×102 MeV≈0.86 MeV，则0.86 MeV为释放的核能，不是锂核获得的动能，B错误；衰变过程中动量守恒，故中微子与锂核(Li)的合动量等于反应前电子的动量，C正确；由于反应过程中存在质量亏损，所以中微子与锂核(Li)的能量之和与反应前电子与铍核的能量之和不相等，D错误。 8．(多选)原来静止的原子核X质量为m1，处在区域足够大的匀强磁场中，经α衰变后变成质量为m2的原子核Y，α粒子的质量为m3，已测得α粒子的速度垂直于磁场B，且动能为E0，假定原子核X衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论正确的是(　　) A.核Y与α粒子在磁场中运动的周期之比为 B.核Y与α粒子在磁场中运动的半径之比为 C.此衰变过程中的质量亏损为m1－m2－m3 D.此衰变过程中释放的核能为 BCD　解析：原子核发生α衰变时核子质量数减小4而核电荷数减小2。由题意知X核原先静止，则衰变后α粒子和反冲核Y的动量大小相等，由R＝知RY∶Rα＝qα∶qY＝2∶(Z－2)，B正确；而由T＝知周期之比TY∶Tα＝·＝，A错误；该过程质量亏损Δm＝m1－(m2＋m3)，C正确；由动能与动量的关系得Ek＝，知Y核的动能EkY＝，则释放的核能ΔE＝Ekα＋EkY＝，D正确。 9．镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn，已知镭核Ra质量为226.025 4 u，氡核Rn质量为222.016 3 u，放出粒子的质量为4.002 6 u，已知1 u的质量对应931.5 MeV的能量。 (1)写出核反应方程； (2)求镭核衰变放出的能量； (3)若镭核衰变前静止，且衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，求放出粒子的动能。 答案：(1)Ra→Rn＋He　(2)6.05 MeV　(3)5.94 MeV 解析：(1)核反应(衰变)方程为 Ra→Rn＋He。 (2)镭核衰变放出的能量为 ΔE＝(226.025 4－4.002 6－222.016 3) u×931.5 MeV≈6.05 MeV。 (3)镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得mRnvRn－mαvα＝0，又根据衰变放出的能量转变为氡核和α粒子的动能，则 ΔE＝mRnv＋mαv 联立以上两式可得 Eα＝mαv＝ΔE≈5.94 MeV 则放出粒子的动能为5.94 MeV。 学科网（北京）股份有限公司 $$