2018版物理选修3-5鲁科版:第四章 核能 章末整合提升4
2018版物理选修3-5鲁科版:第四章 核能 章末整合提升4第3页

(2)钚核的质量为239.052 2 u,铀核的质量为235.043 9 u,X核的质量为4.002 6 u,已知1 u相当于931 MeV,则该衰变过程放出的能量是________MeV;

(3)假设钚核衰变释放的能量全部转变为铀核和X核的动能,则X核与铀核的动能之比是________.

答案 (1)He (2)5.31 (3)58.7

解析 (1)根据质量数、电荷数守恒,得X核的质量数为239-235=4,电核数为94-92=2,故"X"核为氦核,符号为He.(2)钚核衰变过程中的质量亏损Δm=239.052 2 u-235.043 9 u-4.002 6 u=0.005 7 u,根据爱因斯坦质能方程,得出衰变过程中放出的能量E=0.005 7×931 MeV≈5.31 MeV.(3)钚核衰变成铀核和X核,根据动量守恒定律,两者动量大小相等,根据Ek=mv2=,得X核和铀核的动能之比=≈58.7.

【例4】 用速度几乎是零的慢中子轰击静止的硼核(B),产生锂核(Li)和α粒子.已知中子质量mn=1.008 665 u,硼核质量mB=10.016 77 u,锂核质量mLi=7.018 22 u,α粒子质量mα=4.002 60 u.1 u相当于931.5 MeV.

(1)写出该反应的核反应方程;

(2)求出该反应放出的能量ΔE;

(3)若核反应中放出的能量全部变成生成核的动能,则锂核和α粒子的动能各是多少?

答案 (1)B+n―→Li+He

(2)4.30 MeV

(3)1.56 MeV 2.74 MeV

解析 根据质量数和电荷数守恒写出核反应方程,由质量亏损及爱因斯坦质能方程求出核能,再由动量守恒和能量守恒求出锂核和α粒子的动能.

(1)核反应方程为B+n―→Li+He.

(2)核反应过程中的质量亏损为

Δm=(10.016 77+1.008 665-7.018 22-4.002 60) u

=0.004 615 u,

释放出的能量为

ΔE=0.004 615×931.5 MeV≈4.30 MeV.

(3)根据动量守恒定律有mLivLi=mαvα,

由动能定义式有EkLi=mLiv,Ekα=mαv,