Question

（1）以下說法正確的是

 

A．X射線是處于激發(fā)態(tài)的原子核輻射出的
B．增加入射光的強度，可以增加光電子的動能
C．放射性元素發(fā)生一次β衰變，原子序數(shù)增加1
D．當(dāng)氫原子從n=3的狀態(tài)躍遷到n=2的狀態(tài)時，發(fā)射出光子，核外電子動能增加
（2）已知氘核的質(zhì)量為2.0136u，中子質(zhì)量為1.0087u，氦3（

3 2

He）的質(zhì)量為3.0150u．
（a）寫出兩個氘核聚變生成氦3的核反應(yīng)方程；
（b）計算兩個氘核聚變所釋放出的核能；
（c）若兩個氘核以相同的動能E_k=0.35MeV正碰而發(fā)生核聚變，同時釋放出一對向相反方向運動的光子，每個光子的能量為0.5MeV，試求生成的氦核的動能．

Answer 1

分析：（1）X射線是因為原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的；根據(jù)電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒判斷β衰變原子序數(shù)的變化．從高能級向低能級躍遷時，根據(jù)電子軌道半徑的變化判斷．
（2）質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒書寫核反應(yīng)方程．
先求出核反應(yīng)中質(zhì)量虧損，再由愛因斯坦質(zhì)能方程，求出核反應(yīng)中釋放的核能；
兩氘核對心碰撞過程，遵守動量守恒和能量守恒，He核和中子的動能之和等于原來的反應(yīng)動能與釋放的核能以及一對向相反方向運動的光子之和．根據(jù)動量守恒和能量守恒列方程求解

解答：解：（1）A、X射線是因為原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的，γ射線是激發(fā)態(tài)的原子核輻射的．故A錯誤．
B、根據(jù)光電效應(yīng)方程E_Km=hγ-W₀，入射光的頻率越大，光電子的最大初動能越大．故B錯誤．
C、根據(jù)電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒知，β衰變放出一個電子，新核的電荷數(shù)增1，即原子序數(shù)增加1．故C正確
D、當(dāng)氫原子從n=3的狀態(tài)躍遷到n=2的狀態(tài)時，電子的軌道半徑減小，核外電子動能增加，故D正確．
故選CD．
（2）（a）由質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒，寫出核反應(yīng)方程為：

2 1

H+

2 1

H→

3 2

He+

1 0

n
（b）由題給條件得核反應(yīng)中質(zhì)量虧損為：
△m=2.0136u×2-（3.0150+1.0087）u=0.0035u
所以釋放的核能為
△E=△mc²=931.5×0.0035MeV=3.26 MeV．
（c）He核和中子的動能之和等于原來的反應(yīng)動能與釋放的核能以及一對向相反方向運動的光子之和．
設(shè)He核和中子的質(zhì)量分別為m₁、m₂，速度分別為υ₁、υ₂，
則由動量守恒及能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，得
   m₁υ₁-m₂υ₂=0
   2×0.5MeV+E_k1+E_k2=2E_k0+△E
解方程組，可得：E_k1=0.74MeV  E_k2=2.22MeV
答：（1）CD
（2）（a）   

2 1

H+

2 1

H→

3 2

He+

1 0

n
（b）兩個氘核聚變所釋放出的核能3.26MeV 
（c）生成的氦核的動能0.74MeV

點評：（1）解決本題的關(guān)鍵掌握判斷能級躍遷時動能和勢能變化的判斷方法，以及知道衰變的過程中電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒．
（2）對于核反應(yīng)書寫核反應(yīng)方程，要抓住微觀粒子的碰撞，相當(dāng)于彈性碰撞，遵守兩大守恒：動量守恒和能量守恒．