选修3-5《章末小结与达标验收》概要

章末小结与达标验收主干知识整合专家专题讲座章末达标验收专题小测验1．质量数守恒和电荷数守恒的应用[典例1]本题中用大写字母代表原子核，E经α衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H。上述系列衰变可记为下式：E――→αF――→βG――→αH另一系列衰变如下：P――→βQ――→βR――→αS已知P和F是同位素，则()A．Q和G是同位素，R和H是同位素B．R和E是同位素，S和F是同位素C．R和G是同位素，S和H是同位素D．Q和E是同位素，R和F是同位素[解析]由于P和F是同位素，设它们的质子数为n，则其他各原子核的质子数可分别表示如下：n＋2E――→αnF――→βn＋1G――→αn－1HnP――→βn＋1Q――→βn＋2R――→αnS由此可以看出R和E是同位素，S和F、P是同位素，Q和G是同位素，故只有B正确。[答案]B2．动量守恒的应用动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一。大到天体，小到微观粒子，无论相互作用的是什么性质的力，动量守恒定律都是适用的。因此动量守恒定律也适用于原子或原子核之间的相互作用。[典例2]用速度为v0、质量为m1的42He核轰击质量为m2的静止的147N核，发生核反应，最终产生两种新粒子A和B。其中A为178O核，质量为m3，速度为v3;B的质量为m4。(1)计算粒子B的速度vB。(2)粒子A的速度符合什么条件时，粒子B的速度方向与He核的运动方向相反。[解析](1)由动量守恒定律有：m1v0＝m3v3＋m4vB，解得：vB＝m1v0－m3v3m4。(2)B的速度与He核的速度方向相反，即：m1v0－m3v30，解得：v3m1v0m3。[答案](1)m1v0－m3v3m4(2)v3m1v0m33．能量和动量守恒的综合应用能量守恒定律是人类长期总结得到的一条普遍适用的基本规律。能量和动量守恒定律是解决原子问题的金钥匙。[典例3]2011年3月11日，日本发生9.0级地震并引发海啸及核泄漏，福岛第一核电站6座反应堆不同程度被损坏，其中核泄漏中的放射性元素钚—239，半衰期2.41万年，钚在高温下生成，在大气中钚呈颗粒物形态，传播一段时间后就会掉落到地上，因此危害范围主要在核泄漏周边的土壤和水源中，对人体具有强毒性危害，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。23994Pu静止时衰变为铀核激发态23592U*和α粒子，而铀核激发态23592U*立即衰变为铀核23592U，并放出能量为0.097MeV的γ光子。已知：23994Pu、23592U和α粒子的质量分别为mPu＝239.0521u、mU＝235.0439u和mα＝4.0026u，一个原子质量单位1u相当于931.5MeV的能量。(1)写出衰变方程。(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能。[解析](1)衰变方程为23994Pu→23592U*＋42He和23592U*→23592U＋γ或合起来有23994Pu→23592U＋42He＋γ。(2)上述衰变过程的质量亏损为Δm＝mPu－mU－mα放出的能量为ΔE＝c2·Δm由能量守恒知这能量等于铀核23592U的动能EU、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和，即有ΔE＝EU＋Eα＋Eγ，所以EU＋Eα＝(mPu－mU－mα)c2－Eγ设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα，则由动量守恒有mUvU＝mαvα又因p＝2mEk所以EUEα＝mαmU联立可得：Eα＝mUmU＋mα[(mPu－mU－mα)c2－Eγ]代入题给数据得Eα＝5.129MeV。[答案](1)23994Pu→23592U＋42He＋γ(2)5.129MeV