题目内容

【题目】钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态α粒子,而铀核激发态立即衰变为铀核,并放出能量为0.097MeVγ光子.已知:α粒子的质量分别为mPu=239.0521u、mU=235.043 9umα=4.002 6u,1u的质量相当于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.

【答案】(1), (2)5.034MeV

【解析】

根据质量数守恒与电荷数守恒得衰变方程为:

(2)上述衰变过程的质量亏损为△m=mPu﹣mU﹣mα

放出的能量为△E=c2△m=5.2164 MeV

(3)此能量是铀核的动能EU、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和为:△E=EU+Eα+Eγ

②③④式得:EU+Eα=(mPu﹣mU﹣mα)c2﹣Eγ ⑤

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,选取U核运动的方向为正方向,有:mUvU=mαvα

又由动能的定义知:EU=

又:Eα=

⑥⑦⑧式得

⑤⑨式得

代入题给数据得Eα≈5.034 MeV.

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