Question

C．（选修模块 3 一 5 ） 
（ 1 ）下列说法中正确的是

 

A．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的 
C．X 射线是处于激发态的原子核辐射出来的
D．比结合能越大表示原子核中核子结合得越松散，原子核越不稳定
（ 2 ）用能量为 15eV 的光子照到某种金属上，能发生光电效应，测得其光电子的最大初动能为 12.45eV，则该金属的逸出功为

 

 eV．氢原子的能级如图所示，现有一群处于 n=3 能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有

 

 种．
（ 3 ） 2011 年 3 月 11 日，日本发生 9.0级地震后爆发海啸，导致福岛核电站核泄漏，核安全问题引起世界关注．福岛核电站属于轻水反应堆，即反应堆使用普通水作为减速剂，使快中子减速变成慢中子，便于被

235 92

U俘获，发生可控制核裂变的链式反应． 
（ a ）若铀核

235 92

U俘获一个慢中子，发生核裂变后产生了

139 54

Xe 和

94 38

Sr，试写出核裂变方程． 
（ b ）若快中子的减速过程可视为快中子与普通水中

1 1

H核发生对心正碰后减速．上述碰撞过程可简化为弹性碰撞，现假定某次碰撞前快中子速率为 v₀，靶核

1 1

H核静止．试通过计算说明，此次碰撞后中子的速度变为多少？（已知氢核质量和中子质量近似相等）．

Answer 1

分析：太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变，β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的，x射线又叫伦琴射线，它是由原子内层电子跃迁时发射的波长很短的电磁波；由结合能的意义分析原子核的稳定性；根据质能方程即可求解该金属的逸出功，根据质能方程即可求解；由动量守恒及能量守恒即可求得此次碰撞后中子的速度．

解答：解：（1）A、太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变．故A错误．
B、β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的．故B正确．
C、X 射线是原子的内层电子受到激发产生的．故C错误．
D、比结合能越大的原子核，原子核越稳定，比结合能越小的原子核，原子核越不稳定．故D错误．
故选B．
（2）根据光电效应方程E_km=hv-W₀，解得W₀=hv-E_km=15-12.45eV=2.55eV．
n=3跃迁到n=1辐射的光子能量为-1.51+13.60eV=12.09eV，n=3跃迁到n=2辐射的光子能量为-1.51+3.40eV=1.89eV，n=2跃迁到n=1辐射的光子能量为-3.40+13.60eV=10.20eV，三种光子只有两种光子能量大于逸出功，所以，能使该金属发生光电效应的频率共有2种．
（3）：（a）核裂变方程为：
₉₂²³⁵U+₀¹n→₅₄¹³⁹X_e+₃₈⁹⁴S_r+3₀¹n
（b）设中子质量为M_n，氢核质量为M
由动量守恒定律得：M_nv₀=M_nv₁+Mv₂
由能量守恒定律得：

1

2

Mnv02=

1

2

Mnv12+

1

2

Mv22
解得v1=

Mn-M

Mn+M

v0
氢核质量和中子质量近似相等，则碰后中子速度为：v₁=0
故答案为：B；2.55；2；₉₂²³⁵U+₀¹n→₅₄¹³⁹X_e+₃₈⁹⁴S_r+3₀¹n；0．

点评：本题考查了选修3-5中的内容，关键要熟悉教材，牢记基础概念和基本规律，即可轻松解决．