高中物理原子核的人工转变综合题

两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核（氦的同位素），若在反应前两个氘核的动能均为，它们正面碰撞发生核聚变，且反应后释放的能量全部转化为动能，反应后所产生的中子的动能为2.49MeV，求该核反应所释放的核能。已知氘核的质量为，氦核的质量为，中子的质量为。

²³⁸U的半衰期是4.5×10⁹年，假设一块矿石中含有2 kg的²³⁸U.求：
(1)经过45亿年后，还剩多少²³⁸U?
(2)假设发生衰变的铀都变成了²⁰⁶Pb，矿石中含有多少铅？
(3)这时铀、铅的质量之比是多少？

原子反应堆的功率为10⁴ kW,1 h消耗的燃料为8.75 g.已知每个²³⁵U裂变时放出的核能为2×10⁸ eV，求核燃料中²³⁵U所占的百分比.

科学家发现，太空中γ射线一般都是从很远的星体放射出来的.当γ射线爆发时，在数秒钟内所产生的能量，相当于太阳在过去一百亿年所发出的能量总和的一千倍左右，大致上等于太阳全部静质量所对应的能量的总和.科学家利用超级计算机对γ射线爆发的状态进行了模拟.经过模拟，发现γ射线爆发是起源于一个垂死的星球的“坍塌”过程，只有星球“坍塌”时，才可以发出这么巨大的能量.已知太阳光照射到地球上大约需要8 min.由此来估算：在宇宙中，一次γ射线爆发所放出的能量.(G=6.67×10^-11 N·m²/kg²，结果保留两位有效数字)

1920年，质子已被发现，英国物理学家卢瑟福曾预言可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子.1930年发现，在真空条件下用α射线轰击铍()时，会产生一种看不见的、贯穿力极强的不知名射线和另一种粒子.经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度小于光速的十分之一；③用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来；用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来，并且被打出的氢核的最大速度v_H和被打出的氮核的最大速度v_N之比近似等于15∶2.若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前氢核和氮核可以为静止，碰撞过程中没有机械能的损失.已知氢核的质量M_H与氮核的质量M_N之比等于1∶14.
(1)写出α射线轰击铍核的核反应方程；
(2)试根据上面所述的各种情况，通过具体分析说明该射线是不带电的，但不是γ射线，而是由中子组成的.

氢原子处于基态时，原子的能级为E₁ =－13.6eV，普郎克常量h = 6.63×10^－34J·s，氢原子在n = 4的激发态时，问：
（1）要使氢原子电离，入射光子的最小能量是多少？
（2）能放出的光子的最大能量是多少？

一静止的质量为M的氡核（）发生衰变，放出一个速度为v₀、质量为m的粒子和一个反冲核钋（Po），若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为粒子和钋核的动能。
（1）写出衰变过程；
（2）求出衰变过程中的质量亏损（亏损的质量在与粒子质量相比时可忽略不计）

如图所示，在光滑的水平面上，有两个质量都是M的小车A和B，两车之间用轻质弹簧相连，它们以共同的速度v₀向右运动。另有一质量为m=的粘性物体，从高处自由落下，正好落在A车上，并与之粘合在一起。求这以后的运动过程中，弹簧获得的最大弹性势能E_p.

某些建筑材料可产生放射性气体一氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并大量放出射线，从而危害人体健康.原来静止的氡核（₈₆²²²Rn）发生一次α衰变生成新核钋（Po）。已知放出的α粒子速度为v.
（1）写出衰变方程；
（2）求衰变生成的钋核的速度.

天然放射性铀（U）发生衰变后产生钍（Th）和另一种原子核。
（1）请写出衰变方程；
（2）若衰变前铀（U）核的速度为v，衰变产生的钍（Th）核速度为，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度

在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂.中子在重水中可与核碰撞减速，在石墨中与核碰撞减速.上述碰撞可简化为弹性碰撞模型.某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？

用中子轰击锂核（₃⁶Li）发生核反应，产生氚和α粒子并放出4.8MeV的能量。
（1）写出核反应方程式；
（2）求上述反应中的质量亏损为多少千克（保留两位有效数字）；
（3）若中子与锂核是以等大反向的动量相碰，则α粒子和氚的动能之比是多少？

某实验室工作人员，用初速度v₀ = 2.7×10⁷m/s的α粒子，轰击静止的氮原子核N，产生了质子H。若某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核与质子同方向运动，垂直磁场方向，通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1：20，已知质子的质量为m。
（1）写出核反应方程。
（2）求出质子的速度

氢原子基态能量E₁=－13.6eV，电子绕核做圆周运动的半径r₁=0.53×10^－10m. 求氢原子处于n=4激发态时：（1）原子系统具有的能量？（2）电子在n=4轨道上运动的动能？（已知能量关系，半径关系×10⁹Nm²/c²）

在真空中，原来静止的原子核在进行衰变时，放出粒子的动能为E₀。假设衰变后产生的新核用字母Y表示，衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来，真空中的光速为c，原子核的质量之比等于质量数之比，原子核的重力不计。
（1）写出衰变的核反应方程；
（2）求衰变过程中总的质量亏损。