Question

10．一個靜止的鈾核${\;}_{92}^{232}$U（原子質(zhì)量為232.037 2u）放出一個α粒子（原子質(zhì)量為4，002 6u）后衰變成釷核${\;}_{90}^{228}$Th（原子質(zhì)量為228.028 7u）．已知原子質(zhì)量單位1u=1.67×10^-27kg，1u相當(dāng)于931MeV．
①寫出核衰變反應(yīng)方程；
②求該核衰變反應(yīng)中釋放出的核能；
③假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為釷核和α粒子的動能，則釷核獲得的動能有多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒寫出核衰變方程．
（2）根據(jù)質(zhì)量虧損，結(jié)合愛因斯坦光電效應(yīng)方程求出釋放的核能．
（3）根據(jù)動量守恒定律得出兩粒子的動量大小關(guān)系，結(jié)合動能和動量的關(guān)系求出動能．

解答 解：①根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒有：
²³²₉₂U→²²⁸₉₀ Th+₂⁴He
②質(zhì)量虧損為：△m=m_U-m_α-m_Th=0.0059 u
△E=△mc²=0.0059×931MeV=5.50 MeV
③系統(tǒng)動量守恒，釷核和α粒子的動量大小相等，即根據(jù)動量守恒定律得：
p_Th=p_α
根據(jù)動能與動量的關(guān)系：${E}_{k}=\frac{{P}^{2}}{2m}$
E_KTh+E_Kα
所以釷核獲得的動能${E}_{KTh}=\frac{{m}_{α}}{{m}_{α}+{m}_{Th}}$
代入數(shù)據(jù)得：E_KTh=0.09Mev      
答：①鈾核的衰變反應(yīng)方程²³²₉₂U→²²⁸₉₀ Th+₂⁴He；
②該衰變反應(yīng)中釋放出的核能5.50 MeV；
③若釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為新核的動能，釷核獲得的動能有0.09Mev．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道在核反應(yīng)過程中電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，以及掌握愛因斯坦質(zhì)能方程，知道在衰變的過程中動量守恒．