- 重核的裂变
- 共142题
在其他能源中,核能具有能量密度大,地区适应性强的优势.在核电站中,核反应堆释放的核能被转化为电能.核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能.
(1) 核反应方程式是反应堆中发生的许多核反应中的一种,n为中子,X为待求粒子,a为X的个数,则X为___,a=____,mU、mBa、mKr分别表示
核的质量,mn、mp分别表示中子、质子的质量,c为光子在真空中传播的速度,则在上述核反应过程中放出的核能△E=___。
(2)有一座发电能力为P=1.00×106 kW的核电站,核能转化为电能的效率η= 40%.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应,已知每次核反应过程中放出的核能△E=2.78×10-11 J,核的质量mU=3.90×10 -27 kg。求每年(1年=3.15×107 s)消耗的
的质量.
正确答案
(1)中子;3;[mU-(mBa+mKr+2mn)·c2(2)11.047 kg.
如图所示,有界的匀强磁场磁感应强度为B="0.50" T,磁场方向垂直于纸面向里,MN是磁场的左边界.在磁场中A处放一个放射源,内装(镭),
放出某种射线后衰变成(氡).试写出
衰变的方程.若A距磁场的左边界MN的距离OA="1.0" m时,放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子,此时接收器位置距经过OA的直线1.0 m.由此可以推断出一个静止镭核
衰变时放出的能量是多少?保留两位有效数字.(取1 u=1.6×10-27 kg,电子电量e=1.6×10-19 C)
正确答案
2.0×1012 J
镭衰变放出α粒子和氡核,在磁场中做匀速圆周运动,α粒子垂直于MN边界射出被接收器接收.α粒子在磁场中的轨迹为1/4圆周,得圆半径R="1.0" m.
α粒子的动量mv=qBR=1.6×10-19 kg·m/s
α粒子的动能为E1=mv2=2.0×10-12 J
衰变过程中动量守恒,有mv=MV
氡核反冲的动能为E2=MV2=
衰变过程释放出的能量为E1+E2=(1+)E1=2.0×1012 J
(1)据2011年3月14日法新社报道,日本核泄漏事故正在加剧,福岛第一核电站3号机组可能已经出现“堆芯熔毁”现象,3号机组所用核燃料为铀和钚
,下列关于该核泄漏事件的分析正确的是
A.铀238俘获中子形成铀239,再经一次β衰变,可成为原子反应堆中的燃料钚239
B.钚的半衰期为24100年,则24100年后泄漏物质中钚原子的总数将降低为原来的
C.衰变时放出的α射线比β射线的贯穿本领强
D.在核泄漏的地区由于受到大剂量辐射,会出现癌症、甲状腺病患者增多的现象
(2)在光滑的水平面上有a、b两球,其质量分别是ma、mb,两球在t1时刻发生正碰,并且在碰撞过程中无机械能损失,两球在碰撞前后的速度图象如图所示.下列关系正确的是( )
A.ma>mb B.ma
正确答案
(1)D(6分) (2)B(6分)
分析:(1)正确解答本题需要掌握:根据质量数和电荷数守恒正确判断核反应的产物;正确理解半衰期并能进行有关运算;理解α、β射线的特点及应用;了解放射性的危害与防护.
(2)该碰撞过程中动量和能量守恒,根据动量和能量守恒列出方程结合图象即可判断两球质量关系.
解:(1)A、92239U需要经过2次β衰变,才变为原子反应堆中的燃料钚94239pu,故A错误;
B、根据m=m0×()n,可知经过24100年n=1,带入得泄漏物质中钚原子的总数将降低为原来的
,故B错误;
C、α射线比β射线的贯穿本领弱,但是电离本领α射线比β射线强,故C错误;
D、长时间接受大剂量辐射,导致染色体变异,会出现癌症、甲状腺病患者增多的现象,故D正确.
故选D.
(2)两球碰撞过程中,动量、动能守恒,所以有:
mav0=mav1+mbv2①mav
=
ma v
+
mb v
②
联立①②解得:v1=v0,v2=
v0
由图象可知碰后a球速度v1小于零,因此ma<mb,故ACD错误,B正确.
故选B.
太阳的能量来自下面的反应:四个质子(氢核)聚变成一个毩粒子,同时发射两个正电子,若太阳辐射能量的总功率为P,质子H、氦核
He、正电子
e的质量分别为mp、mα、me,真空中的光速为c,求:
(1)写出核反应方程式.
(2)核反应所释放的能量△E.
(3)1s内参与上述热核反应的质子数目.
正确答案
(1)
(2)
(3)
(1)核反应方程式为
(2)质量亏损,根据爱因斯坦质能方程:
,核反应释放的能量,
(3)设单位时间内参与热核反应的质子数为N,依据能量关系
有,
已知中子质量为1.0087u,质子质量为1.0073u,氦核质量为4.0026u.1u=1.6606×kg,求两个中子和两个质子结合成一个氦核的过程中可释放多少eV的能量?(最后答案保留3位数字)
正确答案
27.4MeV
两个中子质量:1.0087u×2=2.0174u.
两个质子质量:1.0073u×2=2.0146u.
两个中子和两个质子的质量和:4.0320u.
氦核质量:4.0026u.
质量差:0.0294u.
ΔE==0.0294×1.6606×
J=27.4MeV
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