- 核能与反应堆技术
- 共486题
有些核反应过程是吸收能量的.例如,在中,核反应吸收的能量=[(O+H)-(X+N)]2。在该核反应方程中,X表示什么粒子?X粒子以动能k轰击静止的N核,若k=,则该核反应能否发生?请简要说明理由.
正确答案
42He;不能发生,因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求
正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术,它为临床诊断和治疗提供全新的手段。PET在心脏疾病诊疗中,需要使用放射正电子的同位素氮13示踪剂。氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的,反应中同时还产生一个粒子,试写出该核反应方程。
正确答案
写出下列两个核反应的反应方程:
2713Al(铝核)俘获一个α粒子后放出一个中子:________________;
α粒子轰击147N(氮核)放出一个质子:________________。
正确答案
(1)(4分)原子核具有天然放射性,它经过若干次α衰变和β衰变后会变成新的原子核。下列原子核中,有三种是
衰变过程中可以产生的,它们是 (填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得3分.选对3个得4分;每选错I个扣2分,最低得分为0分)
A. B.
C.
D.
E.
(2)(8分)如图所示,光滑水平面上有三个物块A、B和C,它们具有相同的质量,且位于同一直线上。开始时,三个物块均静止,先让A以一定速度与B碰撞,碰后它们粘在一起,然后又一起与C碰撞并粘在一起,求前后两次碰撞中损失的动能之比。
正确答案
(1)ACD (2)3
(1)发生α衰变时放出,发生β衰变时放出电子
,每发生一次α衰变质量数减少4,电荷数减少2,每发生一次β衰变质量数不变化,电荷数增加1,由质量数的变化可确定α衰变的次数(必须是整数),进而可知β衰变的次数。若原子核
衰变成
,发生α衰变的次数是
,发生β衰变的次数为82+2×7-90=6,均是整数,符合要求,选项A正确。同理,逐一判断可知,ACD符合要求。
(2)设三个物块的质量均为m;A与B碰撞前A的速度为v,碰撞后共同速度为v1;A、B与C碰撞后的共同速度为v2.由动量守恒定律得
mv=2mv1
mv=3mv2
设第一次碰撞中动能的损失为ΔE1,设第二次碰撞中动能的损失为ΔE2,由能量守恒定律得
联立以上各式,解得
【考点定位】(1)考查核反应的电荷数和质量数守恒。
(2)考查动量守恒定律。
(2009·江苏高考)在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出.中微子的性质十分特别,因此在实验中很难探测.1953年,莱克斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统,利用中微子与水中H的核反应,间接地证实了中微子的存在.
(1)中微子与水中的H发生核反应,产生中子(
n)和正电子(
e),即
中微子+H→
n+
e
可以判定,中微子的质量数和电荷数分别是________.(填写选项前的字母)
(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇,与电子形成几乎静止的整体后,可以转变为两个光子(γ),即
e+
e→2γ
已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31 kg,反应中产生的每个光子的能量约为________J.正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子,原因是________.
正确答案
(1)A (2)8.2×10-14 遵循动量守恒
(1)由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知A正确.
(2)由能量守恒有2E=2mec2,所以E=mec2=9.1×10-31×(3.0×108)2 J=8.2×10-14 J.反应过程中动量守恒且总动量为零.
(选修3-5选做题)
具有放射性,能自发衰变放出某种粒子,其核反应方程为
,请完成下列填空:
粒子中含有_________个中子;1919年英国物理学家卢瑟福用该粒子轰击氮核
,发现了___________,其核反应方程为____________________。
正确答案
2,质子,
完成下列核反应方程,并说明其反应类型。
①+__________,属_________反应;
②+__________,属__________反应;
③→__________+
,属__________反应。
正确答案
①,裂变;②
,衰变;③
,聚变
用加速后动能Ek0的质子H轰击静止的原子核X,生成两个动能均为Ek的
He核,并释放出一个频率为ν的γ光子.写出上述核反应方程:______.这次核反应中的质量亏损为______(光在真空中传播速度为c).
正确答案
根据电荷数守恒、质量数守恒有:H+
X→2
He.
释放的核能△E=2Ek+hv-Ek0.
根据爱因斯坦质能方程得,△E=△mc2,
解得△m=
故答案为:H+
X→2
He,
历史中在利用加速器实现的核反应,是用加速后动能为0.5MeV的质子H轰击静止的X,生成两个动能均为8.9MeV的
He。(1MeV=1.6×10-13 J)
(1)上述核反应方程为___________。
(2)质量亏损为___________kg。
正确答案
(1)或
(2)
如图所示为____________发现质子的实验装置。M是显微镜,S是荧光屏,窗口F处装有银箔,气体可从阀门T充入,A是放射源。下列说法中正确的是
[ ]
A.放射源A放出的是α粒子
B.充入氮气前,调整银箔厚度,使S上能见到质子引起的闪烁
C.充入纯净的氧气后,会在S上见到质子引起的闪烁
D.该实验的核反应方程为:+
→
+
正确答案
查德威克,A
室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡。氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中。氡看不到,嗅不到,即使在氡浓度很高的环境里,人们对它也毫无感觉。氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌,是除吸烟外导致肺癌的第二大因素。静止的氡核放出一个粒子x后变成钋核
,钋核的动能为Ek1,若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子x的动能。试回答以下问题:
①写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子x);
②求粒子x的动能Ek2。
正确答案
①②
试题分析:①
② 设钋核的质量为m1、速度为v1,粒子x的质量为m2、速度为v2
根据动量守恒定律 有
粒子x的动能
点评:本题难度中等,首先应根据核反应的质量数守恒和核电荷数守恒判断生成新的原子核的质量数,再由分裂前后动量守恒列公式求解
雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖。他探测中微子所用的探测器的主体是一个储满615t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶。电子中微子可以将一个氯核变为一个氩核,核反应方程式为。已知
,
,
的质量为0.00055u,1u质量对应的能量为931.5MeV。根据以上数据,可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为 MeV(结果保留两位有效数字)。
正确答案
0.82MeV
试题分析:由题意可得:电子中微子的能量E=mc2-(mAr+me-mCl)·931.5MeV
=(36.95691+0.00055-36.95658)×931.5MeV=0.82MeV
则电子中微子的最小能量为 Emin=0.82MeV
点评:难度中等,应用爱因斯坦质能方程时,注意单位的使用。当用kg单位,c用m/s时,
单位是J,也可像本题利用1 u质量对应的能量为931.5MeV
用中子轰击锂核(36Li)发生核反应,产生氚和α粒子并放出4.8 MeV的能量.
小题1:写出核反应方程式;
小题2:求上述反应中的质量亏损为多少(保留两位有效数字);
小题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?
正确答案
小题1:36Li+01n―→13H+24He+4.8 MeV
小题2:8.5×10-30 kg
小题3:3∶4
(1)根据质量数和核电荷数守恒:
(2)根据爱因斯坦质能方程:
(3)设m1、m2、 v1、v2分别为氦核、氚核的质量和速度,
由动量守恒定律得
氦核、氚核的动能之比:
以下是四个核反应方程,请把X1、X2、X3和X4代表的核符号填写在核反应方程后面的空格内.
①U+
n→
Sr++3X1
②P→
Si+X2
③U→
Th+X3
④Th→
Pa+X4
则X1:______;X2:______;X3:______;X4______.
正确答案
根据质量数和电荷数守恒得x1的电荷数为0,质量数为1,所以x1是中子;
同理x2的电荷数为1,质量数为0,所以x1为正电子;
x3的电荷数为2,质量数为4,所以x3是氦原子核;
x4的电荷数为-1,质量数为0,所以x4是负电子.
故答案为:n
e
He
e
1919年,卢瑟福用α粒子撞击14N核,打出了质子.该核反应方程为:+
→
+
.如图.
上述核反应可以用如下的模型来表示,运动的α粒子撞击一个静止的14N核,它们暂时形成一个整体(复合核),随即复合核迅速转化成一个质子和另一个原子核.已知复合核发生转化需要能量1.19 MeV.那么要想发生上述核反应,入射的α粒子的能量至少要多大?
正确答案
1.53 MeV
α与N核撞击过程Mαvα=(mα+mN)v
复合核获得能量mαvα2-
(mα+mN)v2
=mαvα2·
="1.19" MeV
得mαvα2="1.53" MeV.
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