- 核能与反应堆技术
- 共486题
两个氘核结合成一个氦核的过程中可释放多少核能？若1千克氘完全结合成氦，则可放出多少能量？已知m氘＝2.0141u，m氦＝4.0026u．阿伏伽德罗常数N0＝6×1023.1/mol．
正确答案
3.57×1027MeV．
根据核能的计算公式可知，两个氘核结合成一个氦核的过程中，释放的核能为：△E＝△m×931.5＝(2m氘－m氦)×931.5＝23.8MEV．
知道了两个氘核结合成一个氦核所释放23.8MEV的能量，欲求1 kg氘完全结合成氦核所放出的能量，则需先弄清1kg氘中有多少对氘核．由氘的摩尔质量m0＝2×10－3kg，可以求出1kg氘中所含氘核的对数N：N＝
则1kg氘完全结合成氦的过程中所放出的能量为：
E＝N·△E＝1.5×1026×23.8＝3.57×1027MeV．
静止在匀强磁场中的
（1）写出此核反应的方程式 图5
（2）求产生的未知新粒子的速度。
正确答案
（1）
（1）
（2）设中子，氢核（
由
由
由动量守恒定律得：
由径迹图象可知
即：
解得
方向与中子速度方向相反
某实验室工作人员，用初速为v0=0.09c（c为真空中的光速）的α粒子，轰击静止在匀强磁场中的钠原子核
（1）写出核反应方程；
（2）求出质子的速度v（结果保留两位有效数字）。
正确答案
（1）
（1）
（2）α粒子、新核的质量分别为4m、26m，质子的速率为v，对心正碰，由动量守恒定律得：
（2分）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个r光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,，真空中的光速为c。辐射出的r光子的能量为 。
正确答案
略
、在某些恒星内，3个α粒子结合成1个
反应过程中的质量亏损是多少kg？反应过程中释放的能量是多少J？
正确答案
由题目可得到此核反应的方程为
由质能方程 
原子物理部分的考题有时还要担负检查考生用数学解决物理问题的运算能力的的任务，此题就要通过准确的计算来完成．在计算过程要注意质量、能量不同单位的表示，以及不同单位之间的换算关系．
1964年10月16日，我国在新疆罗布泊沙漠成功地进行了第一颗原子弹的爆炸试验，结束了中国的无核时代.
原子弹爆炸实际上是利用铀核在裂变时释放出很大能量，当裂变物质的体积超过临界体积而爆炸.
（1）完成核裂变反应方程式.
(2)铀原子核裂变能够自动持续下去的反应叫什么？产生这种反应的条件是什么？
正确答案
(1)
（1）根据电荷数守恒和质量数守恒可得，Xe的质量数为140，电荷数为54.
（2）原子核裂变能够持续下去的反应叫链式反应.能够发生链式反应的条件必须是:裂变材料超过它的临界体积，且每次裂变产生的中子数必须大于每次裂变需要的中子数，即中子再生率大于1.
一个放射性元素的原子核，经过x次α衰变、y次β衰变后，核中质子数减少a个，中子数减少b个，则x多大？y多大？
正确答案
设A核发生α衰变x次、发生β衰变y次后生成B核．A核原来的质量数为m、原来的电荷数为z．则根据电荷数守恒、质量数守恒关系可写出核反应方程：
质子数和中子数的变化方程：
联立这两个方程，解得
解决此类衰变问题的理论依据是：电荷数守恒、质量数守恒．同时还要注意到，每经历一次α衰变原子核的电荷数减2、质量数减4；每经历一次β衰变，原子核的电荷数加1、质量数不变化的规律．与其他题目不同的是，本题还讨论了中子数的变化．但核反应方程中并没有直接表示出中子的个数，不过我们可以用核子的质量数减去电荷数从而求得中子的个数．核反应前后的中子数之差就是中子个数的变化．
碳原子质量是12.000000u，可以看做由6个氢原子和6个中子组成的．求核子结合成碳原子核时释放的能量．(已知
正确答案
92.16MeV
氢原子质量及碳原子质量中均应包含它们核外电子的质量．但在计算中可减掉，故碳原子的质量代替碳原子核的质量，用氢原子质量代替氢原子核的质量．
6个氢原子质量
中子质量 
质量亏损 △m=(
释放能量
两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量为2.0136u，氦核质量为3.0150u，中子质量为1.0087u，则
（1）写出核反应方程；
（2）算出释放核能；
（3）若反应前两个氘核的功能均为0.355MeV，反应时发生的是正对撞，设反应后释放的核能全部转化为动能，则反应后氦核与中子的动能各为多大？
正确答案
(1) 
核反应中释放的能量可由爱因斯坦方程先计算出质量亏损后进而求得。
（1）核反应方程为
（2）质量亏损为
△m=2×2.0136―1.0087―3.0150
=0.0035（u）
而对应于1u的质量亏损，释放的核能为931.5MeV，于是上述核反应中释放的能量为
△E=0.0035×931.5MeV=3.26MeV
（3）设氘核
mσ－mσ=m1σ1－m2σ2
2Ek+△E=
由此解得
已知一个氘核和一个氚核聚变成氦原子核时放出17.6 MeV的能量,问4 g氘和6 g氚在聚变时总共可放出多少能量?
正确答案
2.11×1025 MeV
由氘核
故聚变后释放的总能量为
E总=nE=12.04×1023×17.6 MeV
=2.11×1025 MeV.
（12分）太阳现正处于主序星演化阶段．它主要是由电子和
（1）已知质子质量mp，氦核的质量mα，电子质量me，光速c．求每发生一次上述聚变反应所释放的核能；
（2）用上述辐射中产生的波长为400nm某一单色光去照射逸出功为3.0×10-19J金属材料铯时，能否产生光电效应？若能，求出产生的光电子的最大初动能．
正确答案
（12分）解析：（1）E
（2）
（12分）解析：（1）释放的核能：
所以可以产生光电效应．最大初动能为：
在核反应堆里，用石墨作减速剂，使铀核裂变所产生的快中子通过与碳核不断的碰撞而被减速。假设中子与碳核发生的是弹性正碰，且碰撞前碳核是静止的。已知碳核的质量近似为中子质量的12倍，中子原来的动能为E0，试求：
（1）经过一次碰撞后中子的能量变为多少？
（2）若E0＝1.76MeV，则经过多少次碰撞后，中子的能量才可减少到0.025eV。
正确答案
（1）
按弹性正碰的规律可求出每次碰撞后中子的速度变为多少，对应的动能也就可以求解；在根据每次碰撞前后的动能之比与需要减少到0.025eV与原动能E0的比值关系，取对数求出碰撞次数（必须进位取整）。
（1）弹性正碰遵循动量守恒和能量守恒两个规律。设中子的质量为m，碳核的质量为M，有：
由上述两式整理得：
则经过一次碰撞后中子的动能：
（2）同理可得
……
设经过n次碰撞，中子的动能才会减少至0.025eV，即
He是月球上特有的能源材料，月球上总共有100万吨3He，这是由于太阳风中带有大量的中子，这些中子打入月球表面的__________中形成的.月球表面稀薄的气体里，每1 cm3有数千个3He分子，科学家设想收集这些3He可以在月球上建立__________发电站，并用这些电能开发月球，用不完的电能可以通过____________形式送往地球.
正确答案
3He是
已知：
正确答案
AD
由小原子核组成较大的原子核过程为核聚变,A对.该反应的质量亏损为(m1+m2)-(m3+m4)故D对.
铋核（
（1）完成核反应方程；
（2）1 g铋212全部衰变成铅208所放出的能量是多少？
正确答案
(1)
(2)3.18×1028 eV
（1）
（2）E=（89.5×105+22.5×105）×
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