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题型:简答题
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简答题

一个静止的(原子质量为232.0372u),放出一个α粒子(原子质量为4.00260u)后,衰变为(原子质量为228.0287u)。假设放出的核能完全变为Th核和α粒子的动能,试计算α粒子的动能(1uc2=931.5MeV)。

正确答案

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简答题

为确定爱因斯坦质能联系方程ΔE=Δmc2的正确性,设计了如下实验:用动能为E1="0.9 " MeV的质子去轰击静止的锂核Li,生成两个α粒子,测得这两个α粒子的动能之和为E="19.9" MeV.

(1)写出该核反应方程;

(2)计算核反应过程中释放出的能量ΔE;

(3)通过计算说明ΔE=Δmc2的正确性.(计算中质子、α粒子和锂核Li的质量分别取:mp="1.007" 3  u,mα="4.001" 5  u,mi="7.016" 0  u)

正确答案

(1)H+Li→2He

(2)18.9 MeV  (3)略

(1)H+Li→2He.

(2)Δm="(1.007" 3+7.016 0-2×4.001 5)u="0.020" 3u

ΔE="0.020" 3×931.5 MeV="18.9" MeV.

(3)反应前后系统总动能的增加为

E-E1="19.9" MeV-0.9 MeV="19.0" MeV

这与核反应释放的核能在误差允许范围内近似相等,说明ΔE=Δmc2是正确的.

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填空题

两个中子和质子结合成一个α粒子时,其核反应方程式是____________,该反应可放出28.30 MeV的能量;三个α粒子结合成一个碳核时,可放出7.26 MeV的能量,由此可推出:6个中子和6个质子结合成一个碳核时,可释放出的能量为____________MeV.

正确答案

2H+2n→He  92.16

2H+2n→He

可以认为6个中子和6个质子先结合成3个α粒子,然后3个α粒子再结合成一个碳核,因此共可释放核能为:(28.30×3+7.26) MeV="92.16" MeV.

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题型:填空题
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填空题

在氢原子中,电子(质量为m,电荷量为e)绕核做半径为r的匀速圆周运动从而形成电流,那么电子绕核运动的周期T=____________(设静电力常量为k).若电子在基态时运动形成的电流为I,当它处于量子数n=3的激发态时,所形成的电流为____________.

正确答案

  I/27

由k=mr()2得T=,由于T∝,r3=32r1,所以T3=27T1,所以I3==.

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简答题

由于铀235具有俘获慢中子而发生裂变的特点,但裂变时产生的中子速度很大,不易被铀235俘获而诱发新的裂变,所以在核反应堆中常用石墨作减速荆,当快中子与石墨原子核经过若干次弹性碰撞后变会变为慢中子.设每次碰撞前石墨的原子核都处于静止状态,一个具有初动能E0的中子,去正面弹性碰撞质量是中子质量的k倍的石墨原子核,试问:

(1)第一次碰撞后,中子的动能是多少?

(2)第n次碰撞后,中子的动能是多少?

 

正确答案

(1)        (2)

(1)设第一次碰撞后中子与碳核的速度分别为,由动量守恒和能量守恒有

所以,负号说明碰撞后速度方向与原方向相反,

(2)由以上分析可知:第二次碰撞后中子速度大小为

第三次为

第n次为,所以

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简答题

2006年,我国自行设计并研制的“人造太阳”——托卡马克实验装置运行获得重大进展,这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列。该反应所进行的聚变过程是,反应原料氘富存于海水中,而氚是放射性元素,自然界中不存在,但可以通过中子轰击锂核的人工核转变得到。则:

(1)请把下列用中子轰击锂核产生一个氚核和一个新核的人工核转变方程填写完整:+_____________→_____________+H。

(2)在(1)中,每生产lg的氚同时有多少个核实现了核转变?(阿伏伽德罗常数NA取6.0×1023个/mol)

(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时,平均每个核子释放的能量为5.6×10-13 J,求该核聚变过程中的质量亏损。

正确答案

解:(1)

(2)因为1g氚为,根据核反应方程实现核转变的也为

所以有实现了核转变

(3)根据爱因斯坦质能方程△E=△mc2,核聚变中有5个核子参加了反应,所以该核聚变中的质量亏损

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简答题

一个质子和两个中子聚变为一个氚核,已知质子质量mH=1.007 3 u,中子质量mn=1.008 7 u,氚核质量m=3.018 0 u。

(1)写出聚变方程;

(2)释放出的核能多大?

(3)平均每个核子释放的能量是多大?

正确答案

解:(1)聚变方程

(2)质量亏损△m=mH+2mn-m=(1.007 3+2×1.008 7-3.018 0)u=0.006 7 u

释放的核能△E=△mc2=0.006 7×931.5 MeV≈6.24 MeV

(3)平均每个核子放出的能量为

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简答题

(12分)从静止的镭核中射出的粒子垂直进入正交的匀强电场E和匀强磁场B,在电磁场中做直线运动,已知E=3.72×104N/C,B=2.0×10-3T。

(1)写出核反应式。

(2)放出粒子后,反冲核速度多大?

(3)若静止的镭核放出粒子是在匀强磁场中进行的,而且衰变后它们的速度均垂直于匀强磁场B,求粒子与反冲核做圆周运动的半径之比,并定性地画出粒子和反冲核运动的完整轨迹。

正确答案

(1)

(2)

(3)

(1)

(2)设粒子速度为v1 ,反冲核速度为v2 粒子在电磁中直线运动得:

由动量守恒定律得:

(3)

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简答题

两个动能均为0.35MeV的氘核对心正碰,聚变后生成氦核同时放出一个中子,已知氘核的质量为3. 3426 ×10-27kg ,氦核的质量为5.0049 ×10-27kg ,中子的质量为1. 6745 ×10-27kg. 设聚变中放出的能量都转变成了氦核和中子的动能,求氦核的动能.

正确答案

解:两个氘核发生聚变的质量亏损与放出的能量分别为    

△m=2mH-mHe-mn = (2×3.3426×10-27-5. 0049×10-27-1. 6745×10-27)  kg=5.8×10-3 kg

△E=△mc2=5.8×10-30×(3×108)2J=5. 22×10-13 J=3. 26MeV

两个氘核对心正碰发生聚变的过程中动量守恒

由此有mHvH-mHvH=mHevHe-mnvn

 两个氘核发生聚变的过程,由能量守恒有

联立以上三式解得氦核的动能为

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简答题

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 ,中子的质量为1.0087u 。   

(1) 写出聚变方程,求出释放能量(1u 相当于931.5MeV )。   

(2) 若反应前两氘核的动能均为0.35MeV ,正面相碰发生反应,且反应中释放的结合能全部转变为动能,则反应后氦核和中子的动能各为多大?

正确答案

解:(1)核反应方程为    反应中质量亏损为   

△m=(2mH-mHe-mn)    =2×2. 0136u-3. 0150u-1. 0087u =0. 0035u

所以释放能量为△E=0.0035×931.5 MeV=3.26 MeV

 (2)设反应中生成的中子和氦核的速度分别为vu、vHe

由反应中动量守恒和能量守恒知0=mnvn+mHevHe     ①

    ②

式中EkH=0. 35 MeV为反应前每个氘核的动能,

由①式得中子和氦核的速度大小之比为

则它们的动能之比为

所以

百度题库 > 高考 > 物理 > 核聚变和受控热核反应

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