热门试卷

利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站．核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已具备了发展核电的基本条件. 已知铀核的质量为235.0439 u，中子质量为1.0087 u，锶(Sr)核的质量为89.9077 u，氙(Xe)核的质量为135.9072 u．1 u＝1.66×10-27 kg，浓缩铀中铀235的含量占2%。

（1）核反应堆中的“燃料”是U，完成下面的核反应方程式：U＋n→Sr＋Xe＋10n；

（2）一个铀核发生裂变所释放出的能量是多少？

（3）一座100万千瓦的核电站每年放出的热量是3.2×1016 J。则每年需要多少吨浓缩铀？

核聚变能以氘、氚等为燃料，具有安全、洁净、储量丰富三大优点，是最终解决人类能源危机的最有效手段．

（1）两个氘核H结合成一个氦核He时，要放出某种粒子，同时释放出能量，写出核反应的方程．若氘核的质量为m1，氦核的质量为m2，所放出粒子的质量为m3，求这个核反应中释放出的能量为多少？

（2）要使两个氘核能够发生聚变反应，必须使它们以巨大的速度冲破库仑斥力而碰到一起，已知当两个氘核恰好能够彼此接触发生聚变时，它们的电势能为（其中e为氘核的电量，R为氘核半径，ε0为介电常数，均为已知），则两个相距较远（可认为电势能为零）的等速氘核，至少具有多大的速度才能在相向运动后碰在一起而发生聚变？

（3）当将氘核加热成几百万度的等离子状态时就可以使其获得所需速度．有一种用磁场来“约束”高温等离子体的装置叫做“托卡马克”，如图所示为其“约束”原理图：两个同心圆的半径分别为r1和r2，等离子体只在半径为r1的圆形区域内反应，两圆之间的环形区内存在着垂直于截面的匀强磁场．为保证速率为v的氘核从反应区进入磁场后不能从磁场区域的外边界射出，所加磁场磁感应强度的最小值为多少？（不考虑速度大小对氘核质量的影响）

太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子的H、He等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e+4H→He+释放的核能，这些核能最后转化为辐射能，根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的H核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段，为了简化，假定目前太阳全部由电子和H核组成．

（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M，已知地球半径R=6.4×106 m，地球质量m=6.0×1024 kg，月地中心的距离r=1.5×1011 m，地球表面处的重力加速度g=10m/s2，1年约为3.2×107 s，试估算目前太阳的质量M．

（2）已知质量mp=1.6726×10-27 kg，He质量ma=6.6458×10-27 kg，电子质量me=0.9×10-30 kg，光速c=3×108 m/s．求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能．

（3）又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能W=1.35×103 J/m2．试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命．（估算结果只要求一位有效数字）

物理选修3-5

（1）太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看做是4个氢核（H）结合成1个氦核（He）．下表中列出了部分粒子的质量（1u相当于931.5MeV的能量）

①写出氢核聚变的核反应方程：______．

②计算发生一次核反应释放的能量．（以MeV为单位，结果保留三位有效数字）

（2）在2010年温哥华冬奥会上，首次参赛的中国女子冰壶队喜获铜牌，如图为中国队员投掷冰壶的镜头．假设在此次投掷中，冰壶运动一段时间后以0.4m/s的速度与对方的静止冰壶发生正碰，碰后中国队的冰壶以0.1m/s的速度继续向前滑行．若两冰壶质量相等，则对方冰壶获得的速度多大？

一静止的核衰变为Y核时，放出α粒子，已知X核和Y核、α粒子的质量分别为M0，M1，M2，假定核反应过程释放的核能全部转化为动能．则：

（1）写出该核反应方程；

（2）试求衰变放出的α粒子的动能．

（1）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贮满615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为νe+CI→Ar+e．已知Cl核的质量为36.95658u，Ar核的质量为36.95691u，e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）．

（2）如图所示，质量为m=1kg的滑块，以v0=5m/s的水平初速度滑上静止在光滑水平面的平板小车，小车足够长，质量M=4kg．求：

①滑块与小车的共同速度v；

②整个运动过程中产生的内能E．

两个氘核聚变产生一个中子和氦核（氦的同位素）．已知氘核的质量mD=2.01360u，氦核的质量mHe=3.0150u，中子的质量mn=1.0087u．

（1）写出聚变方程并计算释放的核能．

（2）若反应前两个氘核的动能为0.35Mev．它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转化为动能，则产生的氦核和中子的动能各为多大？

两个氘核聚变产生一个中子和氦核（氦的同位素）。已知氘核的质量，氦核的质量，中子的质量。

（1）写出聚变方程并计算释放的核能。

（2）若反应前两个氘核的动能为0.35Mev。它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转化为动能，则产生的氦核和中子的动能各为多大？

（1）如图所示，小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，关于上述过程，下列说法中正确的是______________；

A．男孩和木箱组成的系统动量守恒

B．小车与木箱组成的系统动量守恒

C．男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒

D．木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同

（2）若氢原子的基态能量为E（E＜0 ），各个定态的能量值为En=E/n2（n=1，2，3…），则为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚，所需的最小能量为______________；若有一群处于n=2能级的氢原子，发生跃迁时释放的光子照射某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功至多为______________（结果均用字母表示）；

（3）在某些恒星内，3个α粒子可以结合成一个核，已知核的质量为1.99502×10-26kg, α粒子的质量为6.64672×10-27kg，真空中的光速c=3×108m/s，计算这个反应中所释放的核能（结果保留一位有效数字）。

一个静止的氡核22286Rn放出一个α粒子后衰变为钋核21884PO．

（1）写出衰变方程；

（2）假设放出的核能完全转变为钋核与α粒子的动能，求α粒子的动能多少MeV？（m氡=222.08663u，mα=4.00387u，m钋=218.0766u）

一个稳定的原子核质量为M，处于静止状态，它放出一个质量为m的粒子后做反冲运动，已知该过程质量亏损为△m，如果释放的能量全部转化反冲核和粒子的动能，则粒子的速度为多大？（△m远小于m和M，真空中光速为c）

已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，He核的质量为3.0150u，（1u相当于931.5MeV的能量）

（1）写出两个氘核聚变成He的核反应方程．

（2）计算上述核反应中释放的核能．

（3）若两个氘核以相等的大小为0.35MeV的动能做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的He核的动能是多少？

用中子轰击锂核（36Li）发生核反应，生成氚核（13H）和α粒子，同时释放出4.8MeV的核能（1eV=1.6×10-19J）．

（1）写出上述核反应方程．

（2）计算核反应过程中的质量亏损（以千克为单位，计算结果保留两位有效数字）．

（3）若反应前中子以0.3MeV的动能和锂核发生正碰，且碰撞前中子和锂核具有等大反向的动量，核反应过程中释放出的核能全部转化为动能，则反应后生成的氚核和α粒子的动能各为多大？