- 原子核
- 共258题
已知在铀235裂变成钡和氪的过程中,质量亏损Δm="0.215" 3 u,则反应中平均每个核子释放的能量为多少?
正确答案
0.86 MeV
试题分析:由爱因斯坦质能方程可知
点评:本题难度较小,熟记爱因斯坦质能方程,代入公式计算即可
设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍,则粒子运动时的质量等于其静止质量的___________倍,粒子运动速度是光速的___________倍。
正确答案
k;
已知中子的质量是mn=1.6749×10-27kg,质子的质量是mp=1.6726×10-27kg,氘核的质量是mD=3.3436×10-27kg,质子和中子结合成氘核的过程中质量亏损是______kg,氘核的比结合能是______J.
正确答案
氘核是由1个质子、1个中子构成,其核子与原子核的质量差为:
△m=mp+mn-mD=1.6749×10-27kg+1.6726×10-27kg-3.3436×10-27kg=0.0039×10-27kg
氘核的结合能为△E=△mC2
代入数据,解得:△E=3.51×10-13J
氘核的比结合能为:=1.755×10-13J
故答案为:0.0039×10-27;1.755×10-13
(1)用质子轰击锂核生成2个α粒子.己知质子质量mp=1.0078u,α粒子的质量ma="4.0026" u,锂核质量mLi="7.0160" u,已知 lu的质量对应的能量为931.5MeV。
写出该反应的核反应方程式 ,核反应中释放出的能量为 。
(2)如图甲所示,在光滑水平面上的两小球发生正碰.小球的质量分别为m1和m2.图乙为它们碰撞后的s-t 图象.已知m1=0.1 kg.求m2的质量。
正确答案
(1) (1分); 17.3MeV (2分)
(2)解:图乙可以计算出碰前m1的速度v1=4m/s (1分)
碰后的速度v1′=-2m/s (1分)
由动量守恒m1v1+m2v2=m1v′1+m2v2′ (2分)
解之得m2=0.3 kg (1分)
略
裂变反应是目前核能利用中常用的反应。以原子核为燃料的反应堆中,当
俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式,其中一种可表示为:
235. 043 9 1.008 7 138. 917 8 93. 911 54
反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位u为单位)。已知1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV,此裂变反应释放出的能量是__________MeV。
正确答案
1.8×102
中国第三代核电自主化依托项目--山东海阳核电站一期工程,已于2009年10月正式开工。在核电站中,核反应堆释放的核能转化为电能。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.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=______。以mU、mBa、mKr分别表示92235U、56141Ba、3692Kr核的质量,mn、mp分别表示中子、质子的质量,c为真空中的光速,则在上述核反应过程中放出的核能ΔE=________。
正确答案
中子,3,(mU-mBa-mKr-2mn)c2
我国科学家经过艰苦努力,率先建成了世界上第一个全超导托克马克试验装置并调试成功。这种装置能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变,并稳定持续的输出能量,就像太阳一样为人类源源不断地提供清洁能源,被称为“人造太阳”。在该装置内所发生核反应的方程是,其中粒子X的符号是________。已知
H的质量为m1,
的质量为m2,
的质量是m3,X的质量是m4,光速为c,则发生一次上述核反应所释放核能的表达式为________。
正确答案
,(m1+m2-m3-m4)c2
一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子,已知铀核的质量为3. 853 131×10-25 kg,钍核的质量为3.786 567×10-25 kg,α粒子的质量为6.646 72×10-27 kg。在这个衰变过程中释放出的能量等于___________J。(保留两位有效数字)
正确答案
8.7×10-13
铀核裂变生成钡
和氪
已知
以及中子的质量分别是235. 043 9 u、140. 913 9 u、91. 897 3 u和1.008 7 u.
(1)试写出铀核裂变反应方程,并计算一个核裂变时放出的核能.
(2)我国秦山核电站的功率为30万千瓦,假如全部都能够发生这样的裂变,释放核能的1. 2%可转化为电能,试由此估算该核电站一年要消耗多少
.
正确答案
解:(1)核反应方程:
核反应中的质量亏损为△m= 235. 043 9u-140. 913 9 u- 91. 897 3 u-2×1. 008 7u=0. 215 3 u
根据质能方程可知每一个裂变所释放的能量为:
△E=△mc2=0. 215 3×931.5×106×1.6×10-19 J=3.21×10-11J
(2)核电站一年产生的电能为E=Pt=3×108×365×24×3600J=9.46×1015 J
每摩尔全部裂变所释放的能量为:E1=NA·△E
所以每年消耗的的质量为:
103 kg
(式中Mu为的摩尔质量,Mu=0.235 kg/mol)
一个氢原子的质量为1.6736×10-27 kg,一个锂原子的质量为11.6505×10-27 kg,一个氦原子的质量为6.6467×10-27 kg。一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子。
(1)写出核反应方程,并计算该反应释放的核能是多少?
(2)1mg锂原子发生这样的反应共释放多少核能?
正确答案
解:(1)H+
Li→2
He
由质能方程ΔE=Δmc2,得释放核能ΔE=2.76×10-12 J
(2)1mg锂原子含锂原子个数为10-6÷11.6505×10-27,每个锂原子对应的释放能量2.76×10-12 J,所以共释放2.37×108 J核能
某原子核的衰变过程是
表示放出一个
α粒子,下列说法中正确的是( )
A 核C比核B的中子数少2
B 核C比核A的质量数少5
C 原子核为A的中性原子的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多1
D 核C比核A的质子数少1
正确答案
A、D
此题仍然考查衰变和
衰变的规律及核反应过程中质量数和核电荷数守恒规律,根据题目先写出核反应方程,然后再进行比较
太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和、
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
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
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
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,日地中心的距离r=1.5×1011 m,地球表面处的重力加速度g=10 m/s2,1年约为3.2×107秒,试估算目前太阳的质量M。
(2)已知质子质量mp=1.6726×10-27 kg,质量mα=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)又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上,每秒通过的太阳辐射能w=1.35×103 W/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。)
正确答案
(1)2×1030 kg (2)4.2×10-12 J (3)1百亿年
(1)估算太阳的质量M
设T为地球绕日心运动的周期,则由万有引力定律和牛顿定律可知
①
地球表面处的重力加速度
②
③
以题给数值代入,得M=2×1030 kg ④
(2)根据质量亏损和质能公式,该核反应每发生一次释放的核能为
△E=(4mp+2me-mα)c2 ⑤
代入数值,得
△E=4.2×10-12 J ⑥
(3)根据题给假设,在太阳继续保持在主序星阶段的时间内,发生题中所述的核聚变反应的次数为 ⑦
因此,太阳总共辐射出的能量为
E=N·△E
设太阳辐射是各向同性的,则每秒内太阳向外放出的辐射能为
ε=4πr2w ⑧
所以太阳继续保持在主星序的时间为
⑨
由以上各式解得
以题给数据代入,并以年为单位,可得
t=1×1010年=1百亿年
设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍.则粒子运动时的质量等于其静止质量的 倍,粒子运动速度是光速的 倍。
正确答案
k;
根据相对论的知识,静止物体的能量是E=m0c²(m0是静止时的质量),运动时的能量E′=mc²(m为运动时的质量) E′/E=K m/m0=K;由相对论的质量关系式,解得
。
(选做题,选修3-5)
北京时间2011年3月11日在日本海域发生强烈地震,并引发了福岛核电站产生大量的核辐射,经研究,其中核辐射影响最大的是铯-137(Cs),可广泛散布到几百公里之外,且半衰期大约是30年。请写出铯 -137发生β衰变的核反应方程:__________。如果在该反应过程中释放的核能为E,则该反应过程中质量亏损为__________。[已知氙(Xe)为54号元素,钡(Ba)为56号元素]
正确答案
;
在真空中,原来静止的原子核在进行
衰变,放出
粒子的动能为E0,假设衰变后产生的新核用字母Y表示,衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来,真空中的光速为c,原子核的质量之比等于质量数之比,原子核的重力不计。
①写出衰变的核反应方程;
②求衰变过程中总的质量亏损。
正确答案
① ②
试题分析:①衰变的核反应方程:
②根据动量守恒定律
根据动能和动量的关系式
得
总动能
根据爱因斯坦质能方程
得
点评:微观粒子的动能也可以根据来计算,亏损质量由
来计算。
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