- 核反应和核能
- 共210题
太阳不断地辐射能量,温暖滋养着生物的生命。太阳内部存在质量是太阳质量一半以上的氢,在超高温作用下,氢被电离,互相碰撞,能使4个质子聚变成一个氦核(),并释放大量的能量。
(1)试写出此热核反应方程;
(2)试求此热核反应前后的质量亏损;
(3)试求此热核反应释放出的能量。
(已知质量为1.0073u,
质量为4.0015u,电子质量为0.00055u,1u相当于931.5MeV)
正确答案
(1) (2)
=0.0266u (3)
="24.87" MeV
⑴ 1
⑵ 2
=0.0266u
⑶
=0.0266×931.5MeV
="24.87" MeV
在磁感应强度为0.8T的匀强磁场中,一个静止的锂核俘获一个速度方向与磁场垂直大小为7.7×
m/s的中子后,放出一个
粒子。如果测得
粒子的速度大小为2.0×
m/s,方向与入射中子的速度方向相同,求
粒子和反应生成核在磁场中的径迹轨道半径之比。
正确答案
已知1个中子的质量mn,1个质子的质量mp,它们结合成的氘核()的质量mp。
(1)写出中子和质子结合成氘核的核反应方程;
(2)计算1个中子和1个质子结合成氘核时放出的能量。(已知光速c,结果用题中所给字母表示)
正确答案
(1)① 2分(2)(mn+mP-mD) c2
试题分析:1)① 2分
2)1个中子和1个质子结合成氘核时质量亏损: △m=mn+mP-mD 2分
根据爱因斯坦质能方程,放出的能量△E=△mc2 = (mn+mP-mD) c2 2分
点评:本题难度较小,在核反应前后要注意质量数守恒、核电荷数守恒
(12分)一个静止的质量为m1的铀核,放出
一个质量为m2的α粒子后,衰变成质量为m3的钍核
。(已知光速为c)
(1)写出核衰变反应方程
(2)算出该核衰变反应中释放出的核能
(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能,则钍核获得的动能有多大(用字母m1、m2、m3、c表示结果)
正确答案
(1)
(2)(m1- m2-m3)c2
(3)
解:(1) ………2分
(2)核衰变反应中的质量亏损 △m=m1- m2-m3 ………2分
核衰变反应中释放出的核能 △E=△mc2=(m1- m2-m3)c2 ………2分
(3)系统动量守恒,钍核和α粒子的动量大小相等,则:
………2分
由题知: 即
………2分
所以钍核获得的动能: ………2分
1932年,有人使动能为0.5MeV的质子与静止的73Li核碰撞,发现有两个同样的新核产生,这个核反应方程式为______已知上述反应中放出的那种新核的质量为6.6466×10-27kg,11H和73Li的质量分别为1.6726×10-27kg和11.6505×10-27kg,则反应中质量亏损△m=______kg.根据爱因斯坦质能关系,相当于放出______MeV的能量.
正确答案
根据质量数和电荷数守恒可得该反应方程为:11H+73Li→2 42He,
反应前后的质量亏损为:△m=1.6726×10-27kg+11.6505×10-27kg-2×6.6466×10-27kg=2.99×10-29kg.
根据质能方程释放能量为:△E=mc2=16.8MEeV
故答案为:11H+73Li→2 42He,2.99×10-29,16.8.
历史上第一次利用加速器实现的核反应,是用加速后动能为0.5 MeV的质子 轰击静止的
, 生成两个动能均为8.9 MeV的
(1 MeV=1.6×10-13 J)
(1)写出这个核反应方程
(2)此反应过程中的质量亏损为多少kg.?
正确答案
(1)
(2)Δm= 3.1×10-29 kg
略
(选修3-5选做题)
用中子轰击锂核发生核反应,生成氚核
和α粒子,同时释放出的核能为△E。上述核反应方程为:__________,核反应过程中的质量亏损为________(设真空中光速为c)。
正确答案
,
(10分)核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。近年来,受控核聚变的科学可行性已得到验证,目前正在突破关键技术,最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦,并释放一个中子。若已知氘原子的质量为2.0141u,氚原子的质量为3.0160u,氦原子的质量为4.0026u,中子的质量为1.0087u,1u = 1.66×10-27kg。
(1)写出氘和氚聚合的反应方程;
(2)试计算这个核反应释放出来的能量。(光速c=3.00×108m/s,结果取二位有效数字)
正确答案
(1)
(2)2.8×10-12J
(1)氘和氚聚合的反应方程: …………①
(2)核反应释放出来的能量: …………②
E=2.8×10-12J ………………④
评分标准:①式4分,②式2分,③④式各2分,共9分
(12分)精确的研究表明,不同的原子核,其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图9所示的关系。
(1)试根据此图说出至少两条相关信息。
(2)太阳的能量来自下面的反应:四个质子(氢核)聚变成一个α粒子,同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中微子,已知氢气燃烧与氧气化合生成水,每形成一个水分子释放的能量为6.2 eV,若想产生相当于太阳上1 kg的氢核聚变成α粒子所释放的能量,须燃烧多少千克氢气?α粒子质量mα="4.0026" u,质子质量mp="1.00783" u,电子质量me=5.48×10-4 u(u为原子质量单位,1u=1.6606×10-27kg,1u相当于931.5MeV的能量)
正确答案
(12分)(1)①Fe的核子质量较小;
②原子序数比Fe大的物质核子质量随原子序数增大而增大
③原子序数比Fe小的物质核子质量随原子序数减小而增大
写出任意两个,各得2分。其它信息只要合理也可给分。(4分)
(2) (2分)
(12分)(1)①Fe的核子质量较小;
②原子序数比Fe大的物质核子质量随原子序数增大而增大
③原子序数比Fe小的物质核子质量随原子序数减小而增大
写出任意两个,各得2分。其它信息只要合理也可给分。(4分)
(2)核反应方程:
质量损失为:=0.0027624u (1分)
能量损失为: (1分)
设:1kg氢核聚合释放能量为
则: (1分)
得: (1分)
设:一个氢气分子生成水释放能量为,一kg氢气分子生成水释放能量为
,
则: (1分)
得: (1分)
设:xkg氢气燃烧释放能量相当于1kg氢核聚变释放能量
则: (2分)
放射性元素衰变为
,此衰变过程的核反应方程是____;用此衰变过程中发出的射线轰击
,可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子,此核反应过程的方程是____。
正确答案
质量数守恒和电荷数守恒,配平守恒方程。关键在于氖的电荷数没有告诉,需要化学知识。
【考点定位】核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒
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