- 核反应和核能
- 共210题
原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源.当氘等离子体被加热到适当高温时,氘核参与的几种聚变反应发生可能而放出能量.这几种反应总的效果可以表示为,由平衡条件可知
正确答案
核反应方程式+
→
+
+k X,式子中
正确答案
下面列出的是两个核反应方程式,X1和X2各代表某种粒子。
①Be+
H→
B+X1②
U→
Th+X2
则以下判断中正确的是()
正确答案
一个静止的氮核俘获了一个速度为2.3×107m/s的中子生成一个复核A,A又衰变成B、C两个新核,设B、C的速度方向与中子的速度方向相同,B的质量是中子的11倍,速度是106m/s,B、C在同一磁场中做圆周运动的半径之比RB: RC= 11: 30
(1)求C核的速度大小.
(2)根据计算判断C核是什么.
(3)写出核反应方程.
正确答案
解:(1) 氮核俘获中子到衰变成B 、C 两个新核的过程中动量守恒
mnvn=mBvB+mCvC
根据衰变规律,可知C核的质量数为14 +1 -11=4
由此解得vC=3×106m/s
(2) 再由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的知识可得
联立以上两式解得
qC=2 ,而mC=4 ,则C 核是氦原子核.
(3) 核反应方程式是
已知一个氢原子核质量为1.673×10-27kg,
一个锂原子核质量为11.6505×10-27kg,一个氦
原子核质量为6.646×10-27kg,有一个锂核(37Li)受到一个质子的轰击变成两个α粒子。
(1)写出核反应方程式;
(2)求释放的核能为多少焦耳?
正确答案
(1)Li+
H——2
He (2)2.8×10-12J
(1):Li+
H——2
He
(2)△m=(11.6505×10-27+1.673×10-27-2×63646×10-27=0.0315×10-27kg)
△E=△mc2=0.0315×10-27×(3×108)2J=2.8×10-12J
一静止的铀核U(原子质量为232.0372u)放出一个带电粒子(原子质量为4.0026u)后衰变成钍核
Th(原子质量为228.0287u)。
①该过程的衰变方程为 ;
②求该衰变过程中放出的核能(1u相当于931MeV,结果保留2位有效数字)。
正确答案
①U→
Th+
;②5.5MeV
试题分析:①根据衰变过程中原子质量数、电荷数守恒可知,放出的带电粒子的质量数为:A=232-228=4,电荷数为:Z=92-90=2,所以该粒子为,其衰变方程为:
U→
Th+
;
②根据爱因斯坦质能方程可知,该衰变过程中放出的核能为:ΔE=Δmc2=232.0372u-(228.0287u+4.0026u)=0.0059u=0.0059×931MeV=5.5MeV
“人造太阳”并不是像太阳一样悬挂在天空,而是建造在地球上的受控热核聚变反应堆或核聚变电站,它能像太阳一样通过核聚变反应放出能量,进而发电,在合肥科学岛,我国最新一代核聚变实验装置“EAST”首次成功获得电流超过200 kA.时间近3 s的高温等离子放电,人造太阳能来自下面的反应:4个质子(氢核)聚变成1个a粒子,同时发射2个正电子和2个没有静止质量的中微子,“人造太阳”的总功率为P,质子、氢核、正电的质分别为,真空中的光速为c.
(1)写出核反应方程;
(2)求核反应所释放的能量△E
(3)求在时间内参与上述热核反应的质子数目。
正确答案
(1) (2)
(3)
(1)核反应方程式:。
(2)质量亏损为,根据爱因斯坦质能方程
,核反应所释放的能量为
。
(3)设时间内参与热核反应的质子数为
,依据能量关系有
,解得
。
(6分)2008年北京奥运会场馆周围 80%~90%的路灯将利用太阳能发电技术来供电,奥运会90%的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术.科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应,即在太阳内部4个氢核(H)转化成一个氦核(
He)和两个正电子(
e)并放出能量.(已知质子质量mP = 1.0073u,a粒子的质量ma= 4.0015u,电子的质量me= 0.0005u. 1u的质量相当于931.MeV的能量.)
(1)写出该热核反应方程;
(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量?(结果保留四位有效数字)
正确答案
解:①4H →
He +2
e (2分)
②Δm = 4mP-ma-2me= 4×1.0073u-4.0015u-2×0.0005u =" 0.0267" u (2分)
ΔE = Δ mc2 =" 0.0267" u×931.5MeV/u=24.86 MeV (2分)
略
1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子.科学研究表明其核反应过程是:α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核,复核发生衰变放出质子,变成氧核.设α粒子质量为m1,初速度为v0,氮核质量为m2,质子质量为m0,氧核的质量为m3,不考虑相对论效应.
①写出α粒子轰击氮核的核反应方程;
②α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间,复核的速度为多大?
③求此过程中释放的核能.
正确答案
①根据质量数和电荷数守恒可得α粒子轰击氮核方程为:
147N+42He→178O+11H
②设复核的速度为v,由动量守恒定律得:
m1v0=(m1+m2)v
解得:v=
③核反应过程中的质量亏损:△m=m1+m2-m0-m3
反应过程中释放的核能:
△E=△mc2=(m1+m2-m0-m3)•c2
答:①α粒子轰击氮核的核反应方程为147N+42He→178O+11H.
②复核的速度为v=.
③该核反应过程中释放的核能为(m1+m2-m0-m3)c2.
(6分) 经过m次α衰变和n次β衰变,变成
,则m= ,n= .
正确答案
7 , 4
试题分析:根据反映前后质量数守恒和核电荷数守恒可知,由此可知m=7、n=4
点评:本题难度较小,利用质量数守恒和核电荷数守恒是关键
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