- 核裂变和裂变反应堆
- 共142题
1994年3月,中国科学技术大学研制成功了比较先进的HT7型超导托卡马克,托卡马克是研究受控核聚变的一种装置,这个词是Torodee(环形的)、kamera(真空室)、magmit(磁)的头两个字母以及katushke(线圈)的第一个字母组成的缩写词.根据以上信息,下述材料中可能正确的是( )
正确答案
ABD
目前所有具有实用价值的核反应堆全部采用核裂变模式,C错.线圈的作用是提供特殊的磁场来“盛放”核反应物,让其核能平稳释放,故A、B、D对.
静止的放射性原子核发生
衰变时,设放出的能量都转变成了
粒子和新核Y的动能.若测得
粒子的动能为E,则新核Y的动能为多大?衰变放出的能量为多大?
正确答案
镭(Ra)是历史上第一个被分离出来的放射性元素,已知能自发地放出α粒子而变成新核Rn,已知
的质量为M1=3.7533×10-25kg,新核Rn的质量为M2=3.6867×10-25kg,α粒子的质量为m=6.6466×10-27kg,现有一个静止的
核发生α衰变,衰变后α粒子的速度为3.68×105m/s。则:(计算结果保留两位有效数字)
①写出该核反应的方程式。
②此反应过程中放出的能量是多少?
③反应后新核Rn的速度是多大?
正确答案
(1) (2)
(3)
① (3分)
② (2分)
③(2分)
(1分)
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
略
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,mLi="7.016" 0 u)
正确答案
(1)H+
Li→2
He
(2)18.9 MeV (3)略
(1)H+
Li→2
He.
(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.
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+2
n→
He 92.16
2H+2
n→
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.
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=
=
.
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
。
(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),
曾落在日本广岛上爆炸的原子弹,相当于2万吨TNT炸药放出的能量,原子弹放出的能量约8.4×1013 J,试问有多少个原子核进行分裂?该原子弹中含铀
的质量最小限度为多少千克?(一个铀
原子核分裂时产生的能量约为200 MeV)
正确答案
解:一个原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV=200×106 eV=2.0×108×1.6×10-19 J=3.2×10-11 J
设共有n个核发生裂变,则
(个)
铀的质量
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