- 核裂变和裂变反应堆
- 共142题
(12分)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
,放出的核能最后转化为辐射能(普朗克常量
J·s).要求:
(1)已知质子质量mp,氦核的质量mα,电子质量me,光速c.求每发生一次上述聚变反应所释放的核能;
(2)用上述辐射中产生的波长为400nm某一单色光去照射逸出功为3.0×10-19J金属材料铯时,能否产生光电效应?若能,求出产生的光电子的最大初动能.
正确答案
(12分)解析:(1)E
(2)
(12分)解析:(1)释放的核能: (4分)
(2)单色光的能量为:
(4分)
所以可以产生光电效应.最大初动能为:
(4分)
在核反应堆里,用石墨作减速剂,使铀核裂变所产生的快中子通过与碳核不断的碰撞而被减速。假设中子与碳核发生的是弹性正碰,且碰撞前碳核是静止的。已知碳核的质量近似为中子质量的12倍,中子原来的动能为E0,试求:
(1)经过一次碰撞后中子的能量变为多少?
(2)若E0=1.76MeV,则经过多少次碰撞后,中子的能量才可减少到0.025eV。
正确答案
(1)(2)
按弹性正碰的规律可求出每次碰撞后中子的速度变为多少,对应的动能也就可以求解;在根据每次碰撞前后的动能之比与需要减少到0.025eV与原动能E0的比值关系,取对数求出碰撞次数(必须进位取整)。
(1)弹性正碰遵循动量守恒和能量守恒两个规律。设中子的质量为m,碳核的质量为M,有:
由上述两式整理得:
则经过一次碰撞后中子的动能:
(2)同理可得
……
设经过n次碰撞,中子的动能才会减少至0.025eV,即,
,解上式得
。
He是月球上特有的能源材料,月球上总共有100万吨3He,这是由于太阳风中带有大量的中子,这些中子打入月球表面的__________中形成的.月球表面稀薄的气体里,每1 cm3有数千个3He分子,科学家设想收集这些3He可以在月球上建立__________发电站,并用这些电能开发月球,用不完的电能可以通过____________形式送往地球.
正确答案
He或2He 核聚变 电磁波或微波
3He是 He的同位素,它是中子打入某种粒子后得到的,设未知粒子为
X,据核反应方程的逆向分析可得出:
X+
n→
He,显然
X应为
He,它仍是
He的同位素.
2011年3月11日,日本发生9.0级地震后爆发海啸,导致福岛核电站核泄漏,核安全问题引起世界关注。福岛核电站属于轻水反应堆,即反应堆使用普通水作为减速剂,使快中子减速变成慢中子,便于被俘获,发生可控制核裂变的链式反应。
(1)若铀核俘获一个慢中子,发生核裂变后产生了
和
,试写出核裂变方程;
(2)若快中子的减速过程可视为快中子与普通水中核发生对心正碰后减速。上述碰撞过程可简化为弹性碰撞,现假定某次碰撞前快中子速率为v0,靶核
核静止.试通过计算说明,此次碰撞后中子的速度变为多少?(已知氢核质量和中子质量近似相等)
正确答案
(1)
(2)v=0
配平下列核反应方程,并说明属于何种反应。+( ),属于___________。
正确答案
,裂变反应
已知:、
、
、
的质量分别为m1、m2、m3、m4,则关于核反应:
+
→
+
,下列说法正确的是( )
正确答案
AD
由小原子核组成较大的原子核过程为核聚变,A对.该反应的质量亏损为(m1+m2)-(m3+m4)故D对.
铋核(Bi)要放出一个α粒子变成另一个粒子,已知α粒子动能为89.5×10-5 eV,另一粒子动能为22.5×105 eV,则(不计反冲核动能)
(1)完成核反应方程;
(2)1 g铋212全部衰变成铅208所放出的能量是多少?
正确答案
(1)Bi→
Pb+
He+
e
(2)3.18×1028 eV
(1)Bi→
Pb+
He+
e.
(2)E=(89.5×105+22.5×105)××6.02×1023 eV=3.18×1028 eV.
重核的 变和轻核的 变都能释放核能。太阳辐射出的能量来源于 变;目前,核反应堆放出的能量来源于 变。(填“聚” 或“裂”)
正确答案
裂 , 聚 , 聚 , 裂
试题分析:重核的裂变和轻核的聚变都能释放核能。太阳辐射出的能量来源于聚;目前,核反应堆放出的能量来源于裂变
点评:本题难度较小,该题相当于尝试性问题,无论是文科生还是理科生都要了解
2012年11月23日上午,舰载机歼-15在我国首艘航母“辽宁航”上成功起降.可控核反应堆是驱动航空母舰的理想设备,其工作原理是利用重核裂变反应释放出大量核能获得动力.U+n→
Ba+
Kr+yX是若干核反应的一种,其中n为中子,X为待求粒子,y为X的个数,则X是______(选填“质子”、“中子”、“电子”),y=______.
正确答案
根据电荷数守恒、质量数守恒知,yX的总电荷数为0,总质量数为3,知X为中子,y为3.
故答案为:中子,3
1999年10月日本的一家核电站发生了核泄露,对附近的环境造成了很大的危害。核泄露直接导致严重的环境污染,产生的射线具有非常大的危害性,能够使动植物体内的细胞发生癌变,致使生物死亡。根据以上材料回答以下问题:核电站的发电原理是通过核裂变产生巨大的能量,完成下面铀核裂变可能的一个反应方程+___________ ,并计算1个铀核裂变放出的能量是___________J。(结果保留两位有效数字,235U、141Ba、92Kr和中子的质量分别为235.049 3 u,140.913 9 u,91.897 3 u,1.008 7 u,1 u=1.66×10-27 kg)
正确答案
,3.3×10-11
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