原子核-核反應(yīng) 核能.doc

核反應(yīng) 核能要點(diǎn)一 核反應(yīng)1.一個(gè)U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng),其裂變方程為U +nX+Sr+n,則下列敘述正確的是 （ ）A.X原子核中含有86個(gè)中子B.X原子核中含有141個(gè)核子C.因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量,根據(jù)E=mc2,所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加D.因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量,出現(xiàn)質(zhì)量虧損,所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少答案 A要點(diǎn)二 核力、核能2.雷蒙德戴維斯因研究來自太陽(yáng)的電子中微子（e）而獲得了2002年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).他探測(cè)中微子所用的探測(cè)器的主體是一個(gè)貯滿615 t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶.中微子可以將一個(gè)氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)氬核和一個(gè)電子,其核反應(yīng)方程式為e+ClAr+e.已知Cl核的質(zhì)量為36.956 58 u, Ar核的質(zhì)量為36.956 91 u,e的質(zhì)量為0.000 55 u,1 u質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為 931.5 MeV.根據(jù)以上數(shù)據(jù),可以判斷參與上述反應(yīng)的電子中微子的最小能量為 （ ）A.0.82 MeVB.0.31 MeVC.1.33 MeVD.0.51 MeV答案 A要點(diǎn)三 裂變與聚變3.如圖所示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象.下列說法中正確的是 （ ）A.若D和E能結(jié)合成F,結(jié)合過程一定要釋放能量B.若D和E能結(jié)合成F,結(jié)合過程一定要吸收能量C.若A能分裂成B和C,分裂過程一定要釋放能量D.若A能分裂成B和C,分裂過程一定要吸收能量答案 AC題型1 核反應(yīng)方程的書寫及核反應(yīng)的種類【例1】有下列4個(gè)核反應(yīng)方程（1）a、b、c、d四種粒子依次是 （ ）（2）上述核反應(yīng)依次屬于 （ ）A.衰變、人工轉(zhuǎn)變、人工轉(zhuǎn)變、聚變B.裂變、裂變、聚變、聚變C.衰變、衰變、聚變、聚變D.衰變、裂變、人工轉(zhuǎn)變、聚變答案 （1）B （2）D題型2 核能的計(jì)算【例2】靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的Pu核,沿與磁場(chǎng)垂直的方向射出一個(gè)粒子后,變成鈾的一種同位素核,同時(shí)釋放出能量為0.09 MeV的光子.（Pu的質(zhì)量為238.999 655 u,鈾核質(zhì)量為 234.993 47 u,粒子質(zhì)量為4.001 509 u,1 u=1.660 56610-27 kg）若不計(jì)光子的動(dòng)量,求:（1）鈾核與粒子回轉(zhuǎn)半徑之比RUR.（2）粒子的動(dòng)能為多少?答案 （1）146 （2）4.195 MeV題型3 科技物理【例3】天文學(xué)家測(cè)得銀河系中氦的含量約為25 %,有關(guān)研究表明,宇宙中氦生成的途徑有兩條:一是在宇宙誕生后二分鐘左右生成的;二是在宇宙演化到恒星誕生后,由恒星內(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)生 成的.（1）把氫核聚變反應(yīng)簡(jiǎn)化為4個(gè)氫核（H）聚變成氦核（He）,同時(shí)放出2個(gè)正電子（e）和2個(gè)中微子（e）,請(qǐng)寫出該氫核聚變反應(yīng)的方程,并計(jì)算一次反應(yīng)釋放的能量.（2）研究表明,銀河系的年齡約為t=3.81017 s,每秒鐘銀河系產(chǎn)生的能量約為11037 J（即 P=11037 J/s）.現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應(yīng),試估算銀河系中氦的含量（最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字）.（3）根據(jù)你的估算結(jié)果,對(duì)銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷.（可能用到的數(shù)據(jù):銀河系質(zhì)量約為M=31041 kg,原子質(zhì)量單位1 u=1.6610-27 kg,1 u相當(dāng)于 1.510-10 J的能量,電子質(zhì)量m=0.000 5 u,氦核質(zhì)量m=4.002 6 u,氫核質(zhì)量mp=1.007 8 u,中微子e質(zhì)量為零）答案 （1）4HHe+2e+2e 4.1410-12 J（2）2 % （3）銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的1.在下列四個(gè)核反應(yīng)方程中,x表示He,且屬于聚變的反應(yīng)是 （ ）A.U+nSr+Xe+3xB.H+Hx+nC.PSi+xD.Mg+xAl+H答案 B2.（2009安慶模擬）據(jù)媒體報(bào)道,叛逃英國(guó)的俄羅斯前特工利特維年科在倫敦離奇身亡,英國(guó)警方調(diào)查認(rèn)為毒殺利特維年科的是超級(jí)毒藥放射性元素釙（Po）,若該元素發(fā)生衰變,其半衰期是138天,衰變方程為PoX+He+,則下列說法中正確的是 （ ）A.X原子核含有124個(gè)中子B.X原子核含有206個(gè)核子C.射線是由處于激發(fā)態(tài)的釙核從較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的D.100 g的Po經(jīng)276天,已衰變的質(zhì)量為75 g答案 ABD3.U受中子轟擊時(shí)會(huì)發(fā)生裂變,產(chǎn)生Ba和Kr,同時(shí)放出能量.已知每個(gè)鈾核裂變釋放的平均能量為200 MeV.（1）寫出核反應(yīng)方程.（2）現(xiàn)在要建設(shè)發(fā)電功率為5105 kW的核電站,用U作為核燃料,假設(shè)核裂變釋放的能量一半轉(zhuǎn)化為電能,那么該核電站一天消耗U多少千克?（阿伏加德羅常數(shù)取6.01023 mol-1）答案 （1）U +nBa+Kr +n+200 MeV （2）1.06 kg4.關(guān)于“原子核的組成”的研究,物理學(xué)的發(fā)展過程經(jīng)歷了如下幾個(gè)重要的階段:1919年,盧瑟福用粒子轟擊氮核從而發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子;1920年,盧瑟福預(yù)言“原子核內(nèi)可能還有質(zhì)量與質(zhì)子相近的中性粒子存在”.1930年,約里奧居里夫婦用釙（Po）放出的粒子轟擊鈹（Be）,產(chǎn)生了一種貫穿能力極強(qiáng)的射線,研究發(fā)現(xiàn)這種射線是一種中性粒子流;1932年,查德威克用這種射線轟擊氫原子和氮原子,打出了一些氫核（質(zhì)子）和氮核,測(cè)量出被打出的氫核和氮核的速度,并由此推算出這種粒子的質(zhì)量而發(fā)現(xiàn)了中子.查德威克認(rèn)為:氫核、氮核的熱運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于未知粒子的速度而可以忽略不計(jì);被碰出的氫核、氮核之所以會(huì)具有不同的速率是由于碰撞的情況不同而造成的,其中速率最大的應(yīng)該是彈性正碰的結(jié)果.實(shí)驗(yàn)中測(cè)得氫核的最大速度為vH=3.3107 m/s,氮核的最大速度為vN=4.5 106 m/s;已知mN=14mH.請(qǐng)你根據(jù)查德威克的研究,經(jīng)過推理計(jì)算,證明盧瑟福的“預(yù)言”是正確的.答案 查德威克認(rèn)為氫核、氮核與未知粒子之間的碰撞是彈性正碰;設(shè)未知N粒子質(zhì)量為m,速度為v0,氫核的質(zhì)量為mH,最大速度為vH,并認(rèn)為氫核在打出前為靜止的,那么根據(jù)動(dòng)量守恒和能量守恒可知:mv0=mv+mHvH =其中v是碰撞后未知粒子的速度,由此可得:vH=同樣可求出未知射線與氮原子碰撞后,打出的氮