高中物理 5.2裂变及其应用自我小测 沪科版选修3-5.doc

裂变及其应用1原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由四部分组成()a原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统b原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统c原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统d原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统2核反应堆的燃料是_，石墨、重水等作为_使裂变时产生的中子速度减小，易于被镉核吸收；用镉棒_以控制核反应堆的_，再用水等流体在反应堆内外循环流动传输反应中产生的热量。31999年10月日本的一家核电站发生了核泄漏事件，对附近的环境造成了很大的危害。核泄漏直接导致严重的环境污染，其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unbakr_，并计算1 kg铀核裂变放出的能量是_ kj.(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 u1.661027 kg)。4已知在铀235裂变成钡和氪的过程中，质量亏损m0.215 3 u，则反应中平均每个核子释放的能量为多少？5每昼夜消耗220 g铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它生产的电功率为多大？(每个铀核裂变时放出的能量是200 mev)6苏联的切尔诺贝利核电站曾发生核泄漏，使居住在附近的人都遭受到了不同程度的影响，在核泄漏后，该地区存在着各种不同的放射性射线。假设其中有一种是由铀核u衰变成th，并释放一种粒子产生的。(1)写出u衰变为钍th的方程式；(2)已知铀核质量为3.853 1311025 kg，钍核的质量为3.786 5671025 kg，粒子的质量为6.646 721027 kg，求衰变释放的能量。7原子反应堆的功率为104 kw，1 h消耗核燃料为8.75 g，已知每个铀235裂变时放出200 mev的核能，求该燃料中铀235所占的百分比。8(能力拔高题)现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：unndzr3(n)8(e)(1)核反应方程中的是中微子，它不带电，质量数为零。试确定生成物锆(zr)的电荷数与质量数；(2)已知铀(u)核的质量为235.049 3 u，中子质量为1.008 7 u，钕(nd)核质量为142.909 8 u，锆核质量为89.904 7 u。又知1 u1.660 61027 kg，试计算1 kg铀235大约能产生的能量是多少？9一个铀235俘获一个速度为1.00104 m/s的中子后，裂变为两个新核，同时放出两个中子。其中一个中子的速度为8.69106 m/s，方向与原中子方向相同；另一个中子的速度为8.68106 m/s，方向与原中子方向相反，两个新核中有一个是sr。今让这两个新核垂直进入同一匀强磁场。它们在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径之比多大？周期之比多大？参考答案1解析：通过学习，我们知道核反应堆的构成分四部分：原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统。答案：a2解析：在核反应堆中的核燃料是铀235，用石墨、重水等作减速剂，用镉棒来吸收中子，以控制反应速度。答案：铀235减速剂吸收中子速度3解析：3n；一个铀原子核裂变释放的核能emc2(235.049 3 u140.913 9 u91.897 3 u21.008 7 u)c23.31011 j。1 kg铀核裂变放出的能量eena3.310116.021023 j8.51013 j8.51010 kj。答案：3n8.510104解析：铀核裂变为不同的产物时，每个核子释放的能量不同，一般来说平均每个核子释放的能量为1mev。由爱因斯坦质能方程，可求得铀核裂变时放出的能量：emc20.215 3931.5 mev201 mev铀核中含有235个核子，所以平均每个核子释放的能量为 mev0.86 mev。答案：0.86 mev5解析：一昼夜消耗的铀所产生的核能e2006.0210231.61019 j1.801013 j；电功率p w5.2107 w。答案：5.2107 w6解析：(1)核反应方程为uthhe。(2)emc2(mumthm)c2带入数据得e8.71013 j。答案：(1)uthhe(2)8.71013 j7解析：反应堆每小时产生的能量为：ept1073 600 j3.61010 j每个铀核裂变时放出的能量为：e121081.61019 j3.21011 j每小时需铀235的质量为：m235 g0.44 g所占比例为100%5%。答案：5%8解析：(1)根据两守恒，锆的电荷数z9260840。质量数a23614690，核反应方程式中应用符号zr表示。(2)1 kg铀235中的铀核数为n6.021023个2.561024个。不考虑核反应中生成的电子质量，一个铀核反应发生的质量亏损为m0.217 4 u。1 kg铀235完全裂变产生的能量约为enmc28.321013 j。答案：(1)4090(2)8.321013 j9解析：在核裂变过程中遵循动量守恒定律，由题意知被俘获的中子的动量与裂变时放出的两个中子的总动量相等，故两个新核的总动量为零，也即两个新核的总动量大小相等、方向相反。由于洛仑兹力提供向心力，可知新核在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径：r。由于两个新核的动量大小相等，进入的是同一个匀强磁场，故mv、b均相同，得它们的半径之比等于它们电荷量的反比。由题意可写出裂变方程：unsrx2n由质量数守恒可解得新核x的质量数a23519521139由电荷数守恒可得新核x的电荷数z923854故两新核在匀强磁场中做匀速圆周运