原子核-核反应 核能.doc

核反应 核能要点一 核反应1.一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为U +nX+Sr+n,则下列叙述正确的是 （ ）A.X原子核中含有86个中子B.X原子核中含有141个核子C.因为裂变时释放能量,根据E=mc2,所以裂变后的总质量数增加D.因为裂变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物的总质量数减少答案 A要点二 核力、核能2.雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（e）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶.中微子可以将一个氯核转变为一个氩核和一个电子,其核反应方程式为e+ClAr+e.已知Cl核的质量为36.956 58 u, Ar核的质量为36.956 91 u,e的质量为0.000 55 u,1 u质量对应的能量为 931.5 MeV.根据以上数据,可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为 （ ）A.0.82 MeVB.0.31 MeVC.1.33 MeVD.0.51 MeV答案 A要点三 裂变与聚变3.如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象.下列说法中正确的是 （ ）A.若D和E能结合成F,结合过程一定要释放能量B.若D和E能结合成F,结合过程一定要吸收能量C.若A能分裂成B和C,分裂过程一定要释放能量D.若A能分裂成B和C,分裂过程一定要吸收能量答案 AC题型1 核反应方程的书写及核反应的种类【例1】有下列4个核反应方程（1）a、b、c、d四种粒子依次是 （ ）（2）上述核反应依次属于 （ ）A.衰变、人工转变、人工转变、聚变B.裂变、裂变、聚变、聚变C.衰变、衰变、聚变、聚变D.衰变、裂变、人工转变、聚变答案 （1）B （2）D题型2 核能的计算【例2】静止在匀强磁场中的Pu核,沿与磁场垂直的方向射出一个粒子后,变成铀的一种同位素核,同时释放出能量为0.09 MeV的光子.（Pu的质量为238.999 655 u,铀核质量为 234.993 47 u,粒子质量为4.001 509 u,1 u=1.660 56610-27 kg）若不计光子的动量,求:（1）铀核与粒子回转半径之比RUR.（2）粒子的动能为多少?答案 （1）146 （2）4.195 MeV题型3 科技物理【例3】天文学家测得银河系中氦的含量约为25 %,有关研究表明,宇宙中氦生成的途径有两条:一是在宇宙诞生后二分钟左右生成的;二是在宇宙演化到恒星诞生后,由恒星内部的氢核聚变反应生 成的.（1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（H）聚变成氦核（He）,同时放出2个正电子（e）和2个中微子（e）,请写出该氢核聚变反应的方程,并计算一次反应释放的能量.（2）研究表明,银河系的年龄约为t=3.81017 s,每秒钟银河系产生的能量约为11037 J（即 P=11037 J/s）.现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应,试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）.（3）根据你的估算结果,对银河系中氦的主要生成途径作出判断.（可能用到的数据:银河系质量约为M=31041 kg,原子质量单位1 u=1.6610-27 kg,1 u相当于 1.510-10 J的能量,电子质量m=0.000 5 u,氦核质量m=4.002 6 u,氢核质量mp=1.007 8 u,中微子e质量为零）答案 （1）4HHe+2e+2e 4.1410-12 J（2）2 % （3）银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的1.在下列四个核反应方程中,x表示He,且属于聚变的反应是 （ ）A.U+nSr+Xe+3xB.H+Hx+nC.PSi+xD.Mg+xAl+H答案 B2.（2009安庆模拟）据媒体报道,叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡,英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药放射性元素钋（Po）,若该元素发生衰变,其半衰期是138天,衰变方程为PoX+He+,则下列说法中正确的是 （ ）A.X原子核含有124个中子B.X原子核含有206个核子C.射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的D.100 g的Po经276天,已衰变的质量为75 g答案 ABD3.U受中子轰击时会发生裂变,产生Ba和Kr,同时放出能量.已知每个铀核裂变释放的平均能量为200 MeV.（1）写出核反应方程.（2）现在要建设发电功率为5105 kW的核电站,用U作为核燃料,假设核裂变释放的能量一半转化为电能,那么该核电站一天消耗U多少千克?（阿伏加德罗常数取6.01023 mol-1）答案 （1）U +nBa+Kr +n+200 MeV （2）1.06 kg4.关于“原子核的组成”的研究,物理学的发展过程经历了如下几个重要的阶段:1919年,卢瑟福用粒子轰击氮核从而发现了质子;1920年,卢瑟福预言“原子核内可能还有质量与质子相近的中性粒子存在”.1930年,约里奥居里夫妇用钋（Po）放出的粒子轰击铍（Be）,产生了一种贯穿能力极强的射线,研究发现这种射线是一种中性粒子流;1932年,查德威克用这种射线轰击氢原子和氮原子,打出了一些氢核（质子）和氮核,测量出被打出的氢核和氮核的速度,并由此推算出这种粒子的质量而发现了中子.查德威克认为:氢核、氮核的热运动速度远小于未知粒子的速度而可以忽略不计;被碰出的氢核、氮核之所以会具有不同的速率是由于碰撞的情况不同而造成的,其中速率最大的应该是弹性正碰的结果.实验中测得氢核的最大速度为vH=3.3107 m/s,氮核的最大速度为vN=4.5 106 m/s;已知mN=14mH.请你根据查德威克的研究,经过推理计算,证明卢瑟福的“预言”是正确的.答案 查德威克认为氢核、氮核与未知粒子之间的碰撞是弹性正碰;设未知N粒子质量为m,速度为v0,氢核的质量为mH,最大速度为vH,并认为氢核在打出前为静止的,那么根据动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=同样可求出未知射线与氮原子碰撞后,打出的氮