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1、简答题 两个氘核发生了如下反应:
H+H→He+n,已知反应过程中放出的核能为3.26MeV(已知1u对应的能量为931.5MeV)
(1)计算上述反应过程中的质量亏损;
(2)若反应是两个氘核以0.17MeV的动能相向对心碰撞造成的,并且释放的核能全部转化为氦核和中子的机械能,求反应中产生的氦核和中子的动能.
参考答案:(1)由质能方程得△E=△mc2
?得△m=3.26931.5u=0.0035u
(2)生成的氦核和中子动量大小相等即
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 铀核裂变有多种形式,其中一种的核反应方程是
U+n-→Ba+Kr+3n.
(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量.(U、Ba、Kr、n的质量分别为235.0439u、140.9139u、91.8973u、1.0087u,1u相当于931MeV)
(2)1kg铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能?它相当于燃烧多少煤释放的能量?(煤的热值为2.94×107J/kg)
(3)一座发电能力为P=1.00×106kW的核电站,核能转化为电能的效率为η=40%.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应,所用铀矿石中铀235的含量为4%,则该核电站一年消耗铀矿石多少吨?
参考答案:解析:(1)裂变反应的质量亏损为
△m=(235.0439+1.0087-140.9139-91.8973-3×1.0087)u=0.2153u
一个铀235原子核裂变后释放的能量为
△E=0.2153×931MeV≈200.4MeV.
(2)1kg铀235中含原子核的个数为
N=mMUNA=103235×6.02×1023≈2.56×1024
则1kg铀235原子核发生裂变时释放的总能量
△EN=N△E=2.56×1024×200.4MeV≈5.13×1026MeV
设q为煤的热值,m为煤的质量,有△EN=qm,
所以m=△ENq=5.13×1026×106×1.6×10-192.94×107kg≈2791.8t.
(3)核电站一年的发电量E=Pt,需要的核能为Eη=Ptη
设所用铀矿石质量为M,则铀235的含量0.04M,
对应的原子核数0.04MNAMU,
因Ptη=0.04MMUNA△E
则M=PtMu0.04ηNA△E=109×365×24×60×60×2350.04×40%×6.02×1023×200.4×106×1.6×10-19g
≈2.4×107g=24t
答:(1)一个铀235原子核裂变后释放的能量为200.4MeV
(2)1kg铀235原子核发生上述裂变时能放出5.13×1026MeV的能量,它相当于燃烧2791.8吨煤释放的能量.
(3)该核电站一年消耗铀矿石24吨.
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 下列关于裂变反应的说法中,正确的是(?)
A.裂变反应必须在几百万度的高温下才能发生
B.要能发生链式反应,铀块的体积必须超过临界体积
C.太阳能释放大量能量,是因为太阳内部不断发生裂变反应
D.裂变反应放出大量热量,故不遵守能量守恒定律
参考答案:B
本题解析:本题考查的是对裂变反应的理解。A选项,裂变反应不强调在高温下发生,所以错误。B选项是正确的。C选项,太阳释放大量的能量,是因为太阳内部不断发生核聚变,所以C错误。裂变反应同样遵循能量守恒,D错误。
本题难度:简单
4、选择题 当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时,放出28.30MeV的能量,当三个α粒子结合成一个碳(C)核时,放出7.26MeV的能量,则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时,释放的能量约为( )
A.21.04MeV
B.35.56MeV
C.77.64MeV
D.92.16MeV
参考答案:D
本题解析:
本题难度:一般
5、简答题 一个中子和一个质子能结合成一个氘核,请写出该核反应方程式:______;已知中子的质量是mn,质子的质量是mp,氘核的质量是mD,光在真空的速度为c,氘核的结合能的表达式为______.
参考答案:核反应方程为:10n+11H→21H.氘核的结合能等于中子和质子结合成氘核释放的能量,根据质能方程知,△E=(mn+mp-mD)c2.
故答案为:10n+11H→21H?(mn+mp-mD)c2
本题解 析:
本题难度:一般
Follow the river and you'll get to the sea. 沿着河走, 一定能走到海边.