1、选择题 重核的裂变和轻核的聚变是人类利用核能的两种主要方法,下面关于它们的说法中正确的是
A.裂变和聚变过程都有质量亏损
B.裂变过程有质量亏损,聚变过程质量有所增加
C.裂变过程质量有所增加,聚变过程有质量亏损
D.裂变和聚变过程质量都有所增加
参考答案:A
本题解析:
A;裂变、聚变都放出能量,依据质能互换,都有质量亏损.
本题难度:简单
2、简答题 5 10B核俘获一个中子后转变为 37Li核,并放出一个α粒子,则在这一反应过程中放出的核能为多少?(已知 510B核的质量为10.012938u,Li的质量为7.016004u,中子的质量为1.008665u,氦核的质量为4.002603u)(1μ≈930Mev)
参考答案:质量亏损△m=mB+△mn-△mLi-△mHe=10.012938u+1.008665 u-7.016004 u-4.002603 u=0.002996 u
△E=△m×931Mev=2.79 Mev=4.46×10-13J
答:在这一反应过程中放出的核能为4.46×10-13J
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 2010年上海世博会场馆设施采用很多太阳能技术,太阳的能量来源于氢核的聚变,每次聚变反应可以看作是4个氢核()结合成1个氦核(),同时放出正电子(),已知氢核的质量为,氦核的质量为,正电子的质量为,真空中光速为,下列关于氢核聚变的说法正确的是(? )
A.核反应方程为
B.核反应方程为
C.每次核反应所释放的能量为
D.每次核反应所释放的能量为
参考答案:AC
本题解析:
本题难度:一般
4、计算题 在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优势,在核电站中,核反应堆释放的核能被转化为电能,核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能。
(1)核反应方程式是反应堆中发生的许多核反应中的一种,为中子,X为待求粒子,a为X的个数,则X为_______,a=_______,以mU、mBa、mKr分别表示、、核的质量,mn、mp分别表示中子、质子的质量,c为光在真空中传播的速度,则在上述核反应过程中放出的核能△E=_______。
(2)有一座发电能力为P=1.00×106 kW的核电站,核能转化为电能的效率μ=40%。假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应,已知每次核反应过程中放出的核能△E=2.78×10-11 J,核的质量mU=390×10-27 kg,求每年(1年=3.15×107 s)消耗的的质量。
参考答案:解:(1)由反应方程可知:x为,a为3,释放的能量为△E=(mU-mBa-mKr-2mn)c2
(2)因核电站发电效率为40%,故核电站消耗的功率为
核电站每年消耗的能量为W=Pt=2.5×109×3.15×107 J=7.875×1016 J
产生这些能量消耗的铀核的数目2.83×1027
每年消耗的质量为M=nmU=2.83×1027×390×10-27 kg=1 103.7 kg
本题解析:
本题难度:一般
5、计算题 在磁感应强度为B的匀强磁场中,一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变,放出的α粒子的质量为m,电荷量为q,运动轨迹在与磁场垂直的平面内,且轨道半径为R.若原子核衰变时其能量都以α粒子和新核的动能形式释放,求它释放出的总能量(亏损的质量在与粒子质量相比时可忽略).
参考答案:
本题解析:α粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得
qvB=mv2/R,mv=qBR
设新核的速率为v′,忽略系统的质量亏损时的质量关系为M′=M-m
衰变过程中动量守恒,有
Mv=(M-m)v′
根据衰变时的能量转化和守恒,原子核释放的核能为:
ΔE=mv2+(M-m)v′2
以上三式联立解得:ΔE=.
本题难度:简单