高中物理 5.2裂變及其應用自我小測 滬科版選修3-5.doc

裂變及其應用1原子反應堆是實現(xiàn)可控制的重核裂變鏈式反應的一種裝置，它主要由四部分組成()a原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)和控制調節(jié)系統(tǒng)b原子燃料、減速劑、發(fā)熱系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng)c原子燃料、減速劑、碰撞系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng)d原子燃料、中子源、原子能存聚系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)2核反應堆的燃料是_，石墨、重水等作為_使裂變時產(chǎn)生的中子速度減小，易于被鎘核吸收；用鎘棒_以控制核反應堆的_，再用水等流體在反應堆內外循環(huán)流動傳輸反應中產(chǎn)生的熱量。31999年10月日本的一家核電站發(fā)生了核泄漏事件，對附近的環(huán)境造成了很大的危害。核泄漏直接導致嚴重的環(huán)境污染，其產(chǎn)生的射線具有非常大的危害性，能夠使動植物體內的細胞發(fā)生癌變，致使生物死亡。根據(jù)以上材料回答以下問題：核電站的發(fā)電原理是通過核裂變產(chǎn)生巨大的能量，完成下面鈾核裂變可能的一個反應方程unbakr_，并計算1 kg鈾核裂變放出的能量是_ kj.(結果保留兩位有效數(shù)字，235u、141ba、92kr和中子的質量分別為235.049 3 u，140.913 9 u，91.897 3 u，1.008 7 u，1 u1.661027 kg)。4已知在鈾235裂變成鋇和氪的過程中，質量虧損m0.215 3 u，則反應中平均每個核子釋放的能量為多少？5每晝夜消耗220 g鈾235的原子能發(fā)電站，如果效率為25%，它生產(chǎn)的電功率為多大？(每個鈾核裂變時放出的能量是200 mev)6蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站曾發(fā)生核泄漏，使居住在附近的人都遭受到了不同程度的影響，在核泄漏后，該地區(qū)存在著各種不同的放射性射線。假設其中有一種是由鈾核u衰變成th，并釋放一種粒子產(chǎn)生的。(1)寫出u衰變?yōu)殁Qth的方程式；(2)已知鈾核質量為3.853 1311025 kg，釷核的質量為3.786 5671025 kg，粒子的質量為6.646 721027 kg，求衰變釋放的能量。7原子反應堆的功率為104 kw，1 h消耗核燃料為8.75 g，已知每個鈾235裂變時放出200 mev的核能，求該燃料中鈾235所占的百分比。8(能力拔高題)現(xiàn)有的核電站比較廣泛采用的核反應之一是：unndzr3(n)8(e)(1)核反應方程中的是中微子，它不帶電，質量數(shù)為零。試確定生成物鋯(zr)的電荷數(shù)與質量數(shù)；(2)已知鈾(u)核的質量為235.049 3 u，中子質量為1.008 7 u，釹(nd)核質量為142.909 8 u，鋯核質量為89.904 7 u。又知1 u1.660 61027 kg，試計算1 kg鈾235大約能產(chǎn)生的能量是多少？9一個鈾235俘獲一個速度為1.00104 m/s的中子后，裂變?yōu)閮蓚€新核，同時放出兩個中子。其中一個中子的速度為8.69106 m/s，方向與原中子方向相同；另一個中子的速度為8.68106 m/s，方向與原中子方向相反，兩個新核中有一個是sr。今讓這兩個新核垂直進入同一勻強磁場。它們在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑之比多大？周期之比多大？參考答案1解析：通過學習，我們知道核反應堆的構成分四部分：原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)和控制調節(jié)系統(tǒng)。答案：a2解析：在核反應堆中的核燃料是鈾235，用石墨、重水等作減速劑，用鎘棒來吸收中子，以控制反應速度。答案：鈾235減速劑吸收中子速度3解析：3n；一個鈾原子核裂變釋放的核能emc2(235.049 3 u140.913 9 u91.897 3 u21.008 7 u)c23.31011 j。1 kg鈾核裂變放出的能量eena3.310116.021023 j8.51013 j8.51010 kj。答案：3n8.510104解析：鈾核裂變?yōu)椴煌漠a(chǎn)物時，每個核子釋放的能量不同，一般來說平均每個核子釋放的能量為1mev。由愛因斯坦質能方程，可求得鈾核裂變時放出的能量：emc20.215 3931.5 mev201 mev鈾核中含有235個核子，所以平均每個核子釋放的能量為 mev0.86 mev。答案：0.86 mev5解析：一晝夜消耗的鈾所產(chǎn)生的核能e2006.0210231.61019 j1.801013 j；電功率p w5.2107 w。答案：5.2107 w6解析：(1)核反應方程為uthhe。(2)emc2(mumthm)c2帶入數(shù)據(jù)得e8.71013 j。答案：(1)uthhe(2)8.71013 j7解析：反應堆每小時產(chǎn)生的能量為：ept1073 600 j3.61010 j每個鈾核裂變時放出的能量為：e121081.61019 j3.21011 j每小時需鈾235的質量為：m235 g0.44 g所占比例為100%5%。答案：5%8解析：(1)根據(jù)兩守恒，鋯的電荷數(shù)z9260840。質量數(shù)a23614690，核反應方程式中應用符號zr表示。(2)1 kg鈾235中的鈾核數(shù)為n6.021023個2.561024個。不考慮核反應中生成的電子質量，一個鈾核反應發(fā)生的質量虧損為m0.217 4 u。1 kg鈾235完全裂變產(chǎn)生的能量約為enmc28.321013 j。答案：(1)4090(2)8.321013 j9解析：在核裂變過程中遵循動量守恒定律，由題意知被俘獲的中子的動量與裂變時放出的兩個中子的總動量相等，故兩個新核的總動量為零，也即兩個新核的總動量大小相等、方向相反。由于洛侖茲力提供向心力，可知新核在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑：r。由于兩個新核的動量大小相等，進入的是同一個勻強磁場，故mv、b均相同，得它們的半徑之比等于它們電荷量的反比。由題意可寫出裂變方程：unsrx2n由質量數(shù)守恒可解得新核x的質量數(shù)a23519521139由電荷數(shù)守恒可得新核x的電荷數(shù)z923854故兩新核在勻強磁場中做勻速圓周運