高中物理 5.2裂變及其應(yīng)用自我小測(cè) 滬科版選修3-5.doc

裂變及其應(yīng)用1原子反應(yīng)堆是實(shí)現(xiàn)可控制的重核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)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(diào)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(yīng)堆的燃料是_，石墨、重水等作為_使裂變時(shí)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(yīng)堆的_，再用水等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)傳輸反應(yīng)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(duì)附近的環(huán)境造成了很大的危害。核泄漏直接導(dǎo)致嚴(yán)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(dòng)植物體內(nèi)的細(xì)胞發(fā)生癌變，致使生物死亡。根據(jù)以上材料回答以下問(wèn)題：核電站的發(fā)電原理是通過(guò)核裂變產(chǎn)生巨大的能量，完成下面鈾核裂變可能的一個(gè)反應(yīng)方程unbakr_，并計(jì)算1 kg鈾核裂變放出的能量是_ kj.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，235u、141ba、92kr和中子的質(zhì)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(guò)程中，質(zhì)量虧損m0.215 3 u，則反應(yīng)中平均每個(gè)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(gè)鈾核裂變時(shí)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(shè)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(zhì)量為3.853 1311025 kg，釷核的質(zhì)量為3.786 5671025 kg，粒子的質(zhì)量為6.646 721027 kg，求衰變釋放的能量。7原子反應(yīng)堆的功率為104 kw，1 h消耗核燃料為8.75 g，已知每個(gè)鈾235裂變時(shí)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(yīng)之一是：unndzr3(n)8(e)(1)核反應(yīng)方程中的是中微子，它不帶電，質(zhì)量數(shù)為零。試確定生成物鋯(zr)的電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)；(2)已知鈾(u)核的質(zhì)量為235.049 3 u，中子質(zhì)量為1.008 7 u，釹(nd)核質(zhì)量為142.909 8 u，鋯核質(zhì)量為89.904 7 u。又知1 u1.660 61027 kg，試計(jì)算1 kg鈾235大約能產(chǎn)生的能量是多少？9一個(gè)鈾235俘獲一個(gè)速度為1.00104 m/s的中子后，裂變?yōu)閮蓚€(gè)新核，同時(shí)放出兩個(gè)中子。其中一個(gè)中子的速度為8.69106 m/s，方向與原中子方向相同；另一個(gè)中子的速度為8.68106 m/s，方向與原中子方向相反，兩個(gè)新核中有一個(gè)是sr。今讓這兩個(gè)新核垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)。它們?cè)趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比多大？周期之比多大？參考答案1解析：通過(guò)學(xué)習(xí)，我們知道核反應(yīng)堆的構(gòu)成分四部分：原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)。答案：a2解析：在核反應(yīng)堆中的核燃料是鈾235，用石墨、重水等作減速劑，用鎘棒來(lái)吸收中子，以控制反應(yīng)速度。答案：鈾235減速劑吸收中子速度3解析：3n；一個(gè)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(shí)，每個(gè)核子釋放的能量不同，一般來(lái)說(shuō)平均每個(gè)核子釋放的能量為1mev。由愛因斯坦質(zhì)能方程，可求得鈾核裂變時(shí)放出的能量：emc20.215 3931.5 mev201 mev鈾核中含有235個(gè)核子，所以平均每個(gè)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(yīng)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(yīng)堆每小時(shí)產(chǎn)生的能量為：ept1073 600 j3.61010 j每個(gè)鈾核裂變時(shí)放出的能量為：e121081.61019 j3.21011 j每小時(shí)需鈾235的質(zhì)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(zhì)量數(shù)a23614690，核反應(yīng)方程式中應(yīng)用符號(hào)zr表示。(2)1 kg鈾235中的鈾核數(shù)為n6.021023個(gè)2.561024個(gè)。不考慮核反應(yīng)中生成的電子質(zhì)量，一個(gè)鈾核反應(yīng)發(fā)生的質(zhì)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(guò)程中遵循動(dòng)量守恒定律，由題意知被俘獲的中子的動(dòng)量與裂變時(shí)放出的兩個(gè)中子的總動(dòng)量相等，故兩個(gè)新核的總動(dòng)量為零，也即兩個(gè)新核的總動(dòng)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(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑：r。由于兩個(gè)新核的動(dòng)量大小相等，進(jìn)入的是同一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，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(zhì)量數(shù)守恒可解得新核x的質(zhì)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(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)