第二十二章原子核

 

第二十二章　 原子核

第二讲　 核反应、核能；裂变；轻核的聚变

【同步达纲练习】

第四节　核反应、核能

A级：基础落实

1．完成下列核反应方程式：

　　B+He N+　　

　　Be+　　　C+n

　　Al+　　 Mg+H

　　Na+　　 Na+H

Cu+　　 Ni+e　

2．两个质子和两个中子结合成氦核，结合过程中的质量亏损为　　　　　 ，放出的能量是　　　 MeV．(中子质量为1．008665 u，质子质量为1．007277 u，氦核的质量为4．001509 u)

3．质子、中子和氘核的质量分别为m₁、m₂和m₃，质子和中子结合成氘核时，发出射线，则射线的频率v＝　　　　   （已知普朗克常量为h，真中光速为c）

4．一个铀核衰变为钍核时释放一个粒子．已知铀核的质量为3．85313110kg，钍核的质量为3．78656710kg，粒子的质量为6．6467210kg．在这个衰变过程中释放出的能量等于　　　 J(保留两位有效数字)

B级：同步达纲

5．补充下面的裂变方程U+ n→  Sr+ Xe +（　　 ）氢弹中用氘核和氚核合成氦核，写出核反应方程________________________________．

6．铀238俘获中子后形成铀239，再经两次β衰变，可成为原子反应堆中的燃料钚239．写出其方程式_______________________________________．

7．一个铀235原子核吸收一个中子后，裂变成两个新的原子核，并放出两个中子．经测量，这两个新原子核的质量分别为232.32×10^-27kg和155.94×10^-27kg．已知铀235原子核的质量为390.3×10^-27kg，中子质量为1.67×10^-27kg．则一个铀235原子核裂变时释放的核能为______J=______eV．

8．世界上第一座原子能发电站每秒需要28.5×106J的能量，设一个铀235的原子核裂变时能放出约196MeV的能量，它一天需要多少铀燃料？相当于多少燃烧值为2.9×10⁷J/kg的煤完全燃烧放出的能量？

9．足够强的匀强磁场中有一个原来静止的氡核Rn，它放射出一个粒子后变成Po核．假定放出的粒子的运动方向与磁场方向垂直，求：

(1) 粒子与Po核在匀强磁场中的径迹圆半径之比；

(2) 粒子与Po核两次相遇的时间间隔与粒子运动周期的关系．

第五节　裂变、轻核的聚变

A级：基础落实

1．热核反应是一种理想能源的原因是　　(　　)

A．就平均每一个核于来说，热核反应比重核裂变时释放的能量多

B．对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理

C．热核反应的原料在地球上储量丰富

D．热核反应的速度容易控制

2．1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委会在人民大会堂隆重表彰在研制“两弹一星‘中作出突出贡献的科技专家，下列核反应方程中属研究两弹的基本的核反应方程式是　　(　　　 )

A．　　　　　　　　　　　　　　　　

B．U+ n→  Sr+ Xe +10n

C．　　　　　　　　　　　　　　　　

D．H+H→He+n

3．核反应有以下几种情况：一是衰变，二是人工转变，三是裂变，四是聚变，核反应可用方程来表示，叫核反应方程．完成下列核反应方程，井指明它是属于何种核反应：

A．　　　　　　　　  属　　　　　 　

B．　　　　　　　 属　　　　　

C．H+H→He+（　 ）　　　　　　 属　　　　　  

D．U+n→Sr+Xe +（　　） 属 　　　　　

4．重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子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．裂变和聚变过程质量都有所增加

C．裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加

D．聚变过程有质量亏损，裂变过程质量有所增加

5． 2个氘核可聚变成一个氚核，放出4MeV的能量，写出核反应方程_____________当1kg氘完全聚变为氚时放出的能量为___________．

B级：同步达纲

6．现在，科学家们正在设法寻找“反物质”．所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反．据此若有反粒子，则它的质量数为　　　，电荷数为　　　　

7．一个质子和两个中子聚变为一个氚核H，已知质子质量m_H＝1．0073 u，中子质量m_n＝1．0087 u，氚核质量m=3．0180 u．

　　（1）写出聚变方程．

　　（2）释放出的核能为多大?

　　8．试求在氢弹中当合成1 kg的氦时所释放的能量．（氘核）H的质量为2．0136 u，氚核2H的质量为3．0166 u，氦核He的质量为4．0026 u，中子的质量为1．0087 u)

9．每昼夜消耗220g铀235的原子能发电站， 如果效率为25％，它能产生的电功率是多大?（每个铀核裂变时放出的能量是200MeV）

10．裂变反应是目前核能利用中常用的反应．以原子核U为燃料的反应堆中，当U俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：　　U+nXe+Sr+3n

235．0439　1．0087　138．9178　93．9154

反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位u为单位)．已知1 u的质量对应的能量为9．310²MeV，此裂变反应释放出的能量是　　　　MeV．

11．秦山核电站的功率为3．010⁵ kW，如果1 g铀235完全裂变时释放的能量为8．210¹⁰，并且假定所释放的能量完全变成了电能，那么秦山核电站每年需要消耗多少“核燃料”铀?(一年可按365天计算)

【参考答案】

第四节　核反应、核能

A级：

1．n 　He 　n 　H 　n

2．0．030375 u　　 28．29MeV

3． 　

4．8．7 10 　 

B级：

5．10n　 H+H→He+n

6．+ n→　　 → Np+　　Np→ +Pn+

7． 3.3×10^-11J 2.06×10⁸ eV　

8．78.5g　 85t　

9．（1）42：1（2）109

第五节　裂变、轻核的聚变

A级：

1．ABC　 2．BD

3．A． 衰变　B．He　人工转变　C．n　聚变D．2n　　裂变

4．A

5．+→H +　　1×10³MeV

B级：

6．4　-2

7．（1）H+2 n  H　　　（2）6．24MeV　 　 （3）2．08MeV 

8．2．64 10²⁷MeV 　 

9．5．2 10⁷W 　

10．1．82 10²MeV 　　 

11．115kg