20xx滬科版高中物理選修3-552-54裂變及其應(yīng)用聚變與受控?zé)岷朔磻?yīng)核能利用與社會(huì)發(fā)展-資料下載頁
2024-12-08 00:22本頁面
【導(dǎo)讀】[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位].條件.、核聚變方程，能計(jì)算核反應(yīng)釋放的能量.，2．核能運(yùn)算：ΔE＝Δmc2.若Δm單位為kg，則ΔE的單位為J；核反應(yīng)舉例：21H＋31H→42He＋10n＋MeV.射性廢料和其他途徑產(chǎn)生的核廢料.重核裂變?cè)谧匀唤缰心茏园l(fā)進(jìn)行嗎？＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n；23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n.解析鈾核受到中子的沖擊，會(huì)引起裂變，裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，具有極大的偶然性，但裂變成兩塊的情況比較多，也有的裂變成多塊，并放出幾個(gè)中子，鈾235受中子的轟擊時(shí)，1．首先算出裂變反應(yīng)中發(fā)生的質(zhì)量虧損Δm.鋯核質(zhì)量為7u．又知1u相當(dāng)于MeV，試計(jì)算一次核裂變中釋放的核能；1kg鈾235中的鈾核數(shù)為n＝1000235××1023個(gè)＝×1024個(gè)
【正文】 ，中子從鈾塊中穿過時(shí)，碰不到原子核，則鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就不會(huì)發(fā)生．在裂變反應(yīng)中核子數(shù)是不會(huì)減少的，如 235 92U 裂變?yōu)?9038Sr 和 136 54Xe 的核反應(yīng)，其核反應(yīng)方程為： 235 92U＋ 10n→ 9038Sr＋ 136 54Xe＋ 1010n 其中各粒子質(zhì)量分別為 mU＝ 9 u， mn＝ 67 u mSr＝ 7 u， mXe＝ 2 u 質(zhì)量虧損為 Δm＝ (mU＋ mn)－ (mSr＋ mXe＋ 10mn)＝ 0 u 可見鈾裂變的質(zhì)量虧損是遠(yuǎn)小于一個(gè)核子的質(zhì)量的，核子數(shù)是不會(huì)減少的，因此選項(xiàng) A、 B、C 均錯(cuò)誤．重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時(shí)，由于平均質(zhì)量減小，還會(huì)再發(fā)生質(zhì)量虧 損，從而釋放出核能．綜上所述，選項(xiàng) D 正確． 2．關(guān)于聚變，以下說法正確的是 ( ) A．兩個(gè)氘核可以聚變成一個(gè)中等質(zhì)量的原子核，同時(shí)釋放出能量 B．同樣質(zhì)量的物質(zhì)發(fā)生聚變時(shí)放出的能量比同樣質(zhì)量的物質(zhì)裂變時(shí)釋放的能量大得多 C．聚變反應(yīng)的條件是聚變物質(zhì)的體積達(dá)到臨界體積 D．發(fā)生聚變反應(yīng)時(shí)的原子核必須有足夠大的動(dòng)能 答案 BD 3．為了直接驗(yàn)證愛因斯坦狹義相對(duì)論中著名的質(zhì)能方程 E＝ mc2，科學(xué)家用中子轟擊硫原子，分別測(cè)出原子捕獲中子前后質(zhì)量的變化以及核反應(yīng)過程中放出的能量，然后進(jìn)行比較，精確驗(yàn)證了質(zhì)能方程的正 確性，設(shè)捕獲中子前的原子質(zhì)量為 m1，捕獲中子后的原子質(zhì)量為m2，被捕獲的中子質(zhì)量為 m3，核反應(yīng)過程放出的能量為 ΔE，則這一實(shí)驗(yàn)需驗(yàn)證的關(guān)系式是 ( ) A． ΔE＝ (m1－ m2－ m3)c2 B． ΔE＝ (m1＋ m3－ m2)c2 C． ΔE＝ (m2－ m1－ m3)c2 D． ΔE＝ (m2－ m1＋ m3)c2 答案 B 解析 反應(yīng)前的質(zhì)量總和為 m1＋ m3，質(zhì)量虧損 Δm＝ m1＋ m3－ m2，核反應(yīng)釋放的能量 ΔE＝ (m1＋ m3－ m2)c2，選項(xiàng) B 正確． 4．一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子聚變?yōu)橐粋€(gè)氚核，已知質(zhì)子質(zhì)量 mH＝ 3 u， 中子質(zhì)量 mn＝ 7 u，氚核質(zhì)量 m＝ 0 u. (1)寫出聚變方程； (2)求釋放出的核能； (3)求平均每個(gè)核子釋放的能量． 答案 (1)1H＋ 210n→ 31H (2) MeV (3) MeV 解析 (1)聚變方程 1H＋ 210n→ 31H. (2)質(zhì)量虧損 Δm＝ mH＋ 2mn－ m＝ ( 3＋ 2 7－ 0) u＝ 7 u， 釋放的核能 ΔE＝ 7 MeV＝ MeV (3)平均每個(gè)核子放出的能量為 E＝ MeV＝ MeV
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