20xx粵教版高中物理選修3-5第四章裂變和聚變核能利用小粒子與大宇宙-資料下載頁
2024-12-09 13:25本頁面
【導(dǎo)讀】[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位].及發(fā)生條件.，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；型的反應(yīng)是23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n.核反應(yīng)舉例：21H＋31H→42He＋10n＋MeV.減速劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，采用石墨、重水作減速劑；反應(yīng)堆中的熱量傳輸出去.人們獲得核能的途徑有哪些？1．首先算出裂變反應(yīng)中發(fā)生的質(zhì)量虧損Δm.計(jì)算時(shí)要注意Δm與ΔE單位的對(duì)應(yīng)關(guān)系：若Δm用kg做單位，則ΔE用J做單位；n)，則鈾塊裂變釋放的核能E＝nΔE.2．聚變方程：21H＋31H→42He＋10n.重核裂變輕核聚變。吸收的能量．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是有條件的，即鈾塊的體積必須大于其臨界體積．如果體積小，不會(huì)減少的，如23592U裂變?yōu)?038Sr和13654Xe的核反應(yīng)，其核反應(yīng)方程為：23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe. 例2用中子轟擊鈾核，其中的一個(gè)可能反應(yīng)是分裂成鋇和氪兩部分，mU＝9×10－27kg，mn＝9×10－27kg；
【正文】 m1－ m2－ 9m，由質(zhì)能方程可得 E＝ Δ mc2＝ (M－ 9m－ m1－ m2)c2. 9． (單選 )某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個(gè)核反應(yīng)方程為 11H＋ 12 6C→ 13 7N＋ Q1， 11H＋ 15 7N→ 12 6C＋ X＋ Q2. 方程中 Q Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表： 原子 核 11H 32He 42He 12 6C 13 7N 15 7N 質(zhì)量 8 0 6 0 7 1 /u 以 下推斷正確的是 ( ) A． X是 32He， Q2 ＞ Q1 B． X是 42He， Q2 ＞ Q1 C． X是 32He， Q2 ＜ Q1 D． X是 42He， Q2 ＜ Q1 答案 B 解析 本題考查核反應(yīng)方程的書寫和計(jì)算核反應(yīng)釋放的能量，意在考查考生的推理判斷和運(yùn)算能力．由核反應(yīng)過程必須遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知 X是 為 Q1和 Q2的兩個(gè)核反應(yīng)中質(zhì)量虧損分別為 1 u 和 u，故 Q2＞ Q1. 10． (單選 )我國(guó)秦山核電站第三期工程中有兩個(gè) 60萬千瓦的發(fā)電機(jī)組，發(fā)電站的核能來源于 235 92U的裂變，現(xiàn)有四種說法： ① 235 92U原子核中有 92個(gè)質(zhì)子， 143個(gè)中子； ② 235 92U的一種可能裂變是變成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，核反應(yīng)方程為 235 92U＋ 10n→ 139 54Xe＋ 9538Sr＋ 210n； ③ 235 92U是天然放射性元素，常溫下它的半衰期約為 45 億年，升高溫度半衰期縮短； ④ 一個(gè) 235 92U裂變能放出 200 MeV的能量，合 10 － 11 J. 以上說法中完全正確的是 ( ) A． ①②③ B ． ②③④ C ． ①③④ D ． ①②④ 答案 D 解析 由 235 92U 的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)關(guān)系易知 ① 正確；由核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒和質(zhì) 量數(shù)守恒知 ② 正確；半衰期不受外界因素干擾，故 ③ 錯(cuò)誤；通過計(jì)算知 ④ 正確，故答案為D. 11．在氫彈爆炸中發(fā)生的核聚變方程為 21H＋ 31H→ 42He＋ 10n，已知 21H的質(zhì)量為 6 u， 31H的質(zhì)量為 6 u， 42He的質(zhì)量為 6 u， 10n的質(zhì)量為 7 u，阿伏加德羅常數(shù) NA＝ 10 23 mol－ 1，求此氫彈爆炸中合成 1 kg的氦時(shí)所釋放的能量． 答案 10 27 MeV 解析 由題意可知，當(dāng)一個(gè) 21H核與一個(gè) 31H核發(fā)生反應(yīng)合成一個(gè) 42He 核時(shí)放出的能量為 Δ E＝ Δ mc2＝ 9 MeV≈ MeV 而 1 kg氦中含有的原子數(shù)目為 N＝ 10004 10 23＝ 10 26(個(gè) ) 所以合成 1 kg氦核時(shí)所放出的總能量為 E＝ NΔ E≈10 27 MeV [創(chuàng)新應(yīng)用題組 ] 12．一個(gè)原來靜止的鋰核 (63Li)俘獲一個(gè)速度為 10 4 m/s的中子后，生成一個(gè)氚核和一個(gè)氦核，已知氚核的速度大小為 10 3 m/s，方向與中子的運(yùn)動(dòng)方向相反． (1)試寫出核反應(yīng)方程． (2)求出氦核的速度大?。? (3)若讓一個(gè)氘核和一個(gè)氚核發(fā)生聚變時(shí)可產(chǎn)生一個(gè)氦核，同時(shí)放出一個(gè)中子，求這個(gè)核反應(yīng)釋放出的能量． (已知氘核質(zhì)量為 mD＝ 102 u，氚核質(zhì)量為 mT＝ 050 u，氦核質(zhì)量 mHe＝ 603 u，中子質(zhì)量 mn＝ 665 u， 1 u＝ 610 － 27 kg) 答案 (1)63Li＋ 10n→ 31H＋ 42He (2)210 4 m/s (3)10 － 12 J 解析 (1)63Li＋ 10n→ 31H＋ 42He (2)取中子的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得 mnv0＝－ mTv1＋ mHev2 v2＝ mnv0＋ mTv1mHe ＝ 1104＋ 310 34 m/s ＝ 210 4 m/s (3)核反應(yīng)方程為 21H＋ 31H→ 42He＋ 10n 質(zhì)量虧損為： Δ m＝ mD＋ mT－ mHe－ mn ＝ ( 102＋ 050－ 603－ 665) u ＝ 884 u≈10 － 29 kg 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程 Δ E＝ Δ mc2＝ 10 － 29(310 8)2 J≈10 － 12 J
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