20xx粵教版高中物理選修3-545裂變和聚變規(guī)范訓(xùn)練-閱讀頁(yè)
2024-12-23 21:10本頁(yè)面
【正文】 島、長(zhǎng)崎投下了兩枚原子彈．落在日本廣島的原子彈，其爆炸釋放的能量相當(dāng)于 2 104 t TNT 爆炸的能量 (約 1013 J)，由此可知該原子彈中鈾 235 的質(zhì)量是多少千克？ (已知裂變的核反應(yīng)方程為 235 92 U＋ 10n― →141 56 Ba＋9236Kr＋ 310n＋ 201 MeV，阿伏加德羅常數(shù) NA＝ 1023) 解析 由核反應(yīng)方程知，一個(gè)鈾核裂變能放出 201 MeV 的能量，則 1 mol 鈾核裂變放出的能量為 E0＝ 1023 201 MeV＝ 1013 J 1 mol 鈾核的質(zhì)量為 kg，則原子彈中鈾核的質(zhì)量為 m＝ EE0 kg＝ 1013 1013 kg＝ kg. 答案 kg 13． 兩個(gè)氘核聚變產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)氦核，已知氘核質(zhì)量 mD＝ 6 u，氦核質(zhì)量 mHe＝ 0 u，中子質(zhì)量 mn＝ 7 u. (1)計(jì)算釋放出的結(jié)合能； (2)若反應(yīng)前兩氘核的動(dòng)能均為 Ek0＝ MeV，它們正撞發(fā)生聚變，且反應(yīng)后釋放的核能全部轉(zhuǎn)變 為動(dòng)能，則反應(yīng)產(chǎn)生的氦核和中子的動(dòng)能各為多大？ 解析 (1)核反應(yīng)方程為： 21H＋ 21H― → 10n＋ 31He. 設(shè)反應(yīng)質(zhì)量虧損 Δ m＝ 2mD－ mHe－ mn＝ 5 u. 由質(zhì)能方程得釋放核 能 Δ E＝ Δ m MeV＝ 5 MeV＝ MeV. (2)將兩氘核作為一個(gè)系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒有 0＝ mHevHe＋ mnvn， ① 由能量守恒有： 12mHev2He＋ 12mnv2n＝ Δ E＋ 2Ek0. ② 由 ①② 代入數(shù)據(jù)可得 EkHe＝ MeV， Ekn＝ MeV. 答案 (1) MeV (2) MeV MeV 。
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