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159160. (2023•西安市•高三上二月) 氚是核聚变中重要的核燃料,氚在自然界中存量极少,工业上用中子轰击锂核()发生核反应,生成氚核并产生α粒子。已知中子、氚核、α粒子、锂核的质量分别是mn=1.0087u,mH=3.0160u,ma=4.0026u,mLi=6.0151u。质量亏损1u释放的核能为931.5MeV。求:
(1)一个中子轰击锂核的核反应,放出的能量为多少;
(2)一个氚核()和一个氘核()可发生核聚变,可以得到一个氦核和一个中子,已知的平均结合能是1.09MeV,的平均结合能是2.78MeV,的平均结合能是7.03MeV,中子的结合能为零,则氚核和氘核发生核聚变时释放的能量为多少;
(3)在(2)问中,若氘核与氚核碰撞前,氘核的动能为0.24MeV,碰撞时,氘核与氚核的动量等大反向,核反应过程释放的核能全部转化为机械能,则反应后生成的核和中子的动能分别是多少?
共享时间:2023-12-30 难度:2
[考点]
结合能(比结合)与核能的相关判断和计算,爱因斯坦质能方程的应用,
[答案]
(1)一个中子轰击锂核的核反应,放出的能量为4.8438MeV;
(2)氚核和氘核发生核聚变时释放的能量为17.6MeV;
(3)反应后生成的核和中子的动能分别是3.6MeV、14.4MeV。
[解析]
解:(1)根据质量数和电荷数守恒得核反应方程为:
核反应中的质量亏损为:Δm=mLi+mn﹣(mH+mα)=6.0151u+1.0087u﹣(3.0160u+4.0026u)=0.0052u
已知质量亏损1u释放的核能为931.5MeV,可得此反应放出的能量为:
ΔE=0.0052×931.5MeV=4.8438MeV
(2)已知的平均结合能是E1=1.09MeV,的平均结合能是E2=2.78MeV,的平均结合能是E3=7.03MeV,中子的结合能为零。
根据平均结合能与结合能的关系和物理意义,可得氚核和氘核发生核聚变时释放的能量为:
ΔE1=4E3﹣(2E1+3E2
解得:ΔE1=17.6MeV
(3)已知碰撞前氘核的动能为Ek2=0.24MeV,碰撞时氘核与氚核的动量等大反向。设反应前氚核的动能为Ek3
根据动能与动量大小的关系:
可得反应前氘核和氚核的动能之比等于它们质量数的反比,则有:
解得:
核反应过程满足动量守恒定律,故反应后氦核与中子的动量也等大反向,设反应后氦核与中子的动能分别为Ek4、Ek1
同理可得:
由题意得:Ek4+Ek1=Ek2+Ek3+ΔE1=0.24MeV+0.16MeV+17.6MeV=18MeV
联立解得:Ek4=3.6MeV,Ek1=14.4MeV
即反应后生成的核和中子的动能分别是3.6MeV、14.4MeV。
答:(1)一个中子轰击锂核的核反应,放出的能量为4.8438MeV;
(2)氚核和氘核发生核聚变时释放的能量为17.6MeV;
(3)反应后生成的核和中子的动能分别是3.6MeV、14.4MeV。
[点评]
本题考查了"结合能(比结合)与核能的相关判断和计算,爱因斯坦质能方程的应用,",属于"必考题",熟悉题型是解题的关键。
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160560. (2016•西安中学•一模) 2013年2月12日朝鲜进行了第三次核试验,韩美情报部门通过氙(Xe)和氪(Kr)等放射性气体,判断出朝鲜使用的核原料是铀(U)还是钚(Pu),若核实验的核原料是U,则
①完成核反应方程式U+n→Sr+Xe+                    
②本次核试验释放的能量大约相当于7000吨TNT当量,已知铀核的质量为235.0439u,中子质量为1.0087u,锶(Sr)核的质量为89.9077u,氙(Xe)核的质量为135.9072u,1u相当于931.5MeV的能量,求一个U原子裂变释放的能量            MeV。
共享时间:2016-03-02 难度:2 相似度:1
160710. (2016•华清中学•五模) 2013年2月12日朝鲜进行了第三次核试验,韩美情报部门通过氙(Xe)和氪(Kr)等放射性气体,判断出朝鲜使用的核原料是铀(U)还是钚(Pu),若核实验的核原料是U,则:
①完成核反应方程式U+n→Sr+Xe+                    
②本次核试验释放的能量大约相当于7000吨TNT当量,已知铀核的质量为m1、中子质量为m2、锶(Sr)核的质量为m3、氙(Xe)核的质量为m4,光速为c,则一个U原子裂变释放的能量ΔE=                    
共享时间:2016-05-09 难度:2 相似度:1
160811. (2015•师大附中•四模) 关于核反应方程Th→Pa+X+ΔE(ΔE为释放出的核能,X为新生成粒子),已知Th的半衰期为T,则下列说法正确的是(  )

A.Pa也有放射性

B.Pa比Th少1个中子,X粒子是从原子核中射出的,此核反应为β衰变

C.No个Th经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为NoΔE(No数值很大) 

D.Th的比结合能为

共享时间:2015-04-16 难度:3 相似度:0.83
160543. (2016•西安中学•三模) 在物理学中,没有比光更令人惊奇的了,关于光的产生、本质和应用,下列说法正确的是(  )

A..光是一份一份的,每一份叫做光子,每一个光子的能量是hν,光子打在金属板上,可能发生光电效应 

B.光是电磁波的一种,它和γ射线本质相同,γ射线是原子核内部产生的,能量很大,穿透能力很强 

C.氢原子会辐射光子,形成氢光谱,它只包含有可见光、紫外线、X射线   

D.当大批氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时,氢原子会产生6种频率的光子   

E.光子被U吸收,U会裂变,发生链式反应,产生核能  

F.光子是较轻的粒子,与H和H结合能发生聚变反应,吸收能量

共享时间:2016-04-03 难度:4 相似度:0.75

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2023-12-30

高中物理 | 高三上 | 解答题

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2020*西工大*期末
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