高中物理常用裂变反应堆的类型试题

近几年日本、印度等许多国家积极发展“月球探测计划”，该计划中的科研任务之一是探测月球上氦3的含量。氦3是一种清洁、安全和高效的核发电燃料，可以采用在高温高压下用氘和氦3进行核聚变反应发电。若已知氘核的质量为2.0136u，氦3的质量为3.0150u，氦核的质量为4.00151u，质子质量为1.00783u，中子质量为1.008665u，1u相当于931.5MeV。则下列说法正确的是（  ）

A．一个氘和一个氦3的核聚变反应释放的核能约为17.9MeV；

B．氘和氦3的核聚变反应方程式：+→+X，其中X是质子；

C．因为聚变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少。

D．目前我国的秦山、大亚湾等核电站广泛使用氦3进行核聚变反应发电。

一个静止的（原子质量为232.0372u），放出一个α粒子（原子质量为4.00260u）后，衰变为（原子质量为228.0287u）。假设放出的核能完全变为Th核和α粒子的动能，试计算α粒子的动能（1uc²=931.5MeV）。

天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条:一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的.
(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核聚变成氦核，同时放出两个正电子和2个中微子(ν₀)，请写出氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量;
(2)研究表明，银河系的年龄约为t＝3.8×10¹⁷ s，每秒钟银河系产生的能量约为1×10³⁷ J(即P＝1×10³⁷ J/s).现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字);
(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断.
(可能用到的数据:银河系质量约为M＝3×10⁴¹ kg，原子质量单位1 u＝1.66×10^－27kg，1 u相当于1.5×10^－10 J的能量，电子质量m_e＝0.000 5 u，氦核质量m_α＝4.002 6 u，氢核质量m_H＝1.007 8 u，中微子质量为零)

一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变反应为，则下列叙述正确的是(　　)

A．X原子核中含有86个中子

B．X原子核中含有141个核子

C．因为裂变时释放能量，根据E=mc^2，所以裂变后的总质量数增加

D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少

三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核.则下列说法正确的是(　　)

A．X核比Z核多一个质子

B．X核比Z核少一个中子

C．X核的质量数比Z核质量数大3

D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍

在其他能源中，核能具有能量密度大、地区适应性强的优势.在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能.核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.
核反应方程式+→++aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为___________，a=___________.以m_U、m_Ba、m_Kr分别表示、、核的质量，m_n、m_p分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度.则在上述核反应过程中放出的核能ΔE=_____________.

已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u,He核的质量为3.015 0 u；
(1)写出两个氘核聚变成He核反应方程；
(2)计算上述核反应中释放的核能；
(3)若两个氘核以相等的动能0.35 MeV作对心碰撞即可发生上述核反应，其释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的He核和中子的动能各是多少?

中子n、质子p、氘核D的质量分别为m _n、m _p、m _D.现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解,反应方程为γ+D=p+n.若分解后的中子、质子的动能可视为相等,则中子的动能是(　　)

A．［(m D-m p-m n)c^2-E］

B．［(m p+m n-mD)c^2+E］

C．［(m D-m p-m n)c^2+E］

D．［(m p+m n-m D)c^2-E］

铀裂变的产物之一氪90（Kr）是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90（Zr），这些衰变是(　　)

A． 1次α衰变，6次β衰变

B． 4次β衰变

C． 2次α衰变

D． 2次α衰变，2次β衰变

1964年10月16日，我国在新疆罗布泊沙漠成功地进行了第一颗原子弹的爆炸试验，结束了中国的无核时代.
原子弹爆炸实际上是利用铀核在裂变时释放出很大能量，当裂变物质的体积超过临界体积而爆炸.
（1）完成核裂变反应方程式.
+200 MeV.
(2)铀原子核裂变能够自动持续下去的反应叫什么？产生这种反应的条件是什么？

已知一个氘核和一个氚核聚变成氦原子核时放出17.6 MeV的能量,问4 g氘和6 g氚在聚变时总共可放出多少能量?

要使氘核聚变，必须使它们之间的距离接近到r₀(m)，也就是接近到核力能够发生作用的范围.物质温度很高时，氘原子将变为等离子体，等离子体的分子平均动能为E_k=，k₁为玻尔兹曼常数，T为热力学温度.两个氘核之间的电势能E_p=，k为静电力常量，r为电荷之间的距离.则氘核聚变的温度至少为(    )

A．

B．

C．

D．

利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站.核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大.目前，核能发电技术已经成熟，我国已具备了发展核电的基本条件.
（1）核反应堆中的“燃料”是，完成下面的核反应方程式.
(2)一座100万千瓦的核电站，每年需要多少吨浓缩铀？已知铀核的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶（Sr）核的质量为89.907 7 u，氙（Xe）核的质量为135.907 2 u，1 u=1.66×10^-27 kg，浓缩铀中铀235的含量占2％.
(3)同样功率（100万千瓦）的火力发电站，每年要消耗多少吨标准煤？(已知标准煤的热值为2.93×10⁴ kJ/kg)
(4)为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害和对环境的污染，需采取哪些措施？（举两种）

放射性同位素被考古学家称为“碳钟”，它可用来断定古生物体的年代.此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.
(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后,会形成(很不稳定,易发生衰变,其半衰期为5 730年),放出β射线.试写出有关的核反应方程.
(2)若测得一古生物遗骸中含量只有活体中的12.5%,则此遗骸的年代约有多少年?

利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电,这就是核电站.核电站消耗的“燃料”很少,但功率却很大.目前,我国核能发电技术已经成熟,已经具备了发展核电的基本条件.
(1)核反应堆中的“燃料”是,完成下面的核反应方程式
+→.
(2)一座100万千瓦的核电站,每年需要多少千克浓缩铀?已知铀核的质量为235.043 9 u,氙（Xe）的质量为135.907 2 u，锶（Sr）的质量为89.907 7 u,中子质量为1.008 7 u,1 u=1.66×10^-27 kg,浓缩铀中铀235的含量占2%.