高中物理常用裂变反应堆的类型综合题

太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和、等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10％，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和核组成。
（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R＝6.4×10⁶ m，地球质量m＝6.0×10²⁴ kg，日地中心的距离r＝1.5×10¹¹ m，地球表面处的重力加速度g＝10 m/s²，1年约为3.2×10⁷秒，试估算目前太阳的质量M。
（2）已知质子质量m_p＝1.6726×10^－27 kg，质量m_α＝6.6458×10^－27 kg，电子质量m_e＝0.9×10^－30 kg，光速c＝3×10⁸ m/s。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。
（3）又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能w＝1.35×10³ W/m²。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。（估算结果只要求一位有效数字。）
 

如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为B="0.50" T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界.在磁场中A处放一个放射源，内装（镭），放出某种射线后衰变成（氡）.试写出衰变的方程.若A距磁场的左边界MN的距离OA="1.0" m时，放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位置距经过OA的直线1.0 m.由此可以推断出一个静止镭核衰变时放出的能量是多少？保留两位有效数字.（取1 ｕ=1.6×10^-27 kg，电子电量e=1.6×10^-19 C）

在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂.中子在重水中可与核碰撞减速，在石墨中与核碰撞减速.上述碰撞可简化为弹性碰撞模型.某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？

静止在匀强磁场中的核俘获一个运动方向垂直于磁场，速度大小为7.7×10⁴m/s的中子，若发生核反应后只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核（）。反应前后各粒子在磁场中的运动轨迹如图5所示。核与另一种未知新粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为40：3。则：   图5

（1）写出此核反应的方程式                                         图5
（2）求产生的未知新粒子的速度。                    

某实验室工作人员，用初速为v₀=0.09c（c为真空中的光速）的α粒子，轰击静止在匀强磁场中的钠原子核Na，产生了质子。若某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核的运动方向与α粒子的初速方向相同，质子的运动方向与新核运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径，可得出新核与质子的速度大小之比为1：10，已知质子质量为m。
（1）写出核反应方程；
（2）求出质子的速度v（结果保留两位有效数字）。

两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量为2.0136u，氦核质量为3.0150u，中子质量为1.0087u，则
（1）写出核反应方程；
（2）算出释放核能；
（3）若反应前两个氘核的功能均为0.355MeV，反应时发生的是正对撞，设反应后释放的核能全部转化为动能，则反应后氦核与中子的动能各为多大？

镭（Ra）是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知能自发地放出α粒子而变成新核Rn，已知的质量为M₁=3.7533×10^－25kg，新核Rn的质量为M₂=3.6867×10^－25kg，α粒子的质量为m=6.6466×10^－27kg，现有一个静止的核发生α衰变，衰变后α粒子的速度为3.68×10⁵m/s。则：（计算结果保留两位有效数字）
①写出该核反应的方程式。
②此反应过程中放出的能量是多少？
③反应后新核Rn的速度是多大？