高中物理常用裂变反应堆的类型综合题

静止的放射性原子核发生衰变时，设放出的能量都转变成了粒子和新核Y的动能.若测得粒子的动能为E，则新核Y的动能为多大？衰变放出的能量为多大？

已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u,He的质量为3.015 0 u.
(1)写出两个氘核聚变成He的核反应方程；
(2)计算上述核反应中释放的核能；
(3)若两氘核以相等的动能0.35  MeV做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能
全部转化为机械能，则反应中生成的He和中子的动能各是多少?

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）

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%.

处于静止状态的某原子核X，发生α衰变后变成质量为M的原子核Y，被释放的α粒子垂直射人磁感强度为B的匀强磁场中，测得其圆周运动的半径为r，设α粒子质量为m，质子的电量为e，试求：
（1）衰变后α粒子的速率和动能E_ka；
（2）衰变后Y核的速率和动能E_ky；
（3）衰变前X核的质量M_x．

铋核（Bi）要放出一个α粒子变成另一个粒子，已知α粒子动能为89.5×10^-5 eV，另一粒子动能为22.5×10⁵ eV，则（不计反冲核动能）
（1）完成核反应方程；
（2）1 g铋212全部衰变成铅208所放出的能量是多少？

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?

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）。

原子在不停地做热运动，为了能高精度地研究孤立原子的性质，必须使它们几乎静止下来并能在一个很小的空间区域停留一段时间，例如纳米技术中需要移动或修补分子.科学家已发明了一种称为“激光制冷”的技术，原理如下：
在一个真空室内，一束非常准直的Na-23原子束（通过样品在1 000 K高温下蒸发而获得，原子做热运动的速率近似为v₀="1" 000 m/s),受一束激光的正面照射，如图15-2-3所示.设原子处在基态，运动方向与激光光子的运动方向相反，选好激光频率使光子能量E等于钠原子第一激发态与基态间能量差，原子就能吸收它而发生跃迁，跃迁后原子的速度为v₁，随后该原子发射光子并回到基态.设所发射光子的运动方向与速度v₀的方向总是相同的，此时原子的速度为v₂,接着重复上述过程，直到原子的速度减小到零.

图15-2-3
（1）吸收与发射光子的总次数为多少？
（2）原子停留在激发态上的时间称为原子在这种状态下的寿命，大小约为10^-8 s.忽略每次吸收与发射光子的时间，按上述方式，原子初速度v₀减小到零，共需多长时间？该时间内原子共走过的路程为多少？（E=3.36×10^-19 J，钠原子的质量m=3.84×10^-26 kg,N_A=6.0×10²³ mol^-1,c=3.0×10⁸ m/s）

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？

一个锂核(Li)吸收2.2MeV能量的光子后，衰变成一个a粒子(He)和一个氘核(H)，在这个衰变过程中，释放的能量为多少？已知Li的平均结合能是5.3MeV，He的平均结合能是7.03MeV，H的平均结合能是1.09MeV.

随着社会经济的发展，迫切需要大量的能源。因此，核能的应用作为第三次技术革命的标志之一，受到了人们的普遍重视．
（1）核电站中要用核反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转化为电能．
①完成下列核反应方程式：
＋＋Zr＋3＋8＋反中微子（反中微子的质量数和核电荷数均为零）
②核裂变反应和化学反应有一些不同点，如：
a：对单位质量的物质而言，核裂变反应的能量远远大于化学反应释放的能量；
b：同一元素的不同同位素，它们的化学性质是相同的，但它们的核反应性质是不同的；
C：_________________________________________________________．
③核电站热量传递的循环系统中应用了钠钾合金作为传热介质，试根据钠钾合金的性质说明这一应用的两点理由：
a．______________________________________________；
b．___________________________________________________．
（2）依据上述核反应计算：
①lkg铀235全部裂变产生多少千焦的能量?
（已知：核的质量为235.0439u，中子（n）质量为1.0087u，钕（Nd）核的质量为    142.9098u，锆（Zr）核的质量为89.9047u，1u＝1.6606×10^－27kg．）
（3）核反应除释放巨大的能量外，还可以用来生产各种放射性同位素，请举例说明放   射性同位素在医疗和工业上的应用：①_____________________________________________；   ②_____________________________________________ ．

已知中子质量为1.0087u，质子质量为1.0073u，氦核质量为4.0026u．1u=1.6606×kg，求两个中子和两个质子结合成一个氦核的过程中可释放多少eV的能量？(最后答案保留3位数字)

（1）原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁。如图所示为氢原子的能级图。现让一束单色光照射到大量处于基态（量子数n=1）的氢原子上，被激发的氢原子能自发地发出3种不同频率的色光，则照射氢原子的单色光的光子能量为     eV。用这种光照射逸出功为4.54eV的金属表面时，逸出的光电子的最大初动能是           eV。
（2）静止的Li核俘获一个速度的中子而发生核反应，生成两个新核。已知生成物中He的速度，其方向与反应前中子速度方向相同。
①写出上述反应方程。
②求另一生成物的速度。

（1）某原子核反应堆由铀棒、镉棒、慢化剂、冷却剂和水泥防护层等组成，关于它们的作用，下列说法中正确的是____（填人正确选项前的字母）．

A．铀棒是核反应堆的燃料

B．镉棒是吸收中子的材料

C．慢化剂（如石墨、重水等）起减慢核反应的作用

D．冷却剂把反应堆的热量传递出去，同时使反应堆冷却

（2）两个粒子经相互作用后转化为另外两个粒子的核反应称为二体反应，在二体反应 中，我们可以认为两个粒子组成孤立的系统，反应中遵从动量守恒和能量守恒．用α粒子 轰击氮14的反应就可以看作是一个二体反应。
（1）写出该反应的核反应方程式
（2）已知该反应是吸能反应，反应后系统的总动能减小1.20MeV，设反应前氮核是静止的，那么用来轰击氮核的α粒子的动能至少是多大？