核吸收,发生裂变反应,放出核能,链式反应速度不可控制,极短的时间内释放出大量的核能;核反应堆释放核能的速度是稳定的,链式反应的速度可以控制,因此答案为B、C。
6.【解析】选D。1 g纯铀235有子完全发生核反应可以释放出
×NA个铀235核。因此1 g纯铀235吸收中
×196 MeV能量。
7.【解析】选C。设放出的粒子的质量数为x,电荷数为y,核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒。由题意可得235+1=136+90+x,92=54+38+y,解得x=10,y=0,由此判断该核反应放出的一定是中子,且个数是10。故C正确。 【能力提升】
1.【解析】选A。X原子核中的核子数为(235+1)-(94+2)=140个,B错误。中子数为140-(92-38)=86个,A正确。裂变时释放能量,出现质量亏损,但是其总质量数是不变的,C、D错。
【变式备选】一个铀235吸收一个中子后的核反应方程是+
U
n
Xe
Sr
n,放出的能量为E,铀235核的质量为M,中子的质量为m,氙136核的质量为
m1,锶90核的质量为m2,真空中光速为c,则释放的能量E等于 ( ) A.(M-m1-m2)c2 B.(M+m-m1-m2)c2 C.(M-m1-m2-9m)c2 D.(m1+m2+9m-M)c2
【解析】选C。铀235裂变时的质量亏损:Δm=M+m-m1-m2-10m=M-m1-m2-9m。由质能方程可得ΔE=Δmc2=(M-m1-m2-9m)c2。 2.【解题指南】解答本题应明确以下四点: (1)质量数=质子数+中子数。
(2)放射性元素的半衰期与温度等外界因素无关。
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(3)明确裂变方程的书写方法。 (4)了解1个
U裂变大约放出200 MeV的能量,并掌握MeV与J的换算。
U的质量数和电荷数关系易知①正确;由核反应方程中电荷
【解析】选D。由
数守恒和质量数守恒知②正确;半衰期不受外界因素干扰,故③错误;因为200MeV=200×106×1.6×10-19J=3.2×10-11J所以④正确,故答案为D。 3.【解析】一个
U原子核分裂时所产生的能量约为
200 MeV=200×106eV=2.0×108×1.6×10-19J=3.2×10-11J。 设共有n个×
U核发生裂变:n=
个≈2.6×1024个,铀的质量m=235×10-3
kg≈1.015 kg。
答案:2.6×1024个 1.015kg 【总结提升】裂变问题的分析方法
(1)对于裂变问题,要知道是什么原子核发生了裂变,写出原子核的裂变方程,应该注意裂变方程的质量数和电荷数守恒;更应该注意的是,原子核的裂变方程必须是能够实际发生的,不能随意编造,并不是所有满足质量数和电荷数守恒的方程都能发生。
(2)根据质能方程ΔE=Δmc2,由反应前后原子核的质量亏损,可以计算出一个原子核裂变时释放的能量。
(3)计算出总的原子核个数N,则释放的总能量为E总=NΔE
4.【解析】在核裂变过程中遵循动量守恒定律,由题意知被俘获的中子的动量与裂变时放出的两个中子的总动量相等,故两个新核的总动量为零,也即两个新核的总动量大小相等、方向相反。由于洛伦兹力提供向心力,可知新核在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径:R=
。由于两个新核的动量大小相等,进入的是同一
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个匀强磁场,故mv、B均相同,故可知它们的半径之比等于它们电荷量的反比。由题意可写出裂变方程: U
n
Sr
X+
n
由质量数守恒可解得新核X的质量数 A=235+1-95-2×1=139,
由电荷数守恒可得新核X的电荷数Z=92-38=54,
故两新核在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径之比为:R1∶R2=54∶38=27∶19。 新核在磁场中做匀速圆周运动的周期:T=把半径R代入得:T=
,
,
可见,两个新核做匀速圆周运动的周期之比与它们的质量成正比,与它们的电荷量成反比,即=
×=
。
答案:半径之比为27∶19 周期之比为135∶139
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