高中物理常用裂变反应堆的类型综合题

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)

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?

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？

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%.

已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u,的质量为3.015 0 u.
(1)写出两个氘核聚变成的核反应方程；
(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，则反应中生成的和中子的动能各是多少?

太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.
(1)写出这个核反应方程；
(2)这一核反应能释放多少能量？
(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×10²⁶ J，则太阳每秒减少的质量为多少？
(4)若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年.(太阳质量M＝2×10³⁰ kg,m_p＝1.007 3 u，m_He＝4.001 5 u，m_e＝0.000 55 u)

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?

已经证实，质子、中子都是由上夸克和下夸克两种夸克组成的，上夸克带电为e,下夸克带电为-e,e为电子所带电荷量的大小，如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为l,l=1.5×10^-15 m，试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力（库仑力）.

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？

为确定爱因斯坦质能联系方程ΔE=Δmc²的正确性，设计了如下实验：用动能为E₁="0.9 " MeV的质子去轰击静止的锂核Ｌi，生成两个α粒子，测得这两个α粒子的动能之和为E="19.9" MeV.
(1)写出该核反应方程；
(2)计算核反应过程中释放出的能量ΔE；
(3)通过计算说明ΔE=Δmc²的正确性.(计算中质子、α粒子和锂核Ｌi的质量分别取：m_p="1.007" 3  u，m_α="4.001" 5  u，m_Ｌi="7.016" 0  u)

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）

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.

两个氘核结合成一个氦核的过程中可释放多少核能？若1千克氘完全结合成氦，则可放出多少能量？已知m_氘＝2.0141u，m_氦＝4.0026u．阿伏伽德罗常数N₀＝6×10^23.1/mol．