Question

2011年3月11日，日本發(fā)生9.0級地震后爆發(fā)海嘯，導致福島核電站核泄漏，核安全問題引起世界關注．福島核電站屬于輕水反應堆，即反應堆使用普通水作為減速劑，使快中子減速變成慢中子，便于被

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U俘獲，發(fā)生可控制核裂變的鏈式反應．
①若鈾核

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U俘獲一個慢中子，發(fā)生核裂變后產(chǎn)生了

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Xe和

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Sr，試寫出核裂變方程．
②若快中子的減速過程可視為快中子與普通水中

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H核發(fā)生對心正碰后減速．上述碰撞過程可簡化為彈性碰撞，現(xiàn)假定某次碰撞前快中子速率為v₀，靶核

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H核靜止．試通過計算說明，此次碰撞后中子的速度變?yōu)槎嗌�？（已知氫核質(zhì)量和中子質(zhì)量近似相等）．

Answer 1

分析：①根據(jù)電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒寫出核裂變方程式．
②核裂變過程中動量守恒，由動量守恒定律與能量守恒定律求出中子的速度．

解答：解：①由質(zhì)量數(shù)守恒與核電荷數(shù)守恒可得，核裂變方程式為：

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U+

1 0

n→

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Xe+

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Sr+3

1 0

n；
②中子質(zhì)量為m，原來速度為v₀，碰撞后速度為v₁，
質(zhì)子質(zhì)量為M，碰撞后速度為v₂，則由動量守恒得：
mv₀=mv₁+Mv₂，
由能量守恒定律得：

1

2

mv₀²=

1

2

mv₁²+

1

2

Mv₂²，
解得：v₁=

m-M

m+M

v₀，v₂=

2m

m+M

v₀；
由于中子質(zhì)量m與質(zhì)子質(zhì)量M近似相等，
即m=M，則v₁=0．
答：①核裂變方程為

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U+

1 0

n→

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Xe+

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Sr+3

1 0

n；
②碰撞后中子的速度變?yōu)?．

點評：根據(jù)質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒可以寫出核裂變方程式；
應用動量守恒定律與能量守恒定律可以正確解題．