课后习题答案及解析
练习与应用
1．什么是核裂变？什么是链式反应？
解析：
重核分裂成中等质量原子核的核反应叫做重核的裂变。由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应。 2．在核反应堆中，用什么方法控制核裂变的速度？
解析：
核反应堆是人工控制链式反应的装置，控制速度的原理：在铀棒之间插些镉棒，因为镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使镉棒插深些，让它多吸收一些中子，链式反应的速
度就减慢了；反之，则把镉棒插浅一些，让它吸收中子少一些，链式反应的速度就可以增大，一般来说这些操作是用电子仪器来完成；所以在原子核反应堆中，可用能吸收中子的镉棒来控制核裂变反应的速度。
3．什么是核聚变？核聚变过程中的能量转化有什么特点？ 解析：
两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变．聚变发生时需要提供巨大的能量，但反应中放出的能量比提供的能量要大得多。
4．请分析：在地球上实现受控热核反应的必要性、可能性和困难是什么？ 解析：
必要性:由于地球上石化燃料和裂变材料的贮量有限,开发聚变能非常重要,并且是一项十分紧迫的任务。各国科学家都在加紧研究,以期尽快在地球上制造出人类自己的太阳,缓解甚至消除能源危机的困扰。
可能性:地球上聚变材料的储量丰富,每升水中含有0.03g的氘,地球上的河流、湖泊、海洋等有138.6亿立方米的水,大约有40亿吨氘。聚变反应中所用的氘可以利用锂来提取,地球上锂的储量有2000亿吨,用来制取氘足以满足聚变的需要。
困难:地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温。
5．在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速。碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的。
（1）设碰撞前中子的动能是E0，经过一次碰撞，中子失去的动能是多少？
解析：
设中子的质量为m，速度为v0，碳核的质量为M，碰撞后中子、碳核的速度分别为v1、v，以v0方向为正方向，根据动量守恒定律得：
mv0=mv1+Mv根据机械能守恒定律得：m=m+M由以上两式解得v1= - v0
碰撞一次，中子损失的动能为：△EK=m-m=E0
（2）至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于10-6E0？
根据以上计算结果每一次后的末速度都是原来的，所以经过n次后其末速度为原来的（）n, 根据动能公式可得：
（）2n=10-6这个关系式，展开的2n（lg11-lg13）=-6
解得n=41.2 所以至少要经过42次碰撞才可以小于10-6E0
6．秦山核电站第一期工程装机容量为3×108 W。如果1 g 完全核裂变时产生的能量为8.2×1010 J，并且假定所产生的能量都变成了电能，那么每年要消耗多少 ？
解析：
7．太阳的总输出功率为3.8×1026 W，它来自三种核反应，这些反应的最终结果是氢转变为氦 42He。按照总输出功率计算，太阳每秒失去多少质量？
解析：
太阳每秒释放的能量为E=Pt=3.8J，由质能方程E=mc2可得，太阳每秒损失的质量是m=，代入数据可得E4.22kg
综上，本节内容主要考察核裂变及核聚变的基础知识，同时结合质能方程的应用，涉及计算比较繁杂，所以要加强自身计算能力的培养。
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