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在核反应方程U+n→X+Sr+2n中,原子核X含有    个核子;U是天然放射性元素,它的半衰期约为7亿年,则在距今大约21亿年前,一块铀矿石中U的原子数大约是现在的    倍.
【答案】分析:正确解答本题需要掌握:聚变和裂变反应的特点以及应用;质量数和电荷数守恒在核反应中的应用以及质子数、中子数、质量数等之间关系;
解答:解:根据质量数和电荷数守恒得:X含有的核子数n=235+1-94-2=140
由题意可知经历了3个半衰期,所以现在U的原子数为原来的=,即一块铀矿石中U的原子数大约是现在的8倍.
故答案为:140;8
点评:本题主要考查了质量数和电荷数守恒在核反应中的应用以及半衰期的应用,难度适中.
练习册系列答案
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物理选修3-5
(1)太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变,太阳中存在的主要元素是氢,氢核的聚变反应可以看做是4个氢核(
 
1
1
H
)结合成1个氦核(
 
4
2
He
).下表中列出了部分粒子的质量(1u相当于931.5MeV的能量)
粒子名称 质子p α粒子 电子e 中子n
质量/u 1.0073 4.0015 0.00055 1.0087
①写出氢核聚变的核反应方程:
 

②计算发生一次核反应释放的能量.(以MeV为单位,结果保留三位有效数字)
(2)在2010年温哥华冬奥会上,首次参赛的中国女子冰壶队喜获铜牌,如图为中国队员投掷冰壶的镜头.假设在此次投掷中,冰壶运动一段时间后以0.4m/s的速度与对方的静止冰壶发生正碰,碰后中国队的冰壶以0.1m/s的速度继续向前滑行.若两冰壶质量相等,则对方冰壶获得的速度多大?

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(1)核反应方程U+n →Ba+Kr+aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种,则a的值为多少,X表示哪一种核?

(2)上述反应中,分别用mUmBmK表示U、Ba、Kr的质量,用mnmp表示中子和质子的质量,则该反应过程中释放的核能为多少?

(3)有一座核能发电站,发电能力P=1×106kW,核能转化为电能的效率η=40%,设反应堆中发生的裂变反应全是(1)中的核反应,已知每次核反应过程中放出的核能E1=2.78×10-11J,铀核的质量mU=3.9×10-25kg,求每年(365天)需要消耗的铀的质量。

 

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美国“罗斯福”号核动力航空母舰的动力来自核反应堆,其中主要的核反应方程是n+U→Ba+Kr+______n
 求:
(1)在扩号内填出n前的系数.
(2)用m1、m2、m3分别表示U、Ba、Kr的质量,m表示中子的质量,则上述核反应方程中一个铀235核发生裂变产生的核能△E是多少?
(3)假设核反应堆的总功率P=6.0×105kW若一个铀235核裂变产生的能量为2.8×10-11J,则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少千克铀235?( 铀235的摩尔质量m=0.235kg/mol,一个月约为t=2.6×106s,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1,计算结果保留两位有效数字).

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美国“罗斯福”号核动力航空母舰的动力来自核反应堆,其中主要的核反应方程是n+U→Ba+Kr+______n
 求:
(1)在扩号内填出n前的系数.
(2)用m1、m2、m3分别表示U、Ba、Kr的质量,m表示中子的质量,则上述核反应方程中一个铀235核发生裂变产生的核能△E是多少?
(3)假设核反应堆的总功率P=6.0×105kW若一个铀235核裂变产生的能量为2.8×10-11J,则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少千克铀235?( 铀235的摩尔质量m=0.235kg/mol,一个月约为t=2.6×106s,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1,计算结果保留两位有效数字).

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