(18分)在用铀 235作燃料的核反应堆中,铀 235核吸收一个动能约为0.025的热中子(慢中子)后,可发生裂变反应,放出能量和2~3个快中子,而快中子不利于铀235的裂变.为了能使裂变反应继续下去,需要将反应中放出的快中子减速。有一种减速的方法是使用石墨(碳12)作减速剂.设中子与碳原子的碰撞是对心弹性碰撞,问一个动能为
的快中子需要与静止的碳原子碰撞多少次,才能减速成为0.025
的热中子?
解析:
设中子和碳核的质量分别为和
,碰撞前中子的速度为
,碰撞后中子和碳核的速度分别为
和
,因为碰撞是弹性碰撞,所以在碰撞前后,动量和机械能均守恒,又因
、
和
沿同一直线,故有
(1)
(2)
解上两式得
(3)
因
代入(3)式得
(4)
负号表示的方向与
方向相反,即与碳核碰撞后中子被反弹.因此,经过一次碰撞后中子的能量为
于是
(5)
经过2,3,…,次碰撞后,中子的能量依次为
,
,
,…,
,有
……
(6)
因此 (7)
已知
代入(7)式即得
(8)
故初能量的快中子经过近54次碰撞后,才成为能量为0.025
的热中子。
评分标准:本题18分
(1)、(2)、(4)、(6)式各3分;(5)、(7)、(8)式各2分。
科目:高中物理 来源: 题型:
N | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.4 |
lgN | 0.0414 | 0.0792 | 0.1139 | 0.1461 |
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科目:高中物理 来源:物理教研室 题型:038
(1)求快中子与碳原子发生一次碰撞后的速度ν与原来的速度ν0的比值;
(2)一个动能为E0=2.5MeV的快中子需要与静止的碳原子碰撞多少次,才能减速成为0.025eV的慢中子?(附:部分常用对数表)
N |
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0.0792 |
0.1139 |
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科目:高中物理 来源: 题型:038
在用铀235作燃料的核反应堆中,铀235核吸收一个动能约为0.025eV的慢中子后,可发生裂变反应,放出能量和2~3个快中子,而快中子不利于铀235的裂变.为了能使裂变反应继续下去,需要将快中子减速,有一种减速的方法是用石墨(碳12)作减速剂.设中子与碳原子的碰撞是对心弹性碰撞,没有机械能损失.
(1)求快中子与碳原子发生一次碰撞后的速度ν与原来的速度ν0的比值;
(2)一个动能为E0=2.5MeV的快中子需要与静止的碳原子碰撞多少次,才能减速成为0.025eV的慢中子?(附:部分常用对数表)
N |
1.1 |
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0.0414 |
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科目:高中物理 来源: 题型:
(1 8分)在用铀 235作燃料的核反应堆中,铀 235核吸收一个动能约为0.025的热中子(慢中子)后,可发生裂变反应,放出能量和2~3个快中子,而快中子不利于铀235的裂变.为了能使裂变反应继续下去,需要将反应中放出的快中子减速。有一种减速的方法是使用石墨(碳12)作减速剂.设中子与碳原子的碰撞是对心弹性碰撞,问一个动能为
的快中子需要与静止的碳原子碰撞多少次,才能减速成为0.025
的热中子?
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