Question

19．在某核反应堆中，在铀棒（${\;}_{92}^{235}U$）周围放置重水作为“慢化剂”，已知重水的原子核质量是中子的20倍，中子与重水原子核每次碰撞都可看成是弹性碰撞，且每次碰撞前重水原子核都可以认为是静止的．则下列说法正确的是（　　）

• A． 铀棒周围放置“慢化剂”的目的是使中子减速
• B． ${\;}_{92}^{235}U$裂变产生2～3个中子，这些中子再与其他${\;}_{92}^{235}U$发生核反应，会形成链式反应
• C． 中子与重水的原子核碰撞一次后速率为原来的$\frac{1}{21}$
• D． 中子与重水的原子核碰撞10次后速率为原来的（$\frac{19}{21}$）¹⁰

Answer 1

分析 知道裂变的条件和产生链式反应的条件即可解答AB选项；结合动量守恒即可判断CD选项．

解答 解：A、铀235发生裂变的条件是有慢速中子轰击，而核反应结束后的中子的速度都比较快，所以铀棒周围放置“慢化剂”的目的是使中子减速．故A正确；
B、根据产生链式反应的条件，结合U235裂变的特点可知，${\;}_{92}^{235}U$裂变产生2～3个中子，这些中子再与其他${\;}_{92}^{235}U$发生核反应，会形成链式反应．故B正确；
C、中子与重水原子核每次碰撞都可看成是弹性碰撞，选取中子运动的初速度方向为正方向，设中子的质量为m，则由动量守恒定律得：
mv₀=mv₁+m_sv_s
由动能守恒得：$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}=\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}+\frac{1}{2}{m}_{s}{v}_{s}^{2}$
由于m_s=20m
联立可得：${v}_{1}=\frac{19}{21}{v}_{0}$．故C错误；
D、结合C选项的分析可知，每一次碰撞后，中子的速度都变成碰撞前的$\frac{19}{21}$，所以中子与重水的原子核碰撞10次后速率为原来的（$\frac{19}{21}$）¹⁰．故D正确．
故选：ABD

点评 裂变和聚变是在原子物理中学习的两种重要反应，要明确它们的特点以及应用，熟练应用质量数和电荷数守恒解答有关问题．