反应堆物理
1．中子与原子核相互作用有吸收和散射两种形式，吸收又包括、和等形式，散射又有和。
2．宏观截面Σ表示一个中子与一立方厘米内原子核发生核反应的，其单位是。宏观截面与和有关，它们的关系式是。
3．中子按照能量分为、、，绝大多数裂变中子是，需经过散射碰撞而降低速度，这个过程叫。
4．235U一次裂变，平均放出中子个，平均释放能量，大部分能量是以释放出来的。裂变中子中的是由裂变产物放出的缓发中子。
5．燃料235U的富集度的定义：。
6．压水反应堆中，用水做剂和剂，用于前者是因为它有、、及的性质，用于后者是因为它有、和的性质。
7．反应堆运行时，由裂变产生的毒物中主要有和，在长时间的稳定功率下运行时毒物是的。
8．反应堆运行过程中，对运行影响较大的毒物是、其产生与衰变链是：
9．碘坑形成的原因是。
10．反应堆内采用的慢化剂常用核素是、，在压水堆中采用的是。
11. 中子在反应堆内有、、、和五个过程。
12 可做核燃料的物质同位素有、、。
13.核裂变具有、、和等特点。
14.常用控制棒材料有、、和等，大亚湾核电厂用的是，HTR－PM用的是。
16. 反应堆运行时，氙的消失有和两种途径。
18. 中子从堆内逃逸的现象叫，为减少这种损失，在堆芯周围装有。19氙毒是由于气态裂变产物具有很大的而构成的反应性损失。
20. 反应性温度系数是，在功率运行时，它包括燃料温度系数，又叫，它的效果是的，它是由引起的。还包括慢化剂温度系数，它的效果是的。燃料温度系数的绝对值慢化剂温度系数的绝对值。
23 中子有效增殖因数的定义为：，它主要决定于和。24．反应性的定义是。
25．写出无限介质增殖因数的四因子公式，这因子分别被称为，，，。
26．反应堆有、、三种状态，他们的中子有效增殖因数K eff 分别为、和。在稳定功率运行时反应堆处于，而停堆时是处在。
27．反应堆瞬发临界条件是，其机理为，其特征是，这种瞬发临界工况是绝对不允许发生的，在设计上已加以防止。
28．反应堆控制方式有、、等。最常用的是。29．控制棒的反应性当量大小主要取决于和所在位置的。
30．有源次临界反应堆内，中子密度与K eff 的关系为 。
31．反应堆功率增大周期（即稳定周期）定义是 ，数学表达式为 ，开堆时一般测量功率增长 所用时间，即倍增周期，它近似等于 倍的e 倍周期（稳定周期）。
32．反应性与反应堆稳定周期的关系： 。
33. 氙毒的定义是 。
34 反应堆停堆后仍然要释放余热，其大小与 、 有关。
36. 功率反应性系数是 ，也称为 功率系数 。
37.反应性ρ绝对单位是 ，常用单位是 ，两单位的换算是 ，中子通量单位是 。
1.反应堆功率正比于 。
A ：最大通量
B ：平均通量
C ：最小通量
2. 启动后，处于功率提升阶段运行的反应堆，氙毒将随时间增加而增大，其原因
是 。
A ：碘的浓度未达到平衡
B ：氙的浓度未达到平衡
C ：A ＋B
3. 碘坑中启动的反应堆，其临界棒位将比正常启动时的棒位 。
A ：高
B ：低
C ：相同
4. 碘坑中启动后的反应堆，控制棒将不断下插，其原因是 。
A ：氙的自衰变
B ：中子消毒
C ：A ＋B
5. 反应堆从高功率降到低功率运行，其它参数不变，控制棒将不断提升，其原因
是 。
A ：氙的自衰变减少
B ：氙的中子消毒减少
C ：氙增加了
6. 处在临界状态下的反应堆的功率是 C 。
A ：很高的
B ：一定的
C ：任意的
13. 反应堆次临界时的外推临界试验中，使用的外推临界图的理论依据是 。
eff
i i i t -k T T e 1 :C , 1 :B , :A 061/50φφλβρφφ=++Λ==∑= 9. 若反应堆在启动临界后的t 秒内，通量增加到原来的1.5倍，换成周期为 。
A ：T ＝t ／1.5
B ：T ＝t ×1.5
C ：T ＝t ／ln1.5
D ：T ＝t ×ln1.5
10. 只有在停堆后才有碘坑，这种说法是 的。
A ：对
B ：不对
12 缓发中子的存在使中子倍增周期 。
A ：变大
B ：变小
C ：不变
13 在有源的次临界反应堆内，中子通量是 的。
A ：不断上升
B ：不断下降
C ：一定
14 .反应堆的自稳定性能是由 实现的。
A ：调节控制棒
B ：负温度系数反馈
C ：A ＋B
15. 中子与靶核的作用有哪些类型的核反应？
16. 在反应堆内最重要的中子与核的反应是哪些？
17 什么是中子的弹性散射？
19. 弹性散射在反应堆内有何重要意义？
20. 什么是中子与靶核的非弹性散射？
21. 什么是辐射俘获反应？
22. 举例说明辐射俘获反应在反应堆内的重要意义？
23. 什么是裂变反应？
24. 说明中子与重核裂变反应在压水反应堆的重要性。
25. 中子与靶核发生某类核反应的可能性大小用什么来度量？
26. 什么是微观散射截面σs ？
27. 什么是微观吸收截面σa ？
28 什么是微观总截面σt ？
29 什么是中子与靶核发生某类反应的宏观截面？
30. 说明宏观截面Σ的物理意义。
31. 单位体积内有多种元素的原子核，其宏观截面的表达式是什么？
32. 试说明微观截面的大致变化规律。
答案：微观截面在不同入射中子能量及不同靶核质量数的情况下，差别是很大的。对压
水堆最重要的几个核反应，一般均可按中子能量不同分为三个区域：
在低能区，微观截面或者保持常数（对（n ，n ）反应）或者与)1(1ν
E 成正比（对（n ，γ）反应和（n ，f ）反应）。在该区以上是共振区。有多个共振
峰存在。在高能区是微观截面的平滑区。
33. 试说明235U 的裂变截面随中子能量的大致变化规律。
答案：在低能区（热中子）（E n <1ev ），σf 从4000ba - 80ba 与E
1成正比变化。 中能区（中能中子）（1ev< E n <1000ev ），σf 有强烈的共振峰，σf 值峰顶
200－300ba ，峰谷3－10ba 。
高能区（快中子）（E n >1000ev ），σf 基本上是平滑地随能量增加而下降，
从10ba －1.5ba 。
可见压水堆将快中子慢化成热中子是十分重要的。
34．简述中子动力学中的点堆模型的物理概念。
35.写出点堆动力学方程组。
36.解释上题等号右边各项的物理意义。
37 什么是倒时方程？
38. 给出Te 和倍增周期T 2的关系。
39. 给出等效单组缓发中子近似下的倒时方程。
答案： T
T e f f λβρ++Λ=1 式中βeff 为缓发中子份额，λ为等效缓发中子衰减常数。
此式对于估计反应性很方便。
40. 六组缓发中子的平均寿命是如何计算的？
41. 请定性绘出热中子通量在燃料内及水通道内的分布。
答案：
慢化慢化
42 请定性绘出共振能量的中子通量在燃料内及水通道内的分布。
答案：
43. 请定性绘出共振区以上的快中子通量在燃料内及水通道内的分布。
答案：
47. 试说明次临界反应堆内中子总数表达式的由来。
答案：假定外中子源和中子通量密度分布是均匀的（即点堆模型），设中子源每代发出S
个源中子，那么在反应堆内经过增殖后
第一代末的中子数 eff SK S N +=1
第二代末的中子数 22eff
eff SK SK S N ++= ```````````````````````````````````````````````````````````````````````
第m 代末的中子数 )1(2m eff eff eff m K K K S N ++++=
因为是次临界，K eff <1，中子代时间约10-4秒，故在很短时间内m 近似于∞，
第m 代末的中子数Nm 是一个收敛的等比级数，可用下式表达：
eff
K S N -=1 这就是很有用的次临界增殖公式。
48 列出两例反应堆内产生新的核燃料的俘获反应。
答案： （1）对用铀作燃料的反应堆
γ+→+U n U 239
921023892
) 2323( 239942399323992Pu Np U →-→---天
分ββ （2）对用钍作燃料的反应堆
γ+→+Th n Th 233
901023290
) 2722( 233
92233
91233
90U Pa Th →-→---天分ββ
49. 什么叫做转换？
50. 什么是可转换同位素？什么是铀—钚循环和钍—铀循环？
51. 试从转换比CR 的概念出发，推导出转换堆与增殖堆的概念。
52. .235U 裂变时出现哪些反应产物？
慢化剂 慢化剂 燃料棒 慢化剂 慢化剂
燃料棒
53. 什么叫“1/v ”吸收体？
答案：如果微观截面的大小正好和中子速度的大小成反比，这种情况就称为1/v 特性。
在低能区（E<2eV ），许多核的微观吸收截面σa 按1/E 规律变化，即服从“1/v ”
律，我们称这些元素为“1/v ”吸收体，对于多数轻核，中子能量从热能一起
到几兆电子伏，其吸收截面都近似地符合1/v 律。然而对于重核，如轴—238
核，中子在稍高于热能的能量范围内就出现强烈的共振吸收，吸收截面都不
符合1/v 律。
54. 什么是平均自由程？
55 如果宏观总截面为宏观吸收截面与宏观散射截面之和，则总的平均自由程应该为吸收平均自由程与散射平均自由程之和，对吗？为什么？
55. 什么是核反应率？
56. 什么是中子通量？
57 铀—235原子核一次裂变一般放出多少个中子？平均每次裂变放出的中子数是多少？
58. 裂变能在堆芯的什么部位释放出来？
59. 写出反应堆的功率与通量的关系式。
60. 什么叫裂变产物？
61 活化产物的定义是什么？举例说明。
答案：一种稳定核素与中子发生核反应生成的放射性核素，称为活化产物。
例如：Co n Co 602759
27),(γ，γβ+→-Ni Co 60286027
62. 请举出几种重要的活化产物与裂变产物。
答案：活化产物：H —3，N —16，Co —60，Mn —54，Sb —124等。
裂变产物：Cs —137，I —131，Xe —135，Sr —90，Kr —85，Zr —85等。
63. 什么叫毒素？
答案：裂变产物中有些元素核，如氙和钐，具有相当大的吸收截面，它们将消耗堆内的
中子，通常把这些吸收截面大的裂变产物叫毒素。
64. 由裂变过程发射出来的中子可以分成二个大类，它们是 中子和 中子。
65. 什么叫瞬发中子？它们是如何产生的？
66. 缓发中子是如何产生的？
67. 什么叫缓发中子份额β？
68. 什么叫裂变中子能谱？给出裂变中子的能量变化范围。
69. 热中子的定义是什么？
答案：与它们所在的介质原子（或分子）处于热平衡状态中的中子。
70. 热中子平均速度与 有关，当 增加时，中子平均速度 。
71. 当慢化剂温度增加时，热中子谱向什么方向移动？
72. 在有中子吸收的压水堆活性区中，热中子平均速度要比介质平均热运动速度 。
73. 一般中子截面表上所说热中子所对应的中子温度为 ，与此温度相对应的中子速
度（最可几速度）为 ，相对应的电子动能为 。
74. 什么是反应堆内热中子扩散现象？
75. 将中子密度随时间的变化率用产生数、泄漏数和吸收数表示。
76. 解释热中子扩散长度（L ）的物理意义。
77. 解释中子年龄τ的物理意义。
78. 解释徙动面积M 2的物理意义。
79. a.优质慢化剂的三个主要性质是什么？b.慢化剂的原子量应该多大为好？
80. 常用的慢化剂有 、 和 等。
81. 试述水作为冷却剂与慢化剂的优缺点。
82. 硼的慢化能力不小，为什么它不能用作慢化剂？
83. 为什么天然铀反应堆不能用轻水做慢化剂？
84. 什么叫自持链式反应？
85. 给出无限介质增殖系数∞K 的定义。
86. “四因子公式”描述了什么？
87. 给出快中子裂变因子ε的定义。
88. 给出热中子利用因子f 的定义。
89. 给出热中子裂变因子η的定义。
90. 为什么长期运行中η会发生变化？
91. 试解释当冷却剂温度升高时热中子利用因子f 的变化。
答案：在欠慢化栅格布置的情况下，冷却剂温度升高意味着冷却剂密度降低，则冷却剂
宏观吸收截面降低，所以f 升高。
92. 哪些运行措施可以改变四因子公式中的热中子利用因子f ？
93. 中子毒物的存在明显改变了反应堆四因子公式中的 。
98. ∞K Keff 与之间的关系如何？
99. 给出中子不泄漏几率P L 的定义
100. 试给出单群理论的临界方程
101. 什么是临界系统、次临界系统和超临界系统？
102. 什么叫临界质量？什么叫临界尺寸？
103. 什么叫瞬发超临界？
104. 为什么不允许出现瞬发超临界？
105. 定性画出在次临界、临界、超临界状态下，反应堆功率随时间的变化。
106. 在有中子源的反应堆中，Keff 小于1时是否有可能获得增加的计数率？为什么可能
或为什么不可能？
答案：有可能。如果Keff<1时，源中子弥补了裂变链中的损失，中子总数则保持不变。
如果反应性（正的）增加，反应堆变得更加有效，尽管此时反应堆的有效增殖系数Keff 仍然小于1（但已非常接近于1），但由中子源产生的中子除弥补裂变链的损失外还有富裕，由此造成反应堆内的中子计数率随时间的延续而增加，就好像反应堆是处于超临界状态一样。
107. 反应堆的临界质量或体积的大小取决于反应堆的_______与_______。
108. 在反应堆堆芯成分相同的条件下，几何形状不一样，哪种几何形状的临界质量最小？
为什么？
109. 什么是反射层节省？
110 反射层的作用是什么？
111. 反射层既然对反应堆很重要，是不是反射层越厚越好？
112. 试给出中子“代时间”的定义？
答案：中子从核裂变开始到其被吸收或泄漏的平均时间间隔。
113.中子代时间由哪几部分组成？用图表示。
答案：见下图。
裂变发生中子释放中子热化中子被吸收或泄露对缓发中子约13秒
对瞬发中子约10-14秒中子寿命
中子孕育时间减速时间扩散时间
中子代时间
114.中子代时间是怎样计算出来的？
115.试说明缓发中子在反应堆控制中的作用
答案由于缓发中子增大了相当于两代中子之间的平均时间间隔，亦即增大了中子代时间，使得反应堆功率变化速度变慢，从而使得反应堆能被控制。
116.反应堆功率以30秒的稳定周期从1%P N增加到20%P N，在上升功率动作过程中，需要多少时间？
答案：按P=P0e t/T，已知P=20%P n，P0=1%Pn和T=30秒，可得t=90秒。
117.在下述倍增时间时，反应堆处何状态？①T2→∞②T2→70秒③T2<18秒。
答案：① T2→∞反应堆功率趋于稳定在某一值上；② T2→70秒反应堆超临界，正常提升功率；③ T2<18秒，短周期事故，运行中提升功率时，反应堆倍增时间应大于18秒。
118. 写出你知道的几种用于表示反应性的单位。
119 哪些因素能改变反应堆的反应性？（至少三种）。
答案：硼浓度，燃料棒温度，冷却剂温度（或密度），Xe毒，控制棒插入深度，可燃毒物等。
120. 试给出以下情况的Keff与 的数值：
a）次临界b）临界c）超临界d）瞬发超临界
121.反应堆从寿期初到寿期末，堆芯某处的中子通量与该处的功率密度之比是如何变化的？为什么？
122.反应堆功率P与平均中子通量Ф有何关系？
123.运行期间，中子通量受哪些因素的影响？试举三例。
答案： 1. 控制棒，2.慢化剂密度，3.中子毒物（裂变产物，可燃毒物等）,4.堆芯装载情况，5.燃耗，6. 反应堆功率。
124.试列举三种反应性系数。
答案：如冷却剂温度系数，燃料温度系数，空泡系数和功率系数等。
125. 反应性温度系数包括快变化的燃料温度系数与慢变化的慢化剂温度系数。127. 什么是慢化剂温度系数？
答案：慢化剂温度每变化1℃引起反应性的变化。
128. 影响慢化剂温度系数的主要因素是什么？
答案：PWR 内影响慢化剂温度系数的主要因素是冷却剂平均温度、冷却剂内硼浓度、
燃耗和水铀比等。
129. 试说明冷却剂内含硼量1ppm 的具体意义。
答案： 在1公斤水中含有1毫克天然硼，称含硼量为1ppm ，亦即在1ppm 硼水中约
含有0.188毫克吸收中子的硼—10同位素。
130.什么是燃料温度系数？
答案：堆芯燃料有效温度每变化1℃引起的反应性变化值。
131. 影响燃料温度系数的主要因素是什么？
答案： * Pu U 240238和等核素的变化； * 燃料有效温度的变化。
132.什么是功率系数？
133.什么是功率亏损（Power Defect ）？
答案：因堆功率上升使反应性有损失，即向反应堆引入了一个负反应性，这一反应性损
失即称为功率亏损（即为功率系数的积分）。 141.试解释“过慢化”与“欠慢化”
答案： 过慢化：堆芯布置中包含的慢化剂多于为获得∞K 最大值所需的量，中子完全
热化，多余的慢化剂导致中子吸收增加。
欠慢化：堆芯布置中包含的慢化剂少于为获得∞K 最大值所需的量，中子没有
完全热化，U238共振吸收变大。
142. 过慢化反应堆的慢化剂温度系数为何值（是正还是负）？
146. 何谓反应堆在反应性增加时的自调节功能？
答案： 反应性增加后，由于堆功率增加导致反应堆冷却剂温度升高，由于负温度系
数效应使反应性下降，从而在一个高于变化前的温度上反应堆趋于稳定。
147. 功率系数在寿期初与寿期末有什么不同？
答案：寿期末时，由于硼浓度低，使得慢化剂温度系数更负一些，这就使得寿期末的功
率系数较寿期初更负一些，如下图所示。
148. 试给出“中子毒物”的定义，举出3种重要的中子毒物。
答案： 中子毒物系指那些其热中子吸收截面值很大而明显降低反应堆反应性的
核素，例如：
① 控制材料中的镉；
② 可燃或可溶毒物中的10B ；
③ 裂变产物中的135Xe 、149Sm 和155Gd 。
149. 什么是非饱和性（或永久性）裂变产物？请写出几种较重要的非饱和裂变产物。 答案： 裂变产物的生成率远比由于吸收中子或自身衰变的损耗率大，如Sm 149。Sm
149热中子吸收截面特别大，在整个反应堆运行期内，由于吸收中子而消失的速
率也比较小，在一个相当长的时间里其浓度将随时间的增长而不断增加，所
以称之为非饱和裂变产物。热中子吸收截面较大的非饱和裂变产物还有：镉
—113、钐—151、钆—155和钆—157等。
150. 为什么说135Xe 和149Sm 对热堆十分重要？试举出两条理由。
151.何谓“平衡Xe 毒”？
152.氙的效应在反应堆运行中是很重要的。
A 说明怎样达到氙的平衡状态。
B 讨论氙达到平衡值之后不久反应堆功率上升时可能出现的反应性变化。
153.反应堆从无Xe 开始投入运行并保持在稳定功率状态下，运行多久，Xe 135上升到
平衡浓度的90%？要多长时间才能很接近它们的平衡浓度（饱和值）？
答案： 约9小时 约36小时左右
下图给出从零功率上升到不同功率水平后，由氙的积累所引入的负反应性。
154.什么是“碘坑”？降功率运行时是否也出现“碘坑”？
答案： 反应堆在某一功率下运行较长时间后停堆或降功率，此时135Xe 的生成量大于
消耗量，由此引起135Xe 的浓度逐步增大，达到最大值后又逐步衰减，直至浓
度降到零。135Xe 浓度达到最大值时所对应的负反应性，我们称之为“碘坑”。
降功率运行时同样会出现“碘坑”。
下图给出了从满功率降至25%、50%和75%额定功率时，“碘坑”的数值
及出现时间。
158.反应堆内149
Sm 是怎样形成的？画出大亚湾核电厂从反应堆启动到25%、50%、75%
和100%额定功率运行时，由149Sm 引入的负反应性随时间的变化曲线。
答案： 核裂变时，149Sm 的直接产额很小，可以忽略不计。它主要由裂变产物149 N d
经-β衰变后得到149Sm 。 471.7 149149149Sm Pm Nd →-→--
-
小时小时ββ
159.动力反应堆中Sm Xe 149135与达到平衡浓度的时间哪个长？为什么？
答案：Sm 149达到平衡浓度的时间长得多，主要原因在于Xe 135的热中子吸收截面远远大
于钐（Sm 149）的热中子吸收截面，而且Xe 135还由于放射性衰变而消失，所以它很快就达到了平衡浓度。
160.反应堆停堆后Sm 浓度和Xe 浓度的变化有何不同？
答案：停堆后Sm 149由于149Pm 的衰变而有所增多，然而149Sm 不发生衰变，是一种稳定
的核素，所以Sm 将在堆内一直保持到反应堆恢复临界后由于吸收中子而减少，故停堆后149Sm 浓度将会逐渐趋于某个与停堆前中子通量有关的浓度值。
停堆后，虽然由于裂变直接产生135Xe 停止了，但由于135I 的衰变会继续产生135Xe ，而且其产生速度快于135Xe 本身衰变速度，所以尽管135Xe 由于本身的衰变最终将消失，但在停堆后开始阶段还是增加的，这样形成Xe 浓度的一个峰值。 161.何谓“氙振荡”？
162.氙振荡的条件是什么？
答案： 1.热通量>1014/cm 2·sec ，2.反应堆尺寸很大（堆芯尺寸超过30倍徙动长度）。 163.哪些反应堆可以用天然铀作燃料？
答案： 重水慢化、重水冷却热中子反应堆；石墨慢化、气体冷却热中子反应堆；石
墨慢化、轻水冷却热中子反应堆。
174 什么是换料周期？
答案：两次换料之间的时间间隔称为反应堆的换料周期。
175. 什么是堆芯寿期？
答案：在额定功率和额定参数下运行时，当反应堆的有效增殖系数Keff 降到1（即把控
制棒全部抽出和硼浓度降到最低）的时候，反应堆满功率运行的时间就称为堆芯寿期。
176. 燃耗深度的定义是什么？单位是什么？
177.既然产生给定数的热功率始终需要相同的裂变数，为什么在堆芯继续产生恒定功率
时U —235燃耗速率会减小？
答案：当裂变物质U —235的百分率降低时，裂变物质Pu —239的数量在增加，Pu —239
的裂变所产生的功率份额在增加，这样，U —235燃耗的速率就减小了。
178. 铀—钚循环热中子反应堆对能量输出有贡献的裂变物质主要有哪些？
答案：主要有U —235、Pu —239和Pu —241等。低燃耗时主要靠U —235裂变输出能量，
随着燃耗的加深，Pu—239裂变对能量输出的贡献将逐步增加。
179. 什么是卸料燃耗深度？它受什么影响？
答案：堆芯卸料时所达到的燃耗深度称为卸料燃耗深度。它受两方面影响：1)反应堆核特性，主要是指反应堆中初始后备反应性；2)燃料元件本身的性能，主要是指燃料元件在各种工况下的稳定性。
183. 什么是控制棒间的干涉效应？
答案：一般情况下，反应堆有较多的控制棒，这些控制棒同时插入堆芯时，总的价值并不等于各根控制棒单独插入堆芯时的价值的总和。这是因为一根控制棒插入堆芯后将引起堆芯中中子通量（密度）的畸变，这势必影响到其它控制棒的价值。这种现象称之为控制棒间的相互干涉效应。
184.停堆裕度的定义是什么？
答案：停堆裕度的定义：假定最大价值的一束棒全部卡在堆外，其余所有控制棒全部插入堆内，由此使反应堆处于次临界或从现时状态将达到次临界，使堆次临界的反应性总量称停堆裕度，或称停堆深度。
185.什么是后备反应性（或剩余反应性）？
答案：在任何时刻通过对控制元件和其它用于控制反应性的毒物的调节所能获得的最大反应性。
186. 什么是热中子通量不均匀系数？
答案：堆芯内热中子通量的最大值与热中子通量的平均值之比。
1、 H 和O 在1000eV 到1eV 能量范围内的散射截面似为常数，分别为20b 和38b.计算2H O 的ξ以及在2H O 和中子从1000eV 慢化到1eV 所需要的碰撞次数。 解：不难得出，2H O 的散射截面与平均对数能降应有下列关系： 2 2 2H O H O H H O O σξσξσξ?=?+? 即 2(2)2H O H O H H O O σσξσξσξ+?=?+? 2 (2)/(2)H O H H O O H O ξσξσξσσ=?+?+ 查附录3，可知平均对数能降： 1.000H ξ=，0.120O ξ=，代入计算得： 2 (220 1.000380.120)/(22038)0.571H O ξ=??+??+= 可得平均碰撞次数： 221ln()/ln(1.0001)/0.57112.0912.1C H O N E E ξ ===≈ 2．设 ()f d υυυ''→表示L 系中速度速度υ的中子弹性散射后速度在υ'附近d υ'内的概率。 假定在C 系中散射是各向同性的，求()f d υυυ''→的表达式，并求一次碰撞后的平均速 度。 解： 由： 21 2 E m υ'= ' 得： 2dE m d υυ'='' ()(1)dE f E E dE E α' →''=- - E E E α≤'≤ ()f d υυυ''→=2 2,(1)d υυαυ '' -- αυυυ≤'≤ ()f d αυ υ υυυυ= '→'' 322(1)3(1)υ αα= -- 6.在讨论中子热化时，认为热中子源项()Q E 是从某给定分解能c E 以上能区的中子，经过弹性散射慢化二来的。设慢化能谱服从()E φ/E φ=分布，试求在氢介质内每秒每单位体积内由c E 以上能区，（1）散射到能量为()c E E E <的单位能量间隔内之中子数()Q E ;（2）散射到能量区间1g g g E E E -?=-的中子数g Q 。 解：（1）由题意可知： ()()()()c E s Q E E E f E E dE φ∞ = ∑'''→'? 对于氢介质而言，一次碰撞就足以使中子越过中能区，可以认为宏观截面为 常数： /()()()c E S E Q E E f E E dE α φ= ∑''→'?
第三章 1.有两束方向相反的平行热中子束射到235U 的薄片上，设其上某点自左面入射的中子束强度为122110cm s --?。自右面入射的中子束强度为1221210cm s --??。计算： （1）该点的中子通量密度； （2）该点的中子流密度； （3）设2119.210a m -∑=?，求该点的吸收率。 解：（1）由定义可知：1221310I I cm s φ+---=+=? （2）若以向右为正方向：1221110J I I cm s +---=-=-? 可见其方向垂直于薄片表面向左。 （3）2122133119.21031010 5.7610a a R cm s φ---=∑=????=? 2.设在x 处中子密度的分布函数是：0(,,)(1cos )2x aE n n x E e e λμπ -Ω=+u r 其中：,a λ为常数， μ是Ωu r 与x 轴的夹角。求： （1） 中子总密度()n x ； （2） 与能量相关的中子通量密度(,)x E φ; （3） 中子流密度(,)J x E 。 解：由于此处中子密度只与Ωu r 与x 轴的夹角相关，不妨视μ 为视角，定义Ωu r 在Y Z -平面影上与Z 轴的夹角?为方向角，则有： （1） 根据定义： 004()(1cos )2x aE n n x dE e e d πμπ+∞ -=+Ω??u r 20000(1cos )sin 2x aE n dE d e e d ππ?μμμπ +∞-=+??? 00 (1cos )sin x aE n e e dE d π λμμμ+∞-=+?? 可见，上式可积的前提应保证0a <，则有： 0000()()(sin cos sin )aE x e n x n e d d a π πλ μμμμμ-+∞=?+?? 0002(cos 0)x x n e n e a a λλπ μ--=--?+=- （2）令 n m 为中子质量，则2/2()n E m v v E =?= 04(,)(,)()(,,)2x x E n x E v E n x E d n e e λπ φ-==ΩΩ=u r u r （等价性证明：如果不做坐标变换，则依据投影关
b 绝密★启用前 2018年普通高等学校招生全国统一考试（全国1卷） 理科综合 物理部分 第Ⅰ卷 二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第 14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 14．高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动。在启动阶段，列车 的动能 A ．与它所经历的时间成正比 B ．与它的位移成正比 C ．与它的速度成正比 D ．与它的动量成正比 15．如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P ，系统处于静 止状态。现用一竖直向上的力F 作用在P 上，使其向上做匀加速直线运动。以x 表示P 离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F 和x 之间关系的图像可能正确的是 16．如图，三个固定的带电小球a 、b 和c ，相互间的距离分别为 ab=5cm ，bc=3cm ，ca =4cm 。小球c 所受库仑力的合力的方 向平行于a 、b 的连线。设小球a 、b 所带电荷量的比值的绝对值为k ，则 A ．a 、b 的电荷同号，169k = B ．a 、b 的电荷异号，169k = C ．a 、b 的电荷同号，6427 k = D ．a 、b 的电荷异号，6427 k = 17．如图，导体轨道OPQS 固定，其中PQS 是半圆弧，Q 为半圆弧的中点，O 为圆心。轨 道的电阻忽略不计。OM 是有一定电阻、可绕O 转动的金属杆，M 端位于PQS 上，OM 与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B 。现使OM 从OQ 位置以恒定的角速度逆时针转到OS 位置并固定（过程I ）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从 B 增加到B '（过程II ） 。在过程I 、II 中，流过 OM 的电荷量相 A B C D P
《核反应堆物理分析》85页扩散理论习题解答二 21 解：（1）建立以无限介质内任一点为原点的球坐标系（对此问题表达式较简单），建立扩散方程： 即：2a D S φφ??+Σ=2a S D D φφΣ??=?边界条件：i.,ii.0φ<<+∞()0,0J r r =<<+∞ 设存在连续函数满足： ()r ?222,(1)1(2)a S D D L φ?φ???=???Σ?=??可见，函数满足方解形式：()r ?exp(/)exp(/)()r L r L r A C r r ??=+由条件i 可知：C =0， 由方程（2）可得：()()/a r r S φ?=+Σ再由条件ii 可知：A =0，所以： /a S φ=Σ 0） ，x >0S D ?,iii.()(0)/2a x t φ′=?Σlim ()0x J x →∞ =)exp(/)exp(/)/a x A x L C x L S =?++Σ//()x L x L J x D e e dx L L ?=?=?由条件ii 可得：0 lim ()()()22a a x a a AD CD t S tL S J x A C C A A C L L D →′′=?=?Σ++??=Σ++ΣΣ由条件iii 可得：C =0
所以：(22(1)a a a a tL S S A A A D D tL ′?=Σ+?=Σ??Σ′Σ//()[12(2/)(1)x L x L a a a a a a te S S S x e D t D L tL φ??′Σ=+=?′ΣΣΣ+??Σ′Σ对于整个坐标轴，只须将式中坐标加上绝对值号，证毕。 22 解：以源平面任一点为原点建立一维直角坐标系，建立扩散方程： 2112 22221()(),01()(),0x x x L x x x L φφφφ?= ≥?=≤边界条件：i.;ii.;1200lim ()lim ()x x x x φφ→→=000 lim[()|()|]x x J x J x S εεε=+=?→?=iii.;iv.; 1()0a φ=2()0b φ?=通解形式：，111sinh(/)cosh(/)A x L C x L φ=+222sinh(/)cosh(/)A x L C x L φ=+122cosh(sinh()cosh(sinh()]x x x x C A C S L L L L ?++=（3）1/)sinh(/)a L A a L =?（4）22cosh(/)sinh(/) C b L A b L =联系（1）可得：12tanh(/)/tanh(/) A A b L a L =?结合（2）可得：222tanh(/)/tanh(/)1tanh(/)/tanh(/)SL b L SL D A A A D a L b L a L ?=??=+1/1tanh(/)/tanh(/) SL D A a L b L ??=+
第1章—核反应堆物理分析 中子按能量分为三类: 快中子(E ﹥0.1 MeV),中能中子(1eV ﹤E ﹤0.1 MeV),热中子(E ﹤1eV). 共振弹性散射A Z X + 01n → [A+1Z X]*→A Z X + 01n 势散射A Z X + 01n →A Z X + 01n 辐射俘获是最常见的吸收反应.反应式为A Z X + 01n → [A+1Z X]*→A+1Z X + γ 235 U 裂变反应的反应式23592U + 01n → [23692U]*→A1Z1X + A2Z2X +ν01n 微观截面ΔI=-σIN Δx /I I I IN x N x σ-?-?==?? 宏观截面Σ= σN 单位体积内的原子核数0N N A ρ= 中子穿过x 长的路程未发生核反应，而在x 和x+dx 之间发生首次核反应的概率P(x)dx= e -Σx Σdx 核反应率定义为R nv =∑单位是中子∕m 3?s 中子通量密度nv ?= 总的中子通量密度Φ0 ()()()n E v E dE E dE ?∞ ∞ Φ==?? 平均宏观截面或平均截面为()()()E E E E dE R E dE ????∑∑== Φ ? ? 辐射俘获截面和裂变截面之比称为俘获--裂变之比用α表示f γ σασ= 有效裂变中子数1f f a f γνσνσν ησσσα === ++ 有效增殖因数eff k = +系统内中子的产生率 系统内中子的总消失（吸收泄漏）率
四因子公式s d eff n pf k k n εη∞ΛΛ= =Λk pf εη∞= 中子的不泄露概率Λ= +系统内中子的吸收率 系统内中子的吸收率系统内中子的泄露率 热中子利用系数f =燃料吸收的热中子 被吸收的热中子总数 第2章-中子慢化和慢化能谱 2 11A A α-??= ?+?? 在L 系中，散射中子能量分布函数[]' 1 (1)(1)cos 2 c E E ααθ= ++- 能量分布函数与散射角分布函数一一对应(')'()c c f E E dE f d θθ→= 在C 系内碰撞后中子散射角在θc 附近d θc 内的概率: 2d 2(sin )sin d ()42 c c r r d f d r θπθθθθ θθπ= ==对应圆环面积球面积 能量均布定律()(1)dE f E E dE E α' ''→=- - 平均对数能降2(1)11ln 1ln 121A A A A αξαα-+?? =+=- ?--?? 当A>10时可采用以下近似22 3 A ξ≈ + L 系内的平均散射角余弦0 μ00 1223c c d A π μθθ== ? 慢化剂的慢化能力ξ∑s 慢化比ξ∑s /∑a 由E 0慢化到E th 所需的慢化时间t S 0 ()th E s s E E dE t v E λλξ?? =- =?
核反应堆物理分析答案 第一章 1-1.某压水堆采用UO 2作燃料，其富集度为2.43%（质量），密度为10000kg/m3。试计算：当中子能量为0.0253eV 时，UO 2的宏观吸收截面和宏观裂变截面。 解：由18页表1-3查得，0.0253eV 时：(5)680.9,(5)583.5,(8) 2.7a f a U b U b U b σσσ=== 由289页附录3查得，0.0253eV 时：()0.00027b a O σ= 以c 5表示富集铀内U-235与U 的核子数之比，ε表示富集度，则有： 5 55235235238(1) c c c ε=+- 151 (10.9874(1))0.0246c ε -=+-= 25528 3 222M(UO )235238(1)162269.91000()() 2.2310() M(UO ) A c c UO N N UO m ρ-=+-+?=?==? 所以，26 352(5)() 5.4910()N U c N UO m -==? 28352(8)(1)() 2.1810()N U c N UO m -=-=? 28 32()2() 4.4610()N O N UO m -==? 2112()(5)(5)(8)(8)()() 0.0549680.9 2.18 2.7 4.460.0002743.2()()(5)(5)0.0549583.532.0() a a a a f f UO N U U N U U N O O m UO N U U m σσσσ--∑=++=?+?+?=∑==?= 1-2.某反应堆堆芯由U-235,H 2O 和Al 组成，各元素所占体积比分别为0.002,0.6和0.398，计算堆芯的总吸收截面(E=0.0253eV)。 解：由18页表1-3查得，0.0253eV 时： (5)680.9a U b σ= 由289页附录3查得，0.0253eV 时：112() 1.5,() 2.2a a Al m H O m --∑=∑=,()238.03,M U = 33()19.0510/U kg m ρ=? 可得天然U 核子数密度28 3()1000()/() 4.8210()A N U U N M U m ρ-==? 则纯U-235的宏观吸收截面：1(5)(5)(5) 4.82680.93279.2()a a U N U U m σ-∑=?=?= 总的宏观吸收截面：120.002(5)0.6()0.398()8.4()a a a a U H O Al m -∑=∑+∑+∑= 1-6 11 7172 1111 PV V 3.210P 2101.2510m 3.2105 3.210φφ---=∑???===?∑????
2019年高考理科综合物理试题及答案解析汇编 2019年高考物理试题·全国Ⅰ卷 二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 14.氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光。要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为 A. 12.09 eV B. 10.20 eV C. 1.89 eV D. 1.5l eV 【答案】A 【解析】 【详解】由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV的可见光。 故。故本题选A。 15.如图，空间存在一方向水平向右的匀强磁场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则 A. P和Q都带正电荷 B. P和Q都带负电荷 C. P带正电荷，Q带负电荷 D. P带负电荷，Q带正电荷
【答案】D 【解析】 【详解】AB、受力分析可知，P和Q两小球，不能带同种电荷，AB错误； CD、若P球带负电，Q球带正电，如下图所示，恰能满足题意，则C错误D正确，故本题选D。 16.最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展。若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s，产生的推力约为4.8×106 N，则它在1 s时间内喷射的气体质量约为 A. 1.6×102 kg B. 1.6×103 kg C. 1.6×105 kg D. 1.6×106 kg 【答案】B 【解析】 【详解】设该发动机在s时间内，喷射出的气体质量为，根据动量定理，，可知，在1s内喷射出的气体质量，故本题选B。 17.如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接，已如导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为 A. 2F B. 1.5F C. 0.5F D. 0 【答案】B 【解析】
二、选择题（在每小题给出的四个选项中，14-18题只有一个正确选项，19-21有多个正确选项，全部选 对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 14一质点做速度逐渐增大的匀加速直线运动,在时间间隔t位移为s,速度变为原来的3倍,该质点的加速度为( ) A. B. C. D. 15．等量异种点电荷的连线和中垂线如图所示，现将一个带负电的检验电荷先从图中的a点沿直线移动到b点，再从b点沿直线移动到c点，则检验电荷在此全过程中（） A．所受电场力的方向变化 B．所受电场力先减小后增大 C．电场力一直做正功 D．电势能先不变后减小 16.2016年8月16日凌晨，被命名为“墨子号”的中国首颗量子科学实验卫星开启星际之旅，这是我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子通信与科学实验体系。如图所示，“墨子号”卫星的工作高度约为500km，在轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t(t小于其运动周期)，运动的弧长为s，与地球中心连线扫过的角度为β(弧度)，引力常量为G。则下列关于“墨子号”的说确的是（） A.线速度大于第一宇宙速度 B.环绕周期为 C.质量为 D.向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度 17．如图甲所示，水平地面上固定一倾角为30°的表面粗糙的斜劈，一质量为m的小物块能沿着斜劈的表面匀速下滑。现对小物块施加一水平向右的恒力F，使它沿该斜劈表面匀速上滑。如图乙所示，则F大小应为（） A．mg 3 B． mg 3 3 C． mg 4 3 D．mg 6 3 18．如图所示，物体A、B的质量分别为m、2m，物体B置于水平面上，B物体上部半圆型槽的半径为R，将物体A从圆槽的右侧最顶端由静止释放，一切摩擦均不计．则（） A．A和B组成的系统动量守恒 B．A不能到达B圆槽的左侧最高点 C．B向右运动的最大位移大小为2R 3
第四章 1.试求边长为,,a b c （包括外推距离)的长方体裸堆的几何曲率和中子通量密度的分布.设有一边长0.5,0.6a b m c m ===（包括外推距离）的长方体裸堆， 0.043,L m =42610m τ-=?。 （1）求达到临界时所必须的k ∞；（2）如果功率为15000, 4.01f kW m -∑=，求中子通量密度分布. 解:长方体的几何中心为原点建立坐标系，则单群稳态扩散方程为: 222222()0a a D k x y z φφφφφ∞???++-∑+∑=???边界条件：(/2,,)(,/2,)(,,/2)0a y z x b z x y c φφφ=== （以下解题过程都不再强调外推距离,可认为所有外边界尺寸已包含了外推距离） 因为三个方向的通量拜年话是相互独立的，利用分离变量法： (,,)()()()x y z X x Y y Z z φ=将方程化为：22221k X Y Z X Y Z L ∞ -???++=- 设：222222,,x y z X Y Z B B B X Y Z ???=-=-=- 想考虑X 方向,利用通解：()cos sin x x X x A B x C B x =+
代入边界条件：1cos()0,1,3.5,...2x nx x a n A B B n B a a ππ=?==?= 同理可得：0(,,)cos()cos()cos()x y z x y z a a a πππφφ= 其中0φ是待定常数。 其几何曲率：22222()()()106.4g B m a b c πππ-=++= (1)应用修正单群理论，临界条件变为：221g k B M ∞-= 其中:2220.00248M L m τ=+= 1.264k ∞?=（2）只须求出通量表达式中的常系数0φ 322200222 2cos()cos()cos()()a b c a b c f f f f f f V P E dV E x dx y dy z dz E abc a b c πππφφφπ---=∑=∑=∑????3 182102() 1.00710f f P m s E abc π φ--?==?∑ 2.设一重水—铀反应堆的堆芯222221.28, 1.810, 1.2010k L m m τ--∞==?=?.试按单群理 论，修正单群理论的临界方程分别求出该芯部的材料曲率和达到临界时候的总的中子不泄露几率。 解:对于单群理论：
第一章—核反应堆的核物理基础 直接相互作用：入射中子直接与靶核内的某个核子碰撞，使其从核里发射出来，而中子却留在了靶核内的核反应。 中子的散射：散射是使中于慢化(即使中子的动能减小)的主要核反应过程。 非弹性散射：中子首先被靶核吸收而形成处于激发态的复合核，然后靶核通过放出中子并发射γ射线而返回基态。 弹性散射：分为共振弹性散射和势散射。 111001 100[]A A A Z Z Z A A Z Z X n X X n X n X n +*+→→++→+ 微观截面：一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶子上所发生的反应概率，或表示一个入射粒子同单位面积靶上一个靶核发生反应的概率。 宏观截面：表征一个中子与单位体积内原子核发生核反应的平均概率大小的一种度量。也是一个中子穿行单位距离与核发生相互作用的概率大小的一种度量。 平均自由程：中子在介质中运动时，与原子核连续两次相互作用之间穿行的平均距离叫作平均自由程。 核反应率：每秒每单位体积内的中子与介质原子核发生作用的总次数(统计平均值)。 中子通量密度：某点处中子密度与相应的中子速度的乘积，表示单位体积内所有中子在单位时间内穿行距离的总和。 多普勒效应：由于靶核的热运动随温度的增加而增加，所以这时共振峰的宽度将随着温度的上升而增加，同时峰值也逐渐减小，这种现象称为多普勒效应或多普勒展宽。 瞬发中子和缓发中子：裂变中，99％以上的中子是在裂变的瞬间(约10-14s)发射出来的，把 这些中子叫瞬发中子；裂变中子中，还有小于1％的中子是在裂变碎片衰变过程中发射出来的，把这些中子叫缓发中子。 第二章—中子慢化和慢化能谱 慢化时间：裂变中子能量由裂变能慢化到热能所需要的平均时间。 扩散时间：无限介质内热中子在自产生至被俘获以前所经过的平均时间。 平均寿命：在反应堆动力学计算中往往需要用到快中子自裂变产生到慢化成为热中子，直至最后被俘获的平均时间，称为中子的平均寿命。 慢化密度：在r 处每秒每单位体积内慢化到能量E 以下的中子数。 分界能或缝合能：通常把某个分界能量E c 以下的中子称为热中子， E c 称为分界能或缝合能。 第三章—中子扩散理论 中子角密度：在r 处单位体积内和能量为E 的单位能量间隔内，运动方向为Ω的单位立体角内的中子数目。 慢化长度：中子从慢化成为热中子处到被吸收为止在介质中运动所穿行的直线距离。 徙动长度：快中子从源点产生到变为热中子而被吸收时所穿行的直线距离为r M 。 第四章—均匀反应堆的临界理论 反射层的作用： 1. 减少芯部中子泄漏，从而使得芯部的临界尺寸要比无反射层时的小，节省一部分燃料；
2017年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试 二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14~17题只有一项符 合题目要求，第18~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 14．将质量为1.00kg 的模型火箭点火升空，50g 燃烧的燃气以大小为600 m/s 的速度从火箭喷口在很短时间 内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略） A ．30kg m/s ? B ．5.7×102kg m/s ? C ．6.0×102kg m/s ? D ．6.3×102kg m/s ? 15．发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球（忽略空气的影响）。速度较大的球越 过球网，速度较小的球没有越过球网，其原因是 A ．速度较小的球下降相同距离所用的时间较多 B ．速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大 C ．速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少 D ．速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大 16．如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面 向里，三个带正电的微粒a ，b ，c 电荷量相等，质量分别为m a ，m b ，m c ，已知在该区域内，a 在纸面内做匀速圆周运动，b 在纸面内向右做匀速直线运动，c 在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是 A ．a b c m m m >> B ．b a c m m m >> C ．a c b m m m >> D ．c b a m m m >> 17．大科学工程“人造太阳”主要是将氚核聚变反应释放的能量用来发电，氚核聚变反应方程是 2 2311 120H H He n ++→，已知21H 的质量为2.0136u ，32He 的质量为3.0150u ，10n 的质量为1.0087u ，1u ＝931MeV/c 2。氚核聚变反应中释放的核能约为 A ．3.7MeV B ．3.3MeV C ．2.7MeV D ．0.93MeV
高考理科综合-----物理试题精选 （非选择题） 1. （6分）（1）在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度”的实验中(打点计时器电源的频率是50Hz)，某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F 六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出)，如图甲所示。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别叫a、b、c、c、d、e段)，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中，如图乙所示，由此可以得到一条表示v—t关系的图像，从而可求出加速度。从第一个计数点开始计时，要想求出0.15 s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度?答：_____Δ_______。若测得a段纸带的长度为 2.0cm，e段纸带的长度为10.0cm，则加速度为_____Δ______m/s2。 图甲 图乙 （11分）(2)在测定满偏电流为2.5mA；内阻约为50Ω的电流表A1的内阻的实验中，备用的器材有： A.标准电流表A2(量程0-3 mA) B．标准电压表V(量程0~15 V) C．限流电阻R o(阻值100Ω) D．电阻箱R1，(阻值范围0-999．9Ω) E．电源(电动势1.5V，有内阻) P．滑动变阻器R2：(阻值范围0-20Ω，额定电流1.5 A) 另外有若干导线和开关. ①根据列出的器材，设计一种电路尽量准确地测出电流表A1的内阻。在方框内画出测量电路图，所用器材用题中所给电学符号表出，并根据设计的电路写出电流表内阻的表达式R A=____Δ______,上式中各物理量的物理意义______________Δ___________________ ②测出A1的内阻后，某同学设计了如图6所示的电路，将电流表A1改装成0-0.6A和 0—3A两个量程的电流表，按该同学的设计，当开关S与a点接通时电流表的量程 为__________A；当开关s接b时，若电流表A1的内阻为R A，则=________________
2019年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试(物理) 二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~18 题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目 要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选 错的得0分。 14．氢原子能级示意图如图所示。光子能景在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光。要使处于基态（n=1）的氢原子被激 发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量 为 A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV D．1.5l eV 15．如图，空间存在一方向水平向右的匀强磁场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则 A．P和Q都带正电荷B．P和Q都带负电荷 C．P带正电荷，Q带负电荷D．P带负电荷，Q带正电荷 16．最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展。若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s，产生的推力约为4.8×108 N，则它在1 s时间内喷射的气
体质量约为 A ．1.6×102 kg B ．1.6×103 kg C ． 1.6×105 kg D ．1.6×106 kg 17．如图，等边三角形线框LMN 由三根相同的导体棒连接而成， 固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直， 线框顶点M 、N 与直流电源两端相接，已如导体棒MN 受到的安培力大小为F ，则线框LMN 受到的安培力的大小为 A ．2F B ．1.5F C ．0.5F D ．0 18．如图，篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮，离地后重 心上升的最大高度为H 。上升第一个 4 H 所用的时间为t 1， 第四个 4H 所用的时间为t 2。不计空气阻力，则2 1 t t 满足 A ．1<2 1 t t <2 B ．2<2 1t t <3 C ．3<2 1t t <4 D ．4<2 1 t t <5 19．如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑 定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N 。另一端 与斜面上的物块M 相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N ，直至悬挂N 的细绳与竖直方向成45°。已知M 始终保持静止，则在此过程中 A ．水平拉力的大小可能保持不变 B ．M 所受细绳的拉力大小一定一直增加
反应堆物理习题 1. 水的密度为103kg ／m 3，对能量为0.0253eV 的中子，氢核和氧核的微观吸收截面分别为0.332b 和 2.7×10-4b ，计算水的宏观吸收截面。 2. UO 2的密度为10.42×103kg ／m 3，235U 的富集度ε=3％(重量百分比)。已知在0.0253eV 时， 235U 的微观吸收截面为680.9b ，238U 为2.7b ，氧为2.7×10-4b ，确定UO 2的宏观吸收截面。 3．强度为10104?中子/厘米2·秒的单能中子束入射到面积为1厘米2，厚0.1厘米的靶上，靶的原子密度为240.04810?原子/厘米3，它对该能量中子的总截面（微观）为4.5靶，求 （1）总宏观截面（2）每秒有多少个中子与靶作用？ 4．用一束强度为1010中子/厘米2·秒的单能中子束轰击一个薄面靶，我们观测一个选定的靶核，平均看来要等多少时间才能看到一个中子与这个靶核发生反应？靶核的总截面是10靶。 5．能量为1Mev 通量密度为12510?中子/厘米2·秒中子束射入C 12薄靶上，靶的面积为0.5厘米2、厚0.05厘米，中子束的横截面积为0.1厘米2，1Mev 中子与C 12作用的总截面（微观）为2.6靶，问（1）中子与靶核的相互作用率是多少？（2）中子束内一个中子与靶核作用的几率是多少？已知C 12的密度为1.6克/厘米3。 6．一个中子运动两个平均自由程及1/2个平均自由程而不与介质发生作用的几率分别是多少？ 7．已知天然硼内含10B19.78%，它对2200米/秒热中子吸收截面为3837靶，另含11B80.22%，它对于热中子吸收截面可忽略不计，为了把热中子流从7107.1?/厘米2·秒减弱到 1/厘米2·分，问要多厚的C B 4或32BO H 层，设碳化硼的密度为2.5克/厘米3，平均分子量近似为56，硼酸的密度为1.44克/厘米3，平均分子量近似为62。（忽略H 、C 、O 的吸收） 8．设水的密度为1克/厘米3，平均分子量近似为18，氢332.0a =σ靶。氧002.0a =σ靶，试计算水的宏观吸收截面，又设为了控制目的，在水中溶入了2000ppm 的硼酸，那么宏观吸收截面增大为原来的多少倍？其它所需数据见上题。 9．用能量大于2.1Mev 的中子照射铝靶可发生H Mg n Al 12727+→+反应，Mg 27有β放射性，半衰期10.2分，今有长5厘米宽2厘米厚1厘米的铝板放在中子射线束内受垂直照射，中子能量大于上述能量，流强为107中子/厘米2·秒。如果在长期照射停止后，经过20.4分钟，样本有21013.1-?微居里的β放射性，试计算其核反应微观截面。（已知铝的密度为 2.7克/厘米3） 10．一个反应堆在30000千瓦下运转了10天，然后停闭，问在“冷却”30天以后由于裂变产物衰变而生的能量释放率是多少？ 11．反应堆电功率为1000MW ，设电站效率为32%。试问每秒有多少个235U 核发生裂变？运行一年共需要消耗多少易裂变物质？一座同功率火电厂在同样时间需要多少燃料？已知标准煤的发热值为29/Q MJ kg =
黑龙江省哈尔滨市第九中学2018届高三第二次模拟考试理科综合物理试题 14-17为单选，18-21为多选 14.下列说法中正确的是（ ） A ．原子核结合能越大，原子核越稳定 B ．对黑体辐射的研究表明：随着温度的升高，辐射强度的最大值向波长较短的方向移动 C ．核泄漏事故污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为x Ba Cs +→137 5613755，可以判断x 为正电子 D ．一个氢原子处在n=4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出6种频率的光子 15.将图甲所示的正弦交流电压输入理想变压器的原线圈，变压器副线圈上接入阻值为10Ω的白炽灯（认为其电阻恒定），如图乙所示．若变压器原副线圈匝数比为10：1，则下列说法正确的是（ ） A ．该交流电的频率为50Hz B ．灯泡消耗的功率为250W C ．变压器原线圈中电流表的读数为0.5A D ．流过灯泡的电流方向每秒钟改变50次 16.如图所示，在光滑绝缘的水平直轨道上有两 个带电小球a 和b ，a 球质量为2m 、带电量为+q ，b 球质量为m 、带电量为+2q ，两球相距较远且相向运动．某时刻a 、b 球的速度大小依次为v 和1.5v ，由于静电斥力的作用，它们不会相碰．则下列叙述正确的是（ ） A ．两球相距最近时，速度大小相等、方向相反 B ．a 球和b 球所受的静电斥力对两球始终做负功 C ．a 球一直沿原方向运动，b 球要反向运动 D ．a 、b 两球都要反向运动，但b 球先反向 17.如图，粗糙水平面上a 、b 、c 、d 四个相同小物块用四根完全相同的轻弹簧连接，正好组成一个等腰梯形，系统静止．ab 之间、ac 之间以及bd 之间的弹簧长度相同且等于cd 之间弹簧长度的一半，ab 之间弹簧弹力大小为cd 之间弹簧弹力大小的一半．若a 受到的摩擦力大小为f ，则下列说法不正确的是（ ） A ．ab 之间的弹簧一定是压缩的 B ．b 受到的摩擦力大小为f C ．d 受到的摩擦力大小为2f D ．c 受到的摩擦力大小为3f 18.月球自转周期T 与它绕地球匀速圆周运动的公转周期相同，假如“嫦娥四号”卫星在近月轨道（轨道半径近似为月球半径）做匀速圆周运动的周期为T 0，如图所示，PQ 为月球直径，某时刻Q 点离地心O 最近，且P 、Q 、O 共线，月球表面的重力加速度为g 0，万有引力常量为G ，则下列说法正确的是（ ） A ．月球质量G g T M 4 30 404π= B ．月球的第一宇宙速度π 20 0T g v = C ．要使“嫦娥四号”卫星在月球的背面P 点着陆，需提前减速 D ．再经 2 T 时，P 点离地心O 最近 19.如图所示，空间同时存在竖直向上的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B ，电场强度
2016年普通高等学校招生全国统一考试 理综物理部分（II 卷） 第Ⅰ卷 二、选择题：本题共8小题，每小题6分．在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有 一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分． 14．质量为m 的物体用轻绳AB 悬挂于天花板上．用水平向左的力F 缓慢拉 动绳的中点O ，如图所示．用T 表示绳OA 段拉力的大小，在O 点向左移动的过程中 A ．F 逐渐变大，T 逐渐变大 B ．F 逐渐变大，T 逐渐变小 C ．F 逐渐变小，T 逐渐变大 D ．F 逐渐变小，T 逐渐变小 15．如图，P 是固定的点电荷，虚线是以P 为圆心的两个圆．带电粒子Q 在P 的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a 、b 、c 为轨迹上的三个点．若Q 仅受P 的电场力作用，其在a 、b 、c 点的加速度大小分别为a a ，b a ，c a ，速度大小分别为v a ，v b ，v c ，则 A ．a a > a b > a c ，v a > v b > v c B ．a a > a b > a c ，v b > v c > v a C ．a b > a c > a a ，v b > v c > v a D ．a b > a c > a a ，v a > v c > v b 16．小球P 和Q 用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P 球的质量大于Q 球的质量，悬挂P 球的绳比悬挂Q 球的绳短．将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示，将两球由静止释放，在各自轨迹的最低点． A ．P 球的速度一定大于Q 球的速度 B ．P 球的动能一定小于Q 球的动能 C ．P 球所受绳的拉力一定大于Q 球所受绳的拉力 D ．P 球的向心加速度一定小于Q 球的向心加速度 17．阻值相等的四个电阻，电容器C 及电池E （内阻可忽略）连 接成如图所示电路．开关S 断开且电流稳定时，C 所带的电荷量为1Q ；闭合开关S ，电流再次稳定后，C 所带的电荷量为2Q ．1Q 与2Q 的比值为 A ．25 B ．12 C ．35 D ．23 18．一圆筒处于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，磁场方向与 筒的轴平行，筒的横截面如图所示．图中直径MN 的两端分别开有小孔．筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动．在该截面内，一带电粒子从小孔M 射入筒内，射入时的运动方向与MN 成30?角．当筒转过90?时，该粒子恰好从小孔N 飞出圆筒．不计重力．若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为
第三章 1.有两束方向相反的平行热中子束射到235U 的薄片上，设其上某点自左面入射的中子束强度为122110cm s --?。自右面入射的中子束强度为1221210cm s --??。计算： （1）该点的中子通量密度； （2）该点的中子流密度； （3）设2119.210a m -∑=?，求该点的吸收率。 解：（1）由定义可知：1221310I I cm s φ+---=+=? （2）若以向右为正方向：1221110J I I cm s +---=-=-? 可见其方向垂直于薄片表面向左。 （3）2122133119.21031010 5.7610a a R cm s φ---=∑=????=? 2.设在x 处中子密度的分布函数是：0(,,)(1cos )2x aE n n x E e e λμπ -Ω=+ 其中：,a λ为常数， μ是Ω与x 轴的夹角。求： （1） 中子总密度()n x ； （2） 与能量相关的中子通量密度(,)x E φ; （3） 中子流密度(,)J x E 。 解：由于此处中子密度只与Ω与x 轴的夹角相关，不妨视μ为视角，定义Ω在Y Z -平面影上与Z 轴的夹角?为方向角，则有： （1） 根据定义： 可见，上式可积的前提应保证0a <，则有： （2）令n m 为中子质量，则2 /2()n E m v v E =?= （等价性证明：如果不做坐标变换，则依据投影关系可得： 则涉及角通量的、关于空间角的积分： 对比： 可知两种方法的等价性。） （3）根据定义式： 利用不定积分：1cos cos sin 1n n x x xdx C n +=-++?（其中n 为正整数），则： 6．在某球形裸堆（R=0.5米）内中子通量密度分布为 试求： （1）(0)φ; （2）()J r 的表达式，设20.810D m -=?； （3）每秒从堆表面泄露的总中子数（假设外推距离很小，可略去不济）。 解：（1）由中子通量密度的物理意义可知，φ必须满足有限、连续的条件 （2） 中子通量密度分布：17510()sin()r r r R π??= 21cm s -- ()r D e r ?→ ?=-? （e →为径向单位矢量） （3）泄漏中子量=径向中子净流量×球体表面积 中子流密度矢量： ∵()J r 仅于r 有关，在给定r 处各向同性 7.设有一立方体反应堆，边长9a =.m 中子通量密度分布为：
《核反应堆物理分析（谢仲生版）》名词解释及重要概念 第一章—核反应堆的核物理基础 直接相互作用：入射中子直接与靶核内的某个核子碰撞，使其从核里发射出来，而中子却留在了靶核内的核反应。 中子的散射：散射是使中于慢化(即使中子的动能减小)的主要核反应过程。 非弹性散射：中子首先被靶核吸收而形成处于激发态的复合核，然后靶核通过放出中子并发射γ射线而返回基态。 弹性散射：分为共振弹性散射和势散射。 111001100[]A A A Z Z Z A A Z Z X n X X n X n X n +*+→→++→+ 微观截面：一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶子上所发生的反应概率，或表示一个入射粒子同单位面积靶上一个靶核发生反应的概率。 宏观截面：表征一个中子与单位体积内原子核发生核反应的平均概率大小的一种度量。也是一个中子穿行单位距离与核发生相互作用的概率大小的一种度量。 平均自由程：中子在介质中运动时，与原子核连续两次相互作用之间穿行的平均距离叫作平均自由程。 核反应率：每秒每单位体积内的中子与介质原子核发生作用的总次数(统计平均值)。 中子通量密度：某点处中子密度与相应的中子速度的乘积，表示单位体积内所有中子在单位时间内穿行距离的总和。 多普勒效应：由于靶核的热运动随温度的增加而增加，所以这时共振峰的宽度将随着温度的上升而增加，同时峰值也逐渐减小，这种现象称为多普勒效应或多普勒展宽。 瞬发中子和缓发中子：裂变中，99％以上的中子是在裂变的瞬间(约10-14s)发射出来的，把这些中子叫瞬发中子；裂变中子中，还有小于1％的中子是在裂变碎片衰变过程中发射出来的，把这些中子叫缓发中子。 第二章—中子慢化和慢化能谱 慢化时间：裂变中子能量由裂变能慢化到热能所需要的平均时间。 扩散时间：无限介质内热中子在自产生至被俘获以前所经过的平均时间。 平均寿命：在反应堆动力学计算中往往需要用到快中子自裂变产生到慢化成为热中子，直至最后被俘获的平均时间，称为中子的平均寿命。 慢化密度：在r 处每秒每单位体积内慢化到能量E 以下的中子数。 分界能或缝合能：通常把某个分界能量E c 以下的中子称为热中子， E c 称为分界能或缝合能。 第三章—中子扩散理论 中子角密度：在r 处单位体积内和能量为E 的单位能量间隔内，运动方向为Ω的单位立体角内的中子数目。 慢化长度：中子从慢化成为热中子处到被吸收为止在介质中运动所穿行的直线距离。 徙动长度：快中子从源点产生到变为热中子而被吸收时所穿行的直线距离为r M 。