2019高中物理第十九章課時(shí)6核裂變對(duì)點(diǎn)練+鞏固練含解析新人教版選修3.docx

課時(shí)6核裂變一、選擇題1鈾核裂變時(shí)，對(duì)于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素，下列說(shuō)法中正確的是()A鈾塊的質(zhì)量是重要因素，與體積無(wú)關(guān)B為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好直接利用裂變時(shí)產(chǎn)生的中子C若鈾235的體積超過(guò)它的臨界體積，裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就能夠發(fā)生D能否發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)與鈾塊的質(zhì)量無(wú)關(guān)答案C解析要使鈾核裂變產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積必須大于臨界體積或鈾塊的質(zhì)量大于臨界質(zhì)量，只要組成鈾塊的體積小于臨界體積，或質(zhì)量小于臨界質(zhì)量就不會(huì)產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子為快中子，這些快中子不能直接引發(fā)新的裂變，如果鈾塊的質(zhì)量大，則其體積大，若超過(guò)臨界體積則發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，由此知A、B、D錯(cuò)誤，C正確。2在核反應(yīng)中，控制鈾235核裂變反應(yīng)速度的方法是()A使用濃縮鈾B改變鈾塊的臨界體積C通過(guò)自動(dòng)控制裝置，改變鎘棒插入的深度，以改變中子數(shù)目D利用石墨與中子的碰撞來(lái)改變中子的速度答案C解析控制核反應(yīng)的速度是靠調(diào)節(jié)中子數(shù)目來(lái)實(shí)現(xiàn)，即用鎘棒吸收中子改變中子數(shù)目。故選C。3一個(gè)鈾235吸收一個(gè)中子后發(fā)生的反應(yīng)是UnXeSr10n，放出的能量為E，鈾235核的質(zhì)量為M，中子的質(zhì)量為m，氙136核的質(zhì)量為m1，鍶90核的質(zhì)量為m2，真空中光速為c，則釋放的能量E等于()A(Mm1m2)c2B(Mmm1m2)c2C(Mm1m29m)c2D(m1m29mM)c2答案C解析鈾235裂變時(shí)的質(zhì)量虧損：mMmm1m210mMm1m29m，由質(zhì)能方程可得：Emc2(Mm1m29m)c2，C正確。4一靜止的鈾核放出一個(gè)粒子衰變成釷核，衰變方程為UThHe，下列說(shuō)法正確的是()A衰變后釷核的動(dòng)能等于粒子的動(dòng)能B衰變后釷核的動(dòng)量大小等于粒子的動(dòng)量大小C鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量答案B解析根據(jù)動(dòng)量守恒可知，生成的釷核的動(dòng)量與粒子的動(dòng)量等大反向，B正確；根據(jù)Ek可知，衰變后釷核的動(dòng)能小于粒子的動(dòng)能，A錯(cuò)誤；鈾核的半衰期等于一半數(shù)量的鈾核衰變需要的時(shí)間，而放出一個(gè)粒子所經(jīng)歷的時(shí)間是一個(gè)原子核衰變的時(shí)間，故兩者不相等，C錯(cuò)誤；由于該反應(yīng)放出能量，由質(zhì)能方程可知，衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，D錯(cuò)誤。故選B。5(多選)2015年8月16日，遼寧紅沿河核電站3號(hào)機(jī)組結(jié)束168小時(shí)試運(yùn)行試驗(yàn)，具備商業(yè)運(yùn)營(yíng)主要條件。核電站與火電站相比較，其優(yōu)勢(shì)有()A核燃料釋放出的能量遠(yuǎn)大于相等質(zhì)量的煤放出的能量B就可采儲(chǔ)量所能提供的能量來(lái)說(shuō)，地球上核燃料資源遠(yuǎn)多于煤炭C核電站造成的污染遠(yuǎn)小于相等發(fā)電能力的火電站D核電站比火電站更容易建造答案ABC解析核電站與火電站相比，相等質(zhì)量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多，地球上可開(kāi)采核礦石所能提供的能量遠(yuǎn)多于煤炭，只要措施得當(dāng)，核電站造成的污染遠(yuǎn)小于相等發(fā)電能力的火電站，A、B、C正確；核電站的建造難度較大，D錯(cuò)誤。6如圖是核反應(yīng)堆的示意圖，對(duì)于核反應(yīng)堆的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A鈾棒是核燃料，核心物質(zhì)是鈾238B石墨起到吸收中子的作用C鎘棒起到使中子減速的作用D水泥防護(hù)層的作用是為了阻隔射線，避免放射性危害答案D解析核反應(yīng)堆采用的核燃料為鈾235，故A錯(cuò)誤；石墨的作用是使中子減速，故B錯(cuò)誤；鎘棒的作用是吸收中子，故C錯(cuò)誤；水泥防護(hù)層的作用是為了阻隔射線，避免放射性危害，故D正確。7關(guān)于核反應(yīng)堆中用鎘棒控制反應(yīng)速度的原理，下列說(shuō)法正確的是()A鎘棒能釋放中子，依靠釋放的多少控制反應(yīng)速度B用鎘棒插入的多少控制快中子變?yōu)槁凶拥臄?shù)量C利用鎘棒對(duì)中子吸收能力強(qiáng)的特點(diǎn)，依靠插入的多少控制中子數(shù)量D鎘棒對(duì)鈾核裂變有一種阻礙作用，利用其與鈾的接觸面積的大小控制反應(yīng)速度答案C解析鎘棒并不能釋放中子，也不能使中子減速，對(duì)鈾核裂變也沒(méi)有阻礙作用，而是利用其對(duì)中子吸收能力強(qiáng)的特點(diǎn)，控制中子數(shù)量的多少而控制核反應(yīng)速度，故C正確。8關(guān)于重核的裂變，以下說(shuō)法正確的是()A核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時(shí)得到的能量B中子從鈾塊中通過(guò)時(shí)，一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)C重核裂變時(shí)釋放出大量的能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所以核子數(shù)減少D由于重核的核子平均質(zhì)量大于中等質(zhì)量核的核子平均質(zhì)量，所以重核裂變成中等質(zhì)量的核時(shí)，要產(chǎn)生質(zhì)量虧損，放出核能答案D解析根據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變放能的原理分析可知，裂變時(shí)因鈾核俘獲中子即發(fā)生核反應(yīng)，是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程。因而其釋放的能量是遠(yuǎn)大于其俘獲中子時(shí)吸收的能量的。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是有條件的，即鈾塊的體積必須大于其臨界體積。如果體積小，中子從鈾塊中穿過(guò)時(shí)，碰不到原子核，則鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就不會(huì)發(fā)生。在裂變反應(yīng)中核子數(shù)是不會(huì)減少的，因此A、B、C錯(cuò)誤。重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時(shí)，由于核子平均質(zhì)量減小，會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，從而釋放出核能。綜上所述，D正確。91個(gè)鈾235吸收1個(gè)中子發(fā)生核反應(yīng)時(shí)，大約放出196 MeV的能量，則1 g純鈾235完全發(fā)生核反應(yīng)放出的能量為(NA為阿伏加德羅常數(shù))()ANA196 MeVB235NA196 MeVC235196 MeVD.196 MeV答案D解析由于1 mol的鈾核質(zhì)量為235 g,1 g鈾235的物質(zhì)的量為mol，因此1 g鈾235釋放的能量E196 MeV，故D正確。10(多選)下列關(guān)于鈾裂變和核電站的說(shuō)法中正確的是()A鈾235只要俘獲中子就能進(jìn)行鏈?zhǔn)椒磻?yīng)B鈾235裂變后的生成物是多種多樣的，但這些裂變都要發(fā)生質(zhì)量虧損C核電站中鎘棒是起減速劑的作用D核電站使用后的核廢料必須裝入特制容器，深埋地下答案BD解析鈾235發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件為要有足夠濃度的鈾235，要有足夠數(shù)量的慢中子，鈾塊的體積要大于臨界體積，A錯(cuò)誤。由于鈾裂變會(huì)釋放巨大能量，所以一定會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，B正確。鎘棒的作用是控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度，C錯(cuò)誤。核廢料具有很強(qiáng)的放射性，因此要裝入特制容器深埋地下，D正確。二、非選擇題11用中子轟擊鈾核(U)，其中的一個(gè)可能反應(yīng)是分裂成鋇(Ba)和氪(Kr)兩部分，放出3個(gè)中子。各個(gè)核和中子的質(zhì)量如下：mU390.31391027kg，mn1.67491027kg；mBa234.00161027kg，mKr152.60471027kg。試寫(xiě)出核反應(yīng)方程，求出反應(yīng)中釋放的核能。答案nUBaKr3n3.22021011J解析根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒就可以寫(xiě)出核反應(yīng)方程。根據(jù)核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損，用愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程就可求出釋放的核能。鈾核裂變方程為nUBaKr3n，則核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損為mmUmnmBamKr3mn3.5781028kg。由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可得釋放的核能為Emc23.5781028(3108)2J3.22021011J。12現(xiàn)有的核電站比較廣泛采用的核反應(yīng)之一是：UnNdZr3n8e(1)核反應(yīng)方程中的是中微子，它不帶電，質(zhì)量數(shù)為零，試確定生成物鋯(Zr)的電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)；(2)已知鈾(U)核的質(zhì)量為235.0493 u，中子質(zhì)量為1.0087 u，釹(Nd)核質(zhì)量為142.9098 u，鋯核質(zhì)量為89.9047 u，電子質(zhì)量為0.00055 u；又知1 u1.66051027kg，試計(jì)算1 kg鈾235完全裂變大約能產(chǎn)生的能量是多少？答案(1)4090(2)8.161013J解析(1)鋯的電荷數(shù)Z9260840，質(zhì)量數(shù)A23614690；核反應(yīng)方程中應(yīng)用符號(hào)Zr表示。(2)1 kg鈾235的鈾核數(shù)為n6.0210232.561024(個(gè))。不考慮核反應(yīng)中生成的電子質(zhì)量，一個(gè)鈾核反應(yīng)發(fā)生的質(zhì)量虧損為m0.2130 u0.3541027kg。1 kg鈾235完全裂變產(chǎn)生的能量約為Enmc28.161013J。13某核電站發(fā)電能力為5105kW，用U作為核燃料，已知U核裂變主要是按如下方程進(jìn)行的：UnBaKr3n，已知mU235.0439 u，mn1.0087 u，mBa140.9139 u，mKr91.8973 u，且1 u質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為931.5 MeV。設(shè)釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為電能，則該電站每天消耗多少U?答案524 g解析裂變前：m0(235.04391.0087) u2360526 u裂變后：m(140.913991.897331.0087) u235.8373 u。則質(zhì)量虧損為：mm0m0.2153 u；釋放能量為：E0.2153931.5 MeV201 MeV設(shè)需要U的質(zhì)量為m，則由能量守恒可得：NAEPt得：mg524 g。14在所有能源中，核能具有能量密度大、區(qū)域適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在核電站中，核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能。核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量核能。(1)核反應(yīng)方程式UnBaKraX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，n為中子，X為待求粒子，a為待求粒子的個(gè)數(shù)，則X為_(kāi)，a_。以mU、mBa、mKr分別表示U、Ba、Kr的質(zhì)量，mn、mp分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量，c為光在真空中傳播的速度，則在上述核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能E_。(2)有一座發(fā)電能力為P1.00106kW的核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能的效率40%。假定反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是本題(1)中的核反應(yīng)，每次核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能E3.221011J，鈾核的質(zhì)量mU3901027kg，求每年(1年3.15107s)消耗的質(zhì)量。答案(1)n3(mUmBamKr2mn)c2(2)955.5 kg解析(