高中物理3-5課時(shí)訓(xùn)練18　核裂變 含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時(shí)訓(xùn)練18核裂變題組一核裂變1.下列核反應(yīng)中，表示核裂變的是（)AUThHeBCNeCnBaKr+nDBeHeCn解析UThHe是α衰變Ce是β衰變BeHeCn是人工轉(zhuǎn)變,只有選項(xiàng)C是重核裂變。答案:C2。(多選)關(guān)于裂變反應(yīng),下列說法中正確的是（)A。用中子轟擊鈾核發(fā)生裂變，其一定分裂為質(zhì)量差不多的兩部分B。鈾核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核一定釋放能量C.鈾核發(fā)生裂變時(shí)可能分裂成二、三或四部分D。所有重核元素用中子轟擊均能發(fā)生裂變反應(yīng)解析:用中子轟擊U和Pu(钚）等少數(shù)幾種重元素才能發(fā)生裂變反應(yīng)，發(fā)生裂變的原子核可能分裂為兩部分、三部分或四部分，但產(chǎn)生兩部分的概率很大，由此可知B、C正確。答案：BC3。利用重核裂變釋放核能時(shí)選用鈾235，主要因?yàn)?（）A.它比較容易發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)B.能自動(dòng)裂變,與體積無關(guān)C.鈾核比較容易分裂成為三部分或四部分,因而放出更多的核能D.鈾235價(jià)格比較便宜，而且它裂變時(shí)放出的核能比其他重核裂變時(shí)放出的核能要多解析：鈾235俘獲任何能量的中子都會發(fā)生裂變反應(yīng),吸收低能量的中子裂變的幾率更大.答案:A4.U吸收一個(gè)慢中子后，分裂成Xe和Sr，還放出(）A.1個(gè)α粒子 B.3個(gè)中子C。10個(gè)中子 D.10個(gè)質(zhì)子解析:根據(jù)所給產(chǎn)物寫出核反應(yīng)方程XeSr+1n所以C選項(xiàng)正確。答案：C5.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:mU=390.3139×10-27kg，mn=1.6749×10-27kg,mBa=234。0016×10-27kg,mKr=152.6047×10-27kg,試寫出核反應(yīng)方程,算出反應(yīng)中釋放的核能。解析:根據(jù)電荷數(shù)及質(zhì)量數(shù)守恒,可知此鈾核裂變方程為BaKr+n。則核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損為Δm=mU+mn—mBa-mKr—3mn=0。3578×10—27kg，由愛因斯坦的質(zhì)能方程可得釋放的核能為ΔE=Δmc2=0.3578×10-27×(3×108)2J=3.2202×10—11J.答案BaKr+n3.2202×10-11J題組二核電站6.（多選）國家重大科技專項(xiàng)示范項(xiàng)目CAP1400核電站在山東榮成石島灣建設(shè)。核電站與火電站相比較，其優(yōu)勢在于()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。就可采儲量來說，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,地球上可開采核礦石儲量所能提供的能量約為煤、石油的15倍，只要措施得當(dāng),核電站造成的污染很小，核能屬于清潔能源,A、B、C均正確；核電站的建造難度較大,D錯(cuò)誤。答案：ABC7。在核反應(yīng)中，控制鈾235核裂變反應(yīng)速率的方法是()A。使用濃縮鈾B。改變鈾塊的臨界體積C。通過自動(dòng)控制裝置,改變使用鎘棒插入的深度,以改變反應(yīng)堆中的中子數(shù)目D。利用石墨與中子的碰撞來改變中子的速度解析:核反應(yīng)堆中核裂變反應(yīng)速度是通過調(diào)節(jié)鎘棒的深度來改變中子數(shù)而實(shí)現(xiàn)的。答案：C8.在可控核反應(yīng)堆中需要給快中子減速，輕水、重水和石墨等常用作慢化劑。中子在重水中可與H核碰撞減速，在石墨中與C核碰撞減速。上述碰撞可簡化為彈性碰撞模型。某反應(yīng)堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對心正碰,通過計(jì)算說明,僅從一次碰撞考慮，用重水和石墨作減速劑，哪種材料減速效果更好?解析:設(shè)中子質(zhì)量為mn,靶核質(zhì)量為m，由動(dòng)量守恒定律得mnv0=mnv1+mv2，由能量守恒定律得mnmn,解得v1=v0.在重水中靶核質(zhì)量mH=2mn，v1H=v0=—v0。在石墨中靶核質(zhì)量mC=12mn，v1C=v0=—v0。因?yàn)榕c重水靶核碰撞后中子速度較小，故重水減速效果更好.答案：重水(建議用時(shí):30分鐘)1。裂變反應(yīng)中釋放出的能量來自于()A。核子消失轉(zhuǎn)化為能量B。原子中電子與原子核的電勢能減小C。入射的中子消失轉(zhuǎn)化為能量D。原子核的比結(jié)合能變大,釋放出能量解析：發(fā)生核反應(yīng)過程中，核子數(shù)保持守恒,中子未消失，故A錯(cuò)誤;能量來自于原子核內(nèi)部,因重核分裂為中等質(zhì)量的核時(shí),比結(jié)合能增加而釋放出能量，D正確。答案:D2。（多選)鈾核裂變是核電站核能的重要來源，其一種裂變反應(yīng)式是BaKr+n。下列說法正確的有(）A。上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出B.鈾塊體積對鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無影響C.鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制D.鈾核的半衰期會受到環(huán)境溫度的影響解析：反應(yīng)后的中子數(shù)多于反應(yīng)前參與的中子數(shù)，所以該裂變反應(yīng)中有中子放出，鈾塊的大小是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能否發(fā)生的重要因素,裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫作它的臨界體積.且鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制,放射性元素的半衰期由核內(nèi)部自身因素決定，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系.選項(xiàng)A、C正確。答案:AC3。(多選）人類通過鏈?zhǔn)椒磻?yīng)利用核能的方式有（）A。利用可控制的快中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，制成原子彈B.利用不可控制的快中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng),制成原子彈C.利用可控制的慢中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，建成原子反應(yīng)堆D。利用不可控制的慢中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，建成原子反應(yīng)堆解析：原子彈爆炸時(shí),鈾塊的體積大于臨界體積，快中子直接被鈾核吸收,發(fā)生裂變反應(yīng)，放出核能，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度不可控制，極短的時(shí)間內(nèi)釋放出大量的核能;原子反應(yīng)堆釋放核能的速度是穩(wěn)定的，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度可以控制,因此選B、C.答案:BC4.一個(gè)U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為U+n→Sr+n,則下列敘述正確的是（)A。X原子核中含有86個(gè)中子B。X原子核中含有141個(gè)核子C。因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，根據(jù)E=mc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加D。因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損,所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少解析：X原子核中的核子數(shù)為（235+1）-（94+2)=140,B項(xiàng)錯(cuò)誤。中子數(shù)為140-（92-38）=86，A項(xiàng)正確。裂變時(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損,但是其總質(zhì)量數(shù)是不變的，所以C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:A5。鈾核裂變時(shí)，對于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素，下列說法中正確的是（）A.反應(yīng)堆中鈾的質(zhì)量是重要因素與體積無關(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)量無關(guān)解析: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,但鈾核的質(zhì)量無論怎樣，只要組成鈾塊的體積小于臨界體積,則不會產(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。答案：C6。(多選)下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核的說法中正確的是（)A。盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B。天然放射性元素在衰變過程中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，其放射線在磁場中不偏轉(zhuǎn)的是γ射線C。據(jù)圖可知,原子核A裂變成原子核B和C要放出核能D。據(jù)圖可知，原子核D和E聚變成原子核F要吸收能量解析:盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，則選項(xiàng)A對;放射性元素在衰變過程中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，而γ射線不帶電，它在電磁場中不會偏轉(zhuǎn)，則選項(xiàng)B對；由題圖可知，A為重核,B、C為中等質(zhì)量的核,重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核將向外釋放出能量,則選項(xiàng)C對；而D、E為輕核,輕核聚變成較大質(zhì)量的原子核時(shí)要向外釋放巨大的能量,則選項(xiàng)D錯(cuò).答案：ABC7。（多選）為應(yīng)對能源危機(jī)和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),提高清潔能源的比重,我國制定了優(yōu)先選擇核能,其次加快發(fā)展風(fēng)電和再生能源的政策，在《核電中長期發(fā)展規(guī)劃》中要求2020年核電運(yùn)行裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到4000萬千瓦的水平，請根據(jù)所學(xué)物理知識,判斷下列說法中正確的是(）A.核能發(fā)電對環(huán)境的污染比火力發(fā)電要小B。核能發(fā)電對環(huán)境的污染比火力發(fā)電要大C。所有核電站都只利用重核裂變釋放大量的原子能D.既有重核裂變，又有輕核聚變釋放大量的原子能解析:目前核電站都用核裂變,其原料是鈾，且核裂變在核反應(yīng)堆中應(yīng)用的是比較清潔的能源,故A、C正確,B、D錯(cuò)誤。答案：AC8.核電站的核能來源于U核的裂變，下列說法中正確的是（)A.U原子核中有92個(gè)質(zhì)子、143個(gè)中子BU的一種可能的裂變是變成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，如Xe和Sr,反應(yīng)方程式為U+Sr+nCU是天然放射性元素，常溫下它的半衰期約為45億年，升高溫度半衰期縮短D.反應(yīng)后的核廢料已不具有放射性，不需要進(jìn)一步處理E.一個(gè)U核裂變的質(zhì)量虧損為Δm=0。2155u，則釋放的核能約201MeV解析:根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知A、B正確；特別要注意的是，由于重核裂變的可能性很多,只要滿足這兩個(gè)條件，即發(fā)生了分裂,都是可能反應(yīng)中的一種;半衰期不會因?yàn)闇囟茸兓兓?，C錯(cuò)誤;核裂變的核廢料有強(qiáng)烈的放射性，必須深埋處理，D錯(cuò)誤;根據(jù)愛因斯坦質(zhì)量虧損方程知E正確。答案:ABE9。已知鈾核U)裂變生成鋇Ba）和氪Kr），Ba、Kr以及中子的質(zhì)量分別是235。0439u、143.9139u、88.8973u和1.0087u.我國秦山核電站一期工程的功率為30×104kW，假如U能夠完全發(fā)生裂變,其中有一半核能轉(zhuǎn)化為電能。則核電站一年要消耗多少U?（已知1u=1.66×10—27kg)解析：核裂變方程為BaKr+n.則一個(gè)U裂變釋放出來的核能ΔE=（235。0439u—143.9139u—88.8973u-2×1。0087u)×c2=0.2153×1。66×10—27×(3×108）2J=3。21×10-11J每