《高中物理选修3-5同步练习试题解析：19.6》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理选修3-5同步练习试题解析：19.6（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学而思网校 1高中物理选修高中物理选修 3-5 同步练习试题解析同步练习试题解析重核的裂变重核的裂变1下列核反应中，表示核裂变的是( )A.UTh He23892234904 2B.U nBaKr3 n235921 01445689361 0C.PSi e301530140 1D. Be HeC n9 44 212 61 0解析：重核的裂变是指重核在中子的轰击下分裂成中等质量原子核的核反应，故 B 正确。答案：B2关于铀核裂变，下述说法正确的是( )A铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核B铀核裂变时还能同时释放 23 个中子C为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀 235D铀
2、块的体积对产生链式反应无影响解析：铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子的情况。铀 235 受慢中子的轰击时，裂变的概率大，而铀 238 只有俘获能量在 1 MeV 以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小。而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故上述选项 B、C 正确。答案：B、C3关于重核的裂变，以下说法正确的是( )A核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小D由于重核的核子平均质量大于中等质量核
3、的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能解析：根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程。因其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量。链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积。如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生。在裂变反应中核子数是不会减小的，如U 裂变为Sr 和Xe 的核反应，其核反应方程为23592903813654U nSrXe10 n，235921 09038136541 0学而思网校 2其中各粒子质量分别为mU235.043 9 u，mn1.008
4、 67 u，mSr89.907 7 u，mXe135.907 2 u。质量亏损为m(mUmn)(mSrmXe10mn)0.151 0 u可见铀核裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此选项 A、B、C 均错。重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，还会再发生质量亏损，从而释放出核能。综上所述，选项 D 正确。答案：D4利用重核裂变释放核能时选用铀 235，主要因为( )A它比较容易发生链式反应B能自动裂变，与体积无关C铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能D铀 235 价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多解析：铀 2
5、35 容易俘获慢中子发生裂变，而铀 238 只有俘获能量在 1 MeV 以上的中子才能发生裂变。铀核在发生链式反应时，铀块体积必须超过其临界体积，故仅 A 选项正确。答案：A5原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要有哪四部分组成( )A原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统B原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统C原子燃料、慢化剂、碰撞系统和传热系统D原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统答案：A6山东荣成石岛湾核电站总装机规模 400 万千瓦。核电站与火电站相比较，其优势在于( )A核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量B就可采储量来说，地球上核燃料资源远多于
6、煤炭C核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站D核电站比火电站更容易建造解析：核电站与火电站相比，相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多，地球上可开采核矿石储量所能提供的能量约为煤、石油的 15 倍，只要措施得当，核电站造成学而思网校 3的污染很小，核能属于清洁能源，A、B、C 均正确；核电站的建造难度较大，D 错误。答案：A、B、C7在核反应方程式U nSrXekX 中( )235921 0903813654AX 是中子，k9 BX 是中子，k10CX 是质子，k9 DX 是质子，k10解析：核反应方程应遵循电荷数守恒和质量数守恒，在题目所给核反应中，设 X 的质子数为 x，则核
7、反应方程的左边质子数为 92092，右边质子数为 3854x92，x0，X的质子数为 0，所以 X 为中子，左边质量数为 2351236，右边质量数为90136k1236，k10，所以 k 的数值为 10。答案：B8一个U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程式为23592U nXSr2 n，则下列叙述正确的是( )235921 094381 0AX 原子核中含有 86 个中子BX 原子核中含有 141 个核子C因为裂变时释放能量，根据 Emc2，所以裂变后的总质量数增加D因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量减少解析：X 原子核中的核子数为(2351)(942
8、)140 个，B 错误；中子数为140(9238)86 个，A 正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D 错。答案：A9人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程。请按要求回答下列问题。(1)卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做出了卓越的贡献。请选择其中的两位，指出他们的主要成绩。_。_。在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，图 181 为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种，写出它的名称和一种用途。_。学而思网校 4图 181(2)在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作
9、慢化剂。中子在重水中可与 H 核碰撞减速，在石墨中与C 核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模2 112 6型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作慢化剂，哪种减速效果更好？ 解析：(1)卢瑟福提出了原子的核式结构模型(或其他成就)查德威克发现了中子(或其他成就)射线 2 为 射线，穿透力强，可用于金属探伤(或其他答案合理即可)(2)设中子质量为 mn，靶核质量为 m，由动量守恒定律：mnv0mnv1mv2由能量守恒： mnv mnv mv122 0122 1122 2解得：v1v0mnmmnm在重水中靶核质量：mH2mn，v1Hv0 v0m
10、nmHmnmH13在石墨中靶核质量：mC12mn，v1Cv0v0mnmCmnmC1113与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好。答案：(1)卢瑟福提出原子的核式结构模型 玻尔把量子理论引入原子模型 查德威克发现中子 玻尔把量子理论引入原子模型，并成功解释了氢光谱(或其他成就)(2)重水10裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核U 为燃料的反应堆中，23592U 俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种方式可表示为：23592U n Xe Sr 3 n235921 01395494381 0235043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4反应方程下
11、方的数字是中子及有关原子核静止时的质量(以原子核质量 u 为单位)，已知 1 u 的质量对应的能量为 931 MeV，则该反应放出多少 MeV 的能量？学而思网校 5解析：裂变前后的质量亏损是m(235.043 91.008 7138.917 893.915 431.008 7) u0.193 3 u，放出的能量Em931 MeV1.8102 MeV。答案：1.810211.U 受中子轰击时会发生裂变，产生Ba 和Kr，同时放出 200 兆电子伏特的23592144568936能量。现要建设发电能力是 50 万千瓦的核电站，用铀 235 作为原子锅炉的燃料。假设核裂变释放的能量全部被用来发电，
12、那么一天需要纯铀 235 的质量为多大？(阿伏加德罗常数取6.021023个/摩尔)解析：核电站每一天的发电量为：EPt50104103243 600 J4.321013 J。据题意知，核电站一天的发电量就等于发电站在一天时间内铀 235 裂变所释放的总能量，故核电站每天所消耗的铀 235 核的个数为：n个1.351024个。E200 106 1.6 10194.32 10133.2 1011故发电站每一天需要的纯铀 235 的质量为：mM235103 kg0.527 kg。nNA1.35 10246.02 1023答案：0.527 kg12在原子反应堆中，用石墨(碳)作慢化剂使快中子减速。已
13、知碳核的质量是中子的12 倍，假设中子与碳核的碰撞是弹性的(即碰撞中不损失动能)，而且碰撞前碳核是静止的。试求：(1)设碰撞前中子的动能为 E0，问经过一次碰撞后，中子的动能损失多少？(2)至少经过多少次碰撞，中子的动能才能少于 106E0？(lg131.114，lg111.041 1)解析：(1)设中子的质量为 m，速度为 v0，碳核的质量为 M，碰撞后中子、碳核的速度分别为 v1、v，则mv0mv1Mvmv mv Mv2122 0122 112由解得：v1v01113碰撞一次，中子损失的动能为E mv mv mvE0122 0122 1122 01(1113)248169(2)中子与碳核第
14、一次碰撞后剩余的动能学而思网校 6E1 mv m22E0122 112(1113v0)(1113)同理，经第二次碰撞后，中子剩余的动能E2 mv m222E0122 212(1113v1)(1113)第 n 次碰撞后，中子剩余的动能En mv m22nE0106E0122 012(1113vn1)(1113)有2nE0106E0(1113)即2n106(1113)两边取对数得：2n(lg11lg13)6即：2n(1.041 11.114)6得 n41.2 次故至少要碰撞 42 次，中子的动能才能少于 106E0。答案：(1)E0 (2)42 次4816913某核反应堆每小时消耗浓缩铀(铀 235 的含量占 5%)200 g，假定每个铀核裂变时释放的能量是 200 MeV，核反应堆的效率为 90%，求该核反应堆的输出功率。解析：200 g 浓缩铀中铀 235 的含量为 m200 g5%10 g，则 10 g 铀 235 中含有的原子数为 nNA6.0210232.561022。这些铀在 1 h 内释放的能量为mM10235QnE2.5610222001061.61019 J8.191011 J，则此核反应堆的
