《高中物理人教版选修35同步作业与测评：19.6 核裂变 Word版含解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理人教版选修35同步作业与测评：19.6 核裂变 Word版含解析（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课时6核裂变 对应学生用书P59一、选择题1铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是()A铀块的质量是重要因素，与体积无关B为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子C若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D能否发生链式反应与铀块的质量无关答案C解析要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于临界体积或铀块的质量大于临界质量，只要组成铀块的体积小于临界体积，或质量小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变，如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正
2、确。2在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是()A使用浓缩铀B改变铀块的临界体积C通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变中子数目D利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度答案C解析控制核反应的速度是靠调节中子数目来实现，即用镉棒吸收中子改变中子数目。故选C。3一个铀235吸收一个中子后发生的反应是UnXeSr10n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于()A(Mm1m2)c2 B(Mmm1m2)c2C(Mm1m29m)c2 D(m1m29mM)c2答案C解析铀235裂变时的质量亏损：mM
3、mm1m210mMm1m29m，由质能方程可得：Emc2(Mm1m29m)c2，C正确。4一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为UThHe，下列说法正确的是()A衰变后钍核的动能等于粒子的动能B衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间D衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量答案B解析根据动量守恒可知，生成的钍核的动量与粒子的动量等大反向，B正确；根据Ek可知，衰变后钍核的动能小于粒子的动能，A错误；铀核的半衰期等于一半数量的铀核衰变需要的时间，而放出一个粒子所经历的时间是一个原子核衰变的时间，故两者不相等，C错误；由于该反应放出能量，由
4、质能方程可知，衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，D错误。故选B。5(多选)2015年8月16日，辽宁红沿河核电站3号机组结束168小时试运行试验，具备商业运营主要条件。核电站与火电站相比较，其优势有()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就可采储量所能提供的能量来说，地球上核燃料资源远多于煤炭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答案ABC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所能提供的能量远多于煤炭，只要措施得当，核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站，A、B、C正确；核电站
5、的建造难度较大，D错误。6如图是核反应堆的示意图，对于核反应堆的认识，下列说法正确的是()A铀棒是核燃料，核心物质是铀238B石墨起到吸收中子的作用C镉棒起到使中子减速的作用D水泥防护层的作用是为了阻隔射线，避免放射性危害答案D解析核反应堆采用的核燃料为铀235，故A错误；石墨的作用是使中子减速，故B错误；镉棒的作用是吸收中子，故C错误；水泥防护层的作用是为了阻隔射线，避免放射性危害，故D正确。7关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是()A镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度B用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量C利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制
6、中子数量D镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度答案C解析镉棒并不能释放中子，也不能使中子减速，对铀核裂变也没有阻碍作用，而是利用其对中子吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故C正确。8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重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少D由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变成中等质量的核时，要产生质量亏损，放出核能答案D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，裂变时因铀核俘获中
7、子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程。因而其释放的能量是远大于其俘获中子时吸收的能量的。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少的，因此A、B、C错误。重核裂变为中等质量的原子核时，由于核子平均质量减小，会发生质量亏损，从而释放出核能。综上所述，D正确。91个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV的能量，则1 g纯铀235完全发生核反应放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)()ANA196 MeV B235NA196 MeVC235196 MeV D.196 Me
8、V答案D解析由于1 mol的铀核质量为235 g,1 g铀235的物质的量为 mol，因此1 g铀235释放的能量E196 MeV，故D正确。10(多选)下列关于铀裂变和核电站的说法中正确的是()A铀235只要俘获中子就能进行链式反应B铀235裂变后的生成物是多种多样的，但这些裂变都要发生质量亏损C核电站中镉棒是起减速剂的作用D核电站使用后的核废料必须装入特制容器，深埋地下答案BD解析铀235发生链式反应的条件为要有足够浓度的铀235，要有足够数量的慢中子，铀块的体积要大于临界体积，A错误。由于铀裂变会释放巨大能量，所以一定会发生质量亏损，B正确。镉棒的作用是控制链式反应速度，C错误。核废料具
9、有很强的放射性，因此要装入特制容器深埋地下，D正确。二、非选择题11用中子轰击铀核(U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(Ba)和氪(Kr)两部分，放出3个中子。各个核和中子的质量如下：mU390.31391027 kg，mn1.67491027 kg；mBa234.00161027 kg，mKr152.60471027 kg。试写出核反应方程，求出反应中释放的核能。答案nUBaKr3n3.22021011 J解析根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒就可以写出核反应方程。根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能。铀核裂变方程为nUBaKr3n，则核反应前后的质量亏损为mmUm
10、nmBamKr3mn3.5781028 kg。由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为Emc23.5781028(3108)2 J3.22021011 J。12现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：UnNdZr3n8e(1)核反应方程中的是中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；(2)已知铀(U)核的质量为235.0493 u，中子质量为1.0087 u，钕(Nd)核质量为142.9098 u，锆核质量为89.9047 u，电子质量为0.00055 u；又知1 u1.66051027 kg，试计算1 kg铀235完全裂变大约能产生的能量是多少？答案(1)4090(2)
11、8.161013 J解析(1)锆的电荷数Z9260840，质量数A23614690；核反应方程中应用符号Zr表示。(2)1 kg铀235的铀核数为n6.0210232.561024(个)。不考虑核反应中生成的电子质量，一个铀核反应发生的质量亏损为m0.2130 u0.3541027 kg。1 kg铀235完全裂变产生的能量约为Enmc28.161013 J。13某核电站发电能力为5105 kW，用U作为核燃料，已知U核裂变主要是按如下方程进行的：UnBaKr3n，已知mU235.0439 u，mn1.0087 u，mBa140.9139 u，mKr91.8973 u，且1 u 质量对应的能量为
12、931.5 MeV。设释放的核能全部转化为电能，则该电站每天消耗多少U?答案524 g解析裂变前：m0(235.04391.0087) u2360526 u裂变后：m(140.913991.897331.0087) u235.8373 u。则质量亏损为：mm0m0.2153 u；释放能量为：E0.2153931.5 MeV201 MeV设需要U的质量为m，则由能量守恒可得：NAEPt得：m g524 g。14在所有能源中，核能具有能量密度大、区域适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。(1)核反应方程式UnB
13、aKraX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为待求粒子的个数，则X为_，a_。以mU、mBa、mKr分别表示U、Ba、Kr的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能E_。(2)有一座发电能力为P1.00106 kW的核电站，核能转化为电能的效率40%。假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，每次核反应过程中放出的核能E3.221011 J，铀核的质量mU3901027 kg，求每年(1年3.15107 s)消耗的质量。答案(1)n3(mUmBamKr2mn)c2(2)955.5 kg解析(1)由裂变方程可知，aX的质量数为3，电荷数为0，故X为n，a为3，释放的能量为E(mUmBamKr2mn)c2。(2)因核电站发电效率为40%，故U裂变释放核能的功率为P kW2.5106 kW核电站每年消耗U产生的能量为WPt2.51093.15107 J7.8751016 J产生这些能量需消耗铀核的数目n2.451027 (个)每年消耗U的质量为MnmU2.4510273901027 kg955.5 kg。
