2018_2019高中物理第十九章原子核第6节核裂变课时作业新人教版.docx

第十九章第六节 核裂变 基础夯实 一、选择题(14题为单选题，5、6题为多选题)1.U吸收一个慢中子后，分裂成Xe和Sr，还放出(C)A1个粒子B3个中子C10个中子 D10个质子解析：设放出的粒子的质量数为x，电荷数为y，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒。由题意可知则由此判定该核反应放出的一定是中子，且个数是10，C选项正确。2中国承诺到2020年碳排放量下降40%45%。为了实现负责任大国的承诺，我国将新建核电站项目。目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是(A)AUnSrXe10nBNaMgeCNHeOHDUThHe解析：重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A是裂变反应，A正确；B为衰变，C是发现质子的反应，D是衰变。31938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些射线。下列关于这个实验的说法中正确的是(D)A这个实验的核反应方程是UnBaKrnB这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和C这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦的质能方程来计算D实验中产生的射线穿透能力极强解析：根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：UnBaKr3n，选项A不正确；铀核裂变过程中产生射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B、C不正确；核反应中产生的射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D正确。4在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是(C)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，以改变参与反应的中子数D利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度解析：在核反应中，使用的浓缩铀达到临界条件才能发生链式反应；在反应中石墨作为“慢化剂”使快中子减速为慢中子，使铀核能进一步反应，故它们都不是用来控制核反应速度的方法，A、B、D错误。调节中子数目是控制反应速度的方法，镉棒具有很强的吸收中子的能力，C正确。5(重庆一中20152016学年高二下学期期中)下列说法正确的是(AC)A卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为HeNOHB铀核裂变的核反应是UBaKr2nC已知质子、中子、粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么，2个质子和2个中子结合成一个粒子，释放的能量是(2m12m2m3)c2D铀(U)经过多次、衰变形成稳定的铅(Pb)的过程中，有4个中子转变成质子解析：根据物理学史知选项A正确；铀核裂变必须吸收慢中子，B错误；根据爱因斯坦质能方程，知C正确；UPb8He6e，有6个中子转变或原子，故D错误。6关于原子核反应堆，下列说法正确的是(ABD)A铀棒是核燃料，裂变时释放核能B镉棒的作用是控制反应堆的功率C石墨的作用是吸收中子D冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能解析：铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，A正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，B正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，C错误；水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，D正确。二、非选择题7一个铀235核裂变时释放出196MeV的能量，则1kg铀235完全裂变时所放出的能量为多少？它相当于多少吨优质煤完全燃烧时放出的能量。(煤的热值为3.36106J/kg)答案：8.031013J2.39104t解析：根据一个铀235原子核裂变后释放的能量为E196MeV。1kg铀235中含原子核的个数为NNA6.0210232.561024则1kg铀235原子核发生裂变时释放的总能量ENNE2.561024196MeV5.021026MeV8.031013J；令q3.36106J/kg为煤的热值，设m为煤的质量，则有ENqm，所以mkg2.39107kg2.39104t。 能力提升 一、选择题(12题为单选题，3、4题为多选题)1关于重核的裂变，以下说法正确的是(D)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，裂变时因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。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UnSrXe10n，其中各粒子质量分别为mU235.0439u，mn1.00867u，mSr89.9077u，mXe135.9072u，质量亏损为m(mUmn)(mSrmXe10mn)0.1510u可见铀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，由于核子平均质量小，会发生质量亏损，从而释放出核能。综上所述，选项D正确。2我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于U的裂变，现有四种说法：U原子核中有92个质子，143个中子；U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为UnXeSr2n；U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；一个U裂变能放出200MeV的能量，合3.21011J。以个说法中完全正确的是(D)A BC D解析：由U的质量数和电荷数关系易知正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知正确；半衰期不受外界因素干扰，故错误；通过计算知正确，故答案为D。3下面是铀核裂变反应中的一个：UnXeSr10n已知铀235的质量为235.0439u，中子质量为1.0087u，锶90的质量为89.9077 u，氙136的质量为135.9072u，则此核反应中(BD)A质量亏损为m235.0439u1.0087u89.9077 u135.9072uB质量亏损为m(235.04391.008789.9077135.9072101.0087)uC释放的总能量为E(235.04391.008789.9077135.9072101.0087)(3108)2JD释放的总能量为E(235.04391.008789.9077135.9072101.0087)931.5MeV解析：计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单位，故A错误，B正确；质量单位为“u”时，可直接用“1u的亏损放出能量931.5MeV”计算总能量，故D正确，当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0108)2，总能量单位才是焦耳，故C错误。42011年3月由9.0级地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，导致大量I泄露在大气中，I是一种放射性物质，会发生衰变而变成Xe元素。下列说法中正确的是(BC)A福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电BI发生衰变的方程式为IXeeCI原子核内有53个质子，78个中子D如果将碘131的温度降低到0度以下，可以延缓其衰变速度解析：核电站是利用核裂变来发电，A错；根据原子核的结构和方程式书写规则可判BC正确；衰变与物质所处的物理、化学状态无关，D错。二、非选择题5(湖北省部分重点中学20152016学年高二下学期期中)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，释放出大量的核能。(1)核反应方程UnBaKraX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，则a的值为多少，X表示哪一种核？(2)有一座核能发电站，发电能力P1106kW，核能转化为电能的效率45%，设反应堆中发生的裂变反应全是(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能E2.781011J，铀核的质量mU3.91025kg，求每年需要消耗的铀的质量