20192020學(xué)年高中物理第十九章原子核6核裂變練習(xí)(含解析)新人教選修35

20192020學(xué)年高中物理第十九章原子核6核裂變練習(xí)(含分析)新人教版選修3520192020學(xué)年高中物理第十九章原子核6核裂變練習(xí)(含分析)新人教版選修357/7螈PAGE7蚃蟻膁羀20192020學(xué)年高中物理第十九章原子核6核裂變練習(xí)(含分析)新人教版選修35

核裂變

基礎(chǔ)牢固

1.(多項選擇)在以下四個方程中,x1、x2、x3和x4各代表某種粒子,判斷正確的選項是()

235195138231238234Th+x24427①92③④U+0n→38Sr+54Xe+3x1②1H+x→2He+0n92U→9012Mg+2He→13Al+x234A.x1是中子B.x2是質(zhì)子C.x3是α粒子D.x4是氚核剖析A項,依照核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可得x1的電荷數(shù)為0,質(zhì)量數(shù)為1,因此確定x1為中子,A正確;B項,依照核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可得x2的電荷數(shù)為1,質(zhì)量數(shù)為2,因此確定x2為氘核,B錯誤;C項,依照核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可得x3的電荷數(shù)為2,質(zhì)量數(shù)為4,因此確定x3為α粒子,C正確;D項,依照核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可得x4的電荷數(shù)為1,質(zhì)量數(shù)為1,因此確定x4為質(zhì)子,D錯誤。

答案AC

2.為使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)平穩(wěn)進(jìn)行,以下方法可行的是()

鈾塊可制成任何的體積

鈾核裂變釋放的中子可直接去轟擊別的的鈾核

C.經(jīng)過慢化劑將產(chǎn)生的中子減速

D.用鎘棒作為慢化劑使中子減速

剖析由于使鈾塊發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的體積應(yīng)大于臨界體積,故A錯誤;鈾核裂變釋放出的為快中子,不能夠

直接用來轟擊鈾核,必定用慢化劑減速,而鎘棒是用于控制中子數(shù)量的,故C正確,B、D錯誤。

答案C

3.核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生的裂變反應(yīng)。在眾多的裂變反應(yīng)中,有一種反應(yīng)方

程為23592U+10n→14156Ba+9236Kr+aX,其中X為某種粒子,a為X的個數(shù),則()

為中子,a=2為中子,a=3

為質(zhì)子,a=2為質(zhì)子,a=3

剖析由核反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,可計算出a=3,且X為中子,故本題選B。

答案B

4.秦山核電站第三期工程中有兩個6×105kW發(fā)電機(jī)組已實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。發(fā)電站的核能本源于

23592U的裂變,以下說法正確的選項是()

A.反應(yīng)堆中核反應(yīng)速度平時是采納調(diào)治23592U的體積來控制的

B.23592U的一種可能裂變成23592U+10n→13954Xe+9538Sr+210n

C.23592U是天然放射性元素,高升溫度后它的半衰期會縮短

,但它對環(huán)境的污染比火電站嚴(yán)重剖析反應(yīng)堆中核反應(yīng)速度由控制棒(鎘棒)吸取中子的多少來控制235,這,A錯;U裂變有多種可能性92是其中常有的一種,B對;放射性元素的半衰期由原子核自己決定,與溫度、壓強(qiáng)等外界條件沒關(guān),C錯;核電站的核能是干凈能源,污染少,D錯。答案B

1

5.裂變反應(yīng)是目前核能利用中常用的反應(yīng),以原子核92235U為燃料的反應(yīng)堆中,當(dāng)92235U俘獲一個慢中子后發(fā)生的裂變反應(yīng)能夠有多種方式,其中一種可表示為:23511399492+0→54+38Sr93.91543+01n反應(yīng)方程下方的數(shù)字是中子及有關(guān)原子核的靜止質(zhì)量(以原子質(zhì)量單位u為單位)。已知1u的質(zhì)量對應(yīng)的能量為2MeV。9.3×10MeV,此裂變反應(yīng)釋放出的能量是剖析E=m·c2=(235.0439+1.0087-138.9178-93.9154-3×1.0087)×9.3×102MeV≈179.8MeV。答案179.8

6.現(xiàn)有的核電站常用的核反應(yīng)之一是:23592U+10n→14360Nd+Zr+310n+8-10e+??

核反應(yīng)方程中的??是反中微子,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)已知鈾核的質(zhì)量為235.0439u,中子的質(zhì)量為1.0087u,釹(Nd)核的質(zhì)量為142.9098u,鋯核的質(zhì)量為89.9047u,試計算1kg鈾235裂變釋放的能量為多少?(已知1u質(zhì)量相當(dāng)于931.5MeV的能量,且1u=1.6606×10-27kg)剖析(1)鋯的電荷數(shù)Z=92-60+8=40,質(zhì)量數(shù)A=236-146=90。(2)1kg鈾235中鈾核的個數(shù)為n=1-27≈2.56×1024××10不考慮核反應(yīng)中生成的電子質(zhì)量,1個鈾235核裂變產(chǎn)生的質(zhì)量損失為m=0.212u,釋放的能量為

E=0.212×931.5MeV≈197.5MeV

則1kg鈾235完好裂變釋放的能量為

E=nE=2.56×1024×197.5MeV≈5.1×1026MeV。

答案(1)4090(2)8.11013J×7.一靜止的92238U核經(jīng)α衰變成為90234Th,釋放出的總動能為4.27MeV。問此衰變后90234Th核的動能為多少MeV(保留1位有效數(shù)字)?剖析據(jù)題意知,此α衰變的方程為92238U→90234Th+24He依照動量定理得mαvα=mThvTh①式中,mα和mTh分別為α粒子和Th核的質(zhì)量,vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度的大小,由題設(shè)條件知1212m??α+②αThk22??α=4③??Th234

式中Ek=4.27MeV是α粒子與Th核的總動能。

由①②③式得1mTh??2=??αEk④2Th??α+??Th

2

代入數(shù)據(jù)得,α衰變后23412=0.07MeVTh答案0.07MeV能力提升1.鈾是常用的一種核燃料,若它的原子核發(fā)生了以下的裂變反應(yīng):92235U+01n→a+b+201n則a+b可能是()A.54140Xe+3693KrB.56141Ba+3692KrC.56141Ba+3893SrD.54140Xe+3894Sr剖析依照核反應(yīng)中的質(zhì)量數(shù)守恒可知,a+b的質(zhì)量數(shù)應(yīng)為235+1-2=234,質(zhì)子數(shù)應(yīng)為92,A項中的質(zhì)量數(shù)為140+93=233,B項中質(zhì)量數(shù)是141+92=233,C項中質(zhì)量數(shù)為141+93=234,質(zhì)子數(shù)為56+38=94,D項中質(zhì)量數(shù)為140+94=234,質(zhì)子數(shù)為54+38=92,綜上可知,答案為D。答案D2.以下說法正確的選項是()A.12C與14C是同位素,它們的化學(xué)性質(zhì)其實不一樣樣

B.核力是原子核內(nèi)質(zhì)子與質(zhì)子之間的力,中子和中子之間其實不存在核力C.在裂變反應(yīng)2351n→144891235144Ba和89Kr都大,但比結(jié)合能沒92U+56Ba+Kr+3n中,U的結(jié)合能比5636036092有14456Ba或8936Kr大

D.α、β、γ三種射線都是帶電粒子流

剖析同位素的核外電子數(shù)相同,因此一種元素的各種同位素都擁有相同的化學(xué)性質(zhì),A錯誤;原子核內(nèi)相鄰的質(zhì)子和中子之間均存在核力,B錯誤;核子數(shù)越多其結(jié)合能也越大,因此92235U的結(jié)合能比56144Ba和3689Kr都大,但92235U的比結(jié)合能比56144Ba和3689Kr都小,C正確;α射線、β射線都是帶電粒子流,而γ射線是電磁波,不帶電,故D錯誤。答案C3.我國科學(xué)家為解決“玉兔號”月球車長時間處于黑夜工作的需要,研制了一種小型核能電池,將核反應(yīng)釋放的核能轉(zhuǎn)變成電能,需要的功率其實不大,但要便于防范其產(chǎn)生的核輻射。請據(jù)此猜想

“玉兔號”所用核能電池有可能采納的核反應(yīng)方程是()

A.31H+21H→42He+10n

B.23592U+10n→14156Ba+9236Kr+310n

C.23894Pu→23895Am+0-1e

D.2713Al+42He→3015P+10n

剖析A是聚變反應(yīng),反應(yīng)激烈,不能人工控制;B是裂變反應(yīng),誠然實現(xiàn)了人工控制,但因反應(yīng)激烈,防

護(hù)要求高,還不能夠小型化;C是人工放射性同位素的衰變反應(yīng),是小型核能電池主要采納的反應(yīng)方

式;D是人工核反應(yīng),需要高能α粒子。答案C

2354.(多項選擇)核反應(yīng)堆是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng),釋放出大量核能。92U+01n→56141Ba+3692Kr+aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的好多核反應(yīng)中的一種,X是某種粒子,a是X粒子的個數(shù),用U、Ba、Kr分別表示mmm23514192U、56Ba、36Kr核的質(zhì)量,m表示X粒子的質(zhì)量,c為真空中的光速,以下說法正確的選項是()X

3

為中子,a=2為中子,a=3C.上述核反應(yīng)中放出的核能E=(m-m-m-2m)c2UBaKrXD.上述核反應(yīng)中放出的核能E=(m-m-m-3m)c2UBaKrX14101n,a=3,故A錯剖析核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒,則知92235U+01n→56Ba+3692Kr+aX中X為誤,B正確。由E=2E=(mU+mX-mBa-mKr-2=(2mc可得,3mX)cmU-mBa-mKr-2mX)c,故C正確,D錯誤。答案BC5.(1)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電,92235U是核電站常用的核燃料。23592U受一其中子轟擊后裂變成56144Ba和3689Kr兩部分,并產(chǎn)生其中子。要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生,裂變物質(zhì)的體積要(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積。(2)取質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.6726×10-27kg,中子的質(zhì)量mn=1.6749×10-27kg,α粒子的質(zhì)量mα=6.6467×10-27kg,光速c=3.0×108m/s。請計算α粒子的結(jié)合能。(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)剖析(1)由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知:92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n,可見產(chǎn)生了3其中子,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一個條件是鈾燃料的體積必定大于或等于臨界體積。(2)依照愛因斯坦質(zhì)能方程E=2可求:2-12J。mc,E=(2mp+2mn-mα)c=4.3×10答案(1)3大于(2)4.3×10-12J6.靜止的鈾238(92238U)經(jīng)歷一次α衰變成為Th原子核,同時放出一個γ光子(頻率為ν),已知α粒子的質(zhì)量為m。(普朗克常量為h,光速為c)寫出衰變方程。

(2)若衰變后,α粒子的速度為v,而Th原子核的運動方向恰好與α粒子的速度方向相反,不考慮γ光子的動量,那么Th原子核的速度為多大?(3)若是核反應(yīng)放出的能量全部轉(zhuǎn)變成粒子的動能和γ光子的能量,那么該衰變發(fā)生的質(zhì)量損失為多大