2015-2016學(xué)年高中物理19.6核裂變課時提升訓(xùn)練含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE619.6核裂變1.(多選)(2014·汕尾高二檢測)關(guān)于鈾核裂變,下述說法正確的是()A.鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,但只能裂變成兩種不同的原子核B.鈾核裂變的同時將釋放2～3個中子C.為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)更容易進(jìn)行,最好用鈾235D.鈾塊的體積對產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)無影響【解析】選B、C。鈾核受到中子的轟擊,會引起裂變,裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,具有極大的偶然性,但裂變成兩塊的情況較多,也有的分裂成多塊,放出幾個中子,A錯,B對;鈾235受中子轟擊時,裂變的概率大,且可以俘獲各種能量的中子而引起裂變,而鈾238只有俘獲能量在1MeV以上的高能量中子才引起裂變,且裂變的概率較小,C對;要引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)必須使鈾塊的體積大于臨界體積,選項D錯。2.下列核反應(yīng)中,表示核裂變的是()C.1530P→1430Si+【解析】選B。重核的裂變是指重核在中子的轟擊下分裂成中等質(zhì)量原子核的核反應(yīng),故B正確。3.(2014·濱州高二檢測)鈾是常用的一種核燃料,若它的原子核發(fā)生如下的裂變反應(yīng):

92235U+01n則a+b可能是()A.54140Xe+3693Kr BC.56141Ba+3893Sr D【解析】選D。由原子核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒規(guī)律知D正確。4.(2013·成都高二檢測)關(guān)于核反應(yīng)堆中用鎘棒控制反應(yīng)速度的原理,下列說法正確的是()A.鎘棒能釋放中子,依靠釋放中子的多少控制反應(yīng)速度B.用鎘棒插入的多少控制快中子變?yōu)槁凶拥臄?shù)量C.利用鎘棒對中子吸收能力強(qiáng)的特點,依靠插入的多少控制中子數(shù)量D.鎘棒對鈾核裂變有一種阻礙作用,利用其與鈾的接觸面積的大小控制反應(yīng)速度【解析】選C。鎘棒并不能釋放中子,也不能使中子減速,對鈾核裂變也沒有阻礙作用,而是利用其對中子吸收能力強(qiáng)的特點,通過控制中子數(shù)量的多少而控制核反應(yīng)速度,故C正確。5.在核反應(yīng)中,控制鈾235核裂變反應(yīng)速度的方法是()A.使用濃縮鈾B.改變鈾塊的臨界體積C.通過自動控制裝置,改變鎘棒插入的深度,以改變中子數(shù)D.利用石墨與中子的碰撞來改變中子的速度【解析】選C。在核反應(yīng)中,使用的濃縮鈾達(dá)到臨界條件時才能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),在反應(yīng)中石墨作為“慢化劑”使快中子減速為慢中子,使鈾核能進(jìn)一步反應(yīng),故它們都不是用來控制核反應(yīng)速度的方法,A、B、D錯;調(diào)節(jié)中子數(shù)目是控制反應(yīng)速度的方法,鎘棒具有很強(qiáng)的吸收中子的能力,故C對。6.(2014·上海高考)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中,重核裂變時放出的可以使裂變不斷進(jìn)行下去的粒子是()A.質(zhì)子 B.中子 C.β粒子 D.α粒子【解析】選B。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程,故選項B正確。7.(2014·廣州高二檢測)現(xiàn)已建成的核電站發(fā)電的能量來自于()A.天然放射性元素衰變放出的能量B.人工放射性同位素放出的能量C.重核裂變放出的能量D.化學(xué)反應(yīng)放出的能量【解析】選C。現(xiàn)在核電站所用原料主要是鈾,利用鈾裂變放出的核能發(fā)電,故C項正確。8.某核電站每晝夜需消耗220g

92【解析】一晝夜裂變的鈾核數(shù)N=220235×6.02×1023個=5.64×1023共釋放核能E=NΔE=5.64×1023×200×106×1.6×10-19J=1.8×1013J故電功率P=0.25Et=0.25×1.8×101324×3600W答案:5.2×107W9.美國投在日本廣島上的原子彈相當(dāng)于2×104tTNT炸藥放出的能量。原子彈放出的能量約8.4×1013J,試問有多少個

92235U原子核進(jìn)行分裂?該原子彈中含

92【解題指南】解答本題可按以下思路分析:(1)首先求出發(fā)生核裂變的鈾核個數(shù)。(2)再計算原子彈中鈾的最小質(zhì)量?！窘馕觥恳粋€

92235U原子核分裂時所產(chǎn)生的能量約為200MeV=200×106eV=2.0×108×1.6×10-19J=3.2×10設(shè)共有n個

92235U核發(fā)生裂變n=8.4×10133.2×1鈾的質(zhì)量m=235×10-3×2.6×10246.02×10答案:2.6×1024個1.015kg1.(多選)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】選A、B、C。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錯誤。2.(多選)下面是鈾核裂變反應(yīng)中的一個:92235U+01n→54136Xe+3890A.質(zhì)量虧損為Δm=(235.0439+1.0087-89.9077-135.9072)uB.質(zhì)量虧損為Δm=(235.0439+1.0087-89.9077-135.9072-10×1.0087)uC.釋放的總能量為ΔE=(235.0439+1.0087-89.9077-135.9072-10×1.0087)×(3×108)2JD.釋放的總能量為ΔE=(235.0439+1.0087-89.9077-135.9072-10×1.0087)×931.5MeV【解析】選B、D。計算虧損質(zhì)量時要用反應(yīng)前的總質(zhì)量減去反應(yīng)后的總質(zhì)量,二者之差可用u或kg作單位,故A錯,B對;質(zhì)量單位為u時,可直接用“1u的虧損放出能量931.5MeV”計算總能量,故D對;當(dāng)質(zhì)量單位為kg時,直接乘以(3.0×108)2,總能量單位才是J,故C錯。3.(多選)(2013·廣東高考)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【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點:(1)裂變反應(yīng)方程的特點及應(yīng)用。(2)原子核的半衰期的決定因素?！窘馕觥窟xA、C。核裂變反應(yīng)是重核被中子轟擊后分裂成兩個中等質(zhì)量的原子核并放出若干個中子的反應(yīng),A選項正確;鈾塊要發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)需達(dá)到一定的體積,B選項錯誤;鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制用以建立核電站,C選項正確;原子核的半衰期由原子核本身的性質(zhì)決定,與其所處的環(huán)境或狀態(tài)無關(guān),D選項錯誤。4.

92235U受中子轟擊時會發(fā)生裂變,產(chǎn)生

56144Ba和

3692Kr,同時放出200兆電子伏特的能量?，F(xiàn)要建設(shè)發(fā)電能力是50萬千瓦的核電站,用鈾235作為原子鍋爐的燃料。假設(shè)核裂變釋放的能量全部被用來發(fā)電,那么一天需要純鈾235的質(zhì)量為多大?(阿伏加德羅常數(shù)取6.02×【解析】核電站每天的發(fā)電量為E=Pt=50×104×103×24×3600J=4.32×1013J據(jù)題意知,核電站一天的發(fā)電量就等于發(fā)電站在一天時間內(nèi)鈾235裂變所釋放的總能量,故核電站每天所消耗的鈾235核的個數(shù)為n=E2.00×108×1.6×10-19=故發(fā)電站每一天需要的純鈾235的質(zhì)量為m=nNA·M=1.35×10246.02×1023答案:0.527kg【方法技巧】裂變中核能的計算方法(1)根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程計算,用核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損(Δm)的千克數(shù)乘以真空中光速(c=3×108m/s)的平方,即ΔE=Δmc(2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏(MeV)能量計算,用核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位乘以931.5MeV,即ΔE=Δm×931.5MeV。(3)由核能的轉(zhuǎn)化量計算核能。5.在所有能源中核能具有能量密度大、區(qū)域適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢,在核電站中,核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能。核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng),釋放出大量核能。(1)核反應(yīng)方程式

92235U+01n→56141Ba+3692Kr+aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種,01n為中子,X為待求粒子,a為X的個數(shù),則X為________,a=________。以mU、mBa、mKr分別表示

92235U、(2)有一座發(fā)電能力為P=1.00×106kW的核電站,核能轉(zhuǎn)化為電能的效率η=40%。假定反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是本題(1)中的核反應(yīng),已知每次核反應(yīng)過程中放出的核能ΔE=2.78×10-11J,鈾核的質(zhì)量mU=390×10-27kg,求每年(1年=3.15×107s)消耗的

92235U的質(zhì)量【解析】(1)由反應(yīng)方程可知:X為

01n,a為3,釋放的能量為ΔE=(mU-mBa-mKr-2mn)c(2)因核電站發(fā)電效率為40%,故