人教版高中物理選修3-5學(xué)案第十九章學(xué)案678

6核裂變7核聚變8粒子和宇宙[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道重核的裂變反應(yīng)和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生的條件.2.掌握核聚變的定義及發(fā)生條件.3.會判斷和書寫核裂變、核聚變方程，能計算核反應(yīng)釋放的能量．一、核裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)[導(dǎo)學(xué)探究](1)鈾核裂變是如何發(fā)生的？(2)鈾核裂變在自然界中能自發(fā)進行嗎？答案(1)鈾核的裂變①核子受激發(fā)當(dāng)中子進入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核，復(fù)核中由于核子的激烈運動，使核變成不規(guī)則的形狀．②核子分裂核子間的距離增大，因而核力迅速減弱，使得原子核由于質(zhì)子間的斥力作用而分裂成幾塊，同時放出中子，這些中子又引起其他鈾核裂變，這樣，裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去，形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．(2)重核的裂變只能發(fā)生在人為控制的核反應(yīng)中，在自然界中不會自發(fā)地發(fā)生．鈾核裂變不會自發(fā)地進行，要使鈾核裂變，首先要利用中子轟擊鈾核，使鈾核分裂，分裂產(chǎn)生更多的中子，這些中子繼續(xù)與其他鈾核發(fā)生反應(yīng)，再引起新的裂變，這樣就形成了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．[知識梳理]對核裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的理解(1)核裂變重核被中子轟擊后分裂成兩個質(zhì)量差不多的新原子核，并放出核能的過程．(2)鈾核裂變用中子轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生裂變，其產(chǎn)物是多種多樣的，其中一種典型的反應(yīng)是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n.(3)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．(4)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件①鈾塊的體積大于或等于臨界體積或鈾塊的質(zhì)量大于或等于臨界質(zhì)量．②有足夠數(shù)量的慢中子．[即學(xué)即用]鈾核裂變時，對于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素，下列說法中正確的是()A．鈾塊的質(zhì)量是重要因素，與體積無關(guān)B．為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好直接利用裂變時產(chǎn)生的中子C．若鈾235的體積超過它的臨界體積，裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就能夠發(fā)生D．能否發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)與鈾的質(zhì)量無關(guān)答案C解析要使鈾核裂變產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積必須大于或等于臨界體積或鈾塊的質(zhì)量大于或等于臨界質(zhì)量，只要組成鈾塊的體積小于臨界體積或質(zhì)量小于臨界質(zhì)量就不會產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子為快中子，這些快中子不能直接引發(fā)新的裂變，如果鈾塊的質(zhì)量大，則其體積大，若超過臨界體積時則發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，由此知A、B、D錯誤，C正確．二、核電站[知識梳理]核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)及核電站的認(rèn)識(1)核電站是利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是反應(yīng)堆，它主要由以下幾部分組成：①燃料：鈾棒．②慢化劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，采用石墨、重水或普通水作慢化劑；③控制棒：采用在反應(yīng)堆中插入鎘棒的方法，利用鎘吸收中子的能力很強的特性，控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度．(2)工作原理核燃料裂變釋放能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高．(3)能量輸出利用水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電，同時也使反應(yīng)堆冷卻．(4)核污染的處理在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的水泥層，用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線．核廢料具有很強的放射性，需要裝入特制的容器，深埋地下．[即學(xué)即用]核反應(yīng)堆是實現(xiàn)可控制的重核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一種裝置，它的主要組成部分是()A．原子燃料、慢化劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)B．原子燃料、慢化劑、發(fā)熱系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng)C．原子燃料、調(diào)速劑、碰撞系統(tǒng)和熱系統(tǒng)D．原子燃料、中子源、原子能聚存和輸送系統(tǒng)答案A解析核反應(yīng)堆的主要部分包括：①燃料，即濃縮鈾235；②慢化劑，采用石墨、重水或普通水；③控制棒，控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度；④冷卻系統(tǒng)，水或液態(tài)鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動，把反應(yīng)堆的熱量傳輸出去用于發(fā)電，故A正確，B、C、D錯．三、核聚變[導(dǎo)學(xué)探究](1)為什么實現(xiàn)核聚變要使聚變的燃料加熱到幾百萬開爾文的高溫？答案輕核的聚變反應(yīng)，是較輕的核子聚合成較重的核子，要使得核子的強相互作用發(fā)揮作用，必須使核子間接近到發(fā)生相互作用的距離，約為10－15m；同時由于原子核之間在此距離時的庫侖斥力十分巨大，因而需要核子有很大的動能，表現(xiàn)在宏觀上就是核燃料需要達(dá)到極高的溫度．(2)目前人們實現(xiàn)的核聚變是什么？實現(xiàn)熱核反應(yīng)存在的困難是什么？如何實現(xiàn)對熱核反應(yīng)的控制？答案①目前人們能實現(xiàn)的熱核反應(yīng)是氫彈的爆炸，是由普通炸藥引爆原子彈，再由原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓引發(fā)熱核反應(yīng)，但這是不可控制的．②實現(xiàn)熱核反應(yīng)存在的困難是：地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受住熱核反應(yīng)所需要的高溫．③可能實現(xiàn)對熱核反應(yīng)的控制方法：磁約束：利用磁場來約束參與反應(yīng)的物質(zhì)．環(huán)流器是目前性能最好的一種磁約束裝置．慣性約束：利用強激光從各個方向照射參加反應(yīng)的物質(zhì)，使它們由于慣性還來不及擴散就完成了核反應(yīng)．[知識梳理]對核聚變的認(rèn)識(1)聚變兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為核聚變，聚變反應(yīng)又稱為熱核反應(yīng)．(2)聚變方程：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV.(3)聚變發(fā)生的條件要使輕核聚變，必須使輕核接近核力發(fā)生作用的距離10－15m，這要克服電荷間強大的庫侖力作用，要求使輕核具有足夠大的動能．要使原子核具有足夠大的動能，有一種方法就是給它們加熱，使物質(zhì)達(dá)到幾百萬開爾文以上的高溫．[即學(xué)即用](多選)下列關(guān)于聚變的說法中，正確的是()A．要使聚變產(chǎn)生，必須克服庫侖斥力做功B．輕核聚變需要幾百萬開爾文的高溫，因此聚變又叫做熱核反應(yīng)C．原子彈爆炸能產(chǎn)生幾百萬開爾文的高溫，所以氫彈可以利用原子彈引發(fā)熱核反應(yīng)D．太陽和許多恒星內(nèi)部都在進行著劇烈的熱核反應(yīng)，在地球內(nèi)部也可自發(fā)地進行答案ABC解析輕核聚變時，要使輕核之間距離達(dá)到10－15m，故必須克服庫侖斥力做功，A正確；要克服核子間作用力做功，必須使反應(yīng)的原子核有足夠大的動能，方法就是將其加熱到幾百萬開爾文的高溫，B正確；熱核反應(yīng)必須在幾百萬開爾文的高溫下進行，這樣高的溫度可利用原子彈爆炸釋放的能量獲得，C正確；在太陽和許多恒星內(nèi)部都存在熱核反應(yīng)，但在地球內(nèi)部不會自發(fā)地進行，D錯．四、粒子和宇宙[導(dǎo)學(xué)探究]強子和夸克的關(guān)系是怎樣的？夸克分多少種？它的帶電性是怎樣的？什么是夸克的“禁閉”？答案夸克是強子的基本組成成分；夸克有6種：上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克；它們帶的電荷分別為元電荷為＋eq\f(2,3)或－eq\f(1,3)；每種夸克都有對應(yīng)的反夸克；夸克不能以自由的狀態(tài)單個出現(xiàn)的性質(zhì)，叫夸克的“禁閉”．[知識梳理]對粒子和宇宙的理解(1)“基本粒子”不基本①直到19世紀(jì)末，人們都認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的不可再分的最小微粒，后來人們發(fā)現(xiàn)了光子、電子、質(zhì)子、中子，并把它們叫做“基本粒子”．②隨著科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)們發(fā)現(xiàn)了很多的新粒子并不是由以上基本粒子組成的，并發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子等本身也有復(fù)雜結(jié)構(gòu)．(2)發(fā)現(xiàn)新粒子①新粒子：1932年發(fā)現(xiàn)了正電子，1937年發(fā)現(xiàn)了μ子，1947年發(fā)現(xiàn)了K介子和π介子及以后的超子等．②粒子的分類：按照粒子與各種相互作用的關(guān)系，可將粒子分為三大類：強子、輕子和媒介子．(3)夸克模型的提出1964年美國物理學(xué)家蓋爾曼提出了強子的夸克模型，認(rèn)為強子是由夸克構(gòu)成的．[即學(xué)即用]目前普遍認(rèn)為，質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成的．u夸克帶電荷量為eq\f(2,3)e，d夸克的帶電荷量為－eq\f(1,3)e，e為元電荷，下列說法中可能正確的是()A．質(zhì)子由1個u夸克和2個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成B．質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成C．質(zhì)子由1個u夸克和2個d夸克組成，中子由2個u夸克和1個d夸克組成D．質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由2個u夸克和1個d夸克組成答案B解析質(zhì)子eq\o\al(1,1)H帶電荷量為2×eq\f(2,3)e＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(1,3)e))＝e，中子eq\o\al(1,0)n帶電荷量為eq\f(2,3)e＋2×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(1,3)e))＝0.可見B正確.一、重核裂變的理解及核能的計算例1關(guān)于重核的裂變，下列說法正確的是()A．核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時得到的能量B．中子從鈾塊中通過時，一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)C．重核裂變釋放出大量的能量，產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損，所以核子數(shù)減少D．重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時，要發(fā)生質(zhì)量虧損，放出核能解析核裂變釋放的能量來源于裂變過程的質(zhì)量虧損，是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，其能量遠(yuǎn)大于俘獲中子時吸收的能量，A錯誤，D正確．發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是有條件的，鈾塊的體積必須大于或等于臨界體積，否則中子從鈾塊中穿過時，可能碰不到原子核，則不會發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，B錯誤．重核裂變時，核子數(shù)守恒，C錯誤．答案D歸納總結(jié)重核裂變的實質(zhì)：(1)重核裂變是中子轟擊質(zhì)量數(shù)較大的原子核，使之分裂成中等質(zhì)量的原子核，同時釋放大量的能量，放出更多中子的過程．(2)重核的裂變是放能核反應(yīng)，原因是核反應(yīng)前后質(zhì)量有虧損，根本原因是重核的比結(jié)合能比中等質(zhì)量的核的比結(jié)合能要?。栽谥睾朔纸鉃閮蓚€中等質(zhì)量核的過程中要釋放能量(但核子數(shù)守恒)，而且釋放的能量遠(yuǎn)大于它俘獲中子時得到的能量．例2用中子轟擊鈾核(eq\o\al(235,92)U)，其中的一個可能反應(yīng)是分裂成鋇(eq\o\al(141,56)Ba)和氪(eq\o\al(92,36)Kr)兩部分，放出3個中子．各個核和中子的質(zhì)量如下：mU＝390.3139×10－27kg，mn＝1.6749×10－27kg；mBa＝234.0016×10－27kg，mKr＝152.6047×10－27kg.試寫出核反應(yīng)方程，求出反應(yīng)中釋放的核能．解析根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒和反應(yīng)中的能量守恒，就可以寫出核反應(yīng)方程．根據(jù)核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損，用愛因斯坦質(zhì)能方程就可求出釋放的核能．鈾核裂變方程為eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，則核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損為Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝3.578×10－28kg.由愛因斯坦質(zhì)能方程可得釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝3.578×10－28×(3×108)2J＝3.2202×10－11J.答案eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n3.2202×10－11J總結(jié)提升鈾核裂變釋放核能的計算(1)首先算出裂變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm.(2)根據(jù)ΔE＝Δmc2計算釋放的核能計算時要注意Δm與ΔE單位的對應(yīng)關(guān)系：若Δm用kg做單位，則ΔE用J做單位；若Δm用u做單位，則ΔE用MeV做單位，1u相當(dāng)于931.5MeV的能量．(3)若計算一定質(zhì)量的鈾塊完全裂變時放出的核能，應(yīng)先算出鈾塊中有多少個鈾核(設(shè)為n)，則鈾塊裂變釋放的核能E＝nΔE.二、輕核聚變的理解及核能的計算例3(多選)據(jù)新華社報道，由我國自行設(shè)計、研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變實驗裝置(又稱“人造太陽”)已完成了首次工程調(diào)試．下列關(guān)于“人造太陽”的說法正確的是()A．“人造太陽”的核反應(yīng)方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB．“人造太陽”的核反應(yīng)方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．根據(jù)公式E＝mc2可知，核燃料的質(zhì)量相同時，聚變反應(yīng)釋放的能量比裂變反應(yīng)大得多D．根據(jù)公式E＝mc2可知，核燃料的質(zhì)量相同時，聚變反應(yīng)釋放的能量與裂變反應(yīng)相同解析eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是氫核聚變方程，故A項正確；根據(jù)氫核聚變特點，相同質(zhì)量的核燃料，氫核聚變釋放的能量比裂變反應(yīng)大得多，故選項C正確．答案AC例4太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著四個質(zhì)子聚變?yōu)橐粋€氦核同時放出兩個正電子的熱核反應(yīng)，這個核反應(yīng)釋放出的大量能量就是太陽的能源．(計算結(jié)果在小數(shù)點后保留兩位小數(shù)，1u相當(dāng)于931.5MeV的能量)(1)寫出這個核反應(yīng)方程．(2)這一核反應(yīng)能釋放多少能量？(3)已知太陽每秒釋放的能量為3.8×1026J，則太陽每秒減少的質(zhì)量為多少千克？(已知質(zhì)子質(zhì)量為mH＝1.0073u，氦核質(zhì)量為mHe＝4.0015u，正電子質(zhì)量為me＝0.00055u)解析(1)由題意可得核反應(yīng)方程為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,＋1)e.(2)反應(yīng)前的質(zhì)量m1＝4mH＝4×1.0073u＝4.0292u，反應(yīng)后的質(zhì)量m2＝mHe＋2me＝4.0015u＋2×0.00055u＝4．0026u，Δm＝m1－m2＝0.0266u，由質(zhì)能方程得，釋放能量ΔE＝Δmc2＝0.0266×931.5MeV≈24.78MeV.(3)由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2得太陽每秒減少的質(zhì)量Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(3.8×1026,3×1082)kg≈4.22×109kg.答案(1)4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,＋1)e(2)24.78MeV(3)4.22×109kg總結(jié)提升重核裂變與輕核聚變的區(qū)別反應(yīng)方式比較項目重核裂變輕核聚變放能原理重核分裂成兩個或多個中等質(zhì)量的原子核，放出核能兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核，放出核能放能多少聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)平均每個核子放出的能量大約要大3～4倍燃料儲量情況聚變?nèi)剂蟽α控S富核廢料處理難度聚變反應(yīng)的核廢料處理要比裂變反應(yīng)容易得多一個eq\o\al(235,92)U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)的裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，則下列敘述正確的是()A．X原子核中含有86個中子B．X原子核中含有141個核子C．因為裂變時釋放能量，根據(jù)E＝mc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加D．因為裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少答案A解析X原子核中的核子數(shù)為(235＋1)－(94＋2)＝140個，B錯誤；中子數(shù)為140－(92－38)＝86個，A正確；裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，但是其總質(zhì)量數(shù)是不變的，C、D錯誤．2．一個鈾235吸收一個中子后發(fā)生的一種核反應(yīng)方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n，放出的能量為E，鈾235核的質(zhì)量為M，中子的質(zhì)量為m，氙136核的質(zhì)量為m1，鍶90核的質(zhì)量為m2，真空中光速為c，則釋放的能量E等于()A．(M－m1－m2)c2B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2D．(m1＋m2＋9m－M)c2答案C解析鈾235裂變時的質(zhì)量虧損：Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由質(zhì)能方程可得E＝Δmc2＝(M－9m－m1－m2)c2.3．某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應(yīng)方程為eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al(13,7)N＋Q1，eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋X＋Q2.方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表：原子核eq\o\al(1,1)Heq\o\al(3,2)Heeq\o\al(4,2)Heeq\o\al(12,6)Ceq\o\al(13,7)Neq\o\al(15,7)N質(zhì)量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001以下推斷正確的是()A．X是eq\o\al(3,2)He，Q2＞Q1 B．X是eq\o\al(4,2)He，Q2＞Q1C．X是eq\o\al(3,2)He，Q2＜Q1 D．X是eq\o\al(4,2)He，Q2＜Q1答案B解析由核反應(yīng)過程必須遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知X是eq\o\al(4,2)He.放出熱量分別為Q1和Q2的兩個核反應(yīng)中質(zhì)量虧損分別為0.0021u和0.0053u，故Q2＞Q1.4．一個氘核(eq\o\al(2,1)H)和一個氚核(eq\o\al(3,1)H)結(jié)合成一個氦核(eq\o\al(4,2)He)，同時放出一個中子，已知氘核質(zhì)量為m1＝2.0141u，氚核質(zhì)量為m2＝3.0160u，氦核質(zhì)量為m3＝4.0026u，中子質(zhì)量為m4＝1.008665u,1u相當(dāng)于931.5MeV的能量，求：(1)寫出聚變的核反應(yīng)方程；(2)此反應(yīng)過程中釋放的能量為多少？平均每個核子釋放出多少核能？(結(jié)果在小數(shù)點后保留一位小數(shù))答案(1)eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n(2)17.5MeV3.5MeV解析(1)核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n.(2)此反應(yīng)過程的質(zhì)量虧損為Δm＝2.0141u＋3.0160u－4.0026u－1.008665u＝0.018835u，ΔE＝Δmc2＝0.018835×931.5MeV≈17.5MeV.平均每個核子釋放的核能為eq\f(17.5,5)MeV＝3.5MeV.一、選擇題(1～6為單選題，7～11為多選題)1．下列核反應(yīng)中，屬于核裂變反應(yīng)的是()A.eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(4,2)HeB.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeC.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HD.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n答案D解析由核裂變反應(yīng)的特點知，D正確．2．為使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)平穩(wěn)進行，下列辦法可行的是()A．鈾塊可制成任何的體積B．鈾核裂變釋放的中子可直接去轟擊另外的鈾核C．通過慢化劑將產(chǎn)生的中子減速D．用鎘棒作為慢化劑使中子減速答案C解析由于使鈾塊發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的體積應(yīng)大于或等于臨界體積，故A錯誤；鈾核裂變釋放出的為快中子，不能直接用來轟擊鈾核，必須用慢化劑減速，而鎘棒是用于控制中子數(shù)量的，故C正確，B、D錯誤．3．秦山核電站第三期工程中有兩個6×105kW發(fā)電機組已實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電．發(fā)電站的核能來源于eq\o\al(235,92)U的裂變，下列說法正確的是()A．反應(yīng)堆中核反應(yīng)速度通常是采用調(diào)節(jié)eq\o\al(235,)92U的體積來控制的B.eq\o\al(235,)92U的一種可能裂變?yōu)閑q\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(235,)92U是天然放射性元素，升高溫度后它的半衰期會縮短D．雖然核電站能提供很大的能量，但它對環(huán)境的污染比火電站嚴(yán)重答案B解析反應(yīng)堆中核反應(yīng)速度由控制棒(鎘棒)吸收中子的多少來控制，A錯；eq\o\al(235,92)U裂變有多種可能性，這是其中常見的一種，B對；放射性元素的半衰期由原子核本身決定，與溫度、壓強等外界條件無關(guān)，C錯；核電站的核能是清潔能源，污染少，D錯．4．關(guān)于輕核聚變釋放核能，下列說法正確的是()A．一次聚變反應(yīng)一定比一次裂變反應(yīng)釋放的能量多B．聚變反應(yīng)每個核子釋放的平均能量一定比裂變反應(yīng)大C．聚變反應(yīng)中粒子的比結(jié)合能變小D．聚變反應(yīng)中由于形成質(zhì)量較大的核，故反應(yīng)后質(zhì)量增大答案B解析在一次聚變反應(yīng)中釋放的能量不一定比裂變反應(yīng)多，故A錯誤；由于聚變反應(yīng)中釋放出巨大的能量，則比結(jié)合能一定增加，質(zhì)量發(fā)生虧損，故C、D錯誤．5．當(dāng)兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合成一個α粒子時，放出28.3MeV的能量，當(dāng)三個α粒子結(jié)合成一個碳(C)核時，放出7.26MeV的能量，則當(dāng)6個中子和6個質(zhì)子結(jié)合成一個碳(C)核時，釋放的能量約為()A．21.04MeV B．35.56MeVC．77.64MeV D．92.16MeV答案D解析6個中子和6個質(zhì)子可結(jié)合成3個α粒子，放出能量3×28.3MeV＝84.9MeV,3個α粒子再結(jié)合成一個碳核，放出7.26MeV能量，故6個中子和6個質(zhì)子結(jié)合成一個碳核時，釋放能量為84.9MeV＋7.26MeV＝92.16MeV.6．“反物質(zhì)”是由“反粒子”構(gòu)成的，“反粒子”與其對應(yīng)的正粒子具有相同的質(zhì)量和相同的電荷量，但電荷符號相反，則反氫原子是()A．由1個帶正電荷的質(zhì)子和1個帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成B．由1個帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和1個帶正電荷的正電子構(gòu)成C．由1個帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和1個帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成D．由1個不帶電荷的中子和1個帶正電荷的正電子構(gòu)成答案B解析根據(jù)反粒子定義，“反粒子”與“正粒子”具有相同質(zhì)量，但帶有等量的異種電荷，因此反氫原子是由1－1H核和0＋1e構(gòu)成的．7．核聚變的主要原料氘，在海水中含量極其豐富．已知氘核的質(zhì)量為m1，中子的質(zhì)量為m2，eq\o\al(3,2)He的質(zhì)量為m3，質(zhì)子的質(zhì)量為m4，則下列說法中正確的是()A．兩個氘核聚變成一個eq\o\al(3,2)He所產(chǎn)生的另一個粒子是質(zhì)子B．兩個氘核聚變成一個eq\o\al(3,2)He所產(chǎn)生的另一個粒子是中子C．兩個氘核聚變成一個eq\o\al(3,2)He所釋放的核能為(m1－m3－m4)c2D．與受控核聚變比較，現(xiàn)行的核反應(yīng)堆產(chǎn)生的廢物具有放射性答案BD解析由核反應(yīng)方程知2eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)X，X應(yīng)為中子，釋放的核能應(yīng)為ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，聚變反應(yīng)的污染非常?。F(xiàn)實運行的裂變反應(yīng)的廢料具有很強的放射性，故A、C均錯誤，B、D正確．8．以下核反應(yīng)方程中屬于核聚變的是()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HC.eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γD．4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋20＋1e答案ACD解析輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為聚變．9．當(dāng)一個重核裂變時，它所產(chǎn)生的兩個核()A．含有的質(zhì)子數(shù)比裂變前重核的質(zhì)子數(shù)少B．含有的中子數(shù)比裂變前重核的中子數(shù)少C．裂變時釋放的能量等于俘獲中子時得到的能量D．可能是多種形式的兩個核的組合答案BD解析由于在裂變反應(yīng)中吸收一個中子而釋放出幾個中子，質(zhì)子數(shù)沒有發(fā)生變化，而兩個新核的中子數(shù)減少，A錯誤，B正確；反應(yīng)前后質(zhì)量發(fā)生了虧損而釋放出能量，并不等于俘獲中子的能量，在裂變反應(yīng)中，產(chǎn)物并不是唯一的，故C錯誤，D正確．10．在下列四個方程中：X1、X2、X3、X4各代表某種粒子，判斷正確的是()①eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(95,38)Sr＋eq\o\al(138,54)Xe＋3X1②eq\o\al(2,1)H＋X2→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n③eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,92)Th＋X3④eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(27,13)Al＋X4A．X1是中子 B．X2是質(zhì)子C．X3是α粒子 D．X4是氚核答案AC11．我國秦山核電站第三期工程中有兩組60萬千瓦的發(fā)電機組，發(fā)電站的核能來源于eq\o\al(235,)92U的裂變，現(xiàn)有四種說法正確的是()A.eq\o\al(235,92)U原子核中有92個質(zhì)子，143個中子B.eq\o\al(235,92)U的一種可能裂變是變成兩個中等質(zhì)量的原子核，反應(yīng)方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe