2022年高中物理第章原子核核裂变学业分层测评新人教选修- .pdf

1 核裂变 ( 建议用时： 45 分钟 ) 学业达标 1当一个重核裂变时，它能产生的两个核( ) A一定是稳定的B含有的中子数较裂变前重核的中子数少C裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D可以是多种形式的两个核的组合E含有的质子数与裂变前重核的质子数相等【解析】重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2 个或 3 个中子， 裂变释放的能量比俘获中子的能量大，C 错误质子数不变，中子数会减少，故B、E 正确重核裂变的产物是多种多样的，故A错误， D正确【答案】BDE 2在下列四个方程中，X1、 X2、X3、X4各代表某种粒子，判断正确的是( ) 235 92U10n9538Sr138 54Xe 3X121HX232He10n 238 92U234 90Th X32412Mg 42He 2713AlX4AX1是中子B X2是质子CX3是 粒子D X4是氚核EX4是质子【解析】根据电荷数和质量数守恒可得X1的电荷数为0，质量数为1，因此确定X1为中子， A对；根据电荷数和质量数守恒可得X2的电荷数为1，质量数为2，因此确定 X2为氘核， B错；根据电荷数和质量数守恒可得X3的电荷数为2，质量数为4，因此确定X3为 粒子， C对；根据电荷数和质量数守恒可得X4的电荷数为1，质量数为1，因此确定X4为质子， D错 E正确【答案】ACE 3关于铀核裂变，下列说法正确的是( ) A铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核B铀核裂变时还能同时释放23 个中子C为了使裂变的链式反应容易进行，最好用铀235 而不用铀 238 D铀块的体积对产生链式反应无影响E要产生链式反应，应使铀块的体积达到或超过临界体积【解析】铀核受到中子的轰击，会引起裂变，放出23 个中子，裂变的产物是各种名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 2 各样的，具有极大的偶然性，只是裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，A错误， B正确铀 235 受慢中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238 只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变， 且裂变的几率小， C正确而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故 D错误 E正确【答案】BCE 4一个原子核235 92U在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为235 92U10nX9438Sr210n，则下列叙述正确的是( ) AX原子核中含有140 个核子BX原子核中含有86 个中子C因为裂变时释放能量，所以裂变后粒子的总质量数增加D因为裂变时释放能量，所以裂变后粒子的总质量数减少E因为裂变时释放能量，所以裂变过程一定有质量亏损【解析】由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知：X原子核中含有923854个质子， 23519425486 个中子 .86 54140 个核子；故A正确， B正确；据爱因斯坦的质能方程可知，质量亏损时释放能量不是质量变成了能量，而是亏损的质量以能量的形式释放，但质量数依然守恒，故C错误， D错误 E正确【答案】ABE 5链式反应中，重核裂变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是_【解析】重核的裂变需要中子的轰击，在链式反应中， 不断放出高速的中子使裂变可以不断进行下去【答案】中子61 个铀 235 核吸收 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_MeV. 【解析】1 g 纯铀 235 有1235NA个铀 235 核因此1 g 纯铀 235 吸收中子完全发生核反应可以释放出NA235196 MeV 能量5.0 1023 MeV. 【答案】5.0 10237(2015江苏高考 ) 核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，235 92U是核电站常用的核燃料.235 92U受一个中子轰击后裂变成144 56Ba和8936Kr 两部分，并产生 _个中子要使链式反应发生，裂变物质的体积要_( 选填“大于”或“小于”) 它的临界体积【解析】核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒，且该核反应方程为：235 92U10n144 56Ba8936Kr310n，即产生 3 个中子 临界体积是发生链式反应的最小体积，要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积【答案】3 大于名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 3 8在核反应中，控制铀235 核裂变反应速度的方法是什么？【解析】控制铀 235 核裂变反应速度的方法是控制中子的数量，其有效方法是用吸收中子能力很强的镉棒插入铀燃料周围，镉棒插入的深度不同，就会控制中子的数目，达到控制核反应的目的【答案】通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变中子数 能力提升 91938 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( ) A这个实验的核反应方程是235 92U10n144 56Ba8936Kr310n B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可以用爱因斯坦的光电效应方程来计算D实验中产生的 射线，其穿透能力极强E实验中产生的 射线的频率很高【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：235 92U10n144 56Ba8936Kr310n，选项 A 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 射线频率很高，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D、E正确【答案】ADE 10 我国秦山核电站第三期工程中有两组60 万千瓦的发电机组， 发电站的核能来源于235 92U的裂变，下列说法正确的是( ) A.235 92U原子核中有92 个质子， 143 个中子；B.235 92U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235 92U10n139 54Xe9538Sr210n；C.235 92U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；D一个235 92U裂变能放出200 MeV 的能量，合3.2 1011 J. E通过改变半衰期来控制链式反应的速度【解析】由235 92U的质量数和电荷数关系易知A正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量 数 守恒 知 B 正确 ；半 衰 期不 受 外界 因素 干扰 ， 故C、 E 错 误； 因为200 MeV2001061.6 1019 J 3.2 1011 J ，所以 D正确【答案】ABD 11已知235 92U(质量为 235.043 9 u)裂变后生成141 56Ba(质量为 140.913 9 u)和9236Kr( 质量为91.897 3 u)，同时放出3个中子 ( 每个中子质量为1.008 7 u)，则 1 kg 铀全部裂变所放出的能量相当于多少千克优质煤完全燃烧时放出的能量？(1 kg优质煤完全燃烧时产生3.36107 J 的热量 ) 【导学号： 66390057】名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 4 【解析】核反应方程为235 92U10n141 56Ba9236Kr310n 质量亏损为m(mUmn) (mBamKr3mn) (235.043 91.008 7)u(140.913 991.897 3 31.008 7)u 0.215 3 u. 释放的核能为Emc20.215 3 931.5 MeV200 MeV ，已知 235 g 铀有 6.021023个铀核，那么 1 kg 铀内大约有10.2356.0210232.561024个铀核，由此可知1 kg 铀全部裂变放出的能量为E2.561024200 MeV 5.121026MeV5.121032 eV8.2 1013 J ，则相当于优质煤的质量为M8.2 10133.36107 kg 2.44106 kg. 【答案】2.441 06 kg 12裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核235 92U 为燃料的反应堆中，235 92U 俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种方式可表示为：235 92U 10n139 54Xe 9438Sr310n 235043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4 反应方程下方的数字是中子及有关原子核静止时的质量( 以原子质量单位u 为单位 ) ， 已知 1 u 的质量对应的能量为931.5 MeV ，求：(1) 该反应中放出的能量是多少MeV? (2)1 kg铀 235 大约产生多少能量？( 保留两位有效数字) 【导学号： 66390058】【解析】(1) 裂变前后的质量亏损为：mmUmnmXemSr3mn. 由质能方程Em931.5 MeV，得：E(235.043 9138.917 8 93.915 4 21.008 7)931.5 MeV 1.8 102 MeV. (2)1 kg铀 235 的铀核数为：n1 0002356.0210232.561024( 个) 故 1 kg 铀 235 完全裂变产生的能量约为：EnE2.5610241.8 102 MeV 4.6 1026MeV. 【答案】(1)1.8 102 MeV (2)4.6 1026MeV 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -