2019高中物理 课时提升作业十二 第三章 原子核 3.5 核裂变 教科版选修3-5.doc
1课时提升作业课时提升作业 十二十二 核核 裂裂 变变(30(30 分钟分钟 5050 分分) )一、选择题一、选择题( (本大题共本大题共 6 6 小题小题, ,每小题每小题 5 5 分分, ,共共 3030 分分) )1.(多选)当一个重核裂变时,它所产生的两个核 ( )A.含有的质子总数较裂变前重核的质子数少B.含有的中子总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.可能是多种形式的两个核的组合【解析】选 B、D。由于在裂变反应中吸收了一个中子而释放出几个中子,质子数没有发生变化,而两个新核的中子数减少,A 错误,B 正确;反应前后质量发生了亏损而释放出能量,并不等于俘获中子的能量,在裂变反应中,产物并不是惟一的,故 C 错误,D 正确。2.(多选)关于裂变反应,下列说法中正确的是 ( )A.用中子轰击铀核发生裂变,其一定分裂为质量差不多的两部分B.铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量C.铀核发生裂变时可能分裂成二、三或四部分D.所有重核元素用中子轰击均能发生裂变反应【解析】选 B、C。用中子轰击铀核的一种裂变形式为UnBaKr+n,生成的钡和氪质量并非差不多,A 错;铀核裂变为中等质量的原子核时,由比结合能曲线知一定释放能量,B 正确;用中子轰击U 和Pu(钚)等少数几种重核元素才能发生裂变反应,发生裂变的原子核可能分裂为二部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率很大,C 正确,D 错误,故正确选项为 B、C。3.(多选)关于铀核裂变,下列说法中正确的是 ( )A.铀核裂变的产物是多种多样的,但只能裂变成两块B.铀核裂变时还能同时放出两个或三个中子C.为了使裂变的链式反应容易发生,最好用纯铀 235D.铀块的体积对于产生链式反应无影响【解析】选 B、C。发生裂变的原子核可能分裂为二部分、三部分或四部分,A 错;铀核裂变时能同时放出两个或三个中子,这是发生链式反应的基础,B 正确;由于裂变中放出的中子可能从裂变物质中漏失出去,也有可能被裂变物质中所含有的杂质吸收,所以要维持链式反应,2就要减少裂变物质中的杂质,还要增大裂变物质的体积,故 C 正确,D 错误。4.1 个铀 235 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(NA为阿伏加德罗常数) ( )A.NA×196 MeV B.235NA×196 MeVC.235×196 MeVD.×196 MeV【解题指南】解答本题时应先计算出 1 g 纯铀中所含的铀 235 的原子核数,根据原子核总数计算核能。【解析】选 D。由于 1 mol 的铀核质量为 235 g,1g 铀 235 的摩尔数为,因此1 g 铀 235 释放的能量 E=×196 MeV,故 D 正确。5.(多选)为应对能源危机和优化能源结构,提高清洁能源的比重,我国制定了优先选择核能,其次加快发展风能和再生能源的政策。在核电中长期发展规划中要求 2020 年核电运行装机总容量达到 4000 万千瓦的水平,请根据所学物理知识,判断下列说法中正确的是 ( )A.核能发电对环境的污染比火力发电要小B.核能发电对环境的污染比火力发电要大C.所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D.重核裂变是非常清洁的能源,无任何污染【解析】选 A、C。目前核电站都用核裂变,其原料是铀;核裂变在核反应堆中应用的是比较清洁的能源,但也有一定的污染,故 A、C 正确,B、D 错误。6.(多选)人类通过链式反应利用核能的方式有 ( )A.利用可控制的快中子链式反应,制成原子弹B.利用不可控制的快中子链式反应,制成原子弹C.利用可控制的慢中子链式反应,建成原子反应堆D.利用不可控制的慢中子链式反应,建成原子反应堆【解析】选 B、C。原子弹爆炸时,铀块的体积大于临界体积,快中子直接被铀核吸收,发生裂变反应,放出核能,链式反应速度不可控制,极短的时间内释放出大量的核能;原子反应堆释放核能的速度是稳定的,链式反应的速度可以控制,因此答案选 B、C。3二、非选择题二、非选择题( (本大题共本大题共 2 2 小题小题, ,共共 2020 分分) )7.(10 分)1964 年 10 月 16 日,我国在新疆罗布泊沙漠地区成功地进行了第一颗原子弹爆炸试验,结束了中国无核时代。(1)原子弹爆炸实际上是利用铀核裂变时释放出很大能量。写出U 核裂成Xe 和Sr 的反应方程式。铀原子核裂变自动持续下去的反应过程叫什么?产生这种反应的条件必须是什么?(2)为了防止铀核裂变的产物放出的各种射线对人体造成危害和对环境造成污染,需要采取哪些措施?(举两例说明)【解析】(1) 铀原子核裂变自动持续下去的反应过程叫链式反应.产生这种反应的条件必须是铀块的最小体积大于它的临界体积。(2)可采取的措施有:用厚厚的水泥层屏蔽射线;将核废料装入特制容器内,深埋地下。答案:见解析8.(10 分)在能源中,核能具有能量密度大,地区适应性强的优势。在核电站中,核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能。(1)核反应方程UnBaKr+aX 是反应堆中发生的许多核反应中的一种,n为中子,X 为待求粒子,a 为 X 的个数,则 X 为_,a=_,mU、mBa、mKr分别表示U、BaKr 核的质量,mn、mp分别表示中子、质子的质量,c 为光子在真空中传播的速度,则在上述核反应过程中放出的核能 E=_。(2)有一座发电能力为 P=1.00×106kW 的核电站,核能转化为电能的效率 =40%。假定反应堆中发生的裂变全是本题(1)中的核反应,已知每次核反应过程中放出的核能E=2.78×10-11J,消耗U 核的质量 mU=390×10-27kg。求每年(1 年=3.15×107s)消耗的U 的质量。【解析】(1)铀核裂变时能同时放出两个或三个中子,所以 X 为n,根据核反应方程满足质量数和电荷数守恒,知 a=3.由爱因斯坦质能方程得E=mU-(mBa+mKr+2mn)c2。4(2)核电站消耗U 的功率 P= =2.5×106kW,核电站每年消耗U 所释放的能量为E=Pt=7.875×1016J,每年消耗U 的质量为 m=·mU=1105kg。答案:(1n 3 mU-(mBa+mKr+2mn)c2(2)1105kg【总结提升】求重核裂变释放核能的基本方法(1)写出原子核的裂变方程,注意裂变方程的质量数和电荷数的守恒。(2)根据质能方程 E=mc2,由反应前后原子核的质量亏损,可以计算出一个原子核裂变时释放的能量。5(3)释放的总能量与原子核个数 N 的关系为 E总=NE。
