高中物理第3章原子核5核裂变学业分层测评教科版选修3-5.pdf

精品教案可编辑核裂变(建议用时：45 分钟)学业达标 1当一个重核裂变时，它所产生的两个核()A含有的质子数较裂变前重核的质子数不变B含有的中子数较裂变前重核的中子数不变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E含有的中子数较裂变前重核的中子数少【解析】由于在裂变反应中吸收一个中子而释放23 个中子，质子数并没有发生变化，而两个新核的中子数减少，故选项A、E 正确，B 错误；反应后质量发生了亏损而释放能量，并不等于俘获中子时得到的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，而是多种多样的，故选项D 正确，选项C 错误【答案】ADE2(2016长沙一中检测)下列关于核裂变和核辐射的方程中正确的是()A.235 92U10n141 56Ba9236Kr 1010nB.239 94Pu235 92U42HeC.137 55Cs137 56Ba01eD.131 53I131 54Xe 0 1eE.3015P3014Si 0 1e【解析】选项 A 中，质量数不守恒，选项E中，电荷数不守恒，故A、E错误；核辐射是放出、三种射线，选项B 为 衰变，放出射线，选项C、D 为 衰变，放出射线，故B、C、D 正确【答案】BCD3铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是235 92U10n144 56Ba8936Kr 310n.下列说法正确的有()精品教案可编辑【导学号：11010050】A上述裂变反应中伴随着中子放出B铀块体积对链式反应的发生无影响C铀核的链式反应可人工控制D铀核的半衰期会受到环境温度的影响E铀块体积必须大于临界体积，才能发生链式反应【解析】根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题裂变反应式中的10n 为中子，铀块体积大于临界体积，才能发生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，选项A、C、E 正确，选项B 错误；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项D 错误【答案】ACE4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，最好用纯铀235D铀块的体积对产生链式反应无影响E若能发生链式反应，中子数迅速增加，几秒之内即可释放出巨大的核能【解析】铀核裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两个核的情况较多，也会分裂成多个核，并放出几个中子铀235 被中子轰击时，裂变的概率大，且可以俘获各种能量的中子引起裂变，而铀 238 只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能发生裂变，且裂变的几率小，而要引起链式反应，必须使铀块的体积大于临界体积故选项B、C正确，A、D 错误；若能发生链式反应，中子数迅速增加，铀核裂变快速进行，快速释放巨大的核能，为不可控核反应，E正确【答案】BCE52020 年以前我国将新增投产2 300 万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法正确的是()A核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量精品教案可编辑B就可采储量来说，地球上核燃料资源远大于煤炭C在经济效益方面核电与火电不相上下D核电站没有任何污染E核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理【解析】核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A 项正确；就可采储量所提供的能量来说，核燃量提供的能量远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B 项错；在经济效益方面核电与火电不相上下，C 项正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理，D 项错，E项正确【答案】ACE6 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，现有五种说法，其中正确的是()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 54Xe9538Sr210nC.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 JE一个235 92U 裂变能放出200 MeV的能量，合3.2 10 17 J【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 错误；因为200 MeV 200 106 1.6 1019 J 3.2 1011 J，所以 D 正确，E 错误【答案】ABD7下面是铀核裂变反应中的一个：235 92U10n136 54Xe9038Sr1010n.已知铀 235 的质量为 235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，锶 90 的质量为 89.907 7 u，氙 136 的质量为135.907 2 u，则此核反应中质量亏损m _u，释放的核能E_MeV.【导学号：11010051】【解析】质量亏损m235.043 9 u1.008 7 u 135.907 2 u89.907 7 u精品教案可编辑10 1.008 7 u0.150 7 u，由 Emc2可求得释放的核能E 0.150 7 uc2 0.150 7 931.5 MeV140.377 1 MeV.【答案】0.1507 140.37718落在日本广岛上的原子弹，相当于2 万吨 TNT 炸药放出的能量原子弹放出的能量约 8.4 1013J，试问有多少个235 92U 原子核进行分裂？该原子弹中含235 92U 的质量最小限度为多少千克？(一个235 92U 原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV)【解析】一个235 92U 原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV 200 106eV 2.0 108 1.6 10 19 J 3.2 1011 J.设共有n个235 92U 核发生裂变：n8.4 10133.2 10 11个2.6 1024个，铀的质量m 235 1032.6 10246.02 1023kg 1.015 kg.【答案】2.6 1024个1.015 kg能力提升 9人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图 3-5-2所示的关系下列关于原子结构和核反应的说法正确的是()图 3-5-2A由图可知，原子核D和E结合成原子核F时会有质量亏损B由图可知，原子核D和E结合成原子核F时会有质量亏损，要放出核能C由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能D由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要吸收能量E在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度精品教案可编辑【解析】原子核 D 和 E 的核子平均质量大，结合成原子核F 时存在质量亏损，要释放能量，A 错误，B 正确；原子核A的核子平均质量大，裂变成原子核B 和 C 时质量亏损，要放出核能，C 正确，D 错误；镉棒可以吸收中子，在反应堆中能控制反应速度，E正确【答案】BCE10 核能是一种高效的能源(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳图 3-5-3结合图 3-5-3甲可知，安全壳应当选用的材料是_(2)图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射当胸章上1 mm铝片和 3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图甲分析可知工作人员一定受到了_ 射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员一定受到了_ 射线的辐射【解析】(1)核反应堆最外层是厚厚的水泥防护层，以防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土(2)射线可穿透几毫米厚的铝片，而射线可穿透几厘米厚的铅板【答案】(1)混凝土(2)11.235 92U 受中子轰击时会发生裂变，产生139 56Ba 和9436Kr，同时放出200 MeV的能量，现要建设发电能力是50 万千瓦的核电站，用铀 235 作为原子锅炉的燃料，假设核裂变释放精品教案可编辑的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多少？(阿伏伽德罗常数取6.02 1023 mol 1)【解析】每天发电的总量E 24 3.6 103 5 108 J 4.32 1013 J.要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目n4.32 10132 108 1.6 1019 1.35 1024(个)则对应的质量mnNA1.35 10246.02 1023 235 103 kg 0.527 kg.【答案】0.527 kg12 在所有能源中，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堆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.【导学号：11010052】(1)核反应方程式235 92U10n141 56Ba9236KraX 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，10n 为中子，X 为待求粒子，a为 X 的个数，则X 为_，a_.以mU、mBa、mKr分别表示235 92U、141 56Ba、9236Kr 核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光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是多少？(2)有一座发电能力为P 1.00 106 kW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反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能E 2.78 10 11J，核的质量mU 390 1027kg，求每年(1 年3.15 107s)消耗的235 92U的质量【解析】(1)由反应方程可知：X 为10n，a为 3，释放的能量为E(mUmBamKr2mn)c2.(2)因电站发电效率为40%，故电站消耗235 92U 的功率为PP40%10640%kW 2.5 106精品教案可编辑kW，电站每年消耗235U 的能量为WPt 2.5 109 3.15 107 J 7.875 1016 J.每年消耗235 92U 的质量为MWEmU7.875 1016 390 10272.78 1011kg1 105 kg.【答案】(1)10n 3(mUmBamKr2mn)c2(2)1 105 kg