高中物理第3章原子核5核裂变自我小测教科版选修3-5.pdf

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1、精品教案可编辑核裂变1 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2 原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由哪四部分组成()A堆芯、中子反射层、防护系统和控制系统B堆芯、中子反射层、发热系统和传热系统C堆芯、调整剂、碰撞系统和传热系统D堆芯、中子源、原子能聚存系统和输送系统3 在核反应堆外修建很厚的水泥墙壁是为了防止()A核爆炸B放射线外泄C核燃料外泄D慢中子外泄4 在核反应中，控制铀235 裂变反应速度的方

2、法是()A使用浓缩铀B改变铀块的临界体积C通过自动控制装置，改变镉核插入的深度，以改变中子数D利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度5 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精品教案可编辑B铀核裂变时还能同时释放出23 个中子C为了使裂变反应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6 铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是()A铀块的质量是重要因素，与体积无关B为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子C若铀块的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D裂变能否发生链式反应与铀

3、块的质量无关7 关于原子核反应堆，下面哪些说法是正确的()A铀棒是核燃料，裂变时释放核能B镉棒的作用是控制反应堆的功率C石墨的作用是吸收中子D冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热量8235 92U 吸收一个慢中子后，分裂成136 54Xe 和9038Sr，还放出()A1 个 粒子B3 个中子C10 个中子D10 个质子9 一个235 92U 原子核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86 个中子BX 原子核中含有141 个核子C因为裂变时释放能量，根据Emc2，所以裂变后的总质量数增加D因为裂变

4、时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少精品教案可编辑10 如图 353 所示是原子核的核子平均质量m 与原子序数Z 的关系图像，下列说法正确的是()图 353A若 D、E 能结合成F，结合过程一定要释放能量B若 D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C若 C、B 能结合成A，结合过程一定要释放能量D若 F、C 能结合成B，结合过程一定要释放能量11 在铀核裂变成钡和氪的裂变反应中，质量亏损 m0.215 3 u，那么，(1)一个铀核裂变释放的能量为多少？(2)反应中平均每个核子释放的能量为多少？12 在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂中子在重水中可与

5、21H 核碰撞减速，在石墨中与126C 核碰撞减速上述碰撞可简化为弹性碰撞模型某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？13235 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 104kW 的核电站，用铀235 作为核燃料，假设核裂变释放的能力全部被用来发电，那么一天需要纯铀235 的质量是多大？(阿伏加德罗常数取6.02 1023mol 1)14 核电站中采用反应堆使重核裂变，将释放的巨大能量转化成电能(1)完成下列核反应方程式：235 92U1

6、0n143 60Nd xyZr 310n801ee(e为中微子，质量数和电荷数均为零)精品教案可编辑(2)依据上述核反应方程式计算：1 kg 铀 235 全部裂变产生多少千焦的能量？(已知235 92U、10n、143 60Nd 和 Zr 的质量分别为：235.043 9 u、1.008 7 u、142.909 8 u、89.904 7 u)需要燃烧多少吨标准煤才能释放出相同的能量？(标准煤燃烧值：2.94 107 J/kg)参考答案1 解析：用中子轰击235 92U 和239 94Pu(钚)等少数几种重核元素都能发生裂变反应，发生裂变的原子核可能分裂为两部分、三部分或四部分，但产生两部分的概

7、率很大答案：BC2 解析：依据核反应堆的组成易知A 正确答案：A3 解析：金属套防止核燃料外泄；防护层中的水层防止中子外逸；水泥墙壁防止放射线外泄答案：B4 解析：使用浓缩铀是为了使裂变更容易发生；通过改变镉棒插入的深度来改变中子数，从而控制反应速度；石墨起到使中子减速的作用答案：C5 解析：铀核裂变的产物是多种多样的，铀核在裂变成质量差不多的两个新核的同时释放精品教案可编辑出 23 个中子裂变的链式反应需要一定的条件才能维持下去：(1)要有足够浓度的铀235；(2)要有足够数量的中子；(3)铀块的体积要大于临界体积答案：BC6 解析：发生链式反应的条件是：达到临界体积；持续不断的中子源故 C

8、、D 正确答案：CD7 解析：核燃料即为用浓缩铀制成的铀棒，铀核裂变时释放核能；镉棒具有很强的吸收中子的能力，通过控制镉棒插入的深度来控制链式反应的速度，即可控制反应堆的功率；石墨的作用是使裂变产生的快中子减速成为慢中子；冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热量故 A、B、D 正确，C 错答案：ABD8 解析：设所放出的粒子的质量数为x，电荷数为y，由于核反应过程中质量数和电荷数都守恒，所以：235 1 136 90 x,92 5438 y，解得：x10、y 0，由此可判断核反应放出的一定是中子，且个数为10.答案：C9 解析：根据核反应方程知生成物为140 54X，其中质子数为54，中子数为

9、 86，核子数为140，故 A 正确、B 错裂变时释放能量，质量亏损，但生成物的总质量数不变，故C、D 错答案：A10 解析：由图可知：Fe 原子核的核子平均质量最小，故较小的核D、E结合成较大的核F 时，因为 F 的核子平均质量小于D、E的，故出现质量亏损，由质能方程可知，该过程释放能量，故A 正确、B 错因为C、B 核子的平均质量小于A 的，故核C、B 结合成核A 时要吸收能量，故C 错因为C 核子的平均质量介于F、B 核子的之间，故D 不能确定答案：A精品教案可编辑11 解析：(1)由爱因斯坦质能方程，可以求得铀核裂变时放出的能量为：Em 931.5 MeV 0.215 3 931.5

10、MeV200.6 MeV.(2)平均每个核子释放的能量为：200.6235MeV 0.85 MeV.答案：(1)200.6 MeV(2)0.85 MeV12 解析：设中子质量为Mn，靶核质量为M，由动量守恒定律：Mnv0Mnv1Mv2，由能量守恒：12Mnv2012Mnv2112Mv22，解得：v1Mn MMn Mv0.在重水中靶核质量：MH 2Mn，v1HMn MHMn MHv013v0，在石墨中靶核质量：MC 12Mn，v1CMn MCMn MCv01113v0，与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好答案：重水减速效果更好13 解析：铀 235 释放的能量等于一天发电的电能计算出5

11、0 104 kW 的核电站一天发出的电能，也就是一天所需的铀235 释放的核能，进而求出铀235 的质量核电站每天的发电总量为：E 24 3 600 5.0 108 J 4.32 1013 J要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目为n4.32 10132 108 1.6 10 19个1.35 1024个则对应纯铀235 的质量为m nN1.35 10246.02 1023 235 103 kg 0.527 kg.答案：0.527 kg精品教案可编辑14 解析：(1)由电荷数和质量数守恒可得：x90，y40，所以该原子核为9040Zr.(2)铀 235 裂变过程中的质量亏损为：mmU mn mNd

12、 mZr 3mn(235.043 91.008 7142.909 889.904 73 1.008 7)u0.212 u，释放的能量为 Em 931.5 MeV 0.212 931.5 MeV 197.5 MeV 3.16 1014kJ，1 kg 铀 235 中所含的原子核数目为N nNA 1 000235.043 9 6.02 1023个2.58 1024个，所以1 kg铀235裂变时释放的能量为E NE 2.58 1024 3.16 10 14kJ8.15 1010 kJ，由此，需燃烧的标准煤为m EE08.15 10102.94 104kg 2.77 106 kg 2.77 103 t.答案：(1)9040Zr(2)8.15 1010 kJ 2.77 103 t