高中物理-核裂变课后训练

6 核裂变课后训练基础巩固1．铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法正确的是( )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235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D．能否发生链式反应与铀块的质量无关2．关于原子反应堆，下面哪种说法是错误的( )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的速率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内能3．(天津)一个23592U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 92U＋1n→X＋9438Sr＋12n，则下列叙述正确的是( )A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少4．1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(N A为阿伏加德罗常数)( ) A．N A×196 MeV B．235 N A×196 MeVC．235×196 MeV D．N235A×196 MeV5．关于重核的裂变，以下说法正确的是( )A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中穿过时，一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能6．国家重大科技专项示范项目CAP1400核电站，于2013年在山东荣成石岛湾开工建设。

核电站与火电站相比较，其优势在于( )A．核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远多于煤炭C．核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站D．核电站比火电站更容易建造能力提升7．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于23592U的裂变，现有四种说法：①23592U原子核中有92个质子，143个中子；②23592U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为23592U＋1 0n→13954Xe＋951380Sr+2n;③23592U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；④一个23592U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11 J。

核裂变与核聚变课后篇素养形成必备知识基础练1.(多选)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2~3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238D.铀块的体积对产生链式反应无影响,会引起裂变,放出2~3个中子,裂变的产物是各种各样的,具有极大的偶然性,只是裂变成两块的情况多,也有的裂变成多块,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只能俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变,且裂变的概率小,C正确;要引起链式反应,需使铀块体积大于或等于临界体积,D错误。

2.(2020吉林长春模拟)图为原子核裂变并发生链式反应的示意图,铀核裂变的产物是多样的,一种典型的铀核裂变对应的核反应方程是92235U+n→a140X+38b Y+2n,其中n为中子,对于产物X的原子序数a 和产物Y的质量数b,以下判断正确的是()A.a=53,b=93B.a=54,b=94C.a=53,b=94D.a=54,b=93:92=a+38;核反应质量数守恒:235+1=140+b+2;联立得a=54,b=94。

故B正确,A、C、D错误。

3.(2020湖北武汉模拟)聚变与裂变相比有很多优点,下列说法不正确的是()A.地球上聚变燃料的储量丰富,足以满足聚变的需要B.轻核聚变更为安全、清洁C.相同质量的核燃料,轻核聚变反应中产生的能量更多D.环流器是利用聚变物质的惯性进行约束,即用激光从各个方向照射反应的物质,使它们“挤”在一起发生反应0.03 g的氘,氚可以利用锂制取,聚变燃料丰富,故A正确;轻核聚变需要高温,一旦出现故障,高温不能维持,反应自动停止,且反应产生的氦没有放射性,聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质,比裂变反应堆生成的废物数量少,放射废料少,容易处理,故B 正确;相同质量的核燃料,轻核聚变反应中产生的能量更多,产能效率高,故C正确;环流器是利用磁约束,而不是聚变物质的惯性进行约束,故D不正确。

19.6核裂变【小题达标练】一、选择题1.(多选)当一个重核裂变时,它所产生的两个核( )A.含有的质子数比裂变前重核的质子数少B.含有的中子数比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,产物并不是唯一的,故C错误,D 正确。

【总结提升】重核裂变的实质(1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核,使之分裂成中等质量的原子核,同时释放大量的能量,放出更多的中子的过程。

(2)重核的裂变是放能核反应,原因是核反应前后质量有亏损,根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要小。

所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量,而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量。

2.(2020·汕头高二检测U吸收一个慢中子后分裂成Kr和Ba,还放出( )A.1个α粒子B.3个中子C.10个中子D.10个质子【解析】选B。

根据质量数守恒、电荷数守恒可得还放出3个中子,B项正确。

3.(2020·南昌高二检测)中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%。

为了实现负责任大国的承诺,我国将新建核电站项目。

目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是( )A U n Sr Xe+1nB Na Mg eC N He O HD U Th He【解析】选A。

重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核,A 是裂变反应,A正确;B为β衰变,C是发现质子的反应,D是α衰变。

4.一个铀235吸收一个中子后的核反应方程是U n Xe Sr+n,放出的能量为E,铀235核的质量为M,中子的质量为m,氙136核的质量为m1,锶90核的质量为m2,真空中光速为c,则释放的能量E等于( )A.(M-m1-m2-10m)c2 B.(M+m-m1-m2)c2C.(M-m1-m2-9m)c2 D.(m1+m2+9m-M)c2【解析】选C。

人教版高中物理核裂变与核聚变课后习题答案及解析练习与应用1．什么是核裂变？什么是链式反应？解析：重核分裂成中等质量原子核的核反应叫做重核的裂变。

由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应。

2．在核反应堆中，用什么方法控制核裂变的速度？解析：核反应堆是人工控制链式反应的装置，控制速度的原理：在铀棒之间插些镉棒，因为镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使镉棒插深些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就减慢了；反之，则把镉棒插浅一些，让它吸收中子少一些，链式反应的速度就可以增大，一般来说这些操作是用电子仪器来完成；所以在原子核反应堆中，可用能吸收中子的镉棒来控制核裂变反应的速度。

3．什么是核聚变？核聚变过程中的能量转化有什么特点？解析：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变．聚变发生时需要提供巨大的能量，但反应中放出的能量比提供的能量要大得多。

4．请分析：在地球上实现受控热核反应的必要性、可能性和困难是什么？解析：必要性:由于地球上石化燃料和裂变材料的贮量有限,开发聚变能非常重要,并且是一项十分紧迫的任务。

各国科学家都在加紧研究,以期尽快在地球上制造出人类自己的太阳,缓解甚至消除能源危机的困扰。

可能性:地球上聚变材料的储量丰富,每升水中含有0.03g的氘,地球上的河流、湖泊、海洋等有138.6亿立方米的水,大约有40亿吨氘。

聚变反应中所用的氘可以利用锂来提取,地球上锂的储量有2000亿吨,用来制取氘足以满足聚变的需要。

困难:地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温。

5．在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速。

碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的。

（1）设碰撞前中子的动能是E0，经过一次碰撞，中子失去的动能是多少？解析：设中子的质量为m，速度为v0，碳核的质量为M，碰撞后中子、碳核的速度分别为v1、v，以v0方向为正方向，根据动量守恒定律得：mv0=mv1+Mv根据机械能守恒定律得：12m v02=12m v12+12M v2由以上两式解得v1= - 1113v0碰撞一次，中子损失的动能为：△E K=12m v02-12m v12=48169E0（2）至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于10-6E0？根据以上计算结果每一次后的末速度都是原来的11，所以经过n13）n v0,根据动能公式可得：次后其末速度为原来的（1113）2n=10-6这个关系式，展开的2n（lg11-lg13）=-6 （1113解得n=41.2 所以至少要经过42次碰撞才可以小于10-6E06．秦山核电站第一期工程装机容量为3×108W。

课时19 核裂变和核聚变1．太阳放出的能量来自于（）A．重核裂变 B．天然衰变C．轻核聚变 D．人工转变【答案】C【解析】太阳放出的能量来自于太阳内部剧烈的热核反应，即轻核聚变，故C正确，ABD错误。

故选：C2．一颗恒星的寿命取决于它的（）A．温度 B．颜色 C．质量 D．体积【答案】C【解析】因为天体大，质量大，万有引力就大，在巨大的引力下原子核之间的距离就更近，更容易引起核聚变，所以越大的恒星他的内部核聚变就越激烈，释放的能量也越大，燃料聚变的速度就越快，恒星死亡的也就越快。

故选C.质量小的恒星其寿命几乎同宇宙一样长，达一百多亿年；质量大的恒星，其寿命却只有几百万到几千万年．一般来说，质量越大，寿命越短．3．在下列叙述中，不正确的是（）A．光电效应现象说明光具有粒子性B．重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损C．根据玻尔理论，氢原子从高能态跃迁到低能态时，原子向外释放光子，原子电势能和核外电子的动能均匀减小D．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性【答案】C【解析】光电效应说明光具有粒子性，故A说法正确；重核裂变和轻核聚变都释放能量，都有质量亏损，故B说法正确；氢原子辐射出一个光子后，原子能量减小，轨道半径减小，根据，知核外电子的动能增大，原子能量等于动能和电势能之和，则电势能减小。

故C说法错误；任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳，都有一种波与之对应这种波称为物质波，故电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性，故D说法正确。

3．现行人教版高中物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律，下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．甲图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由粒子组成D．丁图中，链式反应属于轻核裂变【答案】B【解析】A. 卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，A错误。

6 核裂变课后集训1.下列核反应中，表示核裂变的是( ) A.He Th U 422349023892+→ B.n Kr Ba n U 1094361395610235923++→+C.e N C 01147146-+→D.n C He Be 101264294+→+解析：裂变是重核分裂成中等质量的原子核的核反应，选项B 正确.选项A 为α衰变，选项C 为β衰变，选项D 为发现中子的人工核转变. 答案：B 2.U 23592吸收一个慢中子后，分解成Xe 13954和Sr 9438,放出下列什么粒子( )A ．一个α粒子 B.一个氘核 C.三个中子 D.两个中子 解析：裂变方程为：n Sr Xe n U 1094381395410235923++→+，选项C 正确.答案：C3.一个铀235吸收一个中子发生核反应时,大约放出196 MeV 的能量,则1 g 纯铀235完全核反应放出的能量为(N A 为阿伏加德罗常数)( )A.196N A MeVB.196×235N A MeVC.235×196 MeVD.235AN ×196 MeV 答案：D4.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,它主要有哪四部分组成( ) A.原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统 B.原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统 C.原子燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统D.原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统 答案：A5.镉棒在核反应堆中的作用是( )A.使快中子变慢中子B.使慢中子变快中子C.使反应速率加快D.控制反应速率 答案：D6.目前核电站利用的核反应是( )A.裂变，核燃料为铀B.聚变，核燃料为铀C.裂变，核燃料为氘D.聚变，核燃料为氘 答案：A7.浙江秦山核电站第三期工程两个60万千瓦发电机组已并网发电.发电站的核能来源于U 23592的裂变，现有四种说法：①U 23592原子核中有92个质子、143个中子；②U 23592的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为U Sr Xe n U 235929438139541023592++→+；③U 23592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；④一个U 23592裂变能放出约200 MeV 的能量，合3.2×10-11J.以上四种说法中正确的是( )A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④ 解析：半衰期与温度无关. 答案：D8.同学们根据中学物理知识讨论“随着岁月的流逝，地球绕太阳公转的周期、日地间的平均距离、地球表面温度变化的趋势”的问题中，有下列结论，请你判断哪些结论正确( )A.太阳内进行着剧烈的热核反应，辐射大量光子，根据ΔE=Δmc 2可知，太阳质量M 在不断减少B.根据F=GMm/r 2和F=mv 2/r 知，日地间的距离r 不断增大，地球环绕速度将减小，且周期T=2πr/v 将增大C.根据F=GMm/r 2和F=mv 2/r 知，日地间的距离将不断减小，地球环绕速度将增大，且周期T=2πr/v 将减小D.由于太阳质量M 不断减小，辐射光子的功率不断减小，而日地间的距离将增大，所以辐射到地球表面的热功率也将减小，地球表面温度也将逐渐降低解析：太阳不断释放出能量，并发生质量亏损，所以太阳的质量在不断减少，选项A 正确.太阳质量在不断减少，导致太阳对地球的万有引力减小，地球由于得不到足够的向心力而做离心运动，轨道半径增大，克服万有引力做功而减小动能，速度减小而轨道半径增大，所以周期增大，则选项B 正确.由于太阳质量M 不断减小，辐射光子的功率不断减小，而日地间的距离将增大，辐射到地球表面的热功率也将减小，地球表面单位面积单位时间内接收到的太阳的能量减小，所以温度也将逐渐降低，则选项D 正确. 答案：ABD 综合运用9.核反应中的燃料是__________.用石墨、重水等作为__________使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核吸收.用镉棒来__________以控制核反应的__________，再用水等流体在反应堆内外循环流动传输反应中产生的热量.答案：铀235 减速剂 吸收中子 反应速度10.在增殖反应堆中，铀238吸收快中子后变为铀239，铀239经过2次β衰变后变为钚239(Pu 23994)，钚239也是一种可以裂变的核燃料.上述各反应方程为：(1)______________________________________________________________________, (2)______________________________________________________________________, (3)______________________________________________________________________.答案：(1)U n U 239921023892→+ (2)e Np U 012399323992-+→ (3)e Pu Np 012399423993-+→11.裂变反应是目前利用中常用的反应，以铀235为燃料的反应堆中，当铀235俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：n Sr Xe n U 1094381395410235923++→+. U 23592,n 10,Xe 13954,Sr 9438的静止质量分别为235.043 9 u ，1.008 7 u ，138.917 8 u ，93.915 4 u.已知1 u 的质量对应的能量为930MeV ，此裂变反应释放出的能量是__________MeV.解析：质量亏损为：Δm=(m U +m n )-(m Xe +m Sr +3m n )=0.193 3 u,释放的能量：ΔE=Δmc 2≈180 MeV. 答案：180 拓展探究12.在一原子反应堆中,用石墨(碳)作减速剂使快中子减速.已知碳核的质量是中子的12倍.假设把中子与碳核的每次碰撞都看作是弹性正碰,而且认为碰撞前碳核都是静止的. (1)设碰撞前中子的动能是E 0,问经过一次碰撞中子损失的能量是多少?(2)至少经过多少次碰撞,中子的动能才能小于10-6E 0？(lg13=1.114，lg11=1.041)解析：(1)设中子和碳核的质量分别为m 和M ，碰撞前中子的速度为v 0,碰撞后中子和碳核的速度分别为v 和V.根据动量守恒定律,可得:mv 0=mv+MV ①根据弹性碰撞中动能守恒,可得:21mv 02=21mv 2+21MV 2② 由①②可解出:v 0+v=V将上式代入①中,得: 0v Mm Mm v +-= ③已知M=12m,代入③中可得:01311v v -= ④在碰撞过程中中子损失的能量为: ΔE=21mv 02-21mv 2=016948E . (2)设E 1，E 2,…,E n 分别表示中子第1次、第2次……第n 次碰撞后的动能.由④可得:E 1=(1311)2E 0 同理可得:E 2=(1311)2E 1=(1311)4E 0…… E n =(1311)2nE 0 已知E n =10-6E 0,代入上式可得:10-6E 0=(1311)2nE 0 即10-6=(1311)2n取对数可得:2n(lg13-lg11)=6将lg13=1.114,lg11=1.041代入上式,即得:n=073.03=41.1 因此,至少需经过42次碰撞,中子的动能才能小于10-6E 0. 答案：(1)016948E (2)42次高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

6 核裂变课后训练基础巩固1．铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法正确的是( ) 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235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D．能否发生链式反应与铀块的质量无关2．关于原子反应堆，下面哪种说法是错误的( )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的速率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内能3．(天津)一个23592U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23592U＋1n→X＋9438Sr＋12n，则下列叙述正确的是( )A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少4．1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(N A为阿伏加德罗常数)( )A．N A×196 MeV B．235 N A×196 M eVC．235×196 MeV D．N235A×196 MeV5．关于重核的裂变，以下说法正确的是( )A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中穿过时，一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能6．国家重大科技专项示范项目CAP1400核电站，于2020年在山东荣成石岛湾开工建设。

核电站与火电站相比较，其优势在于( )A．核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远多于煤炭C．核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站D．核电站比火电站更容易建造能力提升7．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于23592U的裂变，现有四种说法：①23592U原子核中有92个质子，143个中子；②23592U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为23592U＋1n→13954Xe＋951380Sr+2n;③23592U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；④一个23592U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11 J。

课时19 核裂变和核聚变1．太阳放出的能量来自于（）A．重核裂变 B．天然衰变C．轻核聚变 D．人工转变【答案】C【解析】太阳放出的能量来自于太阳内部剧烈的热核反应，即轻核聚变，故C正确，ABD错误。

故选：C2．一颗恒星的寿命取决于它的（）A．温度 B．颜色 C．质量 D．体积【答案】C【解析】因为天体大，质量大，万有引力就大，在巨大的引力下原子核之间的距离就更近，更容易引起核聚变，所以越大的恒星他的内部核聚变就越激烈，释放的能量也越大，燃料聚变的速度就越快，恒星死亡的也就越快。

故选C.质量小的恒星其寿命几乎同宇宙一样长，达一百多亿年；质量大的恒星，其寿命却只有几百万到几千万年．一般来说，质量越大，寿命越短．3．在下列叙述中，不正确的是（）A．光电效应现象说明光具有粒子性B．重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损C．根据玻尔理论，氢原子从高能态跃迁到低能态时，原子向外释放光子，原子电势能和核外电子的动能均匀减小D．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性【答案】C【解析】光电效应说明光具有粒子性，故A说法正确；重核裂变和轻核聚变都释放能量，都有质量亏损，故B说法正确；氢原子辐射出一个光子后，原子能量减小，轨道半径减小，根据，知核外电子的动能增大，原子能量等于动能和电势能之和，则电势能减小。

故C说法错误；任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳，都有一种波与之对应这种波称为物质波，故电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性，故D说法正确。

3．现行人教版高中物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律，下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．甲图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由粒子组成D．丁图中，链式反应属于轻核裂变【答案】B【解析】A. 卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，A错误。

高中物理第三章5核裂变练习（含解析）教科版选修351.我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇,1946年在法国巴黎发现了铀的三分裂和四分裂,这是我国科学家在核物理研究中做出的贡献,这是将中子打入铀核后所发生的核反应,它属于()A.人工核转变B.重核的裂变C.铀核的衰变D.轻核的聚变解析:铀核裂变的产物是多样的,所以我国科学家钱三强、何泽慧夫妇发现了铀核的三分裂和四分裂.答案:B2.在核反应中,控制铀235核裂变反应速度的方法是 ()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棒插入的深度,以改变中子数D.利用石墨与中子的碰撞,来改变中子的速度解析:控制核反应堆中核反应的速度是靠调节中子数来实现的.答案:C3.(多选)人类通过链式反应来利用核能的方式有()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,建成核反应堆D.利用不可控制的慢中子链式反应,建成核反应堆答案:BC4.(多选)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,但只能裂变成两块B.铀核裂变时还能同时释放2~3个中子C.为了使裂变的链式反应容易进行,最好用浓缩铀235D.铀块的体积对产生链式反应无影响解析:铀核受到中子的轰击,会引起裂变,裂变的产物是各种各样的,具有极大的偶然性,但裂变成两块的情况多,也有的分裂成多块,并放出几个中子,铀235受中子的轰击时,裂变的概率大,且可以俘获各种能量的中子而引起裂变,而铀238只有俘获能量在1MeV以上的中子才能引起裂变,且裂变的概率小,而要引起链式反应,需使铀块体积超过临界体积.故上述选项B、C正确.答案:BC5.核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.核燃料、减速剂、控制棒和热交换器B.核燃料、减速剂、发热系统和传热系统C.核燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统D.核燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统解析:核反应堆主要由核燃料、中子减速剂、控制棒和热交换器组成.因此A选项正确.答案:A6.1938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γ射线.下列关于这个实验的说法正确的是()A.这个实验的核反应方程是Ba Kr nB.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不可以用爱因斯坦的质能方程来计算D.实验中产生的γ射线穿透能力极强解析:根据质量数守恒、电荷数守恒,铀核裂变的核反应方程应为Ba Kr+n,选项A不正确;铀核裂变过程中产生γ射线,放出能量,发生质量亏损,释放的能量根据爱因斯坦质能方程计算,选项B、C不正确;核反应中产生的γ射线,穿透能力极强,是能量极高的光子,选项D正确.答案:D7.潮汐能属于无污染能源,但能量的转化率较低,相比之下,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(如图甲所示).结合图乙可知,安全壳应当选用的材料是.甲乙丙(2)核反应堆中的核废料具有很强的放射性,目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中,然后.A.沉入海底B.放至沙漠C.运到月球D.深埋地下(3)图丙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,结合图乙分析可知工作人员受到了射线的辐射;当所有照相底片被感光时,工作人员受到了射线的辐射.解析:现在核反应堆的外层用厚厚的水泥层,这样可保证核电的安全利用.核反应堆中的核废料应深埋于地下.答案:(1)混凝土(2)D(3)βγ8.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.(1)核反应方程式Ba Kr+a X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=.以m U、m Ba、m Kr分别表示Ba Kr核的质量,m n、m p分别表示中子、质子的质量,c为光在真空中的传播速度,则在上述核反应过程中放出的核能ΔE=.(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η=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ΔE=2.78×10-11 J U核的质量m U=390×10-27 kg,求每年(1年=3.15×107 s)消耗的U的质量.解析:(1)略.(2)反应堆每年提供的核能E总=,其中T表示1年的时间,以M表示每年消耗的U的质量,得M∶m U=E总∶ΔE,解得M=,代入数据得M=1.10×103kg.答案:(1n3(m U-m Ba-m Kr-2m n)·c2(2)1.10×103 kg。

高中物理-3.5-核裂变规范训练-教科版选修35-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1知识点基础中档稍难核裂变和链式反应1、2、3、45、6、7临界体积8、9原子反应堆1110综合提升12、1314知识点一核裂变和链式反应1．235 92U吸收一个慢中子后，分裂成139 54Xe和9438Sr，同时还放出( ) A．一个α粒子B．一个氘核C．三个中子D．两个中子解析该裂变反应的方程为235 92U＋10n→139 54Xe＋9438Sr＋310n，放出的粒子只能是3个中子，故C正确．答案 C2．1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(N A为阿伏加德罗常数)( )．A．N A×196 MeV B．235N A×196 MeVC．235×196 MeV D.N A235×196 MeV解析 1 g纯235U含有1235×N A个235U.因此1 g 235U吸收中子完全发生核反应可以释放出N A235×196 MeV能量．答案 D3．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解析重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2～3个中子，故中子数会减少，重核裂变的产物是多种多样的，选项B、D正确．答案BD4．利用重核裂变释放核能时选铀235，主要原因是( )．A．它裂变放出核能比其他重核裂变放出的核能多B．它可能分裂成三部分或四部分C．它能自动裂变，与体积无关D．它比较容易形成链式反应解析铀235发生裂变时会生成2～3个中子，中子再去轰击铀核发生链式反应，但发生链式反应还必须要使铀块体积大于临界体积，所以选项A、B、C错误，选项D正确．答案 D5．下面是铀核裂变反应中的一个：235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋1010n已知铀235的质量为235.043 9 u，中子质量为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( )．A．质量亏损为Δm＝235.043 9 u＋1.008 7 u－89.907 7 u－135.907 2 uB．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)u C．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×(3×108)2 JD．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×931.5 MeV解析计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单位，故A错、B对；质量单位为“u”时，可直接用“1 u的质量亏损放出能量931.5 MeV”计算总能量，故D对，当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳，故C错．答案BD6．下列说法正确的是( )．A．铀235只要俘获中子就能进行链式反应B．所有的铀核俘获中子后都能裂变C．太阳不断地向外辐射大量能量，太阳质量应不断减小，日地间距离应不断增大，地球公转速度应不断减小D．粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的解析要发生链式反应必须同时满足三个条件：①必须具有足够纯度的铀235(浓缩铀)；②铀块的体积必须大于或等于临界体积；③要有足够数量的慢中子，所以A错误；并不是所有的铀核都能发生裂变，所以B也是错误的；由于太阳在向外辐射能量的过程中，会出现质量亏损，由万有引力定律可知日地间的引力要减小，所以日地间的距离应不断增大，在向外运动的过程中由于要克服引力做功，故地球的公转速度应不断减小；粒子散射实验证明了原子是有核式结构的，所以D错误．只有C正确，故正确答案为C.答案 C7．下列核反应中，表示核裂变的是( )．A.238 92U→234 90Th＋42HeB.14 6C→14 7N＋0－1eC.235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310nD.94Be＋42He→12 6C＋10n解析核反应中有四种不同类型的核反应，它们分别是衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变，其中衰变有α衰变、β衰变等.238 92U→234 90Th＋42He是α衰变，14 6C→14 7N＋0－1e 是β衰变，94Be＋42He→12 6C＋10n是人工转变，只有C选项是重核裂变．答案 C知识点二临界体积8．关于铀核裂变，下述说法中正确的是( )．A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核B．铀核裂变时还能同时释放2～3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解析铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，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．而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积．故上述选项B、C正确．答案BC9．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．为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子C．若铀235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块的质量无关解析 要发生链式反应必须使铀块体积(或质量)大于临界体积(或临界质量)，故A 、D 错，C 对，铀235俘获慢中子发生裂变的概率大，快中子使铀235发生裂变的几率小，故B 错． 答案 C知识点三 原子反应堆10．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于23592U 的裂变，现有4种说法：①23592U 原子核中有92个质子，有143个中子②235 92U 的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：235 92U ＋10n→139 54Xe ＋9538Sr ＋210n③23592U 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 ④一个23592U 裂变能放出200 MeV 的能量，合3.2×10－11J 以上说法中正确的是( )．A ．①②③B ．②③④C ．①③④D ．①②④解析 由23592U 的质量数和电荷数关系易知①正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确；半衰期不受外界因素干扰，故③错误；通过计算知④正确，故正确选项为D. 答案 D11．核反应堆的燃料是____________，石墨、重水等作为____________使裂变时产生的中子速度减小，易于被镉棒吸收；用镉棒______________以控制核反应堆的__________，再用水等流体在反应堆内外循环流动传输反应中产生的热量．解析 核反应堆中的核燃料是铀235，用石墨、重水等作减速剂，用镉棒来吸收中子，以控制反应速度．答案 铀235 减速剂 吸收中子 速度12．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η＝40%.已知每次核反应过程中放出的核能ΔE ＝2.78×10－11J ，23592U 核的质量，m U ＝390×10－27kg.求每年(1年＝3.15×107s)消耗的23592U 的质量．解析 因核电站的核能转化效率为40%故电站消耗23592U 的功率 P ′为 P ′＝P40%＝10640% kW ＝2.5×106 kW则电站每年消耗23592U 所释放的能量为E ＝P ′t ＝2.5×106×103×3.15×107 J ＝7.875×1016 J故每年消耗23592 U 的质量为m ＝EΔE ·m U ＝7.875×10162.78×10－11×390×10－27kg ＝1 105 kg. 答案 1 105 kg13．在核反应堆中，为了使中子减速成为慢中子，必须用重水或石墨作减速剂，使快中子跟减速剂的原子核相碰(设这些碰撞是弹性正碰)，以达到减速的目的．你认为用原子量大的作减速剂效果好还是用原子量小的作减速剂效果好？试作相应说明和计算(设减速原子核原来是静止的)．解析 因中子与减速剂原子核发生弹性碰撞，碰撞过程动量和动能都守恒． 设中子质量为m ，减速剂原子核质量为M ，中子的初速度为v 0，有mv 0＝mv 1＋Mv 2， 12mv 20＝12mv 21＋12Mv 22， 解得v 1＝m －Mm ＋Mv 0. 可见，当M 越接近m 时，v1越小，即原子量小的减速效果好． 答案 见解析14．铀核(23592U)裂变成钡(14156Ba)和氪(9236Kr)．已知23592U 、14156Ba 、9236Kr 以及中子的质量分别是235.043 9 u 、140.913 9 u 、91.897 3 u 和1.008 7 u (1)试写出铀核裂变反应方程，并计算1个235U 核裂变时放出的核能；(2)我国秦山核电站的装机容量为 3.0×105kW ，假如全部235U 都能够发生这样的裂变，释放核能的1.2%可转化为电能，试由此估算电站1年要消耗多少23592U?解析 (1)根据裂变的生成物及核反应前后质量数守恒，由核电荷数守恒可确定产生中子的数目．235 92U ＋10n ―→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n ，核反应中的质量亏损为Δm ＝235.043 9 u －140.913 9 u －91.897 3 u －2×1.008 7 u＝0.2153 u 根据质能方程可知每一个235U 核裂变所释放的能量为ΔE ＝Δmc 2＝0.215 3×1.66×10－27×(3×108)2J＝3.22×10－11J(2)电站1年所产生的电能为E ＝Pt ，t ＝365×24×360 0 s. 每摩尔235U 全部裂变所释放的能量为N A ·ΔE ，N A 为阿伏加德罗常数，而235U 的摩尔质量为M U ＝0.235 kg/mol ，所以m ＝Pt ηN A ΔEM U ＝3×108×365×24×360 0×0.2351.2%×3.22×10－11×6×1023kg ＝9.6×103 kg. 答案 见解析。

19.6核裂变【小题达标练】一、选择题1.(多选当一个重核裂变时,它所产生的两个核(A.含有的质子数比裂变前重核的质子数少B.含有的中子数比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,产物并不是唯一的,故C错误,D正确。

【总结提升】重核裂变的实质(1重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核,使之分裂成中等质量的原子核,同时释放大量的能量,放出更多的中子的过程。

(2重核的裂变是放能核反应,原因是核反应前后质量有亏损,根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要小。

所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量,而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量。

2.(2015·汕头高二检测U吸收一个慢中子后分裂成Kr和Ba,还放出(A.1个α粒子B.3个中子C.10个中子D.10个质子【解析】选B。

根据质量数守恒、电荷数守恒可得还放出3个中子,B项正确。

3.(2015·南昌高二检测中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%。

为了实现负责任大国的承诺,我国将新建核电站项目。

目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是(A U n Sr Xe+1nB Na Mg eC N He O HD U Th He【解析】选A。

重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核,A 是裂变反应,A正确;B为β衰变,C是发现质子的反应,D是α衰变。

4.一个铀235吸收一个中子后的核反应方程是U n Xe Sr+n,放出的,锶90核的质能量为E,铀235核的质量为M,中子的质量为m,氙136核的质量为m1 ,真空中光速为c,则释放的能量E等于(量为m2A.(M-m1-m2-10mc2B.(M+m-m1-m2c2C.(M-m1-m2-9mc2D.(m1+m2+9m-Mc2【解析】选C。

6 核裂变A组1.(2020·上海单科)链式反应中,重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是( )A.质子B.中子C.β粒子D.α粒子解析:重核裂变时放出中子,中子再轰击其他重核发生新的重核裂变,形成链式反应,B项正确。

答案:B2.裂变反应中释放出的能量来自于( )A.核子消失转化为能量B.原子中电子与原子核的电势能减小C.入射的中子消失转化为能量D.原子核的比结合能变大,释放出能量解析:发生裂变反应过程中,核子数保持守恒,中子未消失,故A、C错误;能量来自于原子核内部,由于重核在分裂为中等质量的原子核时,比结合能增加而释放出能量,B 错误,D正确。

答案:D3.核反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置,它的主要组成部分是( )A.原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统B.原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统C.原子燃料、调速剂、碰撞系统和热系统D.原子燃料、中子源、原子能聚存和输送系统解析:核反应堆的主要部分包括①燃料,即浓缩铀235;②慢化剂,采用石墨、重水或普通水;③控制棒,控制链式反应的速度;④冷却系统,水或液态钠等流体在反应堆外循环流动,把反应堆的热量传输出去用于发电,故A正确,B、C、D错误。

答案:A4.核反应堆不锈钢外壳内除核燃料棒和控制棒以外还通入水,这些水除了起冷却作用外还起了( )A.使中子减速的作用B.使中子加速的作用C.吸收放射性物质的作用D.吸收反应发出的射线的作用解析:铀235的特点是更容易吸收慢中子而发生裂变,在反应堆中减速剂的作用就是减小快中子能量从而更易让铀235吸收裂变,核反应堆中一般采用石墨、重水或普通水作减速剂(慢化剂)。

答案:A5.U吸收一个慢中子后,分裂成Xe和Sr,还放出( )A.1个α粒子B.3个中子C.10个中子D.10个质子解析:设放出的粒子的质量数为x,电荷数为y,核反应过程满足质量守恒和电荷数守恒。

由题意可得解得由此判断该核反应放出的一定是中子,且个数是10。

课时训练18核裂变题组一核裂变1.下列核反应中,表示核裂变的是()AU ThHeBC NeCn BaKr+nDBeHe Cn解析U ThHe是α衰变C e是β衰变BeHe Cn是人工转变,只有选项C是重核裂变。

答案:C2.(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:用中子轰击U和Pu(钚)等少数几种重元素才能发生裂变反应,发生裂变的原子核可能分裂为两部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率很大,由此可知B、C正确。

答案:BC3.利用重核裂变释放核能时选用铀235,主要因为()A.它比较容易发生链式反应B.能自动裂变,与体积无关C.铀核比较容易分裂成为三部分或四部分,因而放出更多的核能D.铀235价格比较便宜,而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多解析:铀235俘获任何能量的中子都会发生裂变反应,吸收低能量的中子裂变的几率更大。

答案:A4.U吸收一个慢中子后,分裂成Xe和Sr,还放出()A.1个α粒子B.3个中子C.10个中子D.10个质子解析:根据所给产物写出核反应方程XeSr+1n所以C选项正确。

答案:C5.用中子轰击铀核U),其中的一个可能反应是分裂成钡Ba)和氪Kr)两部分,放出3个中子。

各个核和中子的质量如下:m U=390.313 9×10-27 kg,m n=1.674 9×10-27 kg,m Ba=234.001 6×10-27 kg,m Kr=152.604 7×10-27 kg,试写出核反应方程,算出反应中释放的核能。

解析:根据电荷数及质量数守恒,可知此铀核裂变方程为BaKr+n。

则核反应前后的质量亏损为Δm=m U+m n-m Ba-m Kr-3m n=0.3578×10-27kg,由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为ΔE=Δmc2=0.3578×10-27×(3×108)2J=3.2202×10-11J。