金戈铁骑金戈铁骑19.6核裂变 达标作业（解析版)1．关于原子核及其变化，下列说法中正确的是（ ） A ．衰变和裂变都能自发的发生B ．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分C ．升高温度可以使放射性元素的半衰期缩短D ．同种放射性元素在化合物中的半衰期与单质中的半衰期相等 2．下列核反应方程中属于β衰变的是( ) A ． B ．C ．D ．3．下列说法正确的是( ) A ．研制核武器的钚239(23994Pu )由铀239(23992U )经过4次β衰变而产生B ．发现中子的核反应方程是94Be ＋42He →126C ＋10n C ．20g 的23892U 经过两个半衰期后其质量变为15gD ．23892U 在中子轰击下，生成9438Sr 和14054Xe 的核反应前后，原子核的核子总数减少4．1933年至1934年间，约里奥居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为274301132150Al He P n +→+，反应生成物3015P 像天然放射性元素一样衰变，放出正电子01e 且伴随产生中微子A Z ν，核反应方程为3030015141AZ P P e ν→++．则下列说法正确的是A ．当温度、压强等条件变化时，放射性元素3015P 的半衰期随之变化 B ．中微子的质量数A =0，电荷数Z =0C ．正电子产生的原因可能是核外电子转变成的D ．两个质子和两个中子结合成一个α粒子，则质子与中子的质量之和一定等于α粒子的质量5．下列关于原子物理知识的叙述正确的是A ．β衰变中产生的β射线是原子的核外电子挣脱原子核的束缚形成的B ．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定C ．两个轻核结合成一个中等质量的核，存在质量亏损D ．对于一个特定的氡原子，如果知道了半衰期，就能准确的预言它在何时衰变 6．关于原子和原子核，下列说法中正确的是A ．甲图所示的氢原子光谱的分离特征可以用经典物理学解释B ．由乙图可知，原子核中的平均核子质量比的要小C ．要产生丙图所示的链式反应，裂变物质必须具有一定的体积或质量D ．根据丁图可知，1g 氡经过38天还剩下0.1g 没发生衰变7．太阳因核聚变释放出巨大的能量，其质量不断减少。
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：B2.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.235A N ×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U23592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3.2×10-11 J.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930 MeV ，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 2 ② 由①②可解出:v 0+v=V将上式代入①中,得: 0v Mm M m 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)2n E 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。
