2018高中物理第十九章原子核第6节重核的裂变课下作业3-5

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。

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第十九章第六节核裂变基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1.235，92U吸收一个慢中子后，分裂成错误!Xe和错误!Sr，还放出（ C ）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数守恒和电荷数守恒。

由题意可知错误!则错误!由此判定该核反应放出的一定是中子，且个数是10，C选项正确.2．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 )A．错误!U＋错误!n―→错误!Sr＋错误!Xe＋10错误!nB．错误!Na―→错误!Mg＋错误!eC．错误!N＋错误!He―→错误!O＋错误!HD．错误!U―→错误!Th＋错误!He解析：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。

3．1938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中正确的是（ D ）A．这个实验的核反应方程是错误!U＋错误!n―→错误!Ba＋错误!Kr＋错误!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：错误!U＋错误!n―→错误! Ba＋错误!Kr＋3错误!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的质能方程计算，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。

第6节重核的裂变1．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、慢化剂、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、重水和普通水；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。

答案：A2．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比较多，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。

综上所述，选项B、C正确。

答案：BC3．目前我国已经建成秦山和大亚湾核电站并投入使用，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．都只利用重核裂变释放大量的原子能D．既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能解析：目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核裂变在核反应堆中应用是比较清洁的能源，故A、C正确，B、D错。

答案：AC4．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是( )A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度解析：镉棒并不能释放中子，也不能使中子减速，对铀核裂变也没有阻碍作用，而是利用其对中子吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故C正确。

第6节
核裂变
1．核裂变：重核分裂为质量较小的核， 释放出核能的反应。
2．链式反应：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。
3．链式反应的条件：发生裂变物质的 体积大于临界体积，或裂变物质的 质量大于临界质量。
一、核裂变 1．核裂变 重核被 中子 轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并 放出 核能 的过程。 2．铀核裂变 用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的， 其中一种典型的反应是29325U＋10n→14546Ba＋8396Kr＋ 310n 。
(3)常见的裂变方程： ①29325U＋10n→15349Xe＋9358Sr＋210n。 ②29325U＋10n→15464Ba＋3869Kr＋310n。 2．链式反应的条件 (1)铀块的体积大于临界体积。 (2)铀块的质量大于临界质量。 以上两个条件满足一个，则另一个条件自动满足。 3．裂变反应的能量：铀核裂变为中等质量的原子核，发生质 量亏损，所以放出能量。一个铀 235 核裂变时释放的能量如果按 200 MeV 估算，1 kg 铀 235 全部裂变放出的能量相当于 2 800 t 标 准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温。
放射现象，属于核反应。 (2)铀核裂变的核反应方程是唯一的吗？
提示：不是。铀核裂变的生成物并不确定，所以其核反应方
程不是唯一的。
(3)慢化剂的作用是什么？是为了减慢裂变速度吗？ 提示：慢化剂的作用是使快中子减速，以便于中子与铀核 作用发生链式反应，不是为了减慢裂变速度，而是为了提 高中子的利用率。
[典例] 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
中正确的是

19.6 核裂变1．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2．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是()A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度3．一个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235U＋10n―→X＋9438Sr＋210n，则下列叙述正确的是()92A．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．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5．人类通过链式反应来利用核能的方式有下列哪两类()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6．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7．1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 MeV8．贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫油炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病．下列叙述错误的是()A．铀238的衰变方程式为：238 92U―→234 90Th＋42HeB.235 92U和238 92U互为同位素C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变D．贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性9．裂变反应是目前核能利用中常用反应，以原子核235 92U为燃料的反应堆中，当235 92U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：23592U＋10n―→139 54Xe＋9438Sr＋310n235．0439 1.0087138.917893.9154反应方程下方的数字是上面方程中从左到右各原子的静止质量(以原子质量单位u为单位)．已知1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV，此裂变应释放出的能量是多少MeV?10．曾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8.4×1013 J，试问有多少个235 92U原子核进行分裂？该原子弹中含铀235 92U的质量最小限度为多少千克？(一个铀235 92U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV)[能力提升题]1．一个铀235吸收一个中子后的核反应是235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋1010n，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)c2B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2D．(m1＋m2＋9m－M)c22．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慢化剂．中子在重水中可与21H核碰撞减速，在石墨中与12 6C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，用重水和石墨作慢化剂，哪种减速效果更好？3．一个铀235俘获一个速度为1.00×104 m/s的中子后，裂变为两个新核，同时放出两个中子．其中一个中子的速度为8.69×106 m/s，方向与原中子方向相同；另一个中子的速度为8.68×106 m/s，方向与原中子方向相反，两个新核中有一个是9538Sr.现让这两个新核垂直进入同一匀强磁场，求它们在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径之比多大？周期之比多大？4．原来静止的原子核b a X，发生α衰变后放出一个动能为E0的α粒子，求：(1)生成的新核动能是多少？(2)如果α粒子及新核的动能全部来源于衰变中，释放的核能ΔE是多少？(3)亏损的质量Δm是多少？详解[答案]19.6 核裂变基础经典题1．选BD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．2．选C镉棒并不能释放中子，也不能使中子减速，对铀核裂变也没有阻碍作用，而是利用其对中子吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故C正确．3．选A X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误．中子数为140－(92－38)＝86个，A正确．裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错．4．选A核电站利用核能发电，它的核心设施是核反应堆．反应堆中的核反应主要是铀235吸收慢中子后发生的裂变，反应堆利用浓缩铀制成铀棒，作为核燃料，选项A正确．5．选BC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.6．选A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、重水和普通水；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．7．选D由于1 mol的铀核质量为235 g,1 g铀235的物质的量为1235mol，因此1 g铀235释放的能量E＝N A235×196 MeV，故D正确．8．选D铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A正确．铀238和铀235质子数相同，互为同位素，B 正确．核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C 正确．贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D 错．9．[解析]裂变前后的质量亏损是Δm ＝(235.0439＋1.0087－138.9178－93.9154－3×1.0087) u ，由ΔE ＝Δmc 2得亏损的质量转化成能量为ΔE ＝Δm ×9.3×102 MeV ≈1.8×102 MeV .[答案]180 MeV10．[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＝3.2×10－11 J.设共有n 个235 92U 核发生裂变：n ＝8.4×10133.2×10－11个≈2.6×1024个， 铀的质量m ＝235×10－3×2.6×10246.02×1023 kg ≈1.015 kg. [答案]2.6×1024个 1.015 kg能力提升题1．选C 铀235裂变时的质量亏损：Δm ＝M ＋m －m 1－m 2－10m ＝M －m 1－m 2－9m .由质能方程可得ΔE ＝Δmc 2＝(M －9m －m 1－m 2)c 2.2．[解析]设中子质量为m n ，靶核质量为m ，由动量守恒定律：m n v 0＝m n v 1＋m v 2由能量守恒：12m n v 20＝12m n v 21＋12m v 22 解得：v 1＝m n －m m n ＋mv 0 在重水中靶核质量：m H ＝2m n ，v 1H ＝m n －m H m n ＋m Hv 0＝－13v 0， 在石墨中靶核质量：m C ＝12m n ，v 1C ＝m n －m C m n ＋m Cv 0＝－1113v 0 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3．[解析]在核裂变过程中遵循动量守恒定律，由题意知被俘获的中子的动量与裂变时放出的两个中子的总动量相等，故两个新核的总动量为零，也即两个新核的总动量大小相等、方向相反．由于洛伦兹力提供向心力，可知新核在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径：R ＝m v qB. 由于两个新核的动量大小相等，进入的是同一个匀强磁场，故m v 、B 均相同，故可知它们的半径之比等于它们电荷量的反比．由题意可写出裂变方程：235 92U ＋10n ―→9538Sr ＋A Z X ＋210n 由质量数守恒可解得新核X 的质量数A ＝235＋1－95－2×1＝139由电荷数守恒可得新核X 的电荷数Z ＝92－38＝54故两新核在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径之比为：R 1∶R 2＝54∶38＝27∶19.新核在磁场中做匀速圆周运动的周期：T ＝2πR v把半径R 代入得：T ＝2πm qB可见，两个新核做匀速圆周运动的周期之比与它们的质量成正比，与它们的电荷量成反比，即T 1T 2＝95139×5438＝135139. [答案]两新核做匀速圆周运动的半径之比为27∶19，周期之比为135∶139.4．[解析](1)衰变方程为：b a X ―→42He ＋b －4a －2Y在衰变过程中动量守恒m αv α＝m Y v Y又因为E k ＝p 22m ，所以E Y E 0＝m αm Y ＝4b －4，E Y ＝4b －4E 0 (2)由能量守恒，释放的核能ΔE ＝E 0＋E Y ＝E 0＋4b －4E 0＝bE 0b －4. (3)由质能关系ΔE ＝Δmc 2，解得Δm ＝bE 0(b －4)c 2[答案](1)4b －4E 0 (2)bE 0b －4 (3)bE 0(b －4)c 2。

19.6 核裂变当堂训练 A 组（反馈练）1．1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196MeV 的能量，则1g 纯铀235完全发生核反应放出的能量为（ ）（A N 为阿伏加德罗常数）A ．196A N MeV ⨯B ．235196A N MeV ⨯C ．235196MeV ⨯D ．(235)196A N MeV ⨯／2．下面是铀核裂变反应中的一个：23511369019205438010U n Xe Sr n +→++，已知铀235的质量为235.0439u ,中子质量为1.0087u ，锶90质量为89.9077u ，氙136质量为135.9072u ，则此核反应中（ ）A ．质量亏损为(235.0439 1.0078135.907289.9077)m u ∆=+--B ．质量亏损为(235.0439 1.0078135.907289.907710 1.0087)m u ∆=+---⨯C ．释放总能量为：82(235.0439 1.0078135.907289.907710 1.0087)(310)E J ∆=+---⨯⨯⨯D ．释放总能量为：(235.0439 1.0078135.907289.907710 1.0087)931.5E MeV ∆=+---⨯⨯3．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B ．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235C ．铀核裂变时还能同时释放2～3个中子D ．铀块的体积对产生链式反应无影响4．一个235U 吸收一个中子后发生的反应是23511369019205438010U n Xe Sr n +→++放出的能量为E 。

235U 核的质量为M ，中子的质量为0m ，136Xe 核的质量为1m ，90Sr 核的质量为2m ，真空中的光带c ，则释放的能量E =_______________5．核反应堆中浓缩铀制成铀棒，插入越深，反应越_________。

第6节核裂变A组：合格性水平训练1．(核裂变)(多选)下列说法正确的是( )A．裂变与衰变相同,也能自发进行B．核反应堆中链式反应速度可人工控制C．核电站用的核燃料必须是纯铀棒D．核武器——原子弹,应用的是重核裂变答案BD解析裂变不能自发进行,A错误；核电站用的核燃料是铀棒,其成分是天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%),不是纯铀棒,C错误；镉棒控制核反应堆中链式反应速度,B正确；原子弹应用的是重核裂变,D正确。

2．(重核裂变)(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答案BD解析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,并不等于俘获中子时得到的能量,在裂变反应中,产物并不是唯一的,故C错误,D正确。

3．(重核裂变)(多选)关于重核的裂变,以下说法中正确的是( )A．一种重核只能存在一种裂变方式B．一种重核可以有多种裂变方式C．重核核子的平均质量比中等质量核的核子的平均质量大,因而裂变时,存在质量亏损,释放大量核能D．中等质量核的核子平均质量比重核的核子平均质量大,因而裂变时存在质量亏损,释放大量核能答案BC解析一种重核可以有多种裂变方式,A错误,B正确；重核核子的平均质量比中等质量核的核子的平均质量大,C正确,D错误。

4．(综合)下列方程中,表示核裂变的是( )A.238 92U→234 90Th＋42HeB.235 92U＋10n→139 56Ba＋9436Kr＋310nC.146C→147N＋0－1eD.94Be＋42He→126C＋10n答案 B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,A、C、D错误。

二、非选择题
8.
235 92
U受中子轰击时会发生裂变，产生
139 56
Ba和
94 36
Kr，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？(阿伏加德罗常数取6.02×1023 mol－1)
解析：要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于临界 体积，但铀核的质量无论怎样，只要组成铀块的体积小于临界体 积，则不会发生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些 快中子不能直接引发新的裂变．如果铀块的质量大，则其体积大， 若超过临界体积则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确．
2．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确 的是( C )
4．1938年哈恩用中子轰击铀核(
235 92
U)，发现产物中有原子核钡(
144 56
Ba)、氪(
89 36
Kr)、中子和一些γ射线．下列关于这个实验的说法中正确
的是( D )
A．这个实验的核反应方程是29325U＋01n→15464Ba＋8396Kr＋10n
B．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
第十九章 原子核
课时6 核裂变
课
课
课
前
堂
后
预
检
巩
习
测
固
作
作
作
业
业
业
课前基预础习训作练业
一、选择题
1．链式反应中，重核裂变时放出的可使裂变不断进行下去的粒
子是( B )
A．质子
B．中子

U 235
92
10
n
141 56
Ba
92 36
Kr

aX
是反应
堆中发生的许多核反应中的一种，1 0
n
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 92
U、15461Ba、9326Kr
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
4.235 92
U吸收一个慢中子后，分解成
139 54
Xe
和
94 38
Sr，并放出
()
A.1个α 粒子
B.1个氘核
C.3个中子
D.2个中子
【解析】选C.根据核反应中质量数守恒，核电荷数守恒
其反应方程为
U 235
92
10
n
139 54
Xe
94 38
Sr
310 n.
故C正确.
5.某核电站每昼夜需消耗220
135.907 2）u
B.质量亏损为Δ m=(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Δ E=(235.043 9+1.008 7-89.907 7135.907 2-10×1.008 7)×(3×108)2 J D.释放的总能量为Δ E=（235.043 9+1.008 7-89.907 7135.907 2-10×1.008 7）×931.5 MeV 【解析】选B、D.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做单位，故A错， B对；质量单位为u时，可直接用“1u的亏损放出能量 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J，故C错.

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）第6节核裂变1．重核裂变重核被______轰击后分裂成两块质量________的新原子核，释放出______的反应．用______轰击铀核，铀核发生裂变，铀核裂变的产物是多样的，其中最典型的反应是生成钡和氪，同时放出3个中子．核反应方程式为：23592U＋________→14156Ba＋8936Kr＋310n.2．链式反应：当一个______引发一个铀核裂变后，反应释放出的______又轰击其他原子核产生裂变，……这样的反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的______反应．临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生链式反应的________叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量．发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须__________临界体积，或裂变物质的质量必须__________临界质量．3．(1)核电站：是利用核能发电，它的核心设施是________，它主要由以下几部分组成：①燃料：______；②慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用________、____________作慢化剂；③控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉__________的特性，就可以容易地控制链式反应的速度．(2)工作原理：核燃料______释放能量，使反应区温度升高．(3)能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外__________，把反应堆内的热量传输出去，用于发电．(4)核污染的处理：为避免________对人体的伤害和____________对水源、空气和工作场所造成的放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚的________，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，核废料具有很强的________，需要装入特制的容器，________.【概念规律练】知识点一重核的裂变1．关于重核的裂变，下列说法正确的是()A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少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2.23592U吸收一个慢中子后，分裂成13654Xe和9038Sr，并生成下列什么粒子()A．一个α粒子B．3个中子C．10个中子D．10个质子3．下列核反应方程，属于裂变反应的有()A.23892U→23490Th＋42HeB.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310nC.3015P→3014Si＋01eD.94Be＋42He→126C＋10n知识点二裂变的应用4．目前核电站利用的核反应是()A．裂变，核燃料为铀B．α衰变，核燃料为铀C．裂变，核燃料为氘D．β衰变，核燃料为氘5．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等．在下列核反应中，属于核裂变反应的是()A.105B＋10n→73Li＋42HeB.23892Th→23490Th＋42HeC.147N＋42He→178O＋11HD.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n【方法技巧练】裂变产生核能的计算6．铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是235 92U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量(23592U、14156Ba、9236Kr、10n的质量分别为235.043 9 u、140.913 9 u、91.897 3 u、1.008 7 u)；(2)1 kg铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？它相当于燃烧多少煤释放的能量？(煤的热值为2.94×107J/kg)1．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2．重核的裂变就是()A．重核分裂成核子的核反应B．重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应C．重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应D．中等质量的核分裂为质量很小的轻核的核反应3．现已建成的核电站发电的能量主要来自于()A．天然放射性元素衰变放出的能量B．人工放射性同位素放出的能量C．重核裂变放出的能量D．化学反应放出的能量4．一个铀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23592U完全发生核反应时放出的能量为(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 MeV5．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6．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，以改变中子数目D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度7．下列关于铀裂变和核电站的说法中正确的是()A．铀235只要俘获中子就能进行链式反应B．铀235裂变后的生成物是多种多样的，但这些裂变都要发生质量亏损C．核电站中镉棒是起减速剂的作用D．核电站使用后的核废料必须装入特制容器，深埋地下8．一个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＋10n→X ＋9438Sr＋210n，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9．我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇，1947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，它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10．下面是铀核裂变反应中的一个：23592U＋10n→13654Xe＋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) uC．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)2JD．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×931.5MeV11．如图1所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象．下列说法中正确的是()图1A．若D和E能结合成F，结合过程一定要释放能量B．若D和E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C．若A能分裂成B和C，分裂过程一定要释放能量D．若A能分裂成B和C，分裂过程一定要吸收能量题1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 号答案Xe＋1010n是铀核裂变核反应中的一个，已知：23592U的原12.核反应23592U＋10n→9038Sr＋13654子Xe的原子质量135.907 2 u，中质量为235.043 9 u，9038Sr的原子质量为89.907 7 u，13654子的质量为1.000 867 u，求这个反应中释放的核能为多少MeV？(保留三位有效数字)第6节核裂变课前预习练1．中子差不多核能中子10n2．中子中子链式最小体积大于或等于大于或等于3．(1)反应堆①铀棒②石墨重水和普通水③吸收中子(2)裂变(3)循环流动(4)核射线放射性物质水泥层放射性深埋地下课堂探究练1．D[根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程．因而其释放的能量是远大于其俘获中子时吸收的能量的．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积．如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生．在裂变反应中核子数是不会减少的，如23592U裂变为9038Sr和13654Xe的核反应，其核反应方程为：23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋1010n 其中各粒子质量分别为m U＝235.043 9 u，m n＝1.008 67 um Sr＝89.907 7 u，m Xe＝135.907 2 u质量亏损为Δm＝(m U＋m n)－(m Sr＋m Xe＋10m n)＝0.151 0 u可见铀裂变的质量亏损远小于一个核子的质量，核子数是不会减少的，因此选项A、B、C错误．重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，还会再发生质量亏损，从而释放出核能．综上所述，选项D 正确．]2．C [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数守恒和电荷数守恒．由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧ 235＋1＝136＋90＋x 92＝54＋38＋y 则⎩⎪⎨⎪⎧x ＝10y ＝0 由此判定核反应放出的一定是中子，且个数是10，C 选项正确．]3．B [A 选项是α衰变，B 选项是裂变，C 选项是放射性元素的衰变，D 选项是查德威克发现中子的人工转变方程，故B 正确，A 、C 、D 错．]4．A [目前核电站使用的裂变材料是铀，铀在地壳中的含量较高，铀发生裂变反应产生大量的热量，驱动汽轮机发电．]5．D [裂变是重核俘获中子后变成中等质量的原子核，同时还要放出几个中子的过程，故只有选项D 正确．]6．(1)200.6 MeV (2)5.14×1026 MeV ，相当于燃烧2 800 t 煤． 解析 (1)裂变反应的质量亏损为Δm ＝(235.043 9＋1.008 7－140.913 9－91.897 3－3×1.008 7) u ＝0.215 3 u 一个铀235原子核裂变后释放的能量为ΔE ＝Δmc 2＝0.215 3×931.5 MeV ＝200.6 MeV (2)1 kg 铀235原子核发生裂变时释放的总能量 ΔE N ＝N·ΔE ＝2.56×1024×200.6 MeV ＝5.14×1026 MeV 设q 为煤的热值，M 为煤的质量，有ΔE N ＝qM ，所以M ＝ΔE N q ＝5.14×1026×106×1.6×10－192.94×107kg≈2 800 t方法总结 因为铀235的摩尔质量为235 g /mol ，1 mol 铀含有6.02×1023个铀核，故1 kg铀中原子核的个数也可用N ＝1 000235×6.02×1023＝2.56×1024的方法求得．课后巩固练1．A [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．]2．C [核反应中把重核分裂成中等质量的核，并释放出核能的反应，称为裂变．] 3．C [核电站发电的能量主要来自于重核的裂变放出的能量，正确选项为C .]4．D [1 g 纯铀235有1235×N A 个铀235的原子核，因此1 g 铀吸收中子完全发生核反应，可以释放出1235×N A ×196 MeV 的能量，即D 正确，A 、B 、C 错误．]5．BC [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，须使铀块体积超过临界体积．故上述选项B 、C 正确．]6．C [控制核反应的速度是靠调节中子数目来实现，即用镉棒吸收中子改变中子数目．] 7．BD 8．A [由质量数守恒和电荷数守恒知235＋1＝a ＋94＋2×1,92＝b ＋38 解得a ＝140，b ＝54，其中a 为X 的质量数，b 为X 的核电荷数，X 核中的中子数为a －b ＝140－54＝86，由此可知A 正确，B 错误；裂变释放能量，由质能关系可知，其总质量减少，但质量数守恒，故C 、D 均错误．]9．B 10．BD [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．]11．AC[题目图样说明了不同原子核的核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数的关系．从图中可以看出，Fe的核子的平均质量最小，D、E的核子的平均质量比F大，故D、E结合成F时，总质量会减少，应释放核能．同样的理由，A分裂成B和C时，总质量也会减少，一定会释放核能．]12．206 MeV。

6核裂变7核聚变8粒子和宇宙[ 学习目标 ] 1.知道重核的裂变反响和链式反响发生的条件.2.掌握核聚变的定义及发生条件.3.会判断和书写核裂变、核聚变方程，能计算核反响开释的能量．一、核裂变和链式反响[导学研究 ](1) 铀核裂变是如何发生的？(2)铀核裂变在自然界中能自觉进行吗？答案 (1) 铀核的裂变①核子受激发中间子进入铀235 后，便形成了处于激发状态的复核，复核中因为核子的强烈运动，使核变成不规则的形状．②核子分裂核子间的距离增大，因此核力快速减弱，使得原子核因为质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出中子，这些中子又惹起其余铀核裂变，这样，裂变反响一代接一代连续下去，形成链式反响．(2)重核的裂变只好发生在人为控制的核反响中，在自然界中不会自觉地发生．铀核裂变不会自觉地进行，要使铀核裂变，第一要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子连续与其余铀核发生反响，再惹起新的裂变，这样就形成了链式反响．[ 知识梳理 ]对核裂变和链式反响的理解(1)核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程．(2)铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，此中一种典型的反响是23592 U＋1144Ba＋891 n→5636Kr ＋ 3 n.00(3)链式反响由重核裂变产生的中子使裂变反响一代接一代连续下去的过程，叫做核裂变的链式反响．(4)链式反响的条件①铀块的体积大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量．②有足足数目的慢中子．[即学即用 ]铀核裂变时，对于产生链式反响的重要要素，以下说法中正确的选项是() A．铀块的质量是重要要素，与体积没关B．为了使裂变的链式反响简单发生，最好直接利用裂变时产生的中子C．若铀 235 的体积超出它的临界体积，裂变的链式反响便可以发生D．可否发生链式反响与铀的质量没关答案 C分析要使铀核裂变产生链式反响，铀块的体积一定大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量，只需构成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反响中产生的中子为快中子，这些快中子不可以直接引起新的裂变，假如铀块的质量大，则其体积大，若超出临界体积时则发生链式反响，由此知A、B、D 错误， C 正确．二、核电站[知识梳理 ]核反响堆的构造及核电站的认识(1)核电站是利用核能发电，它的中心设备是反响堆，它主要由以下几部分构成：①燃料：铀棒．②慢化剂：铀 235 简单捕捉慢中子发生反响，采纳石墨、重水或一般水作慢化剂；③控制棒：采纳在反响堆中插入镉棒的方法，利用镉汲取中子的能力很强的特征，控制链式反响的速度．(2)工作原理核燃料裂变开释能量，使反响区温度高升．(3)能量输出利用水或液态的金属钠等流体在反响堆内外循环流动，把反响堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反响堆冷却．(4)核污染的办理在反响堆的外面需要修筑很厚的水泥层，用来障蔽裂变产物放出的各样射线．核废料拥有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下．[ 即学即用 ]核反响堆是实现可控制的重核裂变链式反响的一种装置，它的主要构成部分是()A．原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调理系统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答案A分析核反响堆的主要部分包含：① 燃料，即浓缩铀235；②慢化剂，采纳石墨、重水或一般水；③ 控制棒，控制链式反响的速度；④ 冷却系统，水或液态钠等流体在反响堆内外循环流动，把反响堆的热量传输出去用于发电，故 A 正确， B、C、D错．三、核聚变[导学研究 ](1) 为何实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？答案轻核的聚变反响，是较轻的核子聚合成较重的核子，要使得核子的强互相作用发挥作用，一定使核子间靠近到发生互相作用的距离，约为10－15 m；同时因为原子核之间在此距离时的库仑斥力十分巨大，因此需要核子有很大的动能，表此刻宏观上就是核燃料需要达到极高的温度．(2)当古人们实现的核聚变是什么？实现热核反响存在的困难是什么？如何实现对热核反响的控制？答案①当古人们能实现的热核反响是氢弹的爆炸，是由一般炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引起热核反响，但这是不行控制的．②实现热核反响存在的困难是：地球上没有任何容器能够经受住热核反响所需要的高温．③可能实现对热核反响的控制方法：磁拘束：利用磁场来拘束参加反响的物质．环流器是当前性能最好的一种磁拘整装置．惯性拘束：利用强激光从各个方向照耀参加反响的物质，使它们因为惯性还来不及扩散就完成了核反响．[知识梳理 ]对核聚变的认识(1)聚变两个轻核联合成质量较大的核，开释出核能的反响，称为核聚变，聚变反响又称为热核反响．(2)聚变方程：2341n＋ 17.6 MeV .H ＋H―→He＋1120(3)聚变发生的条件要使轻核聚变，一定使轻核靠近核力发生作用的距离10－15 m，这要战胜电荷间强盛的库仑力作用，要求使轻核拥有足够大的动能．要使原子核拥有足够大的动能，有一种方法就是给它们加热，使物质达到几百万开尔文以上的高温．[即学即用 ] (多项选择 )以下对于聚变的说法中，正确的选项是()A．要使聚变产生，一定战胜库仑斥力做功B．轻核聚变需要几百万开尔文的高温，所以聚变又叫做热核反响C．原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，所以氢弹能够利用原子弹引起热核反响D．太阳和很多恒星内部都在进行着强烈的热核反响，在地球内部也可自觉地进行答案 ABC分析 轻核聚变时，要使轻核之间距离达到－A 正确；要10 15 m ，故一定战胜库仑斥力做功，战胜核子间作使劲做功，一定使反响的原子核有足够大的动能，方法就是将其加热到几百万开尔文的高温， B 正确；热核反响一定在几百万开尔文的高温下进行，这样高的温度可利用原子弹爆炸开释的能量获取， C 正确； 在太阳和很多恒星内部都存在热核反响， 但在地球内部不会自觉地进行， D 错．四、粒子和宇宙[ 导学研究 ] 强子和夸克的关系是如何的？夸克分多少种？它的带电性是如何的？什么是夸克的 “禁闭 ”？答案夸克是强子的基本构成成分；夸克有6 种：上夸克、下夸克、奇怪夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；它们带的电荷分别为元电荷为＋2或－ 1；每种夸克都有对应的反夸克；夸克3 3不可以以自由的状态单个出现的性质，叫夸克的 “禁闭 ”．[知识梳理 ]对粒子和宇宙的理解(1) “基本粒子 ”不基本①直到 19 世纪末，人们都以为原子是构成物质的不行再分的最小微粒，电子、质子、中子，并把它们叫做“基本粒子 ”．以后人们发现了光子、②跟着科学的发展，科学们发现了好多的新粒子其实不是由以上基本粒子构成的，并发现质子、中子等自己也有复杂构造．(2) 发现新粒子①新粒子： 1932 年发现了正电子，1937 年发现了 μ子， 1947 年发现了 K 介子和 π介子及以后的超子等．②粒子的分类：依据粒子与各样互相作用的关系，可将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子．(3) 夸克模型的提出1964 年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，以为强子是由夸克构成的．[即学即用 ] 当前广泛以为，质子和中子都是由被称为 u 夸克和 d 夸克的两类夸克构成的．u夸克带电荷量为21)3e ， d 夸克的带电荷量为－ 3e ， e 为元电荷，以下说法中可能正确的选项是(A ．质子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克构成，中子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克构成B ．质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克构成，中子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克构成C ．质子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克构成，中子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克构成D ．质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克构成，中子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克构成答案 B分析12 1 1n 带电荷量为 2 1质子 1 H 带电荷量为 2× e ＋ －e ＝ e ，中子 03 e ＋ 2×－ e ＝ 0.可见 B 正确 .333一、重核裂变的理解及核能的计算例 1对于重核的裂变，以下说法正确的选项是 ( )A ．核裂变开释的能量等于它俘获中子时获取的能量B ．中子从铀块中经过时，必定发生链式反响C ．重核裂变开释出大批的能量，产生显然的质量损失，所以核子数减少D ．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量损失，放出核能分析 核裂变开释的能量根源于裂变过程的质量损失，是核能转变为其余形式能的过程，其能量远大于俘获中子时汲取的能量，A 错误，D正确．发生链式反响是有条件的，铀块的体积一定大于或等于临界体积，不然中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反响， B错误．重核裂变时，核子数守恒，C 错误．答案D概括总结重核裂变的本质：(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，同时开释大批的能量，放出更多中子的过程．(2) 重核的裂变是放能核反响，原由是核反响前后质量有损失，根根源因是重核的比联合能比中等质量的核的比联合能要小．所以在重核分解为两此中等质量核的过程中要开释能量(但核子数守恒 ) ，并且开释的能量远大于它俘获中子时获取的能量．例 2用中子轰击铀核 235U)，此中的一个可能反响是分裂成钡 14192Kr) 两部分，放出( 92 ( 56 Ba)和氪 (36 3 此中子．各个核和中子的质量以下：m U ＝ 390.313 9 10×－27 kg ， m n ＝ 1.674 9 10×－27 kg ；m Ba ＝ 234.001 6 －27kg ， m Kr ＝ 152.604 7 －27kg.10× 10× 试写出核反响方程，求出反响中开释的核能．分析 依据反响前后质量数守恒、电荷数守恒和反响中的能量守恒，便可以写出核反响方程．依据核反响前后的质量损失，用爱因斯坦质能方程便可求出开释的核能．铀核裂变方程为1235141 92 10n ＋ 92 U ―→ 56 Ba ＋ 36Kr ＋ 30n ，则核反响前后的质量损失为m ＝m U n BaKr n －28 kg. ＋ m － m －m －3m ＝ 3.578 ×10由爱因斯坦质能方程可得开释的核能为－J ＝3.220 2 －11 J.E ＝ mc 2＝ 3.578 ×10 28×(3 ×108)2 10× 1235141 921 －11答案0n ＋ 92U ―→ 56Ba ＋ 363.220 2 10× JKr ＋ 3 n 总结提高铀核裂变开释核能的计算(1) 第一算出裂变反响中的质量损失m.(2) 依据 E ＝ mc 2 计算开释的核能计算时要注意 m 与 E 单位的对应关系：若 m 用 kg 做单位，则E 用 J 做单位；若m 用u 做单位，则E 用 MeV 做单位， 1 u 相当于 931.5 MeV 的能量．(3) 若计算必定质量的铀块完整裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核 (设为 n)，则铀块裂变开释的核能E ＝ n E.二、轻核聚变的理解及核能的计算例 3 (多项选择 )据新华社报导， 由我国自行设计、 研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳 ”)已达成了初次工程调试．以下对于 “人造太阳 ”的说法正确的选项是 ( )A ． “人造太阳 ”的核反响方程是 2 H ＋3 4 11 H → He ＋ n12B ． “人造太阳 ”的核反响方程是 2351 n → 141 92 1 92 U ＋56Ba ＋ Kr ＋ 3 n0 36C ．依据公式 E ＝ mc 2 可知，核燃料的质量同样时，聚变反响开释的能量比裂变反响大得多D ．依据公式E ＝ mc 2 可知，核燃料的质量同样时，聚变反响开释的能量与裂变反响同样分析23 4 1 n 是氢核聚变方程， 故 A 项正确； 依据氢核聚变特色，同样质量的核燃11 2 0H ＋ H → He ＋ 料，氢核聚变开释的能量比裂变反响大得多，应选项 C 正确．答案 AC例 4太阳内部连续不停地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反响，这个核反响开释出的大批能量就是太阳的能源． (计算结果在小数点后保存两位小数，1 u 相当于 931.5 MeV 的能量 )(1) 写出这个核反响方程．(2) 这一核反响能开释多少能量？(3) 已知太阳每秒开释的能量为3.8×1026 J ，则太阳每秒减少的质量为多少千克？ (已知质子质量 为 m H ＝ 1.007 3 u ，氦核质量为 m He ＝4.001 5 u ，正电子质量为 m ＝ 0.000 55 u)e 分析(1) 由题意可得核反响方程为1441H →2He ＋ 2＋ 1e.(2) 反响前的质量 m ＝ 4mH ＝ 4×1.007 3 u ＝ 4.029 2 u ，反响后的质量 m ＝m He＋ 2m ＝ 4.001 5 u12 e＋ 2×0.000 55 u ＝4． 002 6 u ， m ＝ m 1 －m 2＝ 0.026 6 u ，由质能方程得，开释能量E ＝ mc 2＝ 0.026 6×931.5MeV ≈ 24.78 MeV.(3) 由质能方程 E ＝ mc 2 得太阳每秒减少的质量m ＝ E 3.8 ×1026kg ≈ 4.22×109kg.2＝3×108 2c答案(1)4 141H → 2 He ＋2＋1 e (2)24.78 MeV(3)4.22 10×9kg总结提高重核裂变与轻核聚变的差别反响方式重核裂变轻核聚变比较项目放能原理重核分裂成两个或多此中等质量的两个轻核联合成质量较大原子核，放出核能的原子核，放出核能放能多少 聚变反响比裂变反响均匀每个核子放出的能量大概要大3～4 倍燃料储量状况 聚变燃料储量丰富核废料办理难度聚变反响的核废料办理要比裂变反响简单得多1．235U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反一个 92 应的裂变方程为235192U ＋0n →X＋94 1 ()38Sr ＋2 n ，则以下表达正确的选项是A ．X 原子核中含有 86 此中子B ．X 原子核中含有 141 个核子C ．因为裂变时开释能量，依据E ＝ mc 2，所以裂变后的总质量数增添D ．因为裂变时开释能量，出现质量损失，所以生成物的总质量数减少答案 A分析 X 原子核中的核子数为 (235＋ 1)－(94＋ 2)＝ 140 个， B 错误；中子数为 140－(92－ 38)＝ 86 个， A 正确；裂变时开释能量，出现质量损失，可是其总质量数是不变的，C 、D 错误．2．一个铀 235 汲取一此中子后发生的一种核反响方程是 235113690192 U ＋0n → 54 Xe ＋ 38Sr ＋ 100n ，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 m 1 ，锶 90 核的质量为 m ，真空中光速为 c ，则开释的能量 E 等于()2A ． (M －m 1－ m 2)c 2B ． (M ＋ m － m 1－ m 2)c 21 2 2C ． (M － m － m －9m)c122D ． ＋9m －M )c(m ＋ m 答案 C分析 铀 235 裂变时的质量损失： m ＝ M ＋ m － m 1－ m 2－10m ＝M － m 1－m 2－ 9m ，由质能方程可得 E ＝ mc 2＝ (M － 9m － m 12 2－ m )c .3．某科学家提出年青热星体中核聚变的一种理论，此中的两个核反响方程为11213N ＋ 1 H ＋ 6 C → 71H ＋ 15 12C ＋X ＋Q .方程中 Q 、Q 表示开释的能量，有关的原子核质量见下表：7 611212原子1 H3 He412 C13 15 N12 He67N7核2质量1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1/u以下推测正确的选项是 ()3 He ， Q＞ Q4＞QA ．X 是21 B ． X 是 He ， Q2 122C ．X 是 3 He ， Q ＜ Q4＜ Q2 21D ． X 是 He ， Q2 12答案 B分析由核反响过程一定恪守质量数守恒和电荷数守恒知X 是24 He.放出热量分别为Q 1和 Q 2的两个核反响中质量损失分别为 0.002 1 u 和 0.005 3 u ，故 Q 2＞Q 1.4．一个氘核23 H) 联合成一个氦核 (4 He) ，同时放出一此中子，已知氘核质量为( H)和一个氚核 (211m 1＝ 2.014 1 u ，氚核质量为 m 2＝ 3.016 0 u ，氦核质量为 m 3＝ 4.002 6 u ，中子质量为 m 4 ＝ 1.008 665u,1 u 相当于 931.5 MeV 的能量，求：(1) 写出聚变的核反响方程；(2) 此反响过程中开释的能量为多少？均匀每个核子开释出多少核能？(结果在小数点后保存一位小数 )答案 (1) 12H ＋ 13H → 24 He ＋ 01n(2)17.5 MeV 3.5 MeV分析(1)2 3 4 1 核反响方程为 112n.H ＋ H → He ＋ (2) 此反响过程的质量损失为m ＝ 2.014 1 u ＋3.016 0 u － 4.002 6 u － 1.008 665 u ＝0.018 835 u ，E ＝ mc 2＝ 0.018 835 ×931.5 MeV ≈17.5 MeV .均匀每个核子开释的核能为17.5MeV ＝ 3.5 MeV . 5一、选择题 (1～ 6 为单项选择题， 7～ 11 为多项选择题 )1．以下核反响中，属于核裂变反响的是 ( )A. 10174He5 B ＋ n → Li＋0 3 2 B. 238 234 4 92 U →90 Th ＋ He214 4 17 1C. 7 N ＋ 2He → 8 O ＋ 1H2351 144 89 1D. 92 U ＋0n → 56 Ba ＋36Kr ＋ 30n 答案D分析由核裂变反响的特色知， D 正确．2．为使链式反响安稳进行，以下方法可行的是()A．铀块可制成任何的体积B．铀核裂变开释的中子可直接去轰击此外的铀核C．经过慢化剂将产生的中子减速D．用镉棒作为慢化剂使中子减速答案 C分析因为使铀块发生链式反响的体积应大于或等于临界体积，故 A 错误；铀核裂变开释出的为快中子，不可以直接用来轰击铀核，一定用慢化剂减速，而镉棒是用于控制中子数目的，故 C正确，B、 D错误．3．秦山核电站第三期工程中有两个6×105kW发电机组已实现并网发电．发电站的核能根源于 23592U的裂变，以下说法正确的选项是()A ．反响堆中核反响速度往常是采纳调理23592U的体积来控制的B. 23592U的一种可能裂变为235U＋ 1n→139Xe＋95Sr＋21n92054380C.23592U是天然放射性元素，高升温度后它的半衰期会缩短D．固然核电站能供给很大的能量，但它对环境的污染比火电站严重答案 B分析反响堆中核反响速度由控制棒(镉棒 )汲取中子的多少来控制， A 错；23592U裂变有多种可能性，这是此中常有的一种， B 对；放射性元素的半衰期由原子核自己决定，与温度、压强等外界条件没关， C 错；核电站的核能是洁净能源，污染少， D 错．4．对于轻核聚变开释核能，以下说法正确的选项是()A．一次聚变反响必定比一次裂变反响开释的能量多B．聚变反响每个核子开释的均匀能量必定比裂变反响大C．聚变反响中粒子的比联合能变小D．聚变反响中因为形成质量较大的核，故反响后质量增大答案 B分析在一次聚变反响中开释的能量不必定比裂变反响多，故 A 错误；因为聚变反响中开释出巨大的能量，则比联合能必定增添，质量发生损失，故C、D 错误．5．当两此中子和两个质子联合成一个α粒子时，放出 28.3 MeV 的能量，当三个α粒子联合成一个碳 (C) 核时，放出 7.26 MeV 的能量，则当 6 此中子和 6 个质子联合成一个碳(C) 核时，开释的能量约为 ()A ．21.04 MeVB ． 35.56 MeVC． 77.64 MeV D ． 92.16 MeV答案 D分析6 此中子和 6 个质子可联合成3 个 α粒子，放出能量3×28.3 MeV ＝ 84.9 MeV ,3 个 α粒子再联合成一个碳核，放出7.26 MeV能量，故 6 此中子和 6 个质子联合成一个碳核时，开释能量为84.9 MeV＋ 7.26 MeV ＝ 92.16 MeV.6． “反物质 ”是由 “反粒子 ”构成的， “反粒子 ”与其对应的正粒子拥有同样的质量和同样的电荷量，但电荷符号相反，则反氢原子是( )A ．由 1 个带正电荷的质子和 1 个带负电荷的电子构成B ．由 1 个带负电荷的反质子和 1 个带正电荷的正电子构成C ．由 1 个带负电荷的反质子和1 个带负电荷的电子构成 D ．由 1 个不带电荷的中子和 1 个带正电荷的正电子构成答案 B分析 依据反粒子定义， “反粒子 ”与 “正粒子 ”拥有同样质量，但带有等量的异种电荷，所以反氢原子是由 1－1 H 核和 0＋ 1e 构成的．7．核聚变的主要原料氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m 1，中子的质量为 m 2，3()2He 的质量为 m 3，质子的质量为m 4，则以下说法中正确的选项是A ．两个氘核聚变为一个 32He 所产生的另一个粒子是质子B ．两个氘核聚变为一个 32He 所产生的另一个粒子是中子C ．两个氘核聚变为一个 3 22He 所开释的核能为 (m 1－ m 3－ m 4)cD ．与受控核聚变比较，现行的核反响堆产生的废物拥有放射性答案 BD分析由核反响方程知231X ， X 应为中子，开释的核能应为 2，21H → 2 He ＋0 E ＝ (2m 1－ m 3－m 2)c 聚变反响的污染特别小．而现实运转的裂变反响的废料拥有很强的放射性，故 A 、C 均错误，B 、D 正确．8．以下核反响方程中属于核聚变的是 ( )A. 2 3 4 1 n1 H ＋H ―→ He ＋12B. 144 17 1 H 7 N ＋ He ―→8O ＋21112C.1H ＋ 0n ―→ 1H ＋ γ 1 4 He ＋ 2 0 eD ．4 H ―→1 2 ＋1答案 ACD分析轻核联合成质量较大的核，开释出核能的反响，称为聚变．9．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 ．裂变时开释的能量等于俘获中子时获取的能量D ．可能是多种形式的两个核的组合答案BD分析 因为在裂变反响中汲取一此中子而开释出几此中子，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；反响前后质量发生了损失而开释出能量，其实不等于俘获中子的能量，在裂变反响中，产物其实不是独一的，故 C 错误， D 正确．10．在以下四个方程中： X 1、 X 2、X 3、 X 4 各代表某种粒子，判断正确的选项是()① 2351 95 138 Xe ＋ 3X23 1 n ③ 238 U ―→ 234 Th ＋X92 U ＋ n ―→38Sr ＋541② H ＋X ―→ He ＋92923122④ 24427Al ＋ X 412Mg ＋ 2He ―→ 13A ．X 1是中子B ．X 2 是质子C ．X 3 是 α粒子D ．X 4 是氚核答案 AC11．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，发电站的核能根源于23592U的裂变，现有四种说法正确的选项是 () A. 235U 原子核中有92 个质子， 143 此中子92B.235U 的一种可能裂变是变为两此中等质量的原子核，反响方程为 23511399592 92 U ＋ 0n ―→ 54X e ＋38Sr ＋ 12 nC. 235U 是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为 45 亿年，高升温度半衰期缩短 92235－11JD ．一个 92 U 裂变能放出 200 MeV 的能量，合 3.2 ×10答案 ABD分析由 23592U的质量数和电荷数关系易知 A 正确；由核反响方程中电荷数守恒和质量数守恒知 B 正确；半衰期不受外界要素扰乱， －19J ＝ 3.2 ×10故 C 错误；因为 200 MeV ＝ 200×106×1.6 ×10 －11J ，所以 D 正确．12．现有的核电站常用的核反响之一是：235 1 1 0e ＋ ν92 U ＋ n → 14360Nd ＋ Zr ＋3 n ＋ 8－1(1) 核反响方程中的 ν是反中微子， 它不带电， 质量数为零， 试确立生成物锆 (Zr) 的电荷数与质量数．(2) 已知铀核的质量为 235.043 9 u ，中子的质量为 1.008 7 u ，钕 (Nd) 核的质量为 142.909 8 u ，锆核的质量为89.904 7 u ，试计算 1 kg 铀 235 裂变开释的能量为多少焦耳？(已知 1 u 质量相当于 931.5 MeV 的能量，且 1 u ＝ 1.660 6 ×10－27 kg)答案 (1)4090 (2)8.1 ×1013 J分析(1) 锆的电荷数 Z ＝ 92－ 60＋ 8＝ 40，质量数 A ＝ 236－ 146＝ 90.(2)1 kg 铀 235 中铀核的个数为n ＝1(个 )235.043 9 －27≈ 2.56×10241×.660 6 10×不考虑核反响中生成的电子质量， 1 个铀 235 核裂变产生的质量损失为m＝ 0.212 u，开释的能量为E＝ 0.212 ×931.5 MeV ≈ 197.5 MeV则 1 kg 铀 235 完整裂变开释的能量为E＝ n E＝ 2.56 ×1024×197.5 MeV ＝ 5.056 ×1026 MeV≈ 8.1×1013 J.13．4 个氢核聚变为一个氦核，同时放出两个正电子，开释出 2.8 ×106 eV 的能量，写出核反响方程，并计算 1 g 氢核达成这个反响后开释出多少焦耳的能量．(保存三位有效数字 )答案14010 41H→2He＋2＋1e 6.74×10 J分析该反响的核反响方程为：14He＋ 20 e，4 H →12＋1由此可知，均匀每个氢核反响开释出的能量为E ＝2.8 ×106eV ＝7×105eV041 g 氢核 (即 1 mol) 所包含的氢核的粒子个数为 6.02 ×1023个应开释出的总能量 E 为：E＝ 7×105×6.02 ×1023 eV≈6.74×1010 J.。

高中物理人教版选修3-5 第十九章原子核 6.核裂变选择题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．原子核的平均结合能变大，释放出能量【答案】D【解析】发生核反应过程中，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，因重核在分裂为中等质量的原子核时，平均结合能增加而释放出能量，D正确．选择题铀核裂变时，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【答案】C【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。

选择题链式反应中，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【答案】B【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。

选择题贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病．下列叙述错误的是(? )A．铀238的衰变方程式为：→＋B.和互为同位素C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变D．贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性【答案】D【解析】铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A 项正确；铀238和铀235质子数相同，互为同位素，B项正确；核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C项正确；贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D项错．选择题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【答案】A【解析】核电站利用核能发电，它的核心设施是核反应堆．反应堆中的核反应主要是铀235吸收慢中子后发生的裂变，反应堆利用浓缩铀制成铀棒，作为核燃料，选项A正确．选择题一个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＋―→＋＋2，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【答案】A【解析】X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140，B错误；中子数为140－(92－38)＝86，故A正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，故C、D错误．选择题如图所示，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．使反应速度加快D．控制反应速度，调节反应速度的快慢【答案】D【解析】在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用，镉棒起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用．选择题下面是铀核裂变反应中的一个：＋―→＋＋10已知铀235的质量为235.043 9u，中子质量为1.008 7u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2u，则此核反应中(? ) A．质量亏损为Δm＝235.043 9u＋1.008 7u－89.907 7 u－135.907 2uB．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)uC．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)2JD．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×931.5MeV【答案】BD【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“1u的亏损放出能量931.5MeV”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。

第6节核裂变课后训练1．下列关于重核裂变的说法中，正确的是( )A．核裂变反应是一个吸能反应B．核裂变反应是一个放能反应C．核裂变反应的过程质量亏损D．核裂变反应的过程质量增加2．为了安全核反应堆要用厚厚的混凝土将其完全封闭。

这里的混凝土层所起的作用是防止( )A．核爆炸 B．射线外泄C．核燃料外泄 D．快中子外泄3．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．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、减速剂、碰撞系统和传热系统D．原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统4．2009年12月28日，我国首批三代核电AP1000自主化依托项目——中国电力投资集团公司山东海阳核电项目一期工程正式开工。

山东海阳核电站位于海阳市留格庄镇原冷家庄和董家庄，地处三面环海的岬角东端，占地面积2 256亩，海阳核电站全部建成之后，将成为迄今为止中国最大的核能发电项目。

关于海阳核电站能量来自于( )A．天然放射性元素衰变放出的能量B．人工放射性同位素衰变放出的能量C．重核裂变放出的能量D．化学反应放出的能量5．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6．一个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＋1 0n→X＋9438Sr＋21n，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7．某核反应堆每小时消耗浓缩铀(铀235的含量占5%)200 g，假定每个铀核裂变时释放的能量是200 MeV，核反应堆的效率为90%，求该核反应堆的输出功率。

主动成长夯基达标1.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.中子从铀块中通过时，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，放出核能思路解析：根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程.因而释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量.链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积.如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生.在裂变反应中核子数是不会减小的，如U 23592裂变为Sr 9038和Xe 13654的核反应，其核反应方程为 n 10Xe S r n U 101365490381023592++→+,其中各粒子质量分别为m U =235.043 9u,m n =1.008 67 u, m Sr =89.907 7 u,m Xe =135.907 2 u, 质量亏损为Δm =(m U +m n )-(m Sr +m Xe +10m n )=0.151 0 u可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此选项A 、B 、C 均错.重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，必然发生质量亏损，从而释放出核能.综上所述，选项D 正确. 答案：D2.利用重核裂变释放核能时选用铀235核，主要原因是（ ） A.它裂变放出核能比其他重核裂变多 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.它比较容易发生链式反应思路解析：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，D 项正确. 答案：D3.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，来改变中子的速度思路解析：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：C4.下列核反应中，表示核裂变的是（ ）A.He Th U 422349023592+→B.n 3Kr Ba n U 108936144561023592++→+C.e S i P 0130143015+→D.n C He Be 101264294+→+思路解析：裂变是重核俘获中子后变成中等质量的原子核，同时还要放出几个中子.答案：B5.一个铀235吸收一个中子后发生的反应式是n 10Sr Xe n U 109038136541023592++→+，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m 1,锶90核的质量为m 2,真空中光速为c ，则释放的能量E 等于 …（ ）A.（M -m 1-m 2）c 2B.(M +m -m 1-m 2)c 2C.(M -m 1-m 2-9m )c 2D.(m 1+m 2+9m -M )c 2思路解析：铀235裂变时的质量亏损：Δm =M +m -m 1-m 2-10m =M -m 1-m 2-9m ，由质能方程可得：E =Δm c 2=(M -9m -m 1-m 2)c 2. 答案：C6.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的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：n 2Sr Xe n U 109538139541023592++→+ 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200MeV 的能量，合3.2×10-11J 以上说法中完全正确的是( ) A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④思路解析：由U 23592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，故答案为D.答案：D7.已知在铀235裂变成钡和氪的过程中，质量亏损Δm =0.215 3 u,则反应中平均每个核子释放的能量为多少？思路解析：铀核裂变为不同的产物时，每个核子释放的能量不同，一般来说平均每个核子释放的能量约为1 MeV.由爱因斯坦质能方程，可求得铀核裂变时放出的能量：ΔE =Δm c 2=0.215 3×931.5 MeV=201 MeV铀核中含有235个核子,所以平均每个核子释放的能量为235201MeV=0.86 MeV. 答案：0.86 MeV8.U 23592受中子轰击时会发生裂变，产生Ba 14156和Kr 9236，同时放出200 MeV 的能量.现要建设发电功率是5×105kW 的核电站，由铀235作为原子锅炉的燃料.假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需纯铀235的质量为多大？（阿伏加德罗常数为6.02×1023个/mol ）思路解析：铀235释放的能量等于一天发电的电能，计算出发电功率为5×105 kW 的发电站一天发出的电能，也就是一天所需要的铀235释放的核能，进而求得铀235的质量.先根据发电功率计算出每天应发电能的总量为： E =24×3.6×103×5×105×103 J=4.32×1013 J,要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目为：19813106.11021032.4-⨯⨯⨯⨯=n =1.35×1024个， 则对应的质量为23241002.61035.1⨯⨯=⋅=U M N n m ×235×10-3kg=0.527 kg. 答案：0.527 kg9.裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核U 23592为燃料的反应堆中，U 23592俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种方式可表示为：n 3Sr Xe n U 109438139541023592++→+ 235.043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4反应方程下方的数字是中子及有关原子核静止时的质量（以原子质量u 为单位），已知的质量对应的能量为9.3×102 MeV ,求放出的能量.思路解析：裂变前后的质量亏损是：Δm =(235.043 9+1.008 7-138.917 8-93.915 4-3×1.008 7)u, 由质能方程E =m c 2有ΔE =Δm c 2,即放出的能量ΔE =Δm ×9.3×102 MeV=1.8×102 MeV. 答案：1.8×102 MeV10.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X a Kr Ba n U 9236141561023592++→+是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n 10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U 23592、Ba 14156、Kr 9236核的质量，m n 、m p 分别表示中子、质子的质量，c 为光在真空中传播的速度，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μ=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 =2.78×10-11J,核的质量m U =390×10-27kg,求每年（1年=3.15×107s ）消耗的U 23592的质量.思路解析：(1)由反应方程可知：X 为10n ，a 为3，释放的能量为ΔE =（m u -m Ba -m Kr -2m n ）c 2.(2)因电站发电效率为40%，故电站消耗235U 的功率为%4010%406=='P P =2.5×106 kW ,电站每年消耗235U 的能量为W =Pt =2.5×109×3.15×107 J=7.875×1016J,每年消耗的235U 的质量为1127161078.21039010875.7--⨯⨯⨯⨯=∆=U m E W M kg=1 105 kg. 答案：n 10 3 （m u -m Ba -m Kr -2m n ）c 2 （2）1 105 kg11.一静止的U 23592核转变为Th 22890核时放出一个α粒子，已知232U 、228Th 和α粒子的相对原子质量分别为M 0、M 1、M 2，求放出的α粒子的初动能.思路解析：首先根据质量关系，可计算出核反应过程中释放出的核能，设232U 、228Th 和He 核的质量分别为m 0、m 1、m 2，则核反应放出的能量为ΔE =（m 0-m 1-m 2）c 2,忽略电子的质量，一个232U 原子的质量应为00m N M =（N 为阿伏加德罗常数）.同理11m N M=,22m NM =,即Nc M M M E 2210)(--=∆;因为反应前后总动量守恒，设反应后228Th 与HE 核的动量分别为p 1、p 2，则p 1-p 2=0.设228Th 与HE 核的动能为E k1、E k2,则12112m pE k =,22222m p E k =,故α粒子的初动能为2210211211222)(2c M M M M M m m m E m m p --+=+∆=.答案：2210211)(c M M M M M m --+12.某些放射性元素在一定条件下发生衰变，产生一个新核以及一个质量较小的粒子，同时放出能量.当一个镭（226Ra ）发生衰变时，产生了一个α粒子以及一个氡（222Rn ）的核，过程如下：Rn He Pa 222864222688+→.若已知衰变时释放的能量（即He 42粒子与Rn 22286核的动能之和）为4.8 MeV,求α粒子的动能.思路解析：设镭衰变前是静止的，系统动量为零，由动量守恒定律得m αv α=m Rn v Rn (其中v α和v Rn 是α粒子与氡核的速度).将上式转变为2)(2)(22Rn Rn v m v m =αα 即2222Rn Rn Rn vm m v m m =ααα,也即m αE kα=m Rn E kRn 其中E kα和E kRn 是α粒子、氡核的动能). 同时，由题意知E kα+E kRn =4.87 MeV , 所以可得nR Rnk m m m E +=αα87.4.答案：nR Rnm m m +α87.413.在原子反应堆中，用石墨（碳）作减速剂使快中子变成慢中子，已知碳核的质量是中子质量的12倍.假设中子与碳核的碰撞是弹性的（即碰撞中不损失动能），而且碰撞前碳核是静止的,试求：（1）设碰撞前中子的动能为E 0,经过一次碰撞后，中子的动能损失；（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）思路解析：(1)设中子的质量为m ，速度为v 0，碰撞后速度为v 1;碳核的质量为m ′,碰撞后的速度为v ,mv 0=mv 1+m ′v ,①22120212121v m mv mv '+=, ② 由①②解得021311v v -=.碰撞一次，中子的动能损失02120169482121E mv mv E =-=∆. (2)中子与碳核第一次碰撞后剩余的动能02211)1311(21E mv E ==同理，经第二次碰撞后，中子剩余的动能为022222)1311(21E mv E ⨯==……第n 次碰撞后，中子剩余的动能为022)1311(21E mv E n n n ===10-6E 0 两边取对数得2n （l g 11-l g 13）=-6, 2n (1.041-1.114)=-6 解得n =41.4，因此至少要碰撞42次，中子的动能才能小于10-6E 0. 答案：（1）016948E （2）42次。

19.6 重核的裂变同步测试1．重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核的过程叫_______________，反应释放出的中子又轰击另一个重核……这样的反应一次接一次地进行下去，这样的过程叫________________，通常把此过程中的最小体积叫做它的___________体积，相应的质量叫___________质量。

2．原子核的链式反应也可以在人工控制下进行，从而实现了____________的可控释放。

实验可控的条件是控制引起链式反应的____________的数目，方法是在核反应堆的___________之间插入一些镉棒，镉具有吸收___________的能力，当将镉棒插得深一些时，就能更多的_________________，从而使链式反应的速度慢下来，这种镉棒也叫_____________。

3．写出下列核反应的类型：14 7N＋42He→178O＋11H ________________，23892U →23490Th＋42He_________________，204 80Hg＋1n→20278Pt＋211H＋1n________________，23490Th →234 90Pa+01-e ________________，21084Po →20682Pb＋42He ________________。

4．下列核反应方程中，符号“X”表示中子的是( )A．94Be +42He→126C+X B．147N+42He→178O+XC．20480Hg+1n→20278Pt +211H+X D．23992U→23993Np+X5．下列核反应方程中正确的是( )A．23892U →23490Th+21H B．94Be +42He →126C +1nC．23490Th →23490Pa+01-e D．3115P →3114Si+01e6．原子反应堆是实验可控核裂变链式反应的一种装置，它的组成主要有( )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、减速剂、碰撞系统和传热系统D．原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统7．为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害和对环境的污染，需采取哪些措施？（举2种）8．核电站在运转过程中，如若发生事故，造成放射性污染，这对人体的遗传和变异有什么影响？9．在所有能源中，核能具有能量密度大、区域适应性强的优势。

课时19. 6重核的裂变核聚变粒子和宇宙1. 知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量。

2. 知道什么是链式反应.会计算重核裂变过程中释放出的能量。

3。

知道什么是核反应堆。

了解常用裂变反应堆的类型,了解核电站及核能发电的优缺点。

4. 了解聚变反应的特点及其条件。

了解可控热核反应及其研究和发展。

5。

知道轻核的聚变能够释放出很多的能量，如果能加以控制，将为人类提供广阔的能源前景.6。

了解构成物质的“基本粒子"及粒子物理的发展史，初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一.1。

核裂变(1）重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为①。

（2）这种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，叫作核裂变的②链式反应。

(3)通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的③临界体积，相应的质量叫作④临界质量。

2。

核电站（1）核燃料——⑤铀棒，由浓缩铀制成。

（2)控制棒—-由镉做成，用来控制⑥反应速度.（3）减速剂由石墨、重水或普通水(有时叫轻水）做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量减少，变成⑦慢中子，以便让U235俘获。

（4)冷却剂：用水或液态钠等流体将反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却。

（5）水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，防止核辐射。

3。

核聚变两个轻核结合成质量较大的核,这样的反应叫作⑧聚变。

聚变的条件：要加热到几百万摄氏度的高温。

4. 受控热核反应聚变与裂变相比有很多优点：轻核聚变产能效率高;地球上聚变燃料的⑨储量丰富；轻核聚变反应更为⑩安全、清洁.5. 粒子和宇宙（1)“基本粒子”不基本：科学家发现数以百计的新粒子,它们不是由中子、质子、电子组成，还发现中子、质子本身有复杂的结构.(2）发现新粒子:按粒子与各种相互作用的关系，可分为三大类，强子、轻子和媒介子.（3）夸克模型:1964年提出的夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫作夸克。

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。