高中物理 第19章 原子核 第6节 核裂变课时作业 新人教版选修

系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。第6节 核裂变基础夯实一、选择题(13题为单选题，46题为多选题)1(汕头20142015学年高二下学期检测)U吸收一个慢中子后，分裂成Xe和Sr，还放出()A1个粒子B3个中子C10个中子D10个质子答案：C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。由题意可知则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(南昌20142015学年高二下学期检测)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()AUnSrXe10nBNaMgeCNHeOHDUThHe答案：A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为衰变，C是发现质子的反应，D是衰变。3(济南市部分重点高中20142015学年高二下学期联考)1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些射线。下列关于这个实验的说法中正确的是()A这个实验的核反应方程是UnBaKrnB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实验中产生的射线穿透能力极强答案：D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：UnBaKr3n，选项A不正确；铀核裂变过程中产生射线，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；核反应中产生的射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D正确。4关于铀核裂变，下述说法正确的是()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答案：BC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。5关于原子核反应堆，下列说法正确的是()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能答案：ABD解析：铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，A正确。镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，B正确。慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，C错误。水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，D正确。6(重庆一中20152016学年高二下学期期中)下列说法正确的是()A卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为HeNOHB铀核裂变的核反应是UBaKr2nC已知质子、中子、粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么，2个质子和2个中子结合成一个粒子，释放的能量是(2m12m2m3)c2D铀(U)经过多次、衰变形成稳定的铅(Pb)的过程中，有4个中子转变成质子答案：AC解析：根据物理学史知选项A正确；铀核裂变必须吸收慢中子，B错误；根据爱因斯坦质能方程，知C正确；UPb8He6e，有6个中子转变或原子，故D错误。二、非选择题72015年9月3日，是我国纪念抗日战争和世界反法西斯战争胜利70周年。1945年7月，为了加速日本军国主义的灭亡，促使日本早日无条件投降，美国在日本的广岛、长崎投下了两枚原子弹。落在日本广岛的原子弹，其爆炸力相当于2104t TNT爆炸的能量(约8.41013J)，由此可知该原子弹中铀235的质量是多少千克？(已知裂变的核反应方程UnBaKr3n201 MeV，阿伏加德罗常数NA6.021023)答案：1.02kg解析：由核反应方程知，一个铀核裂变能放出201MeV的能量，1mol铀核裂变放出的能量为E16.021023201MeV1.9361013J,1 mol铀核的质量为0.235kg，则原子弹中铀核的质量为m0.235kg0.235kg1.02kg。能力提升一、选择题(1、2题为单选题，3、4题为多选题)1(枣庄20142015学年高二下学期检测)2020年以前我国将新增投产2300万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法错误的是()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核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理答案：B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，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正确。2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的裂变，现有四种说法：U原子核中有92个质子，143个中子；U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UnXeSr2n；U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；一个U裂变能放出200MeV的能量，合3.21011J。以个说法中完全正确的是()ABCD答案：D解析：由U的质量数和电荷数关系易知正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知正确；半衰期不受外界因素干扰，故错误；通过计算知正确，故答案为D。3下面是铀核裂变反应中的一个：UnXeSr10n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m235.043 9u1.008 7u89.907 7 u135.907 2uB质量亏损为m(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.0087)uC释放的总能量为E(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.0087)(3108)2JD释放的总能量为E(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.0087)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(3.0108)2，总能量单位才是焦耳，故C错。4(清远市20132014学年高二下学期期末)2011年3月由9.0级地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，导致大量I泄露在大气中，I是一种放射性物质，会发生衰变而变成Xe元素。下列说法中正确的是()A福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电BI发生衰变的方程式为IXeeCI原子核内有53个质子，78个中子D如果将碘131的温度降低到0度以下，可以延缓其衰变速度答案：BC解析：核电站是利用核裂变来发电，A错；根据原子核的结构和方程式书写规则可判BC正确；衰变与物质所处的物理、化学状态无关，D错。二、非选择题 5在各种能源中，核能具有能量密度大、地区适宜性强的优势，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。核反应方程UnBaKraX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_，a_，以mU、mBa、mKr分别表示U、Ba、Kr核的质量，mn、mp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E_。答案：n3mc2(mUmBamKr2mn)c2解析：铀235裂变除生成Ba、Kr外，还产生适当数目的中子，即式中的X为中子，由电荷数和质量数守恒得产生的中子的个数为a2351141923。反应过程中的质量亏损mmUmnmBamKr3mnmUmBamKr2mn，故核能Emc2(mUmBamKr2mn)c26(湖北省部分重点中学20152016学年高二下学期期中)在所有能源中，核能具有能量密度大、区域适应性强的优势。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，释放出大量的核能。(1)核反应方程UnBaKraX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，则a的值为多少，X表示哪一种核？(2)上述反应中，分别用mU、mB、mK表示U、Ba、Kr的质量，用mn和mp表示中子和质子的质量，则该反应过程中释放的核能为多少？(3)有一座核能发电站，发电能力P1106kW，核能转化为电能的效率45%，设反应堆中发生的裂变反应全是(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能E2.781011J，铀核的质量mU3.91025kg，求每年需要消耗的铀的质量。(结果保留2位有效数字)答案：(1)3中子(2)(mUmBmk2mn)c2(3)0.98t解析：(1)根据质量数和核电荷数守恒可得：X的电荷数为0，质量数为1，X为中子，a3。(2)反应过程中质量亏损为mmUmBmK2mn，根据质能方程：Emc2，可得该反应过程中释放的核能