20192020学年高中物理第十九章原子核6核裂变练习(含解析)新人教选修35

20192020学年高中物理第十九章原子核6核裂变练习(含分析)新人教版选修3520192020学年高中物理第十九章原子核6核裂变练习(含分析)新人教版选修357/7螈PAGE7蚃蚁膁羀20192020学年高中物理第十九章原子核6核裂变练习(含分析)新人教版选修35

核裂变

基础牢固

1.(多项选择)在以下四个方程中,x1、x2、x3和x4各代表某种粒子,判断正确的选项是()

235195138231238234Th+x24427①92③④U+0n→38Sr+54Xe+3x1②1H+x→2He+0n92U→9012Mg+2He→13Al+x234A.x1是中子B.x2是质子C.x3是α粒子D.x4是氚核剖析A项,依照核电荷数和质量数守恒可得x1的电荷数为0,质量数为1,因此确定x1为中子,A正确;B项,依照核电荷数和质量数守恒可得x2的电荷数为1,质量数为2,因此确定x2为氘核,B错误;C项,依照核电荷数和质量数守恒可得x3的电荷数为2,质量数为4,因此确定x3为α粒子,C正确;D项,依照核电荷数和质量数守恒可得x4的电荷数为1,质量数为1,因此确定x4为质子,D错误。

答案AC

2.为使链式反应平稳进行,以下方法可行的是()

铀块可制成任何的体积

铀核裂变释放的中子可直接去轰击别的的铀核

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

剖析由于使铀块发生链式反应的体积应大于临界体积,故A错误;铀核裂变释放出的为快中子,不能够

直接用来轰击铀核,必定用慢化剂减速,而镉棒是用于控制中子数量的,故C正确,B、D错误。

答案C

3.核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生的裂变反应。在众多的裂变反应中,有一种反应方

程为23592U+10n→14156Ba+9236Kr+aX,其中X为某种粒子,a为X的个数,则()

为中子,a=2为中子,a=3

为质子,a=2为质子,a=3

剖析由核反应前后的质量数守恒和电荷数守恒,可计算出a=3,且X为中子,故本题选B。

答案B

4.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。发电站的核能本源于

23592U的裂变,以下说法正确的选项是()

A.反应堆中核反应速度平时是采纳调治23592U的体积来控制的

B.23592U的一种可能裂变成23592U+10n→13954Xe+9538Sr+210n

C.23592U是天然放射性元素,高升温度后它的半衰期会缩短

,但它对环境的污染比火电站严重剖析反应堆中核反应速度由控制棒(镉棒)吸取中子的多少来控制235,这,A错;U裂变有多种可能性92是其中常有的一种,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;核电站的核能是干净能源,污染少,D错。答案B

1

5.裂变反应是目前核能利用中常用的反应,以原子核92235U为燃料的反应堆中,当92235U俘获一个慢中子后发生的裂变反应能够有多种方式,其中一种可表示为:23511399492+0→54+38Sr93.91543+01n反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量(以原子质量单位u为单位)。已知1u的质量对应的能量为2MeV。9.3×10MeV,此裂变反应释放出的能量是剖析E=m·c2=(235.0439+1.0087-138.9178-93.9154-3×1.0087)×9.3×102MeV≈179.8MeV。答案179.8

6.现有的核电站常用的核反应之一是:23592U+10n→14360Nd+Zr+310n+8-10e+??

核反应方程中的??是反中微子,它不带电,质量数为零,试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数;

(2)已知铀核的质量为235.0439u,中子的质量为1.0087u,钕(Nd)核的质量为142.9098u,锆核的质量为89.9047u,试计算1kg铀235裂变释放的能量为多少?(已知1u质量相当于931.5MeV的能量,且1u=1.6606×10-27kg)剖析(1)锆的电荷数Z=92-60+8=40,质量数A=236-146=90。(2)1kg铀235中铀核的个数为n=1-27≈2.56×1024××10不考虑核反应中生成的电子质量,1个铀235核裂变产生的质量损失为m=0.212u,释放的能量为

E=0.212×931.5MeV≈197.5MeV

则1kg铀235完好裂变释放的能量为

E=nE=2.56×1024×197.5MeV≈5.1×1026MeV。

答案(1)4090(2)8.11013J×7.一静止的92238U核经α衰变成为90234Th,释放出的总动能为4.27MeV。问此衰变后90234Th核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)?剖析据题意知,此α衰变的方程为92238U→90234Th+24He依照动量定理得mαvα=mThvTh①式中,mα和mTh分别为α粒子和Th核的质量,vα和vTh分别为α粒子和Th核的速度的大小,由题设条件知1212m??α+②αThk22??α=4③??Th234

式中Ek=4.27MeV是α粒子与Th核的总动能。

由①②③式得1mTh??2=??αEk④2Th??α+??Th

2

代入数据得,α衰变后23412=0.07MeVTh答案0.07MeV能力提升1.铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了以下的裂变反应:92235U+01n→a+b+201n则a+b可能是()A.54140Xe+3693KrB.56141Ba+3692KrC.56141Ba+3893SrD.54140Xe+3894Sr剖析依照核反应中的质量数守恒可知,a+b的质量数应为235+1-2=234,质子数应为92,A项中的质量数为140+93=233,B项中质量数是141+92=233,C项中质量数为141+93=234,质子数为56+38=94,D项中质量数为140+94=234,质子数为54+38=92,综上可知,答案为D。答案D2.以下说法正确的选项是()A.12C与14C是同位素,它们的化学性质其实不一样样

B.核力是原子核内质子与质子之间的力,中子和中子之间其实不存在核力C.在裂变反应2351n→144891235144Ba和89Kr都大,但比结合能没92U+56Ba+Kr+3n中,U的结合能比5636036092有14456Ba或8936Kr大

D.α、β、γ三种射线都是带电粒子流

剖析同位素的核外电子数相同,因此一种元素的各种同位素都拥有相同的化学性质,A错误;原子核内相邻的质子和中子之间均存在核力,B错误;核子数越多其结合能也越大,因此92235U的结合能比56144Ba和3689Kr都大,但92235U的比结合能比56144Ba和3689Kr都小,C正确;α射线、β射线都是带电粒子流,而γ射线是电磁波,不带电,故D错误。答案C3.我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要,研制了一种小型核能电池,将核反应释放的核能转变成电能,需要的功率其实不大,但要便于防范其产生的核辐射。请据此猜想

“玉兔号”所用核能电池有可能采纳的核反应方程是()

A.31H+21H→42He+10n

B.23592U+10n→14156Ba+9236Kr+310n

C.23894Pu→23895Am+0-1e

D.2713Al+42He→3015P+10n

剖析A是聚变反应,反应激烈,不能人工控制;B是裂变反应,诚然实现了人工控制,但因反应激烈,防

护要求高,还不能够小型化;C是人工放射性同位素的衰变反应,是小型核能电池主要采纳的反应方

式;D是人工核反应,需要高能α粒子。答案C

2354.(多项选择)核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能。92U+01n→56141Ba+3692Kr+aX是反应堆中发生的好多核反应中的一种,X是某种粒子,a是X粒子的个数,用U、Ba、Kr分别表示mmm23514192U、56Ba、36Kr核的质量,m表示X粒子的质量,c为真空中的光速,以下说法正确的选项是()X

3

为中子,a=2为中子,a=3C.上述核反应中放出的核能E=(m-m-m-2m)c2UBaKrXD.上述核反应中放出的核能E=(m-m-m-3m)c2UBaKrX14101n,a=3,故A错剖析核反应中质量数守恒、电荷数守恒,则知92235U+01n→56Ba+3692Kr+aX中X为误,B正确。由E=2E=(mU+mX-mBa-mKr-2=(2mc可得,3mX)cmU-mBa-mKr-2mX)c,故C正确,D错误。答案BC5.(1)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电,92235U是核电站常用的核燃料。23592U受一其中子轰击后裂变成56144Ba和3689Kr两部分,并产生其中子。要使链式反应发生,裂变物质的体积要(选填“大于”或“小于”)它的临界体积。(2)取质子的质量mp=1.6726×10-27kg,中子的质量mn=1.6749×10-27kg,α粒子的质量mα=6.6467×10-27kg,光速c=3.0×108m/s。请计算α粒子的结合能。(计算结果保留两位有效数字)剖析(1)由质量数和电荷数守恒可知:92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n,可见产生了3其中子,链式反应的一个条件是铀燃料的体积必定大于或等于临界体积。(2)依照爱因斯坦质能方程E=2可求:2-12J。mc,E=(2mp+2mn-mα)c=4.3×10答案(1)3大于(2)4.3×10-12J6.静止的铀238(92238U)经历一次α衰变成为Th原子核,同时放出一个γ光子(频率为ν),已知α粒子的质量为m。(普朗克常量为h,光速为c)写出衰变方程。

(2)若衰变后,α粒子的速度为v,而Th原子核的运动方向恰好与α粒子的速度方向相反,不考虑γ光子的动量,那么Th原子核的速度为多大?(3)若是核反应放出的能量全部转变成粒子的动能和γ光子的能量,那么该衰变发生的质量损失为多大