2015-2016学年高中物理19.6核裂变课时提升训练含解析新人教版选修3-5

PAGEPAGE619.6核裂变1.(多选)(2014·汕尾高二检测)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原子核B.铀核裂变的同时将释放2～3个中子C.为了使裂变的链式反应更容易进行,最好用铀235D.铀块的体积对产生链式反应无影响【解析】选B、C。铀核受到中子的轰击,会引起裂变,裂变的产物是多种多样的,具有极大的偶然性,但裂变成两块的情况较多,也有的分裂成多块,放出几个中子,A错,B对;铀235受中子轰击时,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以上的高能量中子才引起裂变,且裂变的概率较小,C对;要引起链式反应必须使铀块的体积大于临界体积,选项D错。2.下列核反应中,表示核裂变的是()C.1530P→1430Si+【解析】选B。重核的裂变是指重核在中子的轰击下分裂成中等质量原子核的核反应,故B正确。3.(2014·滨州高二检测)铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生如下的裂变反应:

92235U+01n则a+b可能是()A.54140Xe+3693Kr BC.56141Ba+3893Sr D【解析】选D。由原子核反应的质量数守恒及电荷数守恒规律知D正确。4.(2013·成都高二检测)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,依靠释放中子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】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,通过控制中子数量的多少而控制核反应速度,故C正确。5.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】选C。在核反应中,使用的浓缩铀达到临界条件时才能发生链式反应,在反应中石墨作为“慢化剂”使快中子减速为慢中子,使铀核能进一步反应,故它们都不是用来控制核反应速度的方法,A、B、D错;调节中子数目是控制反应速度的方法,镉棒具有很强的吸收中子的能力,故C对。6.(2014·上海高考)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】选B。链式反应是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,故选项B正确。7.(2014·广州高二检测)现已建成的核电站发电的能量来自于()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【解析】选C。现在核电站所用原料主要是铀,利用铀裂变放出的核能发电,故C项正确。8.某核电站每昼夜需消耗220g

92【解析】一昼夜裂变的铀核数N=220235×6.02×1023个=5.64×1023共释放核能E=NΔE=5.64×1023×200×106×1.6×10-19J=1.8×1013J故电功率P=0.25Et=0.25×1.8×101324×3600W答案:5.2×107W9.美国投在日本广岛上的原子弹相当于2×104tTNT炸药放出的能量。原子弹放出的能量约8.4×1013J,试问有多少个

92235U原子核进行分裂?该原子弹中含

92【解题指南】解答本题可按以下思路分析:(1)首先求出发生核裂变的铀核个数。(2)再计算原子弹中铀的最小质量。【解析】一个

92235U原子核分裂时所产生的能量约为200MeV=200×106eV=2.0×108×1.6×10-19J=3.2×10设共有n个

92235U核发生裂变n=8.4×10133.2×1铀的质量m=235×10-3×2.6×10246.02×10答案:2.6×1024个1.015kg1.(多选)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【解析】选A、B、C。核电站与火电站相比,相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多,地球上可开采核矿石储量所能提供的能量约为煤、石油的15倍,只要措施得当,核电站造成的污染很小,核能属于清洁能源,A、B、C均正确;核电站的建造难度较大,D错误。2.(多选)下面是铀核裂变反应中的一个:92235U+01n→54136Xe+3890A.质量亏损为Δm=(235.0439+1.0087-89.9077-135.9072)uB.质量亏损为Δm=(235.0439+1.0087-89.9077-135.9072-10×1.0087)uC.释放的总能量为ΔE=(235.0439+1.0087-89.9077-135.9072-10×1.0087)×(3×108)2JD.释放的总能量为ΔE=(235.0439+1.0087-89.9077-135.9072-10×1.0087)×931.5MeV【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J,故C错。3.(多选)(2013·广东高考)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应式是下列说法正确的有()A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)裂变反应方程的特点及应用。(2)原子核的半衰期的决定因素。【解析】选A、C。核裂变反应是重核被中子轰击后分裂成两个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应,A选项正确;铀块要发生链式反应需达到一定的体积,B选项错误;链式反应可人工控制用以建立核电站,C选项正确;原子核的半衰期由原子核本身的性质决定,与其所处的环境或状态无关,D选项错误。4.

92235U受中子轰击时会发生裂变,产生

56144Ba和

3692Kr,同时放出200兆电子伏特的能量。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的质量为多大?(阿伏加德罗常数取6.02×【解析】核电站每天的发电量为E=Pt=50×104×103×24×3600J=4.32×1013J据题意知,核电站一天的发电量就等于发电站在一天时间内铀235裂变所释放的总能量,故核电站每天所消耗的铀235核的个数为n=E2.00×108×1.6×10-19=故发电站每一天需要的纯铀235的质量为m=nNA·M=1.35×10246.02×1023答案:0.527kg【方法技巧】裂变中核能的计算方法(1)根据爱因斯坦的质能方程计算,用核子结合成原子核时质量亏损(Δm)的千克数乘以真空中光速(c=3×108m/s)的平方,即ΔE=Δmc(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量计算,用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位乘以931.5MeV,即ΔE=Δm×931.5MeV。(3)由核能的转化量计算核能。5.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,释放出大量核能。(1)核反应方程式

92235U+01n→56141Ba+3692Kr+aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种,01n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

92235U、(2)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%。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中放出的核能ΔE=2.78×10-11J,铀核的质量mU=390×10-27kg,求每年(1年=3.15×107s)消耗的

92235U的质量【解析】(1)由反应方程可知:X为

01n,a为3,释放的能量为ΔE=(mU-mBa-mKr-2mn)c(2)因核电站发电效率为40%,故