2024-2025学年高中物理第十九章原子核6重核的裂变课堂演练含解析新人教版选修3-5

PAGE5-重核的裂变1．原子反应堆是实现可限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、冷却系统和限制调整系统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解析：原子反应堆主要由四部分组成：原子燃料、减速剂、冷却系统和限制调整系统．故选A.答案：A2.核反应堆是人工限制链式反应速度、并获得核能的装置.它是由以下几个主要部件构成：（1）铀棒；（2）限制棒；（3）减速剂；（4）冷却剂.关于限制棒的主要作用，下面说法正确的是（）A.使快中子减速，维持链式反应的进行B.汲取中子，限制链式反应的速度C.冷却降温，限制核反应堆的温度不要持续上升D.限制铀的体积不要超过临界体积解析：限制棒是用含有金属铪、铟、银、镉等材料做成的，可以有效汲取反应堆中的中子；中子越多，核反应越猛烈，故核反应堆就像一堆火一样，要想让核燃料的“火势”减弱或加强，可通过调整限制棒在核反应堆里的高度来实现，插入得越深，“吃”掉的中子越多，拔出的越高，产生的中子越多；要想关闭核反应堆，只需把足够量的限制棒插入到核反应堆里即可.答案：B3.eq\o\al(235,92)U汲取一个慢中子后，分裂成eq\o\al(136,54)Xe和eq\o\al(90,38)Sr，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：设放出的粒子的质量数为x，电荷数为y，核反应过程满意质量数守恒和电荷数守恒．由题意可得由此推断该核反应放出的肯定是中子，且个数是10.答案：C4．一个eq\o\al(235,92)U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eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，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，依据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削减解析：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．裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错．答案：AA级抓基础1.（多选）轴核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Br＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，下列说法正确的是（）A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.轴块体积对链式反应的发生无影响C.轴核的链式反应可人工限制D.轴核的半衰期会受到环境温度的影响解析：由核反应方程式可以看出该反应生成了3个中子，A正确；铀块体积需达到临界体积才能发生链式反应，所以轴块体积对链式反应的发生有影响，B错误；铀核的链式反应可以通过限制棒进行人工限制，C正确；放射性物质的半衰期是元素本身的属性，与外界物理环境和化学环境均无关，D错误.答案：AC2.下列核反应中，表示核裂变的是（）A.eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th＋eq\o\al(4,2)He B.eq\o\al(14,)6C→eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,)56Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,)6C＋eq\o\al(1,0)n解析：A是α衰变方程；B是β衰变方程；C是重核裂变方程；D是原子核的人工转变方程；故选C.答案：C3.（多选）铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应定名为核裂变.1947年中国科学家钱三强、何泽慧在试验中视察到铀核也可能分裂为三部分或四部分，其概率大约是分裂为两部分的概率的千分之三.关于铀核的裂变，下列说法正确的是（）A.裂变的产物不是唯一的B.裂变的同时能放出2～3个或更多个中子C.裂变能够释放巨大能量，每个核子平均释放的能量在裂变反应中比在聚变反应中的大D.裂变物质达到肯定体积（即临界体积）时，链式反应才可以持续下去解析：因铀核也可能分裂为三部分或四部分，则裂变的产物不是唯一的，选项A正确；因裂变是链式反应，则裂变的同时能放出2～3个或更多个中子，在重新轰击铀核放射裂变，选项B正确；核子在一次聚变反应中释放的能量不肯定比裂变反应多，但平均每个核子在聚变中释放的能量肯定大，故C错误；裂变物质达到肯定体积（即临界体积）时，链式反应才可以持续下去，选项D正确；故选ABD.答案：ABD4.（多选）2024年11月6日“华龙一号”核电项目首台发电机已通过“型式试验”，全部指标达到和优于设计要求，标记着我国“华龙一号”首台发电机自主研制胜利.“华龙一号”是利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电的.eq\o\al(235,92)U是核电站常用的核燃料.eq\o\al(235,92)U受一个中子轰击后裂变成eq\o\al(141,56)Ba和eq\o\al(92,36)Kr两部分，并产生3个中子.要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积.已知eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(141,56)Ba、eq\o\al(92,36)Kr和中子eq\o\al(1,0)n的质量分别是235.0439u、140.9139u、91.8973u和1.0087u.若取1u＝931.5MeV，则下列说法正确的是（）A.该核反应方程为：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nB.该核反应方程为：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC.因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数削减D.一个eq\o\al(235,92)U裂变时放出的能量约为ΔE＝200.55MeV解析：eq\o\al(235,92)U受一个中子轰击后裂变成eq\o\al(141,56)Ba和eq\o\al(92,36)Kr两部分，产生3个中子，依据质量数守恒，则有：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，故A错误，B正确；该核反应过程中，发生质量亏损，释放能量，但是反应前后总质量数保持不变，故C错误；由题知，Δm＝235.0439u－140.9139u－91.8973u－2×1.0087u＝0.2153，由质能方程ΔE＝Δmc2，取1u＝931.5MeV，代入数据解得放出的能量约为ΔE＝200.55MeV，故D正确.答案：BDB级提实力5.一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程eq\o\al(235,92)u＋X→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示，下列说法正确的是（）A.核反应方程中，X粒子是α粒子B.核反应方程中，X粒子是质子C.eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr相比，eq\o\al(144,56)Ba核的比结合能最大，它最稳定D.eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr相比，eq\o\al(235,92)U核的核子数最多，它的结合能最大解析：依据U235核裂变的特点可知，U235须要汲取一个中子后才会发生裂变，所以X肯定是中子，故AB错误；依据比结合能的曲线可知，在Fe56旁边原子核的比结合能最大，然后随核子数的增大，比结合能减小，所以eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr相比，eq\o\al(89,36)Kr核的比结合能最大，它最稳定.故C错误；由于在核反应eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n的过程中释放核能，可知，eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr相比，eq\o\al(235,92)U核的核子数最多，它的结合能最大.故D正确.答案：D6．一个铀235汲取一个中子发生核反应时大约放出196MeV的能量，则1g纯eq\o\al(235,)92U完全发生核反应时放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)()A．NA×196MeV B．235NA×196MeVC．235×196MeV D.eq\f(NA,235)×196MeV解析：由于1mol的铀核质量为235g，1g铀235的摩尔数为eq\f(1,235)，因此1g铀235释放的能量E＝eq\f(NA,235)×196MeV，故D正确．答案：D7．用中子轰击铀核(eq\o\al(235,92)U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(eq\o\al(141,56)Ba)和氪(eq\o\al(92,36)Kr)两部分，放出3个中子．各个核和中子的质量如下：mU＝390.3139×10－27kg，mn＝1.6749×10－27kg，mBa＝234.0016×10－27kg，mKr＝152.6047×10－27kg.试写出核反应方程，算出反应中释放的核能．解析：依据反应前后的质量数守恒、核电荷数守恒和反应中的能量守恒，就可以写出核反应方程．依据该反应前后的质量亏损，用爱因斯坦的质能方程就可算出释放的核能．此铀核裂变方程为：eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al