2024-2025学年高中物理课时分层作业16核裂变含解析新人教版选修3-5

PAGE2-课时分层作业(十六)(时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．关于重核裂变，下列说法正确的是()A．重核裂变成中等核要汲取能量B．中子进入铀块中时，肯定能发生链式反应C．重核裂变过程中质量数削减D．较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能[解析]中等大小的原子核的平均结合能最大，这些核最稳定．假如使较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出能量．由此知A错误，D正确；当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子假如能引起其他铀核裂变，链式反应才能进行，B错误；核反应满意电荷数守恒和质量数守恒，C错误．[答案]D2．关于核反应堆中用镉棒限制反应速度的原理，下列说法正确的是()A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少限制反应速度B．用镉棒插入的多少限制快中子变为慢中子的数量C．利用镉棒对中子汲取实力强的特点，依靠插入的多少限制中子数量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限制反应速度[解析]镉棒不是离子源不会释放中子，A错误；也不是减速剂，不能使快中子变为慢中子，也不阻碍铀的裂变，B、D错误；镉棒对中子有汲取作用，通过中子强度检测器检测，当反应太强时，限制棒能自动插入，多汲取中子，反之，自动抽出，少汲取中子，故C正确．[答案]C3．关于重核裂变的说法正确的是()A．重核裂变为两个中等质量的核时，重核的中子数要比裂变后的两个中等质量核的中子数少B．只要用中子轰击铀块，就肯定能发生链式反应C．为了使裂变的链式反应简单发生，不能利用裂变时产生的中子D．裂变过程中释放能量，质量亏损[解析]重核裂变为两个中等质量的核时，会产生两到三个中子，因而分裂后的中子数减小，A错误；链式反应的发生是有条件的，铀块的体积必需大于其发生链式反应的临界体积，链式反应一旦发生，中子轰击铀核裂变产生的中子再次引起其他铀核的裂变，且能不断接着下去，B、C错误；重核裂变时质量发生亏损，总能量减小，减小的能量对外释放，D对．[答案]D4．1938年哈恩用中子轰击铀核，发觉产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线．下列关于这个试验的说法中正确的是()A．这个试验的核反应方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)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可以用爱因斯坦的光电效应方程来计算D．试验中产生的γ射线，其穿透实力极强[解析]依据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：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，选项A错误；铀核裂变过程中，产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量依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射线频率很高，穿透实力极强，是能量极高的光子，选项D正确．[答案]D5．一个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，其裂变方程式为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，B错误；中子数为140－(92－38)＝86，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错误．[答案]A6．(多选)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，发电站的核能来源于eq\o\al(235,92)U的裂变，下列说法正确的是()A．eq\o\al(235,92)U原子核中有92个质子，143个中子B.eq\o\al(235,92)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eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nC．eq\o\al(235,92)U是自然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，上升温度半衰期缩短D．一个eq\o\al(235,92)U裂变能放出200MeV的能量，合3.2×10－11J[解析]由eq\o\al(235,92)U的质量数和电荷数关系易知A正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200MeV＝200×106×1.6×10－19J＝3.2×10－11J，所以D正确．[答案]ABD二、非选择题(14分)7．用中子轰击铀核(eq\o\al(235,92)U)，其中一个可能的反应是分裂成钡(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]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(1,0)n，则核反应前后的质量亏损为Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝0.3578×10－27kg，由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.3578×10－27×(2.9