2017-2018学年高中物理选修3-5检测19-6 含答案 精品

19.6 新提升·课时作业

基础达标

1. 92U吸收一个慢中子后，分解成 54Xe和38Sr，并放出( ) A．一个α粒子 B．一个氘核 C．三个中子 D．两个中子

【解析】 核反应方程为 92U＋0n→ 54Xe＋38Sr＋30n，故C正确． 【答案】 C

2．为使链式反应平稳进行，可采用下列办法中的( ) A．铀块可制成任何的体积

B．铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核 C．通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

【解析】 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，不能直接再去轰击铀核，必须用慢化剂减速，而镉棒是用于控制中子数量的，故C正确，B、D错误．

【答案】 C

3．一个 92U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 92U＋0n→X＋

9438

235

235

1

235

1

139

94

1

235

139

94

Sr＋20n，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，根据E＝mc，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减少

【解析】 首先根据裂变反应中质量数、电荷数守恒确定X的核电荷数和核子数，然后

2

1

由于

235

92U裂变为中等质量的原子核，平均结合能增加，必定释放能量，发生质量亏损进行

分析判断．

【答案】 A

4．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】 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，而是利用对中子吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故C正确．

【答案】 C

5．镉棒在核反应堆中所起的作用是( ) A．使快中子变成慢中子 B．使慢中子变成快中子 C．使反应速度加快

D．控制反应速度，调节反应速度的快慢

【解析】 在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用．镉棒又叫控制棒，起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用，故D正确．

【答案】 D

6．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等，在下列核反应中，属于核裂变反应的是( )

A. 5B＋0n→3Li＋2He B. 92U→ 90Th＋2He C. 7N＋2He→ 8O＋1H D. 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n

【解析】 核裂变反应是指重核分裂成中等质量的核的反应，裂变时放出2～3个中子再引起其他核裂变，即能发生链式反应，符合上述特征的只能是D项．

【答案】 D

7．(多选)下面是铀核裂变反应中的一个： 92U＋0n→ 54Xe＋38Sr＋100n，已知铀235的质量为235.0439 u，中子质量为1.0087 u，锶90质量为89.9077 u，氙136质量为135.9072 u，则此核反应中( )

A．质量亏损为

Δm＝235.0439 u＋1.0087 u－89.9077 u－135.9072 u B．质量亏损为

Δm＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087) u C．释放总能量为

ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×(3×10)J D．释放总能量为

ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×931.5 MeV

【解析】 计算质量亏损时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者差值可用“u”或“kg”作单位，前者直接用“1 u的亏损放出能量931.5 MeV”计算总能量，后者得到的核能单位是“J”．

【答案】 BD

8．1945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，其爆炸释放的能量相当于2×10 t

4

82

235

1

136

90

1

235

1

141

92

1

14

4

17

1

238

234

4

10

1

7

4

TNT爆炸的能量(约8.4×10 J)，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为 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n＋201 MeV，阿伏加德罗常数NA＝6.02×10 mol－123511419212313) 【解析】 由核反应方程知，一个铀核裂变能放出201 MeV的能量，则1 mol铀核裂变放出的能量为E0＝6.02×10×201 MeV＝1.936×10 J,1 mol铀核的质量为0.235 kg，则原13E8.4×10子弹中铀核的质量为m＝×0.235 kg＝13×0.235 kg＝1.02 kg. E01.936×102313【答案】 1.02 kg 能力提升 1．1个 92U吸收1个中子发生核反应时，大约放出200 MeV的能量，则1 g纯 92U完全发生核反应放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)( ) A．NA×200 MeV B．235NA×200 MeV C.235NA×200 MeV D.×200 MeV NA235235 92235235【解析】 1NA235U的摩尔质量M＝235 g/mol,1 g纯 92U含有的原子个数N＝NA＝，故放M235出的能量为×200 MeV，D正确． 235【答案】 D 2．(多选)为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风能和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是( ) A．核能发电对环境的污染比火力发电要小 B．核能发电对环境的污染比火力发电要大 C．现有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能 D．现有核电站既可以利用重核裂变，又可以利用轻核裂变释放大量的原子能 【解析】 目前，核电站都用核裂变，其原料是轴，且核裂变在核反应堆中应用的是比较清洁的能源，故A、C正确，B、D错误。 【答案】 AC 3．下列说法正确的是( ) A．研制核武器的钚239( 94Pu)由铀239( 92U)经过4次β衰变而产生 B．发现中子的核反应方程是4Be＋2He→ 6C＋0n C．20 g的 92U经过两个半衰期后其质量变为15 g D. 92U在中子轰击下，生成38Sr和 54Xe的核反应前后，原子核的核子总数减少 2389414023894121239239NA

【答案】 B 4．(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n.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 【解析】 由质量数守恒可知有3个中子放出，故A正确．铀块的体积和纯度都对链式反应的发生产生影响，故B错误．核反应堆的铀核链式反应可人工控制，放射性元素的半衰期由核本身决定，故C正确，D错误． 【答案】 AC 5．利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站．核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已经具备了发展核电的基本条件． (1)核反应堆中的“燃料”是 92U，完成下面的核反应方程式 92U＋0n→90( 2352351 )1235114489Sr＋54Xe＋100n； (2)一座100万千瓦的核电站，每年需要多少浓缩铀？已知铀核的质量为235.043 9 u，1氙核质量为135.907 2 u，锶核质量为89.907 7 u．1 u＝1.66×10的含量占2%. 【解析】 (1) 92U＋0n→90(38)Sr＋642351 －27 kg，浓缩铀中铀235Xe＋100n. 93161(2)核电站每年放出的热量：Q＝P·t＝1.0×10×3.6×10×24×365 J＝3.2×10 J. 一个 92U裂变放出的热量：ΔE＝Δm·c＝(235.043 9－89.907 7－135.907 2－9×1.008 7)×1.66×10－272352×(3×10) J＝2.3×1082－11 J. Q·Mu4需要浓缩铀：m＝＝2.7×10 kg. ΔE·NA×0.02【答案】 (1)(2)2.7×10 kg

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