2019-2020年教科版物理选修3-5课时分层作业11 核裂变+Word版含解析

2019-2020年教科版物理选修3-5课时分层作业11 核裂变+Word版含解析

课时分层作业(十一) 核裂变

(时间：40分钟 分值：100分)

[基础达标练]

一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分) 1．(多选)下列关于核裂变和核辐射的方程中正确的是( )

1921

A.235→141 92U＋0n― 56Ba＋36Kr＋100n 4B.239→235 94Pu― 92U＋2He 0C.137→137 55Cs― 56Ba＋－1e 0D.131→131 53I― 54Xe＋－1e

BCD [选项A中，质量数不守恒，故A错误；核辐射是放出α、β、γ三种射线，选项B为α衰变，放出α射线，选项C、D为β衰变，放出β射线，故B、C、D正确．]

11442．铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是235 92U＋0n→ 56Ba1＋8936Kr＋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．铀核的链式反应不可人工控制 D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响

A [根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题．裂变反应式中的10n为中子，铀块体积大于临界体积，才能发生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，选项A正确，选项B、C错误；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项D错误．]

3．(多选)2020年以前我国将新增投产2 300万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法正确的是( )

A．核燃料释放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大于煤炭

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C．在经济效益方面核电与火电不相上下 D．核电站没有任何污染

AC [核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A项正确；就可采储量所提供的能量来说，核燃料提供的能量远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B项错；在经济效益方面核电与火电不相上下，C项正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理，D项错．]

4．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235 92U的裂变，现有四种说法，其中正确的是( )

A.235 92U原子核中有92个中子，143个质子

235

B.235 92U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 92U＋ 1951→1390n― 54Xe＋38Sr＋20n

C.235 92U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短

－17D．一个235 J 92U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10

B [由235 92U的质量数和电荷数关系易知A错误；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200 MeV＝200×106×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J，所以D错误．]

5．中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%.为了实现负责任大国的承诺，我国将新建核电站项目．目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是( )

1901361A.235 92U＋0n→38Sr＋ 54Xe＋100n

024B.2411Na→12Mg＋－1e

4171C.14 7N＋2He→ 8O＋1H 2344D.238 92U→ 90Th＋2He

A [重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A是裂变反应，A正确；B为β衰变，C是发现质子的反应，D是α衰变．]

6．铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是( ) A．铀块的质量是重要因素，与体积无关

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2019-2020年教科版物理选修3-5课时分层作业11 核裂变+Word版含解析

B．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子 C．若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生 D．能否发生链式反应与铀块的质量无关

C [要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于临界体积或铀块的质量大于临界质量，只要组成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变，如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确．]

二、非选择题(14分)

11431

7．现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：235 92U＋0n→ 60Nd＋Zr＋30n0＋8 －1e＋ν

(1)核反应方程中的ν是中微子，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(U)核的质量为235.049 3 u，中子质量为1.008 7 u，钕(Nd)核质量为142.909 8 u，锆核质量为89.904 7 u．又知1 u＝1.660 6×10铀235大约能产生的能量是多少？

[解析] (1)根据电荷数和质量数守恒，可得 Zr的电荷数Z＝92－60＋8＝40 质量数A＝236－143－3×1＝90. (2)方法一：质量亏损

Δm＝(mU＋mn)－(mNd＋mZr＋3mn)＝0.217 4 u. 一个铀核裂变释放能量 ΔE＝Δm×931.5 MeV

＝0.217 4×931.5 MeV≈202.5 MeV 1 kg铀核含有的原子核数为

－27

kg，试计算，1 kg

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n＝

1 000

×6.02×1023个≈2.562×1024个 235

1 kg铀核产生的能量

E总＝n·ΔE＝2.562×202.5×1024 MeV

≈5.2×1026 MeV＝5.2×1026×106×1.6×10－19 J ≈8.3×1013 J.

方法二：Δm＝(mU＋mn)－(mNd＋mZr＋3mn) ＝0.217 4 u＝0.217 4×1.660 6×10－27 kg ≈3.6×10－28 kg

ΔE＝Δmc2＝3.6×10－28×(3×108)2 J＝3.24×10－11 J n＝

1 000

×6.02×1023个≈2.562×1024个 235

E总＝nΔE＝2.562×1024×3.24×10－11 J≈8.3×1013 J. [答案] (1)40 90 (2)8.3×1013 J

[能力提升练]

一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分) 1．关于重核的裂变，以下说法正确的是( ) A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应

C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减少 D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能

D [根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积．如果体积小，中子从铀块中穿过，碰不到原子核，则链式反应不会发生．在

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