- 高中物理第19章原子核第6节核裂变课时作业新人教版选修3 - 5

第6节 核裂变

基础夯实

一、选择题(1～3题为单选题，4～6题为多选题)

1．(汕头2014～2015学年高二下学期检测) 92U吸收一个慢中子后，分裂成 54Xe和38Sr，还放出导学号 96140453( )

A．1个α粒子 C．10个中子 答案：C

解析：设放出的粒子的质量数为x，电荷数为y，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒。由题意可知

??235＋1＝136＋90＋x?

?92＝54＋38＋y?

235

136

90

B．3个中子 D．10个质子

??x＝10

则?

?y＝0?

由此判定该核反应放出的一定是中子，且个数是10，C选项正确。

2．(南昌2014～2015学年高二下学期检测)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导学号 96140454( )

A． 92U＋0n―→38Sr＋ 54Xe＋100n B．11Na―→12Mg＋－1e C． 7N＋2He―→ 8O＋1H D． 92U―→ 90Th＋2He 答案：A

解析：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。

3．(济南市部分重点高中2014～2015学年高二下学期联考)1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线。下列关于这个实验的说法中正确的是导学号 96140455( )

A．这个实验的核反应方程是 92U＋0n―→ 56Ba＋36Kr＋0n

B．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不可以用爱因斯坦的质能方程来计算 D．实验中产生的γ射线穿透能力极强 答案：D

解析：根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为： 92U＋0n―→ 56Ba＋

235

1

144

235

1

144

89

1

238

234

4

14

4

17

1

24

24

0

235

1

90

136

1

1

8936

Kr＋30n，选项A不正确；铀核裂变过程中产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放

1

的能量根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，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D正确。

4．关于铀核裂变，下述说法正确的是导学号 96140456( ) 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核 B．铀核裂变时还能同时释放2～3个中子

C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235 D．铀块的体积对产生链式反应无影响 答案：BC

解析：铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，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以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小，而要引起链式反应，须使铀块体积超过临界体积。故上述选项B、C正确。

5．关于原子核反应堆，下列说法正确的是导学号 96140457( ) A．铀棒是核燃料，裂变时释放核能 B．镉棒的作用是控制反应堆的功率 C．石墨的作用是吸收中子

D．冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能 答案：ABD

解析：铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，A正确。镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，B正确。慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，C错误。水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，D正确。

6．(重庆一中2015～2016学年高二下学期期中)下列说法正确的是导学号 96140458( )

A．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为2He＋ 7N→ 8O＋1H B．铀核裂变的核反应是 92U→ 56Ba＋36Kr＋20n

C．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么，2个质子和2个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c

D．铀( 92U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅( 82Pb)的过程中，有4个中子转变成质子

2

238

206

2

235

141

92

1

4

14

17

1

答案：AC

解析：根据物理学史知选项A正确；铀核裂变必须吸收慢中子，B错误；根据爱因斯坦质能方程，知C正确； 92U→ 82Pb＋82He＋6－1e，有6个中子转变或原子，故D错误。

二、非选择题

7．2015年9月3日，是我国纪念抗日战争和世界反法西斯战争胜利70周年。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，其爆炸力相当于2×10t TNT爆炸的能量(约8.4×10J)，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 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n＋201 MeV，阿伏加德罗常数NA＝6.02×10)导学号 96140459

答案：1.02kg

解析：由核反应方程知，一个铀核裂变能放出201MeV的能量，1mol铀核裂变放出的能量为ΔE1＝6.02×10×201MeV＝1.936×10J,1 mol铀核的质量为0.235kg，则原子弹中

13

E8.4×10

铀核的质量为m＝×0.235kg＝13×0.235kg＝1.02kg。

ΔE11.936×10

23

13

1

141

92

1

23

13

235

4

238

206

4

0

能力提升

一、选择题(1、2题为单选题，3、4题为多选题)

1．(枣庄2014～2015学年高二下学期检测)2020年以前我国将新增投产2300万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法错误的是导学号 96140460( )

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 C．在经济效益方面核电与火电不相上下

D．核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理 答案：B

解析：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，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正确。

2．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于 92

U的裂变，现有四种说法：

① 92U原子核中有92个质子，143个中子；

② 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＋0n→ 54Xe＋38Sr＋20n；

③ 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； ④一个 92U裂变能放出200MeV的能量，合3.2×10

235

－11

2351

235

235

1

139

95

235

235

J。

3

以个说法中完全正确的是导学号 96140461( ) A．①②③ C．①③④ 答案：D

解析：由92U的质量数和电荷数关系易知①正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确；半衰期不受外界因素干扰，故③错误；通过计算知④正确，故答案为D。

3．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235.043 9u，中子质量为1.008 7u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2u，则此核反应中导学号 96140462( )

A．质量亏损为Δm＝235.043 9u＋1.008 7u－89.907 7 u－135.907 2u

B．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)u C．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×(3×10)J

D．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×931.5MeV

答案：BD

解析：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(3.0×10)，总能量单位才是焦耳，故C错。

4．(清远市2013～2014学年高二下学期期末)2011年3月由9.0级地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，导致大量 53I泄露在大气中， 53I是一种放射性物质，会发生β衰变而变成Xe元素。下列说法中正确的是导学号 96140463( )

A．福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电 B． 53I发生β衰变的方程式为 53I→ 54Xe＋－1e C． 53I原子核内有53个质子，78个中子

D．如果将碘131的温度降低到0度以下，可以延缓其衰变速度 答案：BC

解析：核电站是利用核裂变来发电，A错；根据原子核的结构和方程式书写规则可判BC正确；衰变与物质所处的物理、化学状态无关，D错。

二、非选择题

5．在各种能源中，核能具有能量密度大、地区适宜性强的优势，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

4

131131

131

131

0131

131

82

82

235

1

136

90

1

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B．②③④ D．①②④