高中物理第4章波与粒子第2节核裂变学业分层测评鲁科版选修35

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第 2节核裂变
( 建议用时： 45 分钟 )
[ 学业达标 ]
1．当一个重核裂变时，它所产生的两个核()
A．含有的质子数较裂变前重核的质子数不变
B．含有的中子数较裂变前重核的中子数不变
C．裂变时开释的能量等于俘获中子时获得的能量
D．可能是多种形式的两个核的组合
E．含有的中子数较裂变前重核的中子数少
【分析】因为在裂变反响中汲取一其中子而开释2～ 3 其中子，质子数并无发生变
化，而两个新核的中子数减少，应选项A、 E 正确， B 错误；反响后质量发生了损失而开释
能量，其实不等于俘获中子时获得的能量，在裂变反响中，产物其实不是独一的，而是多种多样的，应选项 D 正确，选项 C 错误．
【答案】ADE
2．对于重核的裂变，以下说法正确的选项是()
A．核裂变开释的能量等于它俘获中子时获得的能量
B．中子从铀块中经过时，但不必定发生链式反响
C．重核裂变开释出大批能量，产生显然的质量损失，所以核子数要减小
D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量损失，放出核能
E．重核裂变虽开释出大批能量，产生显然的质量损失，但仍旧知足质量数守恒
【分析】依据重核发生裂变的条件和裂变开释核能的原理剖析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反响，是核能转变为其余形式能的过程．开释的能量远大于其俘获中子时吸
收的能量．链式反响是有条件的，即铀块的体积一定大于其临界体积，假如体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反响就不会发生．在裂变反响中质量数、电荷数均守恒；即核子数守恒，所以核子数是不会减小的，所以选项A、C 错误， B、E 正确；重核裂变为中等质量的原子核时，发生质量损失，进而开释出核能，选项 D 正确．【答案】BDE
3．铀核裂变是核电站核能的重要根源，其一种裂变反响式是23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n.以下说法正确的有()
A．上述裂变反响中陪伴着中子放出
B铀块体积对链式反响的发生无影响
C．铀核的链式反响可人工控制
D．铀核的半衰期会遇到环境温度的影响
E．铀块体积一定大于临界体积，才能发生链式反响
【分析】依据裂变反响的规律和影响半衰期的要素解决问题．裂变反响式中的1
n 为中
子，铀块体积大于临界体积，才能发生链式反响，且铀核的链式反响是可控的，选项A、 C、E 正确，选项 B 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．
【答案】ACE
4．对于铀核裂变，以下说法正确的选项是()
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只好裂变为两种不一样的核
B．铀核裂变还可以同时开释2～ 3 其中子
C．为了使裂变的链式反响简单进行，最好用纯铀235
D．铀块的体积对产生链式反响无影响
E．若能发生链式反响，中子数快速增添，几秒以内即可开释出巨大的核能
【分析】铀核裂变的产物是多种多样的，拥有极大的有时性，但裂变为两个核的状况
许多，也会分裂成多个核，并放出几其中子．铀235 被中子轰击时，裂变的概率大，且能够
俘获各样能量的中子惹起裂变，而铀238 只有俘获能量在 1 MeV 以上的中子才能发生裂变，
且裂变的几率小，而要惹起链式反响，一定使铀块的体积大于临界体积．应选项B、C正确，A、 D 错误；若能发生链式反响，中子数快速增添，铀核裂变快速进行，快速开释巨大的核
能，为不行控核反响， E 正确．
【答案】BCE
5． 2020 年从前我国将新增投产 2 300 万千瓦的核电站，核电站与火电站对比较，以下
说法正确的选项是 ()
A．核燃料开释的能量远大于相等质量的煤放出的能量
B．便可采储量来说，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伯仲之间
D．核电站没有任何污染
E．核反响堆用过的核废料拥有很强的辐射性，要做特别办理
【分析】核燃料开释的能量远大于相等质量的煤放出的能量， A 项正确；便可采储量
所供给的能量来说，远大于煤炭所能供给的能量，而不是采储量， B 项错；在经济效益方面
核电与火电伯仲之间， C 项正确；核电站是有污染的，核反响堆用过的核废料拥有很强的辐
射性，要做特别办理， D 项错误， E 项正确．
【答案】ACE
6．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，发电站的核能根源于23592 U的裂变，以下说法正确的选项是()
)U 原子核中有92 个质子， 143 其中子
92
92)U的一种可能裂变是变为两其中等质量的原子核，反响方程为235113995 92
U＋0n―→54Xe＋38Sr
1＋20n
)U 是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45 亿年，高升温度半衰期缩短92
235
U裂变能放出200 MeV 的能量，合× 10－11
J
D．一个92
235
U裂变能放出200 MeV 的能量，合× 10－17
J
E．一个92
【分析】
235
A 正确；由核反响方程中电荷数守恒和质由 92 U的质量数和电荷数关系易知
量数守恒知 B 正确；半衰期不受外界要素扰乱，故 C 错误；因为200 MeV＝200×10 6×× 10－19 J ＝× 10－11 J ，所以 D正确， E 错误．
【答案】ABD
7．下边是铀核裂变反响中的一个：23592U＋ 01n―→13654Xe＋ 3890Sr＋1001n.已知铀235的质量为9 u，中子的质量为7 u，锶 90 的质量为7 u，氙 136 的质量为 2u，则此核反响中质量损失
m＝________u，开释的核能E＝________MeV.
【导学号：】【分析】质量损失m＝u＋u－u－u－10×u＝u
由E＝
22
mc 可求得开释的核能E＝u c ＝×MeV＝MeV.
【答案】
8．落在日本广岛上的原子弹，相当于 2 万吨 TNT炸药放出的能量．原子弹放出的能量约× 10 13 J ，试问有多少个23592U原子核进行分裂？该原子弹中含23592U 的质量最小限度为多少千
235
克？ ( 一个92 U 原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV)
【分析】
235
U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV ＝ 200×10
6
eV＝一个 92
×108×× 10 －19 J ＝× 10－11 J.
235U核发生裂变：n＝错误 ! 个≈×1024
个，铀的质量 m＝235×10
－ 3
设共有 n 个92×错误 ! kg≈kg.
【答案】×1024个kg
[ 能力提高 ]
9．人们发现，不一样的原子核，其核子的均匀质量( 原子核的质量除以核子数) 与原子序
数犹如图4-2-1 所示的关系．以下对于原子构造和核反响的说法正确的选项是()
图 4-2-1
A．由图可知，原子核D和 E 聚变为原子核 F 时会有质量损失，要汲取能量
B．由图可知，原子核 A 裂变为原子核 B 和 C 时会有质量损失，要放出核能
C．由原子核 A 裂变为原子核 B 和 C 时要汲取能量
D．在核反响堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反响速度
E．在核反响堆的外面修筑很厚的水泥层能防备放射线和放射性物质的泄露
【分析】原子核 D 和 E 的核子均匀质量大，联合成原子核 F 时存在质量损失，要开释
能量， A 错误；原子核 A 的核子均匀质量大，裂变为原子核B 和 C时质量损失，要放出核能，
B 正确、
C 错误；镉棒能够汲取中子，在反响堆中能控制反响速度，
D 正确；在核反响堆的外面修筑很厚的水泥层能防备放射线和放射性物质的泄露，
E 正确．
【答案】BDE
)U 受中子轰击时会发生裂变，产生139B a 和94K r ，同时放出200 MeV 的能量，现要建设
5636
92
发电能力是 50 万千瓦的核电站，用铀235 作为原子锅炉的燃料，假定核裂变开释的能量全
部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多少？ ( 阿伏加德罗常数取× 10 23 mol －1)【分析】每日发电的总量
E＝24××103×5×108J＝×1013J.
要获得这么多能量需要裂变的铀原子数量n＝错误!＝×1024(个)．
则对应的质量
m＝n
·μ＝错误!×235×10－3kg＝0.527 kg.
N A
【答案】kg
11．在全部能源中，核能拥有能量密度大，地域适应性强的优势，在核电站中，核反响
堆开释的核能被转变为电能．核反响堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反响，开释出大批核能．
(1)核反响方程式23592U＋10n―→14156Ba＋9236 Kr ＋a X 是反响堆中发生的很多核反响中的一
种，1
0n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为________，a＝________.以m U、m Ba、23514192 c 为光在真
m 分别表示92U、56Ba、Kr 核的质量， m、m 分别表示中子、质子的质量，
Kr36n p
空中流传的速度，则在上述核反响过程中放出的核能 E 是多少？
(2) 有一座发电能力为P＝×106k W的核电站，核能转变为电能的效率η＝40%，假定反应堆中发生的裂变反响全部是此
题(1)中的核反响，已知每次核反响过程放出的核能＝
E ×10－11－ 27kg ，求每年7235
J ，核的质量m＝390×10(1 年＝× 10 s) 耗费的92U 的质量．
U
【分析】(1)由反响方程可知：
1
X 为0n，a为 3，开释的能量为
E＝( m U－ m Ba－ m Kr－2m n) c2.
6
235P106 (2) 因电站发电效率为40%，故电站耗费92 U的功率为P′＝＝kW＝× 10 kW，电站每年耗费235U 的能量为W＝Pt＝× 10 9×× 107 J ＝× 1016 J.
每年耗费235
92 U的质量为
M＝W
m U＝错误!kg ＝ 1 105kg. E
【答案】(1) 01n 3 (U－Ba－ Kr －2n)2
m m m m c
(2)1 105 kg。