【精品试卷】鲁科版高中物理选修3-5同步练测：第四章第二节核裂变复习专用试卷
高中物理(鲁科版选修3-5) 学业分层测评：第4章 第2节 核裂变 含解析
9．(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U的裂变，下列说法正确的是( )
A.U原子核中有92个质子，143个中子
B.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U ＋n―→Xe＋Sr＋2n
C.U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
D．一个U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11 J
【解析】由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200 MeV＝200×106×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J，所以D正确．
【答案】ABD
10．(多选)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图421所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是( )
图421
A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量。
高中物理鲁科版选修3-5 第4章 核能--综合检测及答案
第4章核能一、选择题(本大题共7个小题，每小题6分．每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1．关于核力，下列说法中正确的是()①原子核内每个核子只跟与它们相邻的核子间才有核力作用②按性质分核力属万有引力③核力对核子做正功，原子核要释放核能④原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用A．①③B．②④C．①②D．③④【解析】核力是强相互作用，故②错．核力只在2.0 ×10－15 m短距离起作用，所以①对④错．核力结合成原子核时，核力对核子做正功，放出一定的能量，③对，选A.【答案】 A2．热核反应是一种理想能源的原因是()A．就每一个核子平均来说，比重核裂变时释放的能量多B．对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理C．热核反应的原料在地球上储量丰富D．热核反应的速度容易控制【解析】聚变反应平均每个核子比裂变反应中平均每个核子放出的能量要大3～4倍，且其原料均为氢的同位素，在地球上储量极为丰富，其放射性污染也较裂变轻．但是，目前只是能够让轻核聚变发生，还不能控制聚变反应的速度、和平利用聚变时释放的核能．故正确选项为A、B、C.【答案】ABC3．目前核电站利用的核反应是()A．裂变，核燃料为铀B．聚变，核燃料为铀C．裂变，核燃料为氘D．聚变，核燃料为氘【解析】目前核电站是利用重核23592U裂变释放核能来发电．核反应方程为23592 U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n，故选A项．【答案】 A4．(2010·广东高考)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )A.238 92U →234 90Th ＋42He 是α衰变B.14 7N ＋42He →17 8O ＋11H 是β衰变C.21H ＋31H →42He ＋10n 是轻核聚变D.8234Se →8236Kr ＋2 0－1e 是重核裂变【解析】 据核反应各类型特点可知：A 、D 项均为衰变，A 中放出α粒子，A 正确，D 错误．B 项为人工转变，B 错误，C 项为轻核聚变．C 正确．【答案】 AC5．(2013·龙岩检测)某原子核A Z X 吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个α粒子．由此可知( )A ．A ＝7，Z ＝3B ．A ＝7，Z ＝4C ．A ＝8，Z ＝3D ．A ＝8，Z ＝4【解析】 核反应方程为A Z X ＋10n →0－1e ＋242He ，根据核反应遵循质量数和电荷数守恒，可知A ＝7，Z ＝3，故A 项正确．【答案】 A6．中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为m n 、m p 、m D .现用光子能量为E 的γ射线照射静止的氘核使之分解，反应方程为γ＋D ＝p ＋n.若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )A.12[(m D －m p －m n )c 2－E ]B.12[(m p ＋n n －m D )c 2＋E ]C.12[(m D －m p －m n )c 2＋E ]D.12[(m p ＋m n －m D )c 2－E ]【解析】 根据能的转化与守恒定律可知E ＋Δmc 2＝2E k ，得E k ＝12(E ＋Δmc 2)＝12[(m D －m n －m p )c 2＋E ]，故C 正确．【答案】 C7．关于原子核的结合能，下列说法正确的是()A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．铯原子核(13355Cs)的结合能小于铅原子核(20882Pb)的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定【解析】原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，选项A正确．重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确．铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，选项C正确．比结合能越大，原子核越稳定，选项D错误．自由核子组成原子核时，需放出能量，因此质量亏损产生的能量小于原子核的结合能，选项E错误．【答案】ABC二、非选择题(本大题共5小题，共58分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)8．(8分)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，质子和中子结合成氘核时，发出γ射线，已知普朗克常量h，真空中的光速为c，则γ射线的频率为________．【解析】反应前后的质量亏损为m1＋m2－m3，释放的能量为E＝(m1＋m2－m3)c2，射线的能量为hν＝(m1＋m2－m3)c2，所以射线的频率就是ν＝(m1＋m2－m3)c2/h.【答案】(m1＋m2－m3)c2/h9．(10分)(2013·杨陵模拟)1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素20278Pt，制取过程如下：(1)用质子轰击铍94Be产生快中子，核反应方程：______________________________；(2)用快中子轰击汞20480 Hg，反应过程可能有两种：Pt，放出氦原子核，核反应方程：__________________________；①生成20278②生成20278 Pt ，放出质子、中子，核反应方程：___________________________； (3)生成的铂20278 Pt 发生两次β衰变，变成稳定的原子核汞20280 Hg ，核反应方程：____，________________________________________________________________________.【答案】 (1)94Be ＋11H ―→95B ＋10n(2)①20480 Hg ＋10n ―→20278 Pt ＋32He ；②20480 Hg ＋10n ―→20278 Pt ＋211H ＋10n(3)202 78Pt ―→20278 Au ＋0-1 e ；20279 Au ―→20280 Hg ＋0-1 e10．(2013·山东高考)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K 时，可以发生“氦燃烧”．(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：42He ＋________→84Be ＋γ.(2)84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为 2.6×10－16s.一定质量的84Be ，经7.8×10－16s 后所剩84Be 占开始时的________．【解析】 (1)根据电荷数的守恒和质量数守恒有：42He ＋42He →84Be ＋γ(2)根据半衰期的意义有m ＝m 02t Tt ＝7.8×10－16 s ，T ＝2.6×10－16 s得m m 0＝18 【答案】 (1)42He(或α) (2)18(或12.5%)11．(14分)已知235 92U(质量为235.043 9 u)裂变后生成141 56Ba(质量为140.9139 u)和9236Kr(质量为91.897 3 u)同时放出3个中子(每个中子质量为1.008 7 u)．(1)写出核反应方程；(2)求1 kg 铀全部裂变所放出的能量相当于多少优质煤完全燃烧时放出的能量？(1 kg 优质煤完全燃烧时能产生3.36×107 J 的热量)【解析】 (1)235 92U ＋10n ―→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n.(2)质量亏损为：Δm ＝(m U ＋m n )－(m Ba ＋m Kr ＋3m n )＝(235.043 9＋1.008 7)u－(140.913 9＋91.897 3＋3×1.008 7) u＝0.215 3 u. 释放的核能为：ΔE0＝Δmc2＝0.215 3×931.56 MeV≈201 MeV，已知235 g铀有6.02×1023个铀核，那么1 kg铀内大约有10.235×6.02×1023＝2.56×1024个铀核，由此可知 1 kg铀全部裂变放出能量为ΔE＝2.56×1024×201 MeV＝5.14×1026 MeV＝5.14×1032 eV＝8.2×1013 J，则相当于优质煤的质量为：M＝8.2×10133.36×107kg＝2.44×106 kg.【答案】(1)23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n(2)2.44×106 kg12．(14分)太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由正、负电子和11H、42He 等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是411H→42He ＋20－1e＋E(释放的核能)，这些核能最后转化为辐射能．根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的11H核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段，为了简化，假定目前太阳全部由11H核组成，太阳质量M＝2×1030 kg，日地中心距离r＝1.5×1011 m.(1)已知质子质量m p＝1.672 6×10－27 kg，He质量mα＝6.645 8×10－27 kg，电子质量m e＝0.9×10－30 kg，光速c＝3×108 m/s，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能．(2)已知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能W＝1.35×103W/m2.试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命(估算结果只要一位有效数字)．【解析】(1)根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为ΔE＝(4m p－2m e－m a)c2≈4×10－12 J.(2)根据题给假定，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为N＝M4m p×10%.因此，太阳总共辐射的能量为E＝NΔE.设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能力为ε＝4πr2W，所以太阳继续保持在主序星的时间为t＝E ε.由以上各式解得t＝0.1MΔE4m p·4πr2W，以题给数据代入，并以年为单位，可得t≈1×1010年＝1百亿年．【答案】见解析.。
鲁科版 高中物理 选修3-5 第4章 核能 寒假复习题含答案
绝密★启用前鲁科版高中物理选修3-5 第4章核能寒假复习题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.现有三个核反应：①Na→Mg＋e②U＋n→Ba＋Kr＋3n③H＋H→He＋n下列说法正确的是()A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变2.关于太阳辐射的主要由来，下列说法正确的是()A．来自太阳中氢元素聚变反应释放的核能B．来自太阳中碳元素氧化释放的化学能C．来自太阳中重元素裂变反应释放的核能D．来自太阳中本身贮存的大量内能3.在核反应堆中，为了使快中子的速度减慢，可选用作为中子减速剂的物质是()A．氢B．镉C．氧D．水4.为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是()A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能5.下列说法中正确的是()A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子的核式结构模型B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C．目前核电站内释放的核能来自于轻核的聚变D．放射性元素的半衰期会随温度的变化而改变6.关于原子核的变化，下列说法中正确的是()A．温度越高，放射性元素的半衰期越长B．天然放射现象说明原子是可以再分的C．重核在裂变过程中向外界放出巨大的核能D．α粒子散射实验说明了原子核是可以再分的7.下列关于核力的说法正确的是()A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B．核力就是电磁力C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内D．核力与电荷有关8.北京奥组委接受专家建议，为成功举办一届“绿色奥运”，场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻璃真空太阳能集热技术，太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是()A．H＋H→He＋nB．N＋He→O＋HC．U＋n→Xe＋Sr＋10nD．→Th＋He9.中国科学技术大学研制成功了比较先进的HT－7型超导托卡马克．托卡马克(ToKamak)是研究受控核聚变的一种装置，这个词是torodal(环形的)，Kamera(真空室)，magnit(磁)的头两个字母以及Katushka(线圈)的第一个宇母组成的缩写词，根据以上信息，下述判断中肯定不正确的是() A．核反应原理是氢的原子核在装置中聚变成氦核，同时释放出大量的能量，和太阳发光的原理类似B．线圈的作用是通电产生磁场使氘核等带电粒子在磁场中旋转而不逸出C．这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置核反应原理相同D．这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定的释放10.以下各选项中，说法错误的是()A．重心、合力都体现了等效思想B．伽利略用小球在斜面上的运动验证了速度与位移成正比C．有核能释放的核反应就一定有质量亏损D．比结合能大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)下列说法正确的是()A．放射性元素的半衰期与外界的温度无关B．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强C．比结合能越大的原子核越稳定D．个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性12.(多选)据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是()A．“人造太阳”的核反应是轻核聚变B．“人造太阳”的核反应方程是H＋H→He＋nC．“人造太阳”的核反应方程是U＋n→Ba＋Kr＋3nD．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc213.在下列四个核反应中，X表示中子的是________，属于原子核的人工转变的是________．A．N＋He→O＋XB．Al＋He→P＋XC．H＋H→He＋XD．U＋X→Sr＋Xe＋10X14.(多选)下列说法正确的是()A．β射线是由原子核外电子电离产生B．放射性物质的温度升高，则半衰期减小C．用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子D．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个分卷II三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.一个原来静止的锂核(Li)俘获一个速度为7.7×104m/s的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为1.0×103m/s，方向与中子的运动方向相反．(1)试写出核反应方程；(2)求出氦核的速度大小；(3)若让一个氘核和一个氚核发生聚变时可产生一个氦核，同时放出一个中子，求这个核反应释放出的能量．(已知氘核质量为m D＝2.014 102 u，氚核质量为m T＝3.016 050 u，氦核质量m He＝4.002 603 u，中子质量m n＝1.008 665 u,1 u＝1.660 6×10－27kg)16.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8.4×1013J，试问有多少个U原子核进行分裂？该原子弹中含U的质量最小限度为多少千克？(一个U 原子核分裂时所产生的能量约为： 200 MeV，阿伏加德罗常数取6.02×1023mol－1)17.核聚变能以氘、氚等为燃料，具有安全、洁净、储量丰富三大优点，是最终解决人类能源危机的最有效手段．(1)两个氘核H结合成一个氦核He时，要放出某种粒子，同时释放出能量，写出核反应的方程．若氘核的质量为m1，氦核的质量为m2，所放出粒子的质量为m3，求这个核反应中释放出的能量为多少？(2)要使两个氘核能够发生聚变反应，必须使它们以巨大的速度冲破库仑斥力而碰到一起，已知当两个氘核恰好能够彼此接触发生聚变时，它们的电势能为(其中e为氘核的电量，R为氘核半径，ε0为介电常数，均为已知)，则两个相距较远(可认为电势能为零)的等速氘核，至少具有多大的速度才能在相向运动后碰在一起而发生聚变？18.用中子轰击锂核(Li)发生核反应，生成氚核(H)和α粒子，并放出4.8 MeV的能量．已知1 u 相当于931.5 MeV的能量(1)写出核反应方程．(2)求出质量亏损．(3)若中子和锂核是以等大反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能比是多少？(4)α粒子的动能是多大？答案解析1.【答案】C【解析】原子核自发地放出某种粒子后成为新的原子核，叫做衰变，①为衰变．原子序数较大的重核分解成原子序数较小的原子核，叫做重核裂变，②为裂变．原子序数很小的原子核聚合成原子序数较大的原子核，叫做轻核聚变，③为聚变．所以C选项正确.2.【答案】A【解析】太阳的能量来自于太阳内部原子核的聚变；通过聚变可以使太阳表面产生约6 000 ℃的高温．3.【答案】D【解析】在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂，D正确．4.【答案】D【解析】爱因斯坦质能方程E＝mc2，定量地指出了物体能量和质量之间的关系，A正确；由质能方程知，当物体的质量减少时，物体的能量降低，向外释放了能量；反之，若物体的质量增加了，则物体的能量升高，表明它从外界吸收了能量，所以由物体的质量变化能算出物体的能量变化，故B、C正确，D错误．5.【答案】A【解析】根据物理学史可知，卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，故A 正确；α射线、β射线是高速运动的带电粒子流，γ射线是光子流．故B错误；目前核电站内释放的核能来自于重核的裂变，故C错误；放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关．故D错误．6.【答案】C【解析】半衰期与外界因素无关，故A错误；天然放射现象说明原子核内部是有结构的，并不是原子可以再分的，故B错误；重核的裂变过程有质量亏损，向外界放出核能，故C正确；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构，故D错误．7.【答案】C【解析】核力是短程力，超过 1.5×10－15m，核力急剧下降几乎消失，故C对；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B不对；核力与电荷无关，故D错．8.【答案】A【解析】太阳内部核聚变是氢原子核的聚变，故A正确；B项中为实现原子核人工转变的反应．C 项中为重核裂变，D项中为α衰变，均不属聚变反应．故B、C、D不正确．9.【答案】C【解析】轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称聚变反应，又称为热核反应．它需要极大的压强和极高的温度．原因是自持的核聚变反应必须在极高的压力和温度下进行，故A正确；线圈的作用是通电产生磁场使氘核等带电粒子在磁场中旋转而不逸出，故B正确；目前核电站是利用核裂变释放能量发电，故C错误；当等离子体的温度达到几千万度甚至几亿度时，原子核就可以克服斥力聚合在一起，如果同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间，这种聚变反应就可以稳定地持续进行，故D正确．10.【答案】B【解析】重心、合力和分力等都采用了等效替代的思想，故A正确；伽利略提出了“落体运动的速度v与时间t成正比”的观点，不是速度跟位移成正比，故B错误；根据质能关系可知有核能释放的核反应就一定有质量亏损，故C正确；比结合能反映原子核的稳定程度，比结合能大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确．11.【答案】ACD【解析】放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，故A正确；α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强，电离能力最弱，故B错误；比结合能越大，原子核越稳定，故C正确；大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性，故D正确．12.【答案】ABD【解析】人造太阳的核聚变是氘核和氚核进行的核聚变反应，核反应方程是H＋H→He＋n，故A正确，B正确，C错误；根据质能方程知，“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2，故D正确．13.【答案】BCD AB【解析】在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒，据此，可以判断未知粒子属于什么粒子，在A中，未知粒子的质量数为：14＋4＝17＋x，x＝1，其电荷数为：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质子(H)；对B，未知粒子的质量数：27＋4＝30＋x，x＝1，其电荷数为：13＋2＝15＋y，y＝0，所以是中子(n)；对C，未知粒子的质量数为：2＋3＝4＋x，x＝1，电荷数为：1＋1＝2＋y，y＝0，也是中子(n)；对D，未知粒子质量数为235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，电荷数为：92＋y＝38＋54＋10y，y＝0，也是中子(n)，故方程中X是中子的核反应为B、C、D.其中A、B为原子核的人工转变．14.【答案】CD【解析】β衰变的实质是原子核内部某个中子转变为质子和电子，产生的电子从原子核中发射出来，故A错误；半衰期是大量放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，由原子核本身决定，与原子的物理、化学状态无关，故B错误；核子结合成原子核与原子核分解为核子是逆过程，质量的变化相等，能量变化也相等，故用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，还要另给它们分离时所需要的足够的动能(光子方向有动量)，所以不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，故C正确；根据质量数和电荷数守恒，某放射性原子核经过2次α衰变质子数减少4，一次β衰变质子数增加1，故核内质子数减少3个，故D正确．15.【答案】(1)Li＋n→H＋He(2)2×104m/s(3)2.82×10－12J【解析】(1)Li＋n→H＋He.(2)取中子的运动方向为正方向，由动量守恒定律得m n v0＝－m T v1＋m He v2.v2＝＝2×104m/s.(3)质量亏损为Δm＝m D＋m T－m He－m n＝(2.014 102＋3.016 050－4.002 603－1.008 665) u＝0.018 884 u≈3.136×10－29kg根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2＝3.136×10－29×(3×108)2J≈2.82×10－12J16.【答案】2.6×1024个 1.015 kg【解析】一个U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV＝200×106eV＝2.0×108×1.6×10－19J＝3.2×10－11J. 设共有n个U核发生裂变n＝≈2.6×1024(个)．铀的质量m＝235×10－3×kg≈1.015 kg.17.【答案】(1)2H→He＋nΔE＝(2m1－m2－m3)c2(2)【解析】(1)2H→He＋n.ΔE＝(2m1－m2－m3)c2(2)一个氘核的动能为m1v，两个等速的氘核相向碰撞后恰能发生聚变，则它们的动能都转化为电势能2×m1v＝，解得v1＝18.【答案】(1)Li＋n→H＋He＋4.8 MeV(2)0.005 2 u(3)4∶3(4)2.06 MeV【解析】(1)核反应方程为Li＋n→H＋He＋4.8 MeV(2)依据ΔE＝Δmc2得，Δm＝u≈0.005 2 u(3)根据题意有m1v1＝m2v2式中m1、v1、m2、v2分别为氚核和α粒子的质量和速度，由上式及动能E k＝，可得它们的动能之比为E k1∶E k2＝∶＝∶＝m2∶m1＝4∶3.(4)α粒子的动能E k2＝(E k1＋E k2)＝×4.8 MeV≈2.06 MeV.。
鲁科版高中物理选修(3-5)-4.2《核裂变》同步练习1
重核裂变基础夯实1．现已建成的核电站的能量来自于()A．天然放射性元素衰变放出的能量B．人工放射性同位素放出的能量C．重核裂变放出的能量D．化学反应放出的能量2．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B．为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子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．裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关3．关于原子核反应堆，下列说法正确的是()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4．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.105B＋10n―→73Li＋42HeB.23892U―→23490Th＋42HeC.147N＋42He―→178O＋11HD.23592U＋10n―→14156Ba＋9236Kr＋310n5．裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核23592U为燃料的反应堆中，当23592U俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：235U＋10n―→13954Xe＋9438Sr＋310n。
92已知23592U的原子质量为235.043 9u，10n的原子质量为1.008 7u，13954Xe的原子质量为138.917 8u，9438Sr的原子质量为93.915 4u，且1u的质量对应的能量为9.3×102MeV，此裂变反应释放出的能量是________MeV。
6．每昼夜消耗220g铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率是多大？(每个铀核裂变时放出的能量是200MeV)7．如图所示，我国秦山核电站第一期工程装机容量为30万千瓦。
如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.2×1010J，并且假定产生的能量都变成了电能，那么，此核电站每年要消耗多少铀235？(一年按365天计算)。
鲁科版高中物理选修3-5第四章核能单元检测含答案解析
鲁科版高中物理选修3-5第四章核能单元检测学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由四部分组成（ ） A ．原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统B ．原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统C ．原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统D ．原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统2．关于聚变，以下说法正确的是（ ）A ．两个轻原子核聚变为一个质量较大的原子核放出的能量比一个重核分裂成两个中等质量的原子核放出的能量大很多倍B ．一定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相同质量的裂变物质裂变时释放的能量小很多C ．聚变发生的条件是聚变物质的体积大于临界体积D ．发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能3．关于核反应与核能，下列说法正确的是（）A ．目前建成的核电站能源来自于轻核聚变B ．核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能C ．重核裂变和轻核聚变过程有质量亏损，均能向外界释放核能D ．核子平均质量越大的原子核越稳定4．氢弹爆炸的核反应是（ ）A ．23411120H H He n +→+B ．1441717281N He O H +→+C ．235114489192056360U n Ba Kr 3n +→++ D ．941214260Be He C n +→+5．下列说法不正确的是（）A ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应B ．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构C ．一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D ．发生光电效应时，入射光的光强一定，频率越高，逸出的光电子的最大初动能就越大6．有关近代物理知识，下列说法正确的是（ ）A．碘131的半衰期大约为8天，1g碘131经过64天后，未衰变的大约为1 256gB．比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定C．铀235的裂变方程可能为92235U→55137Cs+3788Rb+1001nD．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定大于吸收光子的频率7．核反应堆中的燃料棒被控制棒分散隔开着，而控制棒的作用是（）A．吸收中子B．防止放射线向外辐射C．作为冷却剂D．作为减速剂8．关于原子物理的相关知识，下列说法正确的是（）A．太阳辐射能量主要来自太阳内部的核聚变反应B．一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该光的波长太短C．发生光电效应时，入射光的频率越高，逸出的光电子的最大初动能就越小D．大量的氢原子从n=3能级向低能级跃迁时，只能辐射两种不同频率的光9．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设．核泄漏中的钚（P u）是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌的风险．已知钚的一种同位素94239P u的衰变方程为：94239P u→X+24H e+γ，半衰期为24100年，则下列说法中正确的是（）A．衰变时发出的γ射线是波长很短的实物粒子，穿透能力很强B．X原子核中含有143个中子C．10个94239P u经过24100年后一定还剩余5个D．衰变过程的总质量不变10．中广核集团现拥有大亚湾核电站、岭澳核电站一期、岭澳核电站二期等在运行的核电机组，核电站利用的是（）A．放射性元素衰变放出的能量B．人工放射性同位素放出的能量C．重核裂变放出的能量D．轻核聚变放出的能量11．下列说法正确的是: ( )A．两个质子之间,不管距离如何，核力总是大于库仑力B．天然放射现象的发现，揭示了原子的核式结构．C．由爱因斯坦质能方程可知，质量与能量不可以相互转化D．原子核内的某一核子与其它核子间都有核力作用二、多选题12．下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有（）A．核子结合成原子核时放出能量B．原子核拆解成核子时要放出能量C．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大13．由于放射性元素23793Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现。
2019-2020年高二物理鲁科版选修3-5单元测试卷：第4章核能
核能(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1.在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中11H的核反应，间接地证实了中微子的存在．中微子与水中的11H发生核反应，产生中子(10n)和正电子(01e)，即中微子＋11H―→10n＋01e，可以判定，中微子的质量数和核电荷数分别是()A．0和0 B．0和1C．1和0 D．1和12.质子和中子的质量分别为m1和m2，当这两种核子结合成氘核时，两个核子结合前的总动能为E k1，结合成的氘核的动能为E k2，产生的γ射线的能量为E.已知真空中的光速为c，则产生的氘核质量表达式为()A.Ec2－(m1＋m2)B．m1＋m2－Ec2C．m1＋m2＋E k1－E k2－Ec2D．m1＋m2－E k1－E k2－Ec23.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为：11H＋126C―→137N＋Q1，11H＋157N―→126C＋X＋Q2方程中Q1，Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：A．X是32He，Q2>Q1B．X是42He，Q2>Q1C．X是22He，Q2>Q1D．X是42He，Q2<Q14.原子核A Z X与氘核21H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知() A．A＝2，Z＝1B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝25.下面关于结合能和平均结合能的说法中，正确的有()A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都大D．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大6.关于核电站和核辐射，下列说法中正确的是()A．核反应堆发生的是轻核聚变反应B．核反应堆发生的是重核裂变反应C．放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，还受元素化学状态的影响D．放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境有关二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)7．有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是()A.3015P与3014X互为同位素B.3015P与其同位素有相同的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D．含有3015P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响8．关于原子核的有关知识，下列说法正确的是()A．天然放射性射线中的β射线实际就是电子流，它来自原子的核内B．放射性原子经过α、β衰变致使新的原子核处于较高能级，因此不稳定从而产生γ射线C．氡222经过衰变为钋218的半衰期为3.8天，一个氡222原子核四天后一定衰变为钋218D．比结合能越大，原子越容易发生衰变9．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应B.31H＋21H→42He＋10n是β衰变C.235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n是核裂变反应D.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变10．科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV和21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV，下列表述正确的有() A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应三、非选择题(本题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11.(12分)用中子轰击锂核(63Li)发生核反应，生成氚核(31H)和α粒子，并放出4.8 MeV的能量．(1)写出核反应方程；(2)求出质量亏损；(3)若中子和锂核是以等值反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能比是多少？(4)α粒子的动能是多大？12．(12分)假设某航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程式是235 92U＋10 n→141 56Ba＋9236Kr＋()10n.(1)在括号内填写10n前的系数；(2)用m1、m2、m3分别表示235 92U、141 56Ba、9236Kr核的质量，m表示中子的质量，则上述反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能ΔE是多少？(3)假设核反应堆的功率P＝6.0×105 kW，若一个铀235核裂变产生的能量为2.8×10－11 J，则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少kg铀235？(铀235的摩尔质量M＝0.235 kg/mol，一个月约为t＝2.6×106 s，阿伏加德罗常数N A＝6.0×1023 mol－1，计算结果保留两位有效数字)13．(16分)如图甲所示，静止在匀强磁场中的63Li核俘获一个速度为v0＝7.7×104 m/s的中子而发生核反应，即63Li＋10n―→31H＋42He，若已知42He的速度v2＝2.0×104m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，试求：(1)31H的速度大小和方向．(2)在图乙中，已画出并标明两粒子的运动轨迹，请计算出轨道半径之比．(3)当42He旋转三周时，粒子31H旋转几周？答案一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1.在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中11H的核反应，间接地证实了中微子的存在．中微子与水中的11H发生核反应，产生中子(10n)和正电子(01e)，即中微子＋11H―→10n＋01e，可以判定，中微子的质量数和核电荷数分别是()A．0和0 B．0和1C．1和0 D．1和1解析：选A.由质量数和核电荷数守恒可知，中微子的质量数与核电荷数都是0，A正确．2.质子和中子的质量分别为m1和m2，当这两种核子结合成氘核时，两个核子结合前的总动能为E k1，结合成的氘核的动能为E k2，产生的γ射线的能量为E.已知真空中的光速为c，则产生的氘核质量表达式为()A.Ec2－(m1＋m2)B．m1＋m2－Ec2C．m1＋m2＋E k1－E k2－Ec2D．m1＋m2－E k1－E k2－Ec2解析：选 C.质子和中子结合成氘核时，根据能量守恒，结合质能方程有：E k1＋(m1＋m2)c2＝E k2＋E＋mc2，解得：m＝m1＋m2＋E k1－E k2－Ec2，选项C正确．3.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为：11H＋126C―→137N＋Q1，11H＋157N―→126C＋X＋Q2方程中Q1，Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：A．X是32He，Q2>Q1B．X是42He，Q2>Q1C．X是22He，Q2>Q1D．X是42He，Q2<Q1解析：选B.本题考查核反应方程的书写和计算核反应能量，意在考查推理判断和运算能力．由核反应过程必须遵循的质量数守恒和核电荷数守恒知X是42He.放出热量分别为Q1和Q2的两个核反应中质量亏损分别为0.002 1 u和0.005 3 u，故Q2>Q1.故正确答案为B.4.原子核A Z X与氘核21H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知()A．A＝2，Z＝1B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2解析：选D.A Z X＋21H→42He＋11H应用质量数与电荷数的守恒A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得A＝3，Z＝2.故正确答案为D.5.下面关于结合能和平均结合能的说法中，正确的有()A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都大D．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大解析：选D.核子结合成原子核放出能量，原子核拆解成核子吸收能量，A选项错；平均结合能越大的原子核越稳定，但平均结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的平均结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，B、C选项错；中等质量原子核的平均结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D选项正确．6.关于核电站和核辐射，下列说法中正确的是()A．核反应堆发生的是轻核聚变反应B．核反应堆发生的是重核裂变反应C．放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，还受元素化学状态的影响D．放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境有关解析：选B.核反应堆发生的是重核裂变反应，选项A错误、B正确；放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件及化学状态无关，选项C、D错误．二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)7．有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是()A.3015P与3014X互为同位素B.3015P与其同位素有相同的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D．含有3015P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响解析：选BD.同位素应具有相同的质子数，故A错；同位素具有相同的化学性质与半衰期，B对、C错；放射性同位素可作为示踪原子，故D对．8．关于原子核的有关知识，下列说法正确的是()A．天然放射性射线中的β射线实际就是电子流，它来自原子的核内B．放射性原子经过α、β衰变致使新的原子核处于较高能级，因此不稳定从而产生γ射线C．氡222经过衰变为钋218的半衰期为3.8天，一个氡222原子核四天后一定衰变为钋218D．比结合能越大，原子越容易发生衰变解析：选AB.因为半衰期是统计规律，对单个核子没有意义，所以C项错；比结合能描述原子核的稳定性，比结合能越大，原子越稳定，越不易发生衰变，所以D项错．9．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应B.31H＋21H→42He＋10n是β衰变C.235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n是核裂变反应D.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变解析：选AC.A、B所列反应是核聚变，不是β衰变，β衰变要放出电子，故A对、B 错；C、D两种反应都是核裂变，故C对、D错．10．科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV和21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV，下列表述正确的有() A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应解析：选AD.核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，则由21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV知X为10n，由X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV知Y为63Li，其中Y的质子数是3，中子数也是3，选项A正确，选项B错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项C 错误；X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV是原子核的人工转变，21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV为轻核聚变，选项D正确．三、非选择题(本题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11.(12分)用中子轰击锂核(63Li)发生核反应，生成氚核(31H)和α粒子，并放出4.8 MeV的能量．(1)写出核反应方程；(2)求出质量亏损；(3)若中子和锂核是以等值反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能比是多少？(4)α粒子的动能是多大？解析：(1)核反应方程为63Li ＋10n→31H ＋42He ＋4.8 MeV .(2)依据ΔE ＝Δmc 2＝Δm×931.5 MeV 得Δm ＝4.8931.5u≈0.005 2 u. (3)根据题意有0＝m 1v 1＋m 2v 2.式中m 1、m 2、v 1、v 2分别为氚核和α粒子的质量和速度，由上式及动能E k ＝p 22m，可得它们的动能之比为E k1∶E k2＝p 22m 1∶p 22m 2＝1m 1∶1m 2＝m 2∶m 1＝4∶3. (4)α粒子的动能E k2＝37(E k1＋E k2)＝37×4.8 MeV≈2.06 MeV. 答案：(1)63Li ＋10n ―→31H ＋42He ＋4.8 MeV(2)0.005 2 u (3)4∶3 (4)2.06 MeV12．(12分)假设某航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程式是235 92U ＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋( )10n. (1)在括号内填写10n 前的系数；(2)用m 1、m 2、m 3分别表示235 92U 、141 56Ba 、9236Kr 核的质量，m 表示中子的质量，则上述反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能ΔE 是多少？(3)假设核反应堆的功率P ＝6.0×105 kW ，若一个铀235核裂变产生的能量为2.8×10－11 J ，则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少kg 铀235？(铀235的摩尔质量M ＝0.235 kg/mol ，一个月约为t ＝2.6×106 s ，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023 mol －1，计算结果保留两位有效数字)解析：(1)由电荷数守恒和质量数守恒可知10n 前的系数为3.(2)ΔE ＝Δmc 2＝(m 1－m 2－m 3－2m)c 2.(3)一个月内核反应产生的总能量为E ＝Pt ，同时E ＝m MN A ΔE ， 解得m ＝PtM N A ΔE≈22 kg. 答案：(1)3 (2)(m 1－m 2－m 3－2m)c 2 (3)22 kg13．(16分)如图甲所示，静止在匀强磁场中的63Li 核俘获一个速度为v 0＝7.7×104 m/s 的中子而发生核反应，即63Li ＋10n ―→31H ＋42He ，若已知42He 的速度v 2＝2.0×104 m/s ，其方向与反应前中子速度方向相同，试求：(1)31H 的速度大小和方向．(2)在图乙中，已画出并标明两粒子的运动轨迹，请计算出轨道半径之比．(3)当42He 旋转三周时，粒子31H 旋转几周？解析：(1)反应前后动量守恒：m 0v 0＝m 1v 1＋m 2v 2(v 1为氚核速度，m 0、m 1、m 2分别代表中子、氚核、氦核质量)代入数值可解得：v 1＝－1.0×103 m/s ，方向与v 0相反．(2)31H 和42He 在磁场中均受洛伦兹力，做匀速圆周运动的半径之比r 1∶r 2＝m 1v 1Bq 1∶m 2v 2Bq 2＝3∶40. (3)31H 和42He 做匀速圆周运动的周期之比T 1∶T 2＝2πm 1Bq 1∶2πm 2Bq 2＝3∶2 所以它们的旋转周数之比：n 1∶n 2＝T 2∶T 1＝2∶3，即42He 旋转三周，31H 旋转2周．答案：(1)大小为1.0×103 m/s ，方向与v 0相反(2)3∶40 (3)2周。
高中物理 第四章 核能 第2节 核裂变自我小测 鲁科版选修35
核裂变1.U 23592吸收一个慢中子后，分解成Ba 14156和U 9236，并放出( )A.1个α粒子B.1个氘核C.3个中子D.2个中子2.原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由哪四部分组成( )A.原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统B.原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统C.原子燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统D.原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统 3.核反应堆中的镉棒的作用是( ) A.减小中子的能量，使快中子变成慢中子 B.调节中子的数目，控制反应速度 C.屏蔽射线，以防伤害人体 D.控制核反应堆的温度4.北约对南联盟进行的野蛮轰炸中，大量使用了贫铀弹。
贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，密度为钢的2.5倍，杀伤力极大，残留物可长期对环境起污染作用，其原因是( )A.爆炸的弹片存在放射性B.未爆炸的哑弹存在放射性C.铀238的半衰期很短D.铀238的半衰期很长5.下列核反应中属于裂变反应的是( ) A.He Th U 422349023892+→B.e N C 01-147146+→C.n C Ne Be 101264294+→+D.n 6Kr Br n U 109136139561023592++→+6.如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z 的关系图象，下列说法中正确的是( )A.若D 、E 能结合成F ，结合过程一定要释放能量B.若D 、E 能结合成F ，结合过程一定要吸收能量C.若C 、B 能结合成A ，结合过程一定要释放能量D.若F 、C 能结合成B ，结合过程一定要释放能量7.1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV 的能量，则1 g 纯铀235完全发生核反应放出的能量为(N A 为阿伏加德罗常数)( )A.N A ×196 MeVB.235N A ×196 MeVC.235×196 MeVD.MeV 196235A⨯N 8.实验证明，速度与热运动速度相当的中子最适于引发裂变，这样的中子就是“热中子”，或称_____________。
鲁科版高中物理选修35同步练测第四章第二节核裂变
高中物理学习资料金戈铁骑整理制作第二节核裂变建议用时实质用时满分实质得分90 分钟100 分一、选择题（此题包含10 小题，每题给出的四个选 D.项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项 5. （北京高考）当前核电站利用的核反响是（）正确，所有选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分， A.有选错或不选的得0 分，共 40分） B.1.汲取一个慢中子后，分裂成和, 还放 C.出（ D. 聚变，核燃料为氘个α 粒子 6. 原子核反响有宽泛的应用，如用于核电站等 . 在下C.10 此中子列核反响中，属于核裂变反响的是（）2. 对于重核的裂变，以下说法正确的选项是（） A.→+A. 核裂变开释的能量等于它俘获中子时获得的B.→+C.+→+B. D.+→++3C. 重核裂变开释出大批能量，产生显然的质量亏7. 某国太平洋舰队一艘核潜艇在试航时，因消防系统出现不测故障，致使二十多人死亡. 失事核潜D. 因为重核的核子均匀质量大于中等质量核的艇型号为一攻击型核潜艇，核潜艇的动力根源为核子均匀质量，因此重核裂变为中等质量的核（时，要发生质量损失，放出核能 A.3. 重核的裂变就是（ B.A. C.B. D. 轻核聚变开释的核能C. 重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的8. （天津高考）一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反响，其裂变方程为+ →D. 中等质量的核分裂为质量很小的轻核的核反++2, 则以下表达正确的选项是（）A.X 原子核中含有864. 利用重核裂变开释核能时采纳铀235 核，主要原 B.X 原子核中含有141因是（ C. 因为裂变时开释能量，依据, 因此裂变A.后的总质量数增添B. D. 因为裂变时开释能量，出现质量损失，因此生C.成物的总质量数减少9.在核反响中，控制铀235 核裂变反响速度的方法是（A.B.C.经过自动控制装置改变镉棒插入的深度，以改D.利用石墨与中子的碰撞，来改变中子的速度10. （福建福州质量检测）如图 1 所示是原子核的核子均匀质量与原子序数Z 的关系图象. 以下说法中正确的选项是（）图 1A. 若、能联合成，联合过程必定要开释能量B. 若、能联合成，联合过程必定要汲取能量C. 若能分裂成、，分裂过程必定要开释能量D. 若能分裂成、，分裂过程必定要汲取能量二、填空题（此题共2 小题，每题 6 分，共12 分.请将正确的答案填到横线上）11. 核反响堆中的燃料是，用石墨、重水等作为使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核汲取，用镉棒来以控制核反应的，再用水等流体在反响堆内外循环流动传输反响中产生的热量.12. 裂变反响是当前核能利用中常用的反响. 以原子核为燃料的反响堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反响能够有多种方式，此中一种可表示为+→++ 3反响方程下方的数字是中子及相关原子的静止质量（以原子质量单位u 为单位） . 已知 1 u 的质量对应的能量为9.3 × 102 MeV，此裂变反响释放出的能量是MeV.三、计算题（此题共4 小题，共 48分 . 解答时应写出必需的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不可以得分 . 有数值计算的题，答案中一定明确写出数值和单位）13.（ 12 分）铀核裂变的很多可能的核反响中的一个是+→++3(1)试计算一个铀 235 原子核裂变后开释的能量（、、、的质量分别为9u 、 140.913 9 u、91.897 3 u、1.008 7 u）;（2） 1 kg 铀 235 原子核发生上述裂变时能放出多少核能？它相当于焚烧多少煤开释的能量？（煤的热值为 2.94 × 107 J/kg14.（ 12 分）现有的核电站比较宽泛采纳的核反响之一是：+→+Zr+3+8+ .(1)核反响方程中的是反中微子，它不带电，质量数为零 . 试确立生成物锆（ Zr) 的电荷数与质量数 .(2)已知铀（ U) 核的质量为 235.043 9 u，中子的质量为7 u，钕（ Nd) 核的质量为,锆核的质量为89.904 7 u ；又知 1 u=1.660 6×10 -27 kg.试计算 1 kg铀235大概能产生的能量是多少？16. （ 13 分）在所有能源中核能拥有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反响堆开释15. （ 11 分）核反响+ →++10 是铀的核能被转变为电能，核反响堆的工作原理是利核裂变反响中的一个，已知：的原子质量为用中子轰击重核发生裂变反响，开释出大批核，的原子质量为,能 .的原子质量 135.907 2u ，中子的质量为（ 1）核反响方程式+→++X 是反，求这个反响中开释的核能为多少应堆中发生的很多核反响中的一种，为中子，MeV？ ( 保存三位有效数字 )X 为待求粒子，为 X 的个数，则X 为，=，以、、分别表示、、核的质量，、分别表示中子、质子的质量，为光在真空中的流传速度，则在上述核反响过程中放出的核能=.（ 2）有一座发电能力为=1.00 × 10 6kW 的核电站，核能转变为电能的效率=40%，假设反响堆中发生的裂变反响所有是此题（1）中的核反响，已知每次核反响过程中放出的核能=2.78 ×10 -11 J，核的质量=390 × 10-27kg，求每年（ 1 年× 107 s ）耗费的的质量 .第二节核裂变答题纸得分：一、选择题题号12345678910答案二、填空题11 ．12.三、计算题1314.1516.第二节核裂变参照答案一、选择题1. C分析：设放出的粒子的质量数为，电荷数为，核反响过程知足质量数守恒和电荷数守恒.由题意则，由此判断核反响放出的必定是中子，且个数是10，C 选项正确 .分析：核反响中把重核分裂成中等质量的核，并开释出核能的反响，称为裂变.分析：铀 235 俘获任何能量的中子都会发生裂变反响，汲取低能量的中子裂变的几率更大， D 项正确.5. A分析：当前核电站利用的核反响是重核裂变，主要原料是铀.因此 A 选项正确 .分析：裂变是重核俘获中子后变为中等质量的原子核，同时还要放出几此中子，应选项D正确.分析：核电站、核动力航空母舰、原子弹爆炸等都是利用重核裂变放出的核能.8. A分析：核反响方程一定按照电荷数和质量数守恒，则该核反响方程为：+→++2，则X 原子核中有 140 个核子，有此中子，因此 A 正确， B 错误 .因为裂变时放出能量，由爱因斯坦质能方程，必定有质量减少，而原子核反响中的质量数仍守恒，因此C、D 均错误.分析：控制核反响堆中核反响的速度是靠调理中子数来实现的.10. AC 分析：、联合成时，均匀质量减少，必定开释能量，选项A正确. 裂变为、时，原子核平均质量减少，也要开释能量，选项C正确 .二、填空题11.铀 235减速剂汲取中子× 102分析：235.043 9 u+1.008 7 u=236.052 6 u裂变以后的总质量为138.917 8 u+93.915 4 u+3 × 1.008 7 u=235.859 3 u质量损失=236.052 6 u-235.859 3 u=0.193 3 u.因为 1 u 相当的能量为× 102 MeV因此0.193 3 ×× 102MeV=1.8 × 102MeV.三、计算题MeV （2）× 1026 MeV ，相当于焚烧 2 800t 煤 .分析：（ 1=(235.043 9+1.008 7-140.913 9-91.897 3-3 × 1.008 7) u=0.215 3u 一个铀 235＝0.215 3 ×931.5 MeV=200.6 MeV.（2） 1 kg 铀 235=×1024× 200.6 MeV ＝× 1026 MeV设为煤的热值， 1有＝kg=2 800 t14.（ 1） 40 90（2）×1013J分析：（ 1）锆的电荷数，质量数；核反响方程中应用符号表示 .（ 2） 1 kg 铀235 的铀核数为××1023，不考虑反响中生成的电子的质量，一个铀核反响发生的质量损失为=0.212 u， 1 kg铀235 完整裂变产生的能量约为×1013J.分析：=(235.043 9+1.008 67-89.907 7- 135.907 2 -10× 1.008 67) u=0.150 97 u因此这个反响中开释的核能为＝0.150 97× 931.5 MeV=141 MeV.16.（ 1）3(2)1 103.7 kg分析：（ 1）由反响方程可知： X 为，为 3，开释的能量为＝.（２）因电站发电效率为40%，故电站耗费的功率为＝× 106kW电站每年耗费的能量为× 109×× 107× 1016 J产生这些能量耗费的铀核的数量：× 1027 (个 )每年耗费的质量为×1027×390× 10-27 kg=1 103.7 kg.。
高中物理 第4章 核能章末检测 鲁科版选修3-5-鲁科版高二选修3-5物理试题
第4章核能(时间：90分钟总分为：100分)一、选择题(此题共10小题，每一小题5分，共50分)1．现已建成的核电站的能量来自于( )A．天然放射性元素衰变放出的能量B．人工放射性同位素衰变放出的能量C．重核裂变放出的能量D．化学反响放出的能量答案 C解析核电站是利用铀235裂变释放出核能来发电的，选项C正确．2．“两弹一星〞长了中国人的志气，助了中国人的威风．如下核反响方程中，属于研究两弹的根本核反响方程的是( )A.14 7N＋42He→17 8O＋11HB.235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋1010nC.238 92U→234 90Th＋42HeD.21H＋31H→42He＋10n答案BD解析“两弹〞指原子弹和氢弹，原子弹的核反响方程是铀核裂变，B选项正确．氢弹的核反响方程是轻核聚变，D选项正确．3．根据爱因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是E＝mc2，这一关系叫爱因斯坦质能方程．质子的质量为m p，中子的质量为m n，氦核的质量为mα，如下关系式正确的答案是( ) A．mα＝(2m p＋2m n) B．mα<(2m p＋2m n)C．mα>(2m p＋2m n) D．以上关系式都不正确答案 B解析核子结合成原子核时要放出能量，即有质量亏损，由核反响方程211H＋210n→42He知，选B.4．铁核的平均结合能比铀核的平均结合能大，如下关于它们的说法正确的答案是( ) A．铁核的结合能大于铀核的结合能B．铁核比铀核稳定C．铀核发生核变化变成铁核要放出能量D．铀核发生核变化变成铁核质量要亏损答案BCD解析铁核的平均结合能大，如此它稳定些，铀核平均结合能小，变成铁核会放出核能，出现质量亏损，B、C、D正确．5．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反响可能发生，放出热量．这几种反响的总效果可以表示为621H―→k42He＋d11H＋210n＋43.15 MeV.由守恒条件可知( )A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3答案 B解析根据核反响过程中质量数守恒和电荷数守恒得12＝4k＋d＋2①6＝2k＋d②解①②式得k＝2，d＝2.6．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.如下说法正确的答案是( ) A．核反响方程是11H＋10n―→31H＋γB．聚变反响中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)c2D．γ光子的波长λ＝hm1＋m2－m3c2答案 B解析根据核反响过程质量数守恒和电荷数守恒可知，得到的氘核为21H，故A错误；聚变反响过程中辐射一个γ光子，质量亏损Δm＝m1＋m2－m3，故B正确；由质能方程知，辐射出的γ光子的能量为E＝Δmc2＝(m2＋m1－m3)c2，故C错误；由c＝λν与E＝hν得λ＝hm1＋m2－m3c，故D错误．7．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反响，核反响方程是411H―→42He＋2X，这个核反响释放出大量核能，质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.如下说法中正确的答案是( )A．方程中的X表示中子(10n)B．方程中的X表示电子(0－1e)C．这个核反响中质量亏损Δm＝4m1－m2D．这个核反响中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2答案 D解析由质量数守恒和电荷数守恒知：X为0＋1e，A、B均错；该反响中质量亏损Δm＝4m1－m2－2m3，C错；ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，D对．8．如下关于爱因斯坦质能方程的说法中正确的答案是( )A．E＝mc2中的E是物体以光速c运动的动能B．E＝mc2是物体各种形式能的总和C．由ΔE＝Δmc2知，在核反响中，亏损的质量Δm转化成能量ΔE放出D．由ΔE＝Δmc2知，在核反响中亏损的静质量转化为动质量，被放出的能量带走答案BD解析由爱因斯坦质能方程E＝mc2明确物体的质量与其他各种形式的能量之间的关系，选项A错误，B正确；ΔE＝Δmc2明确，在核反响中，亏损Δm的质量将产生ΔE＝Δmc2的能量，选项C错误，D正确．9．如图1所示，“中国月球着陆探测器〞在中国航天馆揭开神秘面纱．它将带着中国制造的月球车，在38万千米之外的月球外表闲庭信步．月球的外表长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤〞中的32He含量十分丰富，科学家认为，32He是发生核聚变的极好原料，将来32He也许是人类重要的能源，所以探测月球意义十分重大．关于32He，如下说法正确的答案是( )图1A.32He的原子核内有三个中子两个质子B.32He的原子核内有一个中子两个质子C.32He发生核聚变，放出能量，一定会发生质量亏损D.32He原子核内的核子靠万有引力严密结合在一起答案BC解析32He是氦元素的一种同位素，质量数是3，电荷数是2，原子核内有两个质子一个中子，所以A错误，B正确；发生核聚变放出能量就会有质量亏损，C正确；原子核内的核子是靠核力严密结合在一起的，而不是靠万有引力严密结合在一起的，D错误．10．如下关于原子结构和原子核的说法中正确的答案是( )A．卢瑟福在α粒子散射实验的根底上提出了原子的核式结构模型B．天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是γ射线C．据图2可知，原子核A裂变成原子核B和C要放出核能图2D．据图2可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量答案ABC解析卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型，如此选项A对；放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，而γ射线不带电，它在磁场中不会偏转，如此选项B对；由题图可知，A为重核，B、C为中等质量的核，重核裂变为中等质量的核将向外释放出能量，如此选项C对；而D、E为轻核，轻核聚变成较大质量的原子核时要向外释放巨大的能量，如此选项D错．综上所述，选项A、B、C正确．二、填空题(此题共1小题，共10分)11．(10分)现有三个核反响：A.2411Na―→2412Mg＋0－1eB.235 92U＋10n―→141 56Ba＋9236Kr＋310nC.21H＋31H―→42He＋10n如此________是β衰变，________是裂变，________是聚变．答案ABC解析原子核的变化通常包括衰变、人工转变、裂变和聚变．衰变是指原子核放出α粒子或β粒子后，变成新的原子核的变化，像此题中的核反响A；原子核的人工转变是指在其他粒子的轰击下变成新的原子核的变化；裂变是重核分裂成质量较小的核，像核反响B；聚变是轻核结合成质量较大的核，像核反响C.三、计算题(此题共3小题，共40分)12．(10分)氘核的质量m D＝3.344 6×10－27 kg.如果用入射光子照射氘核使其分为质子和中子，质子质量m p＝1.672 6×10－27 kg，中子质量m n＝1.674 9×10－27 kg.求入射光子的频率．答案 3.94×1020 Hz 解析 氘核分为质子和中子，增加的质量为Δm ＝m p ＋m n －m D＝(1.672 6＋1.674 9－3.344 6)×10－27 kg ＝0.002 9×10－27 kg.吸收的入射光子的能量为E ＝Δmc 2＝0.002 9×10－27×(3×108)2 J ＝2.61×10－13 J.由公式E ＝hν知，入射光子的频率为ν＝E h ＝2.61×10－136.63×10－34 Hz ≈3.94×1020 Hz. 13．(15分)太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反响，这个核反响释放出的大量能量就是太阳的能源．(1)写出这个核反响方程．(2)这个核反响能释放多少能量？(3)太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J ，如此太阳每秒减少的质量为多少千克？ (m p ＝1.007 3 u ，m He ＝4.001 5 u ，m e ＝0.000 55 u)答案 (1)411H ―→42He ＋2 0＋1e (2)24.78 MeV(3)4.2×109 kg解析 (1)核反响方程应为411H ―→42He ＋2 0＋1e.(2)反响前的质量m 1＝4m p ＝4×1.007 3 u＝4.029 2 u ，反响后的质量m 2＝m He ＋2m e ＝4.001 5 u ＋2×0.000 55 u＝4.002 6 u ，Δm ＝m 1－m 2＝0.026 6 u.由质能方程得，释放能量ΔE ＝0.026 6×931.5 MeV≈24.78 MeV.(3)由质能方程ΔE ＝Δmc 2得每秒减少的质量Δm ＝ΔE c 2＝3.8×10263×1082 kg≈4.2×109kg. 14．(15分)两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核，氘核质量m D ＝2.013 6 u ，氦核质量m He ＝3.015 0 u ，中子质量m n ＝1.008 7 u.(1)计算释放出的核能；(2)假设反响前两氘核的动能均为E k0＝0.35 MeV ，它们正碰发生聚变，且反响后释放的核能全部转变为动能，如此反响产生的氦核和中子的动能各为多大？答案 (1)3.26 MeV(2)0.99 MeV 2.97 MeV解析 (1)核反响方程为：21H ＋21H ―→10n ＋31He.该反响质量亏损Δm ＝2m D －m He －m n ＝0.003 5 u.由质能方程得释放核能ΔE ＝Δm ×931.5 MeV≈0.003 5×931.5 MeV＝3.26 MeV.(2)由动量守恒有0＝m He v He ＋m n v n ①由能量守恒有：12m He v 2He ＋12m n v 2n ＝ΔE ＋2E k0② 由①②式代入数据可得E kHe ＝0.99 MeV ，E kn ＝2.97 MeV.。
【精品试卷】鲁科版高中物理选修3-5第2节 核裂变复习专用试卷
高中物理学习材料（精心收集**整理制作）第2节核裂变难度及题号考查知识点及角度基础中档稍难对核裂变的理解及核能的计算1、2、3、4、56、78 核电站及组成部分的功能9、10、11、12综合提升1314达标训练知识点一对核裂变的理解及核能的计算1．裂变反应中释放出的能量来自于()．A．核子消失转化为能量B．原子中电子与原子核的电势能减小C．入射的中子消失转化为能量D．原子核的比结合能变大，释放出能量解析发生核反应过程中，核子数保持守恒，中子未消失，故A、C错误，能量来自于原子核内部，因重核在分裂为中等质量的原子核时，比结合能增加而释放出能量，C错误、D正确．答案 D2．当一个重核裂变时，它能产生的两个核()．A．一定是稳定的B．所含有的中子数较裂变前重核的中子数少C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可以是多种形式的两个核的组合解析重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2～3个中子，故两核中子数会比原来的重核的中子数减少，重核裂变的产物是多种多样的，选项B、D正确．答案BD3．关于铀核裂变，下列说法正确的是()．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235D．铀块的体积对产生链式反应无影响解析铀核受到中子的冲击，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比较多，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，而铀238只有俘获能量在1 MeV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，需使铀块体积超过临界体积，故B、C正确．答案BC4．利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要因为()．A．它比较容易发生链式反应B．能自动裂变，与体积无关C．铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能D．铀235价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多解析铀235俘获任何能量的中子都会发生裂变反应，吸收低能量的中子裂变的几率更大．答案 A5．一个235 92U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235 92U＋1n―→X＋9438Sr＋210n，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＝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减少解析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，故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，故C、D错误．答案 A6．一个铀235吸收一个中子发生核反应时大约放出196 MeV的能量，则1 g纯23592U完全发生核反应时放出的能量为(N A为阿伏加德罗常数) ()．A．N A×196 MeV B．235 N A×196 MeVC．235×196 MeV D.N A235×196 MeV解析由于1 mol的铀核质量为235 g，1 g铀235的摩尔数为1235，因此1 g铀235释放的能量E＝N A235×196 MeV，故D正确．答案 D7．1945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2×104 t TNT爆炸的能量(约8.4×1013 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23592U＋10n―→141 56Ba＋9236Kr＋310n＋201 MeV，阿伏加德罗常数N A＝6.02×1023)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＝6.02×1023×201 MeV＝1.936×1013 J1 mol铀核的质量为0.235 kg，则原子弹中铀核的质量为m＝EE0×0.235 kg＝8.4×10131.936×1013×0.235 kg＝1.02 kg.答案 1.02 kg8．现有的核电站常用的核反应之一是：23592U＋10n―→143 60Nd＋Zr＋310n＋80－1e＋ν－(1)核反应方程中的ν－是反中微子，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)已知铀核的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，钕(Nd)核的质量为142.909 8 u，锆核的质量为89.904 7 u，试计算1 kg铀235裂变释放的能量为多少？解析(1)锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－146＝90.核反应方程中用符号9040Zr表示．(2)1 kg铀235中铀核的个数为n＝1235.043 9×1.660 6×10－27＝2.56×1024(个)不考虑核反应中生成的电子质量，1个铀235核裂变产生的质量亏损为Δm＝0.212 u，释放的能量为ΔE＝0.212×931.5 MeV＝197.5 MeV则1 kg铀235完全裂变释放的能量为E＝nΔE＝2.56×1024×197.5 MeV＝8.1×1013 J.答案(1)4090(2)8.1×1013 J知识点二核电站及组成部分的功能9．镉棒在核反应中的作用是()．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，镉棒起吸收中子，控制反应速度，调节反应的快慢．答案 D10．为使链式反应平稳进行，可采用下列的办法()．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．用镉棒可作为慢化剂使中子减速解析由于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 C11．关于原子核反应堆，下列说法正确的是()．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解析铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，A对；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对；慢中子最容易引发核裂变，所以快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨作用是使中子减速，C错；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对．答案ABD12．山东荣成石岛湾核电站总装机规模400 万千瓦．核电站与火电站相比较，其优势在于()．A．核燃料释放出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多于煤炭C．核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站D．核电站比火电站更容易建造解析核电站与火电站相比，相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多，地球上可开采核矿石储量所能提供的能量约为煤、石油的15倍，只要措施得当，核电站造成的污染很小，核能属于清洁能源，A、B、C均正确；核电站的建造难度较大，D错误．答案ABC13．下列说法正确的是()．A．α粒子大角度散射表明α粒子很难进入原子内部B．氢原子跃迁发出的光从空气射入水中时可能发生全反射C．裂变反应有质量亏损，质量数不守恒D．γ射线是一种波长很短的电磁波解析α粒子大角度散射现象说明原子中原子核很小，原子内部十分“空旷”，选项A错误；发生全反射的条件之一是光由光密介质向光疏介质中传播，故光从空气射入水中时不可能发生全反射，选项B错误；裂变反应有质量亏损，但质量数守恒，选项C错误；γ射线是一种能量很高的电磁波，波长很短，选项D正确．答案 D14．在核反应堆中，常用减速剂使快中子减速．假设减速剂的原子核质量是中子的k 倍，中子与原子核的每次碰撞都可看成是弹性正碰．设每次碰撞前原子核可认为是静止的，求N 次碰撞后中子速率与原速率之比．解析 设中子和作减速剂的物质的原子核A 的质量分别为m n 和m A ，碰撞前 中子速度为v n ，碰撞后中子和原子核A 的速度分别为v n ′和v A ′.碰撞前后 的总动量和总能量守恒，有 m n v n ＝m n v n ′＋m A v A ′①12m n v 2n ＝12m n v n ′2＋12m A v A ′2② 又m A ＝km n③由①②③式得，经1次碰撞后中子速率与原速率之比为 |v n ′||v n |＝k －1k ＋1④故经N 次碰撞后中子速率与原速率之比为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫k －1k ＋1N. 答案 ⎝⎛⎭⎪⎫k －1k ＋1N。
物理3-5鲁科版4.2核裂变练习
物理3-5鲁科版4.2核裂变练习1.完成以下核反应方程式：U 23592+n 10→Sr 9038+Xe 13654+()n 10U 23592+n 10→Ba 141)(+Kr 9236+3n 10 U 23592+n 10→Sr 9338+Xe )(54+3n 10 解析：由核反应前后质量数守恒、电荷数守恒知：①应是10，②应是56，③应是140.答案：10561402.实验证明，速度与_________相当的中子最适于引发裂变，如此的中子确实是“热中子”，或称_________.能够在铀棒周围放置慢化剂，常用的慢化剂有_________和_________.在核反应堆中隔棒能够_________，操纵核反应速度. 答案：热运动速度慢中子石墨、重水吸收中子3.快中子增殖反应堆中用的核燃料是_________，它裂变释放出快中子，装在反应区周围的铀238吸收快中子后变成_________，铀239不稳定，通过两次β衰变后转变成新的钚239，这确实是燃料增殖的隐秘.答案：钚239铀2394.在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在以下反应的横线上：①U 23892→Th 23490+_________②Th 23490→Pa 23491+_________③Be 49+He 42→C 126+_________解析：由核反应前后质量数守恒、电荷数守恒，易知：①选α粒子，②选电子，③选中子.答案：①He 42②e 01 ③n 105.在研究Bh 255107的挥发性时，通过对Bh 255107的α衰变分析发明，它先衰变成(Db 263105)，再衰变成铹(Lr 59103)，接着又衰变成钔(Md 255101).请用一个方程写出Bh 255107衰变成Md 255101的核方程_____________.解析：其衰变方程依次是：Bh 267107→Db 263105+He 42 Db 263105→Lr 259103+He42Lr 259103→Md 255101+He42 由上面三个方程得：Bh 267107→Md 255101+3He 42. 答案：Bh 267107→Md 255101+3He 42 6.完成核反应方程：H 11+Cu 6329→Zn 6330+________→Cu 6229+n 10+__________. 解析：由质量数守恒、电荷数守恒易知：分别是n 10、H 11.答案：n 10H 117.一个铀235原子核完全裂变时放出的能量约为200MeV.试计算1kg 铀完全裂变时能释放出多少能量.它相当于燃烧多少煤释放的能量？(煤的燃烧值为 2.94×104J/g)解析：E=2351000×6.02×1023×200MeV=5.12×1026MeV2.94×104·m=5.12×1026×1.6×10-19×106m=2.78×109g=2.78×106kg.答案：5.12×1026MeV2.78×106kg8.在原子反应堆中，用石墨作减速剂，将铀核裂变产生的快中子，变成慢中子.假设初速度为v 0的中子与碳原子发生弹性正碰，且碳原子在碰撞之前是静止的.求中子与50个碳原子核发生碰撞后的速度是多少？(碳核的质量为中子质量的12倍)解析：设中子的质量为m ，碳原子核的质量为M ，那么在中子与碳原子核发生碰撞的过程中：mv 0=mv 1+MV21mv 02=21mv 12+2121MV 2那么中子碰后的速度为：v 1=Mm M m +-v 0同理以后各次碰撞后中子的速度依次为：v 2=M m M m +-v 1=(Mm M m +-)2v 0v 3=M m M m +-v 2=(Mm M m +-)3v 0……以此类推，有：v n =M m M m +-v n-1=(mm M m +-)n v 0因此，当n=50时，中子的速度大小为：v 50=(M m M m +-)50v 0=(1311)50v 0.答案：(1311)50v 09.落在日本广岛的原子弹，约相当于2万吨炸药(TNT)释放的能量.2万吨TNT 的能量为8.36×1013J ，一个铀原子核裂变时释放的能量约为200MeV ，试问：该原子弹有多少个U 23592核发生裂变反应？那个原子弹中含U 23592的最小质量为多少？ 解析：200×1.6×10-19×106·n=8.36×1013n=2.6×1024(个) m=23241002.6106.2⨯⨯×235g=1015g=1.015kg.答案：2.6×1024个1.015kg。
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高中物理学习材料 （精心收集**整理制作）第二节 核裂变建议用时 实际用时满分 实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）1.吸收一个慢中子后，分裂成和,还放出（A.1个α粒子 B.3 C.10个中子D.102.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 3.重核的裂变就是（ A.B.重核分裂成许多质量很小的轻核的核反C.重核分裂成两个或两个以上中等质量的D.中等质量的核分裂为质量很小的轻核的4.利用重核裂变释放核能时选用铀235核，主要原因是（A. B. C.D.5.（北京高考）目前核电站利用的核反应是（ ） A. B. C.D.聚变，核燃料为氘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.→+B. → +C. + → +D. + → + +37.某国太平洋舰队一艘核潜艇在试航时，因消防系统出现意外故障，导致二十多人死亡.出事核潜艇型号为一攻击型核潜艇，核潜艇的动力来源为（A.B. C.D.轻核聚变释放的核能8.（天津高考）一个 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+ → + +2 ,则下列叙述正确的是（ ）A.X 原子核中含有86 B.X 原子核中含有141C.因为裂变时释放能量，根据 ,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9.在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是（A.B.C.通过自动控制装置改变镉棒插入的深度，D.利用石墨与中子的碰撞，来改变中子的速度10.（福建福州质量检测）如图1所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z 的关系图象.下列说法中正确的是（ ）图1A.若 、 能结合成 ，结合过程一定要释放能量B.若 、 能结合成 ，结合过程一定要吸收能量C.若 能分裂成 、 ，分裂过程一定要释放能量D.若 能分裂成 、 ，分裂过程一定要吸收能量二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）11.核反应堆中的燃料是 ，用石墨、重水等作为 使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核吸收，用镉棒来 以控制核反应的 ，再用水等流体在反应堆内外循环流动传输反应中产生的热量.12.裂变反应是目前核能利用中常用的反应.以原子核 为燃料的反应堆中，当 俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为+ → + + 3235.0439 1.0087 138.9178 93.9154 反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位u 为单位）.已知1 u 的质量对应的能量为9.3×102MeV ，此裂变反应释放出的能量是 MeV. 三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13.（12分）铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是 + → + +3(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量（ 、 、 、 的质量分别为235.043 9u 、140.913 9 u 、91.897 3 u 、1.008 7 u ）;（2）1 kg 铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？它相当于燃烧多少煤释放的能量？（煤的热值为2.94×107J/kg14.（12分）现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：+→+Zr+3 +8 +.(1)核反应方程中的 是反中微子，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235.043 9 u ，中子的质量为 1.008 7 u ，钕（Nd)核的质量为 ,锆核的质量为89.904 7 u ；又知1 u=1.660 6×10-27kg.试计算1 kg 铀235大约能产生的能量是多少？15.（11分）核反应 + → + +10是铀核裂变反应中的一个，已知： 的原子质量为 ， 的原子质量为 , 的原子质量135.907 2 u ，中子的质量为 ，求这个反应中释放的核能为多少MeV ？(保留三位有效数字)16.（13分）在所有能源中核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，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，释放出大量核能.（1）核反应方程式+→++X是反应堆中发生的许多核反应中的一种，为中子，X为待求粒子，为X的个数，则X为，= ，以、、分别表示、、核的质量，、分别表示中子、质子的质量，为光在真空中的传播速度，则在上述核反应过程中放出的核能Δ= .（2）有一座发电能力为=1.00×106 kW的核电站，核能转化为电能的效率=40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是本题（1）中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能=2.78×10-11J，核的质量=390×10-27kg，求每年（1年=3.15×107s）消耗的的质量.第二节核裂变答题纸得分：一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案二、填空题11． 12.三、计算题1314.1516.第二节核裂变参考答案一、选择题1. C 解析：设放出的粒子的质量数为，电荷数为，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒.则，由此判定核反应放出的一定是中子，且个数是10，C选项正确.2.D3.C 解析：核反应中把重核分裂成中等质量的核，并释放出核能的反应，称为裂变.4.D 解析：铀235俘获任何能量的中子都会发生裂变反应，吸收低能量的中子裂变的几率更大，D项正确.5. A 解析：目前核电站利用的核反应是重核裂变，主要原料是铀.所以A选项正确.6.D 解析：裂变是重核俘获中子后变成中等质量的原子核，同时还要放出几个中子，故选项D正确.7.C 解析：核电站、核动力航空母舰、原子弹爆炸等都是利用重核裂变放出的核能.8. A 解析：核反应方程必须遵循电荷数和质量数守恒，则该核反应方程为：+→++2，则X原子核中有140个核子，有个中子，所以A正确，B错误.因为裂变时放出能量，由爱因斯坦质能方程ΔΔ，一定有质量减少，而原子核反应中的质量数仍守恒，所以C、D均错误.9.C 解析：控制核反应堆中核反应的速度是靠调节中子数来实现的.10. AC解析：、结合成时，平均质量减少，一定释放能量，选项A正确.裂变成、时，原子核平均质量减少，也要释放能量，选项C正确.二、填空题11.铀235 减速剂吸收中子12.1.8×102解析：235.043 9 u+1.008 7 u=236.052 6 u裂变之后的总质量为138.917 8 u+93.915 4 u+3×1.008 7 u=235.859 3 u质量亏损Δ=236.052 6 u-235.859 3 u=0.193 3 u.因为1 u相当的能量为9.3×102 MeV所以Δ0.193 3×9.3×102 MeV=1.8×102 MeV.三、计算题13. (1)200.6 MeV （2）5.14×1026 MeV，相当于燃烧2 800 t煤.解析：（1Δ=(235.043 9+1.008 7-140.913 9-91.897 3-3×1.008 7) u=0.215 3 u一个铀235Δ＝Δ0.215 3×931.5 MeV=200.6 MeV.（2）1 kg铀235Δ=Δ=2.56×1024×200.6 MeV＝5.14×1026 MeV设为煤的热值，1有Δ＝Δkg=2 800 t14.（1）40 90 （2）8.12×1013 J解析：（1）锆的电荷数，质量数；核反应方程中应用符号表示.（2）1 kg铀235的铀核数为×6.02×1023，不考虑反应中生成的电子的质量，一个铀核反应发生的质量亏损为Δ=0.212 u，1 kg铀235完全裂变产生的能量约为Δ=8.12×1013 J.15.141解析：Δ=(235.043 9+1.008 67-89.907 7-135.907 2-10×1.008 67) u=0.150 97 u所以这个反应中释放的核能为Δ＝Δ0.150 97×931.5 MeV=141 MeV.16.（1） 3 (2)1 103.7 kg解析：（1）由反应方程可知：X为，为3，释放的能量为Δ＝.（２）因电站发电效率为40%，故电站消耗的功率为＝2.5×106 kW电站每年消耗的能量为 2.5×109×3.15×107 J=7.875×1016 J2.83×1027 (个)Δ每年消耗的质量为=2.83×1027×390×10-27 kg=1 103.7 kg.。