2019-2020学年物理(人教版)选修3-5试题：第十九章6重核的裂变含解析

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2019_2020学年高中物理第19章第6节重核的裂变课件新人教版选修3_5

例1 (双选)关于铀核裂变，下述说法正确的是( )
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原子核
B．铀核裂变的同时将释放2～3个中子 C．为了使裂变的链式反应更容易进行，最好用铀235 D．铀块的体积对产生链式反应无影响
解析：铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况较多，也有的分裂成多块，放出几个中子，铀 235 受中子轰击时，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 1 MeV 以上的高能量中子才引起裂变，且裂变的概率较小，要引起链式反应必须使铀块的体积大于临界体积，选项 B、C 正确．
核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水或液态钠做冷却剂，在反应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电．发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的混凝土防护层可以防止辐射线射到外面．
例 2 (2013·重庆卷)铀是常用的一种核燃料，若它的
原子核发生了如下的裂变反应：23592U＋01n→a＋b＋201n，
②核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得核由于质子间的斥力作用而不能恢复原状，这样就分裂成几块，同时放出 2～3 个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能，这就叫链式反应，如下图所示：
③重核裂变有质量亏损，所以放出能量．
注：铀235裂变需要一定的条件：①要有足够浓度的铀235；②要有足够数量的慢中子；③ 铀块的体积要大于临界体积．
答案：AC
1．裂变．核物理学中把重核分裂成质量较小的核， ___放__出___核能的反应．用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，裂变产物__多__种__多__样____．一种典型的裂变反应是生成钡和氪，同时放出3个__中__子____．核反应方程： U＋n→___1_4546_B_a_＋__83_96K__r＋__3_10_n__.

【人教版】物理选修3-5：19.6《核裂变》(附答案)

第6节
核裂变
1．核裂变：重核分裂为质量较小的核，释放出核能的反应。
2．链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。
3．链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于临界体积，或裂变物质的质量大于临界质量。
一、核裂变 1．核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程。 2．铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是29325U＋10n→14546Ba＋8396Kr＋ 310n 。
(3)常见的裂变方程： ①29325U＋10n→15349Xe＋9358Sr＋210n。 ②29325U＋10n→15464Ba＋3869Kr＋310n。 2．链式反应的条件 (1)铀块的体积大于临界体积。 (2)铀块的质量大于临界质量。以上两个条件满足一个，则另一个条件自动满足。 3．裂变反应的能量：铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量。一个铀 235 核裂变时释放的能量如果按 200 MeV 估算，1 kg 铀 235 全部裂变放出的能量相当于 2 800 t 标准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温。
放射现象，属于核反应。 (2)铀核裂变的核反应方程是唯一的吗？
提示：不是。铀核裂变的生成物并不确定，所以其核反应方
程不是唯一的。
(3)慢化剂的作用是什么？是为了减慢裂变速度吗？提示：慢化剂的作用是使快中子减速，以便于中子与铀核作用发生链式反应，不是为了减慢裂变速度，而是为了提高中子的利用率。
[典例] 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

2019-2020学年高中物理第十九章原子核 6 核裂变练习(含解析)新人教版选修3-5

6 核裂变基础巩固1.(多选)在下列四个方程中,x 1、x 2、x 3和x 4各代表某种粒子,判断正确的是( )①92235U +01n→3895Sr +54138Xe +3x 1 ②12H +x 2→23He +01n ③92238U→90234Th +x 3 ④1224Mg +24He →1327Al +x 4 A.x 1是中子 B.x 2是质子 C.x 3是α粒子D.x 4是氚核项,根据核电荷数和质量数守恒可得x 1的电荷数为0,质量数为1,因此确定x 1为中子,A 正确;B 项,根据核电荷数和质量数守恒可得x 2的电荷数为1,质量数为2,因此确定x 2为氘核,B 错误;C 项,根据核电荷数和质量数守恒可得x 3的电荷数为2,质量数为4,因此确定x 3为α粒子,C 正确;D 项,根据核电荷数和质量数守恒可得x 4的电荷数为1,质量数为1,因此确定x 4为质子,D 错误。

2.为使链式反应平稳进行,下列办法可行的是( ) 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,故A 错误;铀核裂变释放出的为快中子,不能直接用来轰击铀核,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。

3.核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生的裂变反应。

在众多的裂变反应中,有一种反应方程为92235U +01n→56141Ba +3692Kr +a X,其中X 为某种粒子,a 为X 的个数,则( )A.X 为中子,a=2B.X 为中子,a=3C.X 为质子,a=2D.X 为质子,a=3,可计算出a=3,且X 为中子,故本题选B 。

4.秦山核电站第三期工程中有两个6×105kW 发电机组已实现并网发电。

发电站的核能来源于92235U的裂变,下列说法正确的是( )A.反应堆中核反应速度通常是采用调节 92235U的体积来控制的B .92235U 的一种可能裂变为92235U +01n→54139Xe +3895Sr+201nC .92235U 是天然放射性元素,升高温度后它的半衰期会缩短D.虽然核电站能提供很大的能量,但它对环境的污染比火电站严重(镉棒)吸收中子的多少来控制,A 错;92235U 裂变有多种可能性,这是其中常见的一种,B 对;放射性元素的半衰期由原子核本身决定,与温度、压强等外界条件无关,C 错;核电站的核能是清洁能源,污染少,D 错。

人教版高中物理选修3-5 第十九章原子核测试含答案及详细解析

绝密★启用前人教版高中物理选修3-5 第十九章原子核测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题，每小题4.0分,共60分)1.图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里(图中未画出)．以下判断可能正确的是()A．a、b为β粒子的径迹B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹D．c、d为β粒子的径迹2.下列说法正确的是()A．放射性元素的样品不断衰变，虽然剩下未衰变的原子核越来越少，但元素的半衰期不变B．放射性元素放在真空中衰变加快C．Bi的半衰期是1小时，质量为m的Bi经过3小时后还有m没有衰变D．温度越高，放射性元素衰变越快3.下列核反应属于α衰变的是()A．B＋He→N＋nB．Al＋H→Mg＋HeC．Th→Ra＋HeD．H＋H→He4.放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀．可利用的元素是()A．钋210B．氡222C．锶90D．铀2385.对下列各原子核变化的方程，表述正确的是()A．H＋H→He＋n是核聚变反应B．H＋H→He＋n是α衰变C．Se→Kr＋2e是核裂变反应D．U＋n→Xe＋Sr＋2n是β衰变6.下列说法中正确的是()A．火箭利用周围空气提供的动力飞行B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型C．铀235与铀238原子核内的中子数不同，因而有不同的半衰期D．热核反应的温度须达到几百万开尔文，反应过程中要吸收能量7.北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术．如奥运会场馆周围的90%的路灯将采用太阳能光伏发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的核聚变反应产生的，其核反应方程是()A． 4H→He＋2 eB．N＋He→O＋HC．U＋n→Sr＋Xe＋3nD．U→Th＋He8.下列说法中正确的是()A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是有复杂结构的B．在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子不可能落在暗条纹处C．黑体辐射的强度与波长的关系是：随着温度的升高，各种波长的辐射都增加，辐射强度极大值的光向波长较短的方向移动D．用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分辨率低9.科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用，我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上属于()A．引力相互作用B．电磁相互作用C．强相互作用和弱相互作用的共同作用D．四种基本相互作用的共同作用10.人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核聚变的重要原料之一，氦的该种同位素应表示为()A．HeB．HeC．HeD．He11.如图中R是一种放射性物质，它能放出α、β、γ三种射线，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时发现在荧光屏上只有O、P两点处有亮斑，下列说法正确的是()A．磁场方向平行纸面竖直向上，到达O点的射线是β射线，到达P点的射线是α射线B．磁场方向平行纸面竖直向下，到达O点的射线是α射线，到达P点的射线是β射线C．磁场方向垂直纸面向外，到达O点的射线是γ射线，到达P点的射线是α射线D．磁场方向垂直纸面向里，到达O点的射线是γ射线，到达P点的射线是β射线12.美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过Ca 轰击Cf(锎249)发生核反应，成功合成第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素．实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子X，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中粒子X是()A．中子B．质子C．电子D．α粒子13.在一个U原子核衰变为一个Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为()A． 6次B． 10次C． 22次D． 32次14.宇宙诞生过程中，产生如下粒子：①光子、中微子、电子等大量轻子；②氘核、氚核、氦3、氦核等轻核；③夸克、轻子、胶子等粒子；④质子和中子等强子；⑤电子、质子、氦核的混合电离气体；⑥电子、质子复合成为中性氢原子．根据宇宙大爆炸理论，以上粒子形成的先后顺序是()A．①②③④⑤⑥B．③①④②⑤⑥C．③④①②⑤⑥D．①③④②⑥⑤15.如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P 点的射线种类应属于下表中的()第Ⅱ卷二、计算题(共1小题，共15分)16.已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，He核的质量为3.015 0 u．两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能．(质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，He的质量可以认为是中子的3倍)(1)写出该核反应的反应方程式；(2)该核反应释放的核能是多少？(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核的动能是多少MeV?三、填空题(共3小题，第17-18每小题6.0分,第19小题13分，共30分)17.卢瑟福在1919年以α粒子(He)撞击氮原子核(N)，产生核反应．该反应生成两种粒子，其中一种为H，则另一种粒子为________，核反应方程为________________．18.铀主要以三种同位素的形式存在，三者的原子百分含量分别为234U 0.005%,235U 0.72%,238U 99.275%.请写出计算铀元素近似相对原子质量的计算式(不必算出具体数值)：______________.19.带电粒子在“云室”中运动时，可呈现其运动径迹，将“云室”放在匀强电场中，通过观察分析带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律．现将静止的放射性6C放入上述装置中，当它发生衰变，可能放出α粒子或负电子或正电子．所放射的粒子与反冲核经过相等时间所形成的径迹如图所示(发生衰变后放射出的粒子和反冲核的速度方向与电场E垂直，a，b均表示长度)．则(1)14C发生衰变时所放射出的粒子是________．(2)14C发生衰变时所放射出粒子的运动轨迹是________(填“①”或“②”)．答案解析1.【答案】D【解析】γ粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B错误；α粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A、C错误；β粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D正确．2.【答案】A【解析】放射性元素的半衰期，由核内部本身因素决定，与其他条件无关，A正确，B、D错误；Bi的半衰期是1小时，3小时经过了3个半衰期，由M余＝M原()可知还有m没有衰变，C 错误．3.【答案】C【解析】方程B＋He→N＋n，是人工核反应方程，是放出中子的核反应方程，故A错误；方程Al＋H→Mg＋He，该反应是人工核反应方程，故B错误；方程Th→Ra＋He，是Th原子核分裂并只放射出氦原子核的反应过程，故C正确；方程H＋H→He是轻核的聚变反应，故D错误．4.【答案】C【解析】要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222 半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．5.【答案】A【解析】H＋H→He＋n是核聚变反应，故A正确，B错误；重核分裂成质量较小的核的反应为核裂变反应，需要其它粒子轰击，不能自发地进行，C错误；U＋n→Xe＋Sr＋2n是重核裂变反应，D错误．6.【答案】C【解析】火箭通过喷气，利用反冲飞行，故A错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故B错误；原子核的半衰期由原子核内部因素决定，与所处的物理环境和化学状态无关，铀235与铀238原子核内的中子数不同，因而有不同的半衰期，故C正确；热核反应的温度须达到几百万开尔文，但是反应过程中放出能量，故D错误．7.【答案】A【解析】太阳内部发生的是核聚变反应，由轻核结合成中等质量的核，B为原子核的人工转变，C 为裂变，D为衰变，故A正确．8.【答案】C【解析】A、汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，说明原子是有复杂结构的．故A错误．B、在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，其行为是随机的，也可能落在暗条纹处，只是落在暗条纹处几率小些．故B错误．C、黑体辐射实验结果表明：随着温度的升高，各种波长的辐射都增加，辐射强度极大值的光向波长较短的方向移动．故C正确．D、质子的质量比电子的质量大得多，物质波的波长较小，与电子相比不容易产生衍射．故用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分辨率高．故D错误．故选：C．9.【答案】B【解析】分子力作用范围约在10－10m数量级上，强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围分别在10－15m和10－18m之内，在这个距离上强相互作用和弱相互作用不存在．在这个范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在，但由于电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用．故正确答案为B.10.【答案】B【解析】氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为He，因此B正确．11.【答案】D【解析】因为α粒子的贯穿本领较小，一张纸即可把它挡住，所以亮斑中不可能有α射线，A、B、C错误；因为γ射线不带电，所以不受磁场约束，直接打在O点，由左手定则知磁场方向垂直纸面向里，所以D正确．12.【答案】A【解析】由于最终经3次α衰变变成原子核Y，由此可知原来的核应为Z，而该核是由某原子核放出了3个粒子X形成的．而Ca和Cf的总质子数为118，质量数为297，由此可知Ca ＋Cf→Z，Z→Z＋3n，故A正确．13.【答案】A【解析】一个U原子核衰变为一个Pb原子核的过程中，发生α衰变的次数为次＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A正确．14.【答案】C【解析】根据大爆炸理论，宇宙形成之初是粒子家族，其后产生了夸克、轻子、胶子等粒子，然后按强子时代、轻子时代、核合成时代、混合电离气体、中性氢原子的顺序演化，故C正确．15.【答案】C【解析】R放射出来的射线共有α、β、γ三种，其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用而偏转，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里．16.【答案】(1)H＋H→He＋n(2)3.26 MeV(3)0.45 MeV【解析】(1)核反应方程为：H＋H→He＋n(2)质量亏损为：Δm＝2.013 6×2 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为：ΔE＝Δmc2＝931.5×0.003 5 MeV≈3.26 MeV(3)设中子和He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2，反应前每个氘核的动能是E0，反应后中子和He核动能分别为E1、E2，根据动量守恒定律，得m1v1－m2v2＝0＝＝3E2＝＝1.04 MeV由能量守恒定律得E1＋E2＝2E0＋ΔE，E0＝0.45 MeV.17.【答案】O He＋7N→O＋H【解析】由核反应方程质量数和电荷数守恒知，另一种粒子的质子数为8，质量数为17，所以为O，核反应方程为He＋N→O＋H.18.【答案】(234×0.005＋235×0.72＋238×99.275)×10－2【解析】铀元素的相对原子质量等于每种同位素的质量数与其百分含量乘积之和，即(234×0.005＋235×0.72＋238×99.275)×10－2.19.【答案】(1)α(2)②【解析】(1)反冲核与放出的射线在电场中均做类平抛运动．由轨迹可以看出，反冲核与放出的射线的受力方向均与电场方向相同，所以放出的粒子为α粒子．(2)由动量守恒得，α粒子的动量与反冲核的动量相同，α粒子的质量小，速度必然大，在垂直于电场方向上的位移大，即②轨迹为α粒子．。

2019_2020学年高中物理第十九章6核裂变练习含解析新人教版选修3_5

6 核裂变基础巩固1.在核反应方程式92235U+01n→3890Sr+54136Xe+k X中()A.X是中子,k=9B.X是中子,k=10C.X是质子,k=9D.X是质子,k=10答案:B2.链式反应中,重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是()A.质子B.中子C.β粒子D.α粒子答案:B3.核反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置,它的主要组成部分是()A.原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统B.原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统C.原子燃料、调速剂、碰撞系统和热系统D.原子燃料、中子源、原子能聚存和输送系统答案:A4.在核反应中,控制铀235核裂变反应速度的方法是()A.使用浓缩铀B.改变铀块的临界体积C.通过自动控制装置,改变镉棒插入的深度,以控制反应速度D.利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度解析:利用控制系统改变裂变反应速度,选项C正确。

答案:C5.1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.k A235×196MeV解析:1g纯铀中含有N=1235k A个铀核,这些铀核全部发生核反应放出的能量E=NE0=k A235×196MeV。

答案:D6.(多选)世界上不少核电站由于各种原因,先后发生了核泄漏事件,人类对核能的利用出现了新的思考。

根据所学的核物理知识,你认为下列说法正确的是()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.目前,核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D.核电站中,原子核的链式反应是不可以在人工控制下进行的答案:AC7.核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电,92235U 是核电站常用的核燃料。

人教版选修3-5同步练习：19.6重核的裂变(3)(含答案)

重核的裂变同步练习1．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 ．铀块的体积对链式反应无影响2．在核反应堆外修建很厚的水泥层，是为了防止．（）A ．核爆炸B ．放射线外泄C ．快中子外泄D ．慢中子外泄3．下列四种原子核中平均质量最小的是．（）A ．铁56B ．氦4C ．铀238D ．钍2344．铀235容易俘获哪一种粒子而发生裂变释放核能．（）A ．快中子B ．慢中子C ．α粒子D ．质子5．下列核反应中，表示核裂变的是：（）A ．B ．23592U+ 10n → 13956Br+ 9136KrC ．146C →147N+e 01-D ．94Be+42He → 126C+ 10n 6．补充下面的裂变方程23592U+ 10n → 9038Sr+ 13654Xe +（）7．铀238俘获中子后形成铀239，再经两次β衰变，可成为原子反应堆中的燃料钚239．写出其方程式______________________________________________________________．8．一个铀235原子核吸收一个中子后，裂变成两个新的原子核，并放出两个中子．经测量，这两个新原子核的质量分别为232.32×10-27kg 和155.94×10-27kg ．已知铀235原子核的质量为390.3×10-27kg ，中子质量为1.67×10-27kg ．则一个铀235原子核裂变时释放的核能为______J=______eV ．9．世界上第一座原子能发电站每秒需要28.5×106J 的能量，设一个铀235的原子核裂变时能放出约196MeV 的能量，它一天需要多少铀燃料？相当于多少燃烧值为2.9×107J/kg 的煤完全燃烧放出的能量？HeTh U 422349023892+→10．在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势。

2019-2020学年高中物理第19章第6节重核的裂变练习新人教版选修3-5.doc

2019-2020学年高中物理第19章第6节重核的裂变练习新人教版选修3-51．裂变．核物理学中把重核分裂成质量较小的核，放出核能的反应．用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，裂变产物多种多样．一种典型的裂变反应是生成钡和氪，同时放出3个中子．核反应方程：2．链式反应．一般来说，铀核裂变时总要释放2～3个中子，当一个中子引起一个铀核裂变后，裂变中放出的中子再引起其他铀核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应．临界体积：链式反应能否进行的一个重要因素就是铀块的体积．通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫临界体积．3．核电站．利用核能发电，其核心是核反应堆．(1)反应堆：以慢中子反应堆为例．它包括核燃料、减速剂、控制棒和水泥防护层．①核燃料(其中铀235占2%～4%)制成的铀棒；②减速剂：使快中子变成为慢中子，易被铀235俘获引起裂变，常用的减速剂有石墨、重水和普通水；③控制棒：用来吸收中子，以控制裂变的速度，通常用镉制成；④水泥防护层：屏蔽裂变产物放出的各种射线．(2)核电站工作原理：核裂变产生的巨大能量，大部分转化为内能，使反应区温度升高，循环水或核反应液态金属钠等流体把热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却．基础巩固1．现已建成的核电站的能量来自于(C)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．(多选)当一个重核裂变时，它所产生的两个核(BD)A．是稳定的B．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，故中子数会减少，重核裂变的产物是多种多样的，选项B、D正确．3．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的裂变，现有四种说法：以上说法中完全正确的是(D)A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②④解析：有核子数235个，质子数92个，中子数235－92＝143，①对；裂变反应式满足质量数守恒，电荷数也守恒，②对；半衰期与温度无关，③错；根据爱因斯坦质能方程知④正确，所以D项正确．4．在下列四个方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子..以下判断中错误的是(B)A．X1是中子 B．X2是质子C．X3是α粒子 D．X4是电子解析：本题较简单，利用质量数和电荷数守恒即可判断．由质量数和电荷数守恒知第一个式子错误；由30＝30＋0和15＝14＋1知X2是正电子；同理知X3是α粒子，X4是电子，故B正确．5. 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(D)A．氢 B．镉C．氧 D．水解析：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．6．镉棒在核反应堆中的作用是(D)A．使快中子变慢中子B．使慢中子变快中子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，镉棒起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用．7．为使链式反应平稳进行，可采用下列的办法(C)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．8．(多选)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(AB)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．核电站造成的污染大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均正确，C错误；核电站的建造难度较大，D错误．能力提升9．一个铀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纯完全发生核反应时放出的能量为(N A为阿伏加德罗常数)(D)A．N A×196 MeV B．235N 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．10. (多选) 2011年3 月11 日，日本近海发生了9.0 级地震，引发海啸与核泄漏危机，大量放射性物质外泄．放射性物质铯()和碘()进入大气，该地区水源、空气和生活环境被放射性污染．下列说法正确的是(AC)A．核反应堆中的废料具有很强的放射性，需装入特制的容器，深埋地下或海底B．铀核裂变的一种可能核反应是C．放射性碘(131I)发生的β衰变方程为D．裂变形式有多种，每种裂变产物不同质量亏损也不同，但释放的能量一定相同解析：正确解答本题需要掌握：放射性污染的防护；质量数和电荷数守恒在核反应方程中的应用；质能方程的应用．为了预防放射性污染的危害，核反应堆中的废料具有很强的放射性，需装入特制的容器，深埋地下或海底，故A正确；B中的核反应方程质量数不守恒，应该为3个中子，故B错误；根据质量数和电荷数守恒可知，放射性碘()发生的β衰变方程为，故C正确；根据可知质量亏损不同，释放的能量也一定不同，故D错误．11. (多选)以下说法正确的有(BC)A．卢瑟福用α粒子散射实验证明了原子核内存在中子B．核电站中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，与外部条件无关D．有相同的核子数解析：卢瑟福用α粒子散射实验得出了原子核式结构模型；核电站中核反应堆发生的是重核裂变反应．元素的半衰期由原子核内部因素决定，与外部条件无关．核子数等于质量数．卢瑟福用α粒子散射实验得出了原子核式结构模型，查德威克发现了中子．故A错误；核电站中核反应堆发生的是重核裂变反应．故B正确；元素的半衰期由原子核内部因素决定，与外部条件无关．故C正确；的质量数不同，而质量数等于核子数，则核子数不同．故D错误．12．根据你学过的对原子微观结构的认识，判断下列说法中正确的是(B)A．原子间发生相互作用时所放出的能量叫核能B．核力的作用范围极小C．α粒子是氦原子失去核外电子后形成的D．γ粒子能引起其他重核的裂变而使裂变不断进行下去解析：原子核结构发生变化时产生的能量叫核能；核力是一种强相互作用力，作用的范围极小；α粒子来自原子核．核能来自原子核结构发生变化时产生的，不是原子间发生相互作用产生的．故A错误；核力的作用范围极小．故B正确；α粒子是原子核中的2个质子、2个中子结合成氦核释放出来．故C错误；γ粒子不能引起其他重核的裂变而使裂变不断进行下去．故D错误．。

高中物理人教版选修3-5 第十九章原子核 6.核裂变

高中物理人教版选修3-5 第十九章原子核 6.核裂变选择题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．原子核的平均结合能变大，释放出能量【答案】D【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，平均结合能增加而释放出能量，D正确．选择题铀核裂变时，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【答案】C【解析】要发生链式反应必须使铀块体积(或质量)大于临界体积或临界质量，故A、D错，C对。

铀235俘获慢中子发生裂变的概率大，快中子使铀235发生裂变的几率小，故B错。

选择题链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是(? )A.质子B.中子C.β粒子D.α粒子【答案】B【解析】重核裂变时放出中子，中子再轰击其他重核发生新的重核裂变，形成链式反应，B项正确。

选择题贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病．下列叙述错误的是(? )A．铀238的衰变方程式为：→＋B.和互为同位素C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变D．贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性【答案】D【解析】铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A 项正确；铀238和铀235质子数相同，互为同位素，B项正确；核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C项正确；贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D项错．选择题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【答案】A【解析】核电站利用核能发电，它的核心设施是核反应堆．反应堆中的核反应主要是铀235吸收慢中子后发生的裂变，反应堆利用浓缩铀制成铀棒，作为核燃料，选项A正确．选择题一个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【答案】A【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．选择题如图所示，镉棒在核反应堆中的作用是(? )A．使快中子变慢中子B．使慢中子变快中子C．使反应速度加快D．控制反应速度，调节反应速度的快慢【答案】D【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、调节功率大小的作用．选择题下面是铀核裂变反应中的一个：＋―→＋＋10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(? ) A．质量亏损为Δm＝235.043 9u＋1.008 7u－89.907 7 u－135.907 2uB．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)uC．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×(3×108)2JD．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(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳，故C错。

【2019-2020】高中物理第十九章原子核19-6核裂变检测新人教版选修3_5

教学资料参考范本【2019-2020】高中物理第十九章原子核19-6核裂变检测新人教版选修3_5撰写人：__________________部门：__________________时间：__________________新提升·课时作业基础达标1.U吸收一个慢中子后，分解成Xe和Sr，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U＋n→Xe＋Sr＋3n，故C正确．【答案】C2．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】C3．一个U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U＋n→X＋Sr＋2n，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】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】A4．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】C5．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】D6．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＋n→Li＋HeB.U→Th＋HeC.N＋He→O＋HD.U＋n→Ba＋Kr＋3n【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】D7．(多选)下面是铀核裂变反应中的一个：U＋n→Xe＋Sr＋10n，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 uB．质量亏损为Δm＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087) uC．释放总能量为ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×(3×108)2JD．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】BD8．1945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92U＋n→56Ba＋Kr＋3n＋201 MeV，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1)【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 J,1 mol铀核的质量为0.235 kg，则原子弹中铀核的质量为m＝×0.235 kg＝×0.235 kg＝1.02 kg.【答案】 1.02 kg能力提升1．1个U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U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 MeVC.×200 MeVD.×200 MeV【解析】U的摩尔质量M＝235 g/mol,1 g纯U含有的原子个数N＝NA＝，故放出的能量为×200 MeV，D正确．【答案】D2．(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4000万千瓦的水平，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。

物理选修3-5课后集训：第十九章 6.核裂变含解析精品

课后集训1.下列核反应中，表示核裂变的是( )A.He Th U 422349023892+→B.n Kr Ba n U 1094361395610235923++→+C.e N C 01147146-+→ D.n C He Be 101264294+→+解析：裂变是重核分裂成中等质量的原子核的核反应，选项B 正确.选项A 为α衰变，选项C 为β衰变，选项D 为发现中子的人工核转变.答案：B2.U 23592吸收一个慢中子后，分解成Xe 13954和Sr 9438,放出下列什么粒子( )A ．一个α粒子 B.一个氘核C.三个中子D.两个中子解析：裂变方程为：n Sr Xe n U 1094381395410235923++→+，选项C 正确.答案：C3.一个铀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 纯铀235完全核反应放出的能量为(N A 为阿伏加德罗常数)( )A.196N A MeVB.196×235N A MeVC.235×196 MeVD.235A N ×196 MeV 答案：D4.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,它主要有哪四部分组成( )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答案：A5.镉棒在核反应堆中的作用是( )A.使快中子变慢中子B.使慢中子变快中子C.使反应速率加快D.控制反应速率答案：D6.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，核燃料为氘答案：A7.浙江秦山核电站第三期工程两个60万千瓦发电机组已并网发电.发电站的核能来源于U23592的裂变，现有四种说法：①U 23592原子核中有92个质子、143个中子；②U 23592的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为U Sr Xe n U 235929438139541023592++→+；③U 23592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U 23592裂变能放出约200 MeV 的能量，合3.2×10-11 J.以上四种说法中正确的是( )A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④ 解析：半衰期与温度无关.答案：D8.同学们根据中学物理知识讨论“随着岁月的流逝，地球绕太阳公转的周期、日地间的平均距离、地球表面温度变化的趋势”的问题中，有下列结论，请你判断哪些结论正确( )A.太阳内进行着剧烈的热核反应，辐射大量光子，根据ΔE=Δmc 2可知，太阳质量M 在不断减少B.根据F=GMm/r 2和F=mv 2/r 知，日地间的距离r 不断增大，地球环绕速度将减小，且周期T=2πr/v 将增大C.根据F=GMm/r 2和F=mv 2/r 知，日地间的距离将不断减小，地球环绕速度将增大，且周期T=2πr/v 将减小D.由于太阳质量M 不断减小，辐射光子的功率不断减小，而日地间的距离将增大，所以辐射到地球表面的热功率也将减小，地球表面温度也将逐渐降低解析：太阳不断释放出能量，并发生质量亏损，所以太阳的质量在不断减少，选项A 正确.太阳质量在不断减少，导致太阳对地球的万有引力减小，地球由于得不到足够的向心力而做离心运动，轨道半径增大，克服万有引力做功而减小动能，速度减小而轨道半径增大，所以周期增大，则选项B 正确.由于太阳质量M 不断减小，辐射光子的功率不断减小，而日地间的距离将增大，辐射到地球表面的热功率也将减小，地球表面单位面积单位时间内接收到的太阳的能量减小，所以温度也将逐渐降低，则选项D 正确.答案：ABD综合运用9.核反应中的燃料是__________.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.答案：铀235 减速剂吸收中子反应速度10.在增殖反应堆中，铀238吸收快中子后变为铀239，铀239经过2次β衰变后变为钚239(Pu 23994)，钚239也是一种可以裂变的核燃料.上述各反应方程为：(1)______________________________________________________________________,(2)______________________________________________________________________,(3)______________________________________________________________________.答案：(1)U n U 239921023892→+ (2)e Np U 012399323992-+→ (3)e Pu Np 012399423993-+→11.裂变反应是目前利用中常用的反应，以铀235为燃料的反应堆中，当铀235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：n Sr Xe n U 1094381395410235923++→+.U 23592,n 10,Xe 13954,Sr 9438的静止质量分别为235.043 9 u ，1.008 7 u ，138.917 8 u ，93.915 4 u.已知1 u 的质量对应的能量为930 MeV ，此裂变反应释放出的能量是__________MeV. 解析：质量亏损为：Δm=(m U +m n )-(m Xe +m Sr +3m n )=0.193 3 u,释放的能量：ΔE=Δmc 2≈180 MeV . 答案：180拓展探究12.在一原子反应堆中,用石墨(碳)作减速剂使快中子减速.已知碳核的质量是中子的12倍.假设把中子与碳核的每次碰撞都看作是弹性正碰,而且认为碰撞前碳核都是静止的.(1)设碰撞前中子的动能是E 0,问经过一次碰撞中子损失的能量是多少?(2)至少经过多少次碰撞,中子的动能才能小于10-6E 0？(lg13=1.114，lg11=1.041)解析：(1)设中子和碳核的质量分别为m 和M ，碰撞前中子的速度为v 0,碰撞后中子和碳核的速度分别为v 和V.根据动量守恒定律,可得:mv 0=mv+MV ①根据弹性碰撞中动能守恒,可得:21mv 02=21mv 2+21MV 2 ② 由①②可解出:v 0+v=V将上式代入①中,得: 0v Mm M m v +-=③ 已知M=12m,代入③中可得:01311v v -= ④ 在碰撞过程中中子损失的能量为: ΔE=21mv 02-21mv 2=016948E . (2)设E 1，E 2,…,E n 分别表示中子第1次、第2次……第n 次碰撞后的动能.由④可得:E 1=(1311)2E 0 同理可得:E 2=(1311)2E 1=(1311)4E 0 ……E n =(1311)2n E 0 已知E n =10-6E 0,代入上式可得:10-6E 0=(1311)2nE 0 即10-6=(1311)2n 取对数可得:2n(lg13-lg11)=6将lg13=1.114,lg11=1.041代入上式,即得:n=073.03=41.1 因此,至少需经过42次碰撞,中子的动能才能小于10-6E 0.答案：(1)016948E (2)42次。

2020-2021学年高中物理人教版选修3-5：19.6 重核的裂变

建很厚的_水__泥__层___，用来屏蔽裂变反应放出的各种射线，核废料具有很强的__放__射__性__，需要装入特制的容器，深__埋__地__下__.
【思考辨析】 (1)铀核裂变时还能同时释放 2～3 个中子．( √ ) (2) 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．( × ) (3)为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀 235.( √ ) (4)铀块的体积对产生链式反应无影响．( × ) (5)核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量．( × ) (6)中子从铀块中通过时，一定发生链式反应．( × ) (7)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．( × ) (8)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．( √ )
【答案】 C
题型 3 重核裂变核能的计算【例 3】裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核29325U 为燃料的反应堆中，当29325U 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 29325U ＋ 01n → 15349Xe ＋ 9348Sr＋301n 235．043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4 反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量(以原子质量单位 u 为单位)．已知 1 u 的质量对应的能量为 931.5 MeV，则此裂变反应过程中：
要点一对重核裂变和链式反应的分析
1．常见的裂变方程 (1)29325U＋01n→15349Xe＋9358Sr＋210n (2)29325U＋01n→15464Ba＋8396Kr＋301n 2．链式反应发生的条件 (1)铀块的体积大于或等于临界体积，体积超过临界体积时，保证中子能够碰到铀核．

人教版高中物理选修3-5同步练测：第十九章第六节核裂变(含答案).docx

高中物理学习材料桑水制作第六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. U 92235吸收一个慢中子后，分裂成Xe 54136和Sr 3890,还放出（）A.1个α粒子B.3个中子C.10个中子D.10个质子2.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，所以核子数要减小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.重核分裂成核子的核反应B.重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应C.重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应D.中等质量的核分裂为质量很小的轻核的核反应4.利用重核裂变释放核能时选用铀235核，主要原因是（）A.它裂变放出核能比其他重核裂变多B.它可能分裂成三部分或四部分C.它能自动裂变，与体积无关D.它比较容易发生链式反应5.（北京高考）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 510+n 01→Li 37+H 24e B.U 92238→Th 90234+He 24 C.N 714+He 24→O 817+H 11 D. U 92235+n 01→Ba 56144+Kr 3689+3n 017.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.放射性元素衰变释放的能量B.重金属放出的化学能C.重核裂变释放的核能D.轻核聚变释放的核能8.（天津高考）一个U 92235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U 92235+n 01→X +Sr 3894+2n 01,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 2,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.使用浓缩铀B.改变铀块的临界体积C.通过自动控制装置改变镉棒插入的深度，以改变中子数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A 能分裂成B 、C ，分裂过程一定要释放能量D.若A 能分裂成B 、C ，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U 92235为燃料的反应堆中，当U 92235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U 92235+ n 01→ Ba 56139 + Kr 3694 + 3n 01235.0439 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U 92235+n 01→B a 56141+Kr 3692+3n 01(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量（U 92235、Ba 56141、Kr 3692、n 01的质量分别为235.0439u 、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/kg ）14.（12分）现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：U 92235+n 01→Nd 60143+Zr+3n 01+8e −10+ν̅.(1)核反应方程中的ν̅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142.909 8 u ,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U 92235+n 01→Xe 54136+Sr 3890+10n 01是铀核裂变反应中的一个，已知： U 92235的原子质量为235.043 9 u ，Sr 3890的原子质量为89.907 7 u , Xe54136的原子质量135.907 2 u ，中子的质量为1.008 67 u ，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U 92235+n 01→Ba 56141+Kr 3692+a X 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n 01为中子，X 为待求粒子，a 为X 的个数，则X 为，a = ，以m U 、m Ba 、m Kr 分别表示U 92235、Ba 56141、Kr 3692核的质量，m n 、m p 分别表示中子、质子的质量，c 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ΔE = .（2）有一座发电能力为P =1.00×106kW 的核电站，核能转化为电能的效率η=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∆E =2.78×10-11J ，U 92235核的质量m U =390×10-27kg ，求每年（1年=3.15×107s ）消耗的U 92235的质量.第六节核裂变答题纸得分：一、选择题二、填空题11． 12.三、计算题13.14.15.16.第六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.由题意可得235+1=136+90+x92=54+38+y则x =10，y =0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：U 92235+n 01→X 54140+Sr 3894+2n 01，则X 原子核中有140个核子，有140−54=86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ΔE =Δmc 2，一定有质量减少，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：D 、E 结合成F 时，平均质量减少，一定释放能量，选项A 正确.A 裂变成B 、C 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 减速剂吸收中子速度12.1.8×102解析：由题给核反应方程及其下面的数据可知：裂变之前的总质量为 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Δm =236.052 6 u-235.859 3 u=0.193 3 u.因为1 u 相当的能量为9.3×102MeV所以ΔE =0.193 3×9.3×102MeV=1.8×102MeV.三、计算题13. (1)200.6 MeV （2）5.14×1026MeV ，相当于燃烧2 800 t 煤.解析：（1）裂变反应的质量亏损为Δm =(235.043 9+1.008 7-140.913 9-91.897 3-3×1.008 7) u=0.215 3 u一个铀235原子核裂变后释放的能量为ΔE ＝Δmc 2=0.215 3×931.5 MeV=200.6 MeV. （2）1 kg 铀235原子核发生裂变时释放的总能量 ΔE N =N ·ΔE =2.56×1024×200.6 MeV ＝5.14×1026MeV设q 为煤的热值，1为煤的质量，有ΔE N =qM ，所以 M ＝ΔE N q=5.14×1026×106×1.6×10−192.94×107kg=2 800 t14.（1）40 90 （2）8.12×1013J 解析：（1）锆的电荷数Z =92−60+8=40，质量数A =236−143−3=90；核反应方程中应用符号Z r 4090表示. （2）1 kg 铀235的铀核数为n =1 000235×6.02×1023，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Δm =0.212 u ，1 kg 铀235完全裂变产生的能量约为E =n Δmc 2=8.12×1013J.15.141解析：裂变反应的质量亏损为Δm =(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ΔE ＝Δmc 2=0.150 97×931.5 MeV=141 MeV.16.（1）n 01 3 (m U −m Ba −m Kr −2m n )c 2(2)1 103.7 kg 解析：（1）由反应方程可知：X 为n 01，a 为3，释放的能量为 ΔE ＝(m U −m Ba −m Kr −2m n )c 2.（２）因电站发电效率为40%，故电站消耗U 92235的功率为 P ′=P 40 %=10640 %＝2.5×106kW电站每年消耗U 92235的能量为W =Pt =2.5×109×3.15×107J=7.875×1016J产生这些能量消耗的铀核的数目：n =W ΔE=7.875×10162.78×10−11=2.83×1027(个)每年消耗U 92235的质量为M =nm U =2.83×1027×390×10-27kg=1 103.7 kg.。

物理：新人教版选修3-5 19.6重核的裂变(教案).pdf

第十九章原子核新课标要求1．内容标准（1）知道原子核的组成。

知道放射性和原子核的衰变。

会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义。

（2）了解放射性同位素的应用。

知道射线的危害和防护。

例1 了解放射性在医学和农业中的应用。

例2 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性，了解相关的国家标准。

（3）知道核力的性质。

能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。

会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。

（4）认识原子核的结合能。

知道裂变反应和聚变反应。

关注受控聚变反应研究的进展。

（5）知道链式反应的发生条件。

了解裂变反应堆的工作原理。

了解常用裂变反应堆的类型。

知道核电站的工作模式。

（6）通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系。

例3 思考核能开发带来的社会问题。

（7）初步了解恒星的演化。

初步了解粒子物理学的基础知识。

例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。

2．活动建议：（1）通过查阅资料，了解常用的射线检测方法。

（2）观看有关核能利用的录像片。

（3）举办有关核能利用的科普讲座。

新课程学习19．6 重核的裂变★新课标要求（一）知识与技能1．知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量。

2．知道什么是链式反应。

3．会计算重核裂变过程中释放出的能量。

4．知道什么是核反应堆。

了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。

（二）过程与方法1．通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培养学生的逻辑推理能力及应用教学图像处理物理问题的能力。

2．通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。

（三）情感、态度与价值观1．激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养学生基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系。

2．通过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。

3．确立世界是物质的，物质是运动变化的，而变化过程必然遵循能量守恒的观点。