核裂变 每课一练 (含解析) (8)
人教版高中物理选修3-5第十九章第6节核裂变 同步练习(包含答案)
人教版高中物理选修3-5重核的裂变 同步练习(一)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234 4．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+ 10n6．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______________________________________________________________．He Th U 422349023892+→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？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。
高中物理(新人教版)选择性必修三课后习题：核裂变与核聚变(课后习题)【含答案及解析】
核裂变与核聚变课后篇素养形成必备知识基础练1.(多选)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,最好用铀235而不用铀238D.铀块的体积对产生链式反应无影响,会引起裂变,放出2~3个中子,裂变的产物是各种各样的,具有极大的偶然性,只是裂变成两块的情况多,也有的裂变成多块,A错误,B正确;铀235受慢中子的轰击时,裂变的概率大,而铀238只能俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变,且裂变的概率小,C正确;要引起链式反应,需使铀块体积大于或等于临界体积,D错误。
2.(2020吉林长春模拟)图为原子核裂变并发生链式反应的示意图,铀核裂变的产物是多样的,一种典型的铀核裂变对应的核反应方程是92235U+n→a140X+38b Y+2n,其中n为中子,对于产物X的原子序数a 和产物Y的质量数b,以下判断正确的是()A.a=53,b=93B.a=54,b=94C.a=53,b=94D.a=54,b=93:92=a+38;核反应质量数守恒:235+1=140+b+2;联立得a=54,b=94。
故B正确,A、C、D错误。
3.(2020湖北武汉模拟)聚变与裂变相比有很多优点,下列说法不正确的是()A.地球上聚变燃料的储量丰富,足以满足聚变的需要B.轻核聚变更为安全、清洁C.相同质量的核燃料,轻核聚变反应中产生的能量更多D.环流器是利用聚变物质的惯性进行约束,即用激光从各个方向照射反应的物质,使它们“挤”在一起发生反应0.03 g的氘,氚可以利用锂制取,聚变燃料丰富,故A正确;轻核聚变需要高温,一旦出现故障,高温不能维持,反应自动停止,且反应产生的氦没有放射性,聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质,比裂变反应堆生成的废物数量少,放射废料少,容易处理,故B 正确;相同质量的核燃料,轻核聚变反应中产生的能量更多,产能效率高,故C正确;环流器是利用磁约束,而不是聚变物质的惯性进行约束,故D不正确。
人教版高中物理核裂变与核聚变课后习题答案及解析
人教版高中物理核裂变与核聚变课后习题答案及解析练习与应用1．什么是核裂变？什么是链式反应？解析：重核分裂成中等质量原子核的核反应叫做重核的裂变。
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，叫做核裂变的链式反应。
2．在核反应堆中，用什么方法控制核裂变的速度？解析：核反应堆是人工控制链式反应的装置，控制速度的原理：在铀棒之间插些镉棒，因为镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使镉棒插深些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就减慢了；反之，则把镉棒插浅一些，让它吸收中子少一些，链式反应的速度就可以增大，一般来说这些操作是用电子仪器来完成；所以在原子核反应堆中，可用能吸收中子的镉棒来控制核裂变反应的速度。
3．什么是核聚变？核聚变过程中的能量转化有什么特点？解析：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变．聚变发生时需要提供巨大的能量，但反应中放出的能量比提供的能量要大得多。
4．请分析：在地球上实现受控热核反应的必要性、可能性和困难是什么？解析：必要性:由于地球上石化燃料和裂变材料的贮量有限,开发聚变能非常重要,并且是一项十分紧迫的任务。
各国科学家都在加紧研究,以期尽快在地球上制造出人类自己的太阳,缓解甚至消除能源危机的困扰。
可能性:地球上聚变材料的储量丰富,每升水中含有0.03g的氘,地球上的河流、湖泊、海洋等有138.6亿立方米的水,大约有40亿吨氘。
聚变反应中所用的氘可以利用锂来提取,地球上锂的储量有2000亿吨,用来制取氘足以满足聚变的需要。
困难:地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温。
5．在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速。
碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，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E0，经过一次碰撞，中子失去的动能是多少？解析：设中子的质量为m，速度为v0，碳核的质量为M，碰撞后中子、碳核的速度分别为v1、v，以v0方向为正方向，根据动量守恒定律得：mv0=mv1+Mv根据机械能守恒定律得：12m v02=12m v12+12M v2由以上两式解得v1= - 1113v0碰撞一次，中子损失的动能为：△E K=12m v02-12m v12=48169E0（2）至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于10-6E0？根据以上计算结果每一次后的末速度都是原来的11，所以经过n13）n v0,根据动能公式可得：次后其末速度为原来的（1113）2n=10-6这个关系式，展开的2n（lg11-lg13）=-6 （1113解得n=41.2 所以至少要经过42次碰撞才可以小于10-6E06．秦山核电站第一期工程装机容量为3×108W。
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.。
【人教版】物理选修3-5：19.6《核裂变》(附答案)
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
《4. 核裂变与核聚变》(同步训练)高中物理选择性必修 第三册_人教版_2024-2025学年
《4. 核裂变与核聚变》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、下列关于核裂变的描述，正确的是：A、核裂变是重核吸收一个中子后分裂成两个质量相近的轻核的过程。
B、核裂变过程中会释放出大量的能量，这种能量主要用于发电。
C、核裂变只发生在铀-235等重核上，而铀-238等其他重核不会发生裂变。
D、核裂变是通过中子轰击重核实现的，不需要其他粒子参与。
2、关于核聚变，以下说法不正确的是：A、核聚变是指两个轻核结合成一个更重的核的过程。
B、核聚变过程中会释放出比核裂变更多的能量。
C、太阳内部发生的是核聚变，这是太阳能量的来源。
D、核聚变反应需要极高的温度和压力才能进行。
3、核聚变反应相比核裂变反应，最显著的特点是（）A、释放的能量更大B、反应更加稳定C、利用的燃料更易获取D、可以在较低温度下发生4、关于核裂变过程中的链式反应，以下描述正确的是（）A、链式反应只能在人为控制的情况下发生B、核裂变产生的中子不会发生任何反应C、链式反应过程中，释放出的中子会被不断吸收，最终反应停止D、通过控制中子的数量可以控制链式反应的速度5、科学家发现铀235原子核在吸收一个中子后分裂成两个中等大小的原子核，同时释放出大量的能量。
这种核反应被称为：A. 核裂变B. 核聚变C. 辐射D. 粒子碰撞6、下列关于核能利用的描述中，错误的是：A. 核裂变反应在核电站中的发电机部分发生。
B. 核聚变反应已经在地球上实现可控的条件。
C. 核能的利用可以减少对化石能源的依赖，降低温室气体排放。
D. 核能发电站几乎不产生二氧化碳等温室气体排放。
7、下列关于核裂变和核聚变的说法中，正确的是（）A、核裂变是指一个重核分裂成两个或更多的轻核，并释放出大量能量的过程。
B、核聚变是指两个轻核结合成一个重核，同时释放出大量能量的过程。
C、核裂变和核聚变都可以在地球表面自然发生。
D、核裂变和核聚变都需要在极高的温度和压力下才能发生。
高中物理：核裂变练习
高中物理：核裂变练习基础·巩固1.利用重核裂变释放核能时选铀235，主要原因是( )A.它裂变放出核能比其他重核裂变放出的核能多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.它比较容易形成链式反应解析：铀235发生裂变时会生成2—3个中子，中子再去轰击铀核发生链式反应，但发生链式反应还必须要使铀块体积大于临界体积，所以选项A 、B 、C 错误，选项D 正确. 答案：D2.(经典回放)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 105+n 10→Li 73+He 42B.U 23592→Th 23190+He 42C.N 147+He 42→O 178+H 11D.U 23592+n 10→Ba 14156+Kr 9236+3n 10解析：由链式反应特点知：反应过程中由一个中子引发裂变，放出2—3个中子促成链式反应，故选项D 正确.答案：D3.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、原子能聚存和输送系统答案：A4.1964年10月16日，我国在新疆罗布泊沙漠成功地进行了第一颗原子弹爆炸实验，结束了中国无核时代.(1)原子弹爆炸实际上是利用铀核的裂变释放出巨大的能量，由于裂变物质的体积超过临界体积而爆炸.①完成核裂变反应方程U 23592+n 10→( )Xe+Sr 9438+2n 10+200百万电子伏特②铀原子核裂变自动持续下去的反应过程叫什么？产生这种反应的条件必须是什么？(2)为了防止铀核裂变产物放出的各种射线危害人体和污染环境，需采用哪些措施？(举两种)解析：(1)①Xe 14054 ②链式反应 中子再生率大于1(2)核反应堆外面需要修建很厚的水泥防护层，用来屏蔽射线；放射性废料要装入特制的容器，埋入地层深处进行处理.5.(2006北京理综)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:A综合·应用6.(2006天津理综)一个U 23592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 23592+n 10→X+Sr 9438+2n 10，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=2mc 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 23592+n 10→X 14054+Sr 9438+2n 10，则X 原子核中有140个核子，有140-54=86个中子，所以选项A 正确，选项B 错误.因为裂变时放出能量，由爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc 2，一定有质量的减少，而原子核反应中的质量数仍守恒，所以选项C 、D 均错误.答案：A7.(经典回放)在其他能源中，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U 23592+n 10→Ba 14156+Kr 9236+aX 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n 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 23592、Ba 14156、Kr 9236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=1.00×106 kW 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放出的核能ΔE=2.78×10-11J, U 23592核质量m U =390×10-27 kg,求每年(1年=3.15×107s)消耗的U 23592的质量.解析：根据质量数守恒和电荷数守恒书写核反应方程.计算质量亏损，再用质能方程计算核反应过程中放出的核能.(1) n 10 3 (m U -m B a-m K r-2m n )c 2 (2)反应堆每年提供的核能E 总=PT其中T 表示1年的时间 以M 表示每年消耗的U 23592的质量,得M∶m U =E 总∶ΔE解得：M=EPT M U ∆η 代入数据得M=1.10×103 kg.。
高中物理专题19核裂变和核聚变练习(含解析)
课时19 核裂变和核聚变1．太阳放出的能量来自于（）A．重核裂变 B．天然衰变C．轻核聚变 D．人工转变【答案】C【解析】太阳放出的能量来自于太阳内部剧烈的热核反应，即轻核聚变，故C正确，ABD错误。
故选：C2．一颗恒星的寿命取决于它的（）A．温度 B．颜色 C．质量 D．体积【答案】C【解析】因为天体大，质量大，万有引力就大，在巨大的引力下原子核之间的距离就更近，更容易引起核聚变，所以越大的恒星他的内部核聚变就越激烈，释放的能量也越大，燃料聚变的速度就越快，恒星死亡的也就越快。
故选C.质量小的恒星其寿命几乎同宇宙一样长，达一百多亿年；质量大的恒星，其寿命却只有几百万到几千万年．一般来说，质量越大，寿命越短．3．在下列叙述中，不正确的是（）A．光电效应现象说明光具有粒子性B．重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损C．根据玻尔理论，氢原子从高能态跃迁到低能态时，原子向外释放光子，原子电势能和核外电子的动能均匀减小D．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性【答案】C【解析】光电效应说明光具有粒子性，故A说法正确；重核裂变和轻核聚变都释放能量，都有质量亏损，故B说法正确；氢原子辐射出一个光子后，原子能量减小，轨道半径减小，根据，知核外电子的动能增大，原子能量等于动能和电势能之和，则电势能减小。
故C说法错误；任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳，都有一种波与之对应这种波称为物质波，故电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性，故D说法正确。
3．现行人教版高中物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律，下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．甲图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由粒子组成D．丁图中，链式反应属于轻核裂变【答案】B【解析】A. 卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，A错误。
高中物理第三章5核裂变练习(含解析)教科版选修35
高中物理第三章5核裂变练习（含解析）教科版选修351.我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇,1946年在法国巴黎发现了铀的三分裂和四分裂,这是我国科学家在核物理研究中做出的贡献,这是将中子打入铀核后所发生的核反应,它属于()A.人工核转变B.重核的裂变C.铀核的衰变D.轻核的聚变解析:铀核裂变的产物是多样的,所以我国科学家钱三强、何泽慧夫妇发现了铀核的三分裂和四分裂.答案:B2.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.答案:C3.(多选)人类通过链式反应来利用核能的方式有()A.利用可控制的快中子链式反应,制成原子弹B.利用不可控制的快中子链式反应,制成原子弹C.利用可控制的慢中子链式反应,建成核反应堆D.利用不可控制的慢中子链式反应,建成核反应堆答案:BC4.(多选)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,但只能裂变成两块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,最好用浓缩铀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,且裂变的概率小,而要引起链式反应,需使铀块体积超过临界体积.故上述选项B、C正确.答案:BC5.核反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置,它主要由哪四部分组成()A.核燃料、减速剂、控制棒和热交换器B.核燃料、减速剂、发热系统和传热系统C.核燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统D.核燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统解析:核反应堆主要由核燃料、中子减速剂、控制棒和热交换器组成.因此A选项正确.答案:A6.1938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正确的是()A.这个实验的核反应方程是Ba Kr nB.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Ba Kr+n,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,释放的能量根据爱因斯坦质能方程计算,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.答案:D7.潮汐能属于无污染能源,但能量的转化率较低,相比之下,核能是一种高效的能源.(1)在核电站中,为了防止放射性物质泄漏,核反应堆有三道防护屏障:燃料包壳,压力壳和安全壳(如图甲所示).结合图乙可知,安全壳应当选用的材料是.甲乙丙(2)核反应堆中的核废料具有很强的放射性,目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中,然后.A.沉入海底B.放至沙漠C.运到月球D.深埋地下(3)图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章,通过照相底片被射线感光的区域,可以判断工作人员受到何种辐射.当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光,而铅片下的照相底片未被感光时,结合图乙分析可知工作人员受到了射线的辐射;当所有照相底片被感光时,工作人员受到了射线的辐射.解析:现在核反应堆的外层用厚厚的水泥层,这样可保证核电的安全利用.核反应堆中的核废料应深埋于地下.答案:(1)混凝土(2)D(3)βγ8.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Ba Kr+a X是反应堆中发生的许多核反应中的一种,n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Ba Kr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=1.00×106 kW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放出的核能ΔE=2.78×10-11 J U核的质量m U=390×10-27 kg,求每年(1年=3.15×107 s)消耗的U的质量.解析:(1)略.(2)反应堆每年提供的核能E总=,其中T表示1年的时间,以M表示每年消耗的U的质量,得M∶m U=E总∶ΔE,解得M=,代入数据得M=1.10×103kg.答案:(1n3(m U-m Ba-m Kr-2m n)·c2(2)1.10×103 kg。
核裂变 每课一练 (含解析) (36)
D．放射性同位素在发生衰变时，出现质量亏损，且衰变前后的总质量数变化
3．原子弹威力巨大，其主要原料有铀和钚，若有一铀原子核发生了如下的裂变反应： 则 可能是
A． B．
C． D．
4．下列说法正确的是（）
A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量
A项：质量数： ，电荷数： 可知质量数与电荷数都守恒，故A是可能的；
B项：质量数： ，质量数不守恒；电荷数： ，电荷数也不守恒 故B错误；
C项：质量数： ，质量数不守恒；电荷数： 电荷数守恒，故C错误；
D项：质量数： ，电荷数： ，电荷数不守恒 故D错误；
故应选A．
4．A
【解析】光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，则不但具有能量，也具有动量，故A正确；比结合能越大的原子核越稳定，B错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，C错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误；
5．B
【解析】
【详解】
在反应过程中的质量亏损
根据爱因斯坦质能方程得
故选B．
6．C
【解析】
【详解】
爱因斯坦提出的质能方程 告诉我们，物体具有的能量与它的质量成正比，故A正确；公式 中 是亏损质量， 是释放的核能，故B正确．公式 中的E是物体具有的能量，m是物体的质量，不是参与核反应的核子的总质量，是质量亏损，故C错误．核反应中若质量亏损，就要释放能量，所以一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损，故D正确．本题选择不正确的，故选C.
同位素
90Sr
210Po
238Pu
高中物理 第十九章 原子核 第6节 核裂变课后训练 新人教版选修35
第6节核裂变课后训练1．下列关于重核裂变的说法中，正确的是( )A．核裂变反应是一个吸能反应B．核裂变反应是一个放能反应C．核裂变反应的过程质量亏损D．核裂变反应的过程质量增加2．为了安全核反应堆要用厚厚的混凝土将其完全封闭。
这里的混凝土层所起的作用是防止( )A．核爆炸 B．射线外泄C．核燃料外泄 D．快中子外泄3．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、减速剂、碰撞系统和传热系统D．原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统4．2009年12月28日，我国首批三代核电AP1000自主化依托项目——中国电力投资集团公司山东海阳核电项目一期工程正式开工。
山东海阳核电站位于海阳市留格庄镇原冷家庄和董家庄，地处三面环海的岬角东端，占地面积2 256亩，海阳核电站全部建成之后，将成为迄今为止中国最大的核能发电项目。
关于海阳核电站能量来自于( )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．化学反应放出的能量5．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6．一个23592U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23592U＋1 0n→X＋9438Sr＋21n，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7．某核反应堆每小时消耗浓缩铀(铀235的含量占5%)200 g，假定每个铀核裂变时释放的能量是200 MeV，核反应堆的效率为90%，求该核反应堆的输出功率。
《第4节 核裂变和核聚变》(同步训练)高中物理选择性必修 第三册_鲁科版_2024-2025学年
《第4节核裂变和核聚变》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、下列关于核裂变的描述，正确的是：A、核裂变是一个中子轰击一个重核，使该重核裂变成两个较轻的核并释放出能量。
B、核裂变是两个轻核结合成一个较重的核并释放出能量。
C、核裂变的过程会减少原子核中的中子数。
D、核裂变是自然发生的现象，不需要外界因素的影响。
2、关于核聚变的描述，不正确的是：A、核聚变是两个轻核结合成一个较重的核并释放出大量能量。
B、核聚变过程中的温度通常需要达到数百万到数千万摄氏度。
C、核聚变是目前人类获取能量的主要方式。
D、核聚变反应产生的废物比核裂变反应产生的废物要少。
3、中国首“华龙一号”核电机组于2020年11月份并网发电，其核反应堆中的反应方程为235U + 1n → 144Ba + 89Kr + 31n，下列说法正确的是（）A. 反应是衰变反应B. 反应过程中铀的半衰期减小C. 反应过程中放出能量D. 反应是人工核转变4、关于核反应的类型及粒子的判断，下列说法正确的是（）A. 238U → 234Th + X，式中X为电子，属于β衰变B. 2H + 3H → 4He + Y，式中Y为中子，属于核裂变C. 14N + 4He → 17O + K，式中K为质子，属于人工核转变D. 235U + 1n → 143Xe + 90Sr + Z，式中Z为5个氮核，属于α衰变5、在核裂变过程中，重核吸收一个中子后分裂成两个较轻的原子核，同时释放出更多的中子。
关于这一过程，下列说法正确的是：A. 裂变反应释放的能量来源于原子核的质量亏损。
B. 所有重核都能发生自发裂变。
C. 在核裂变中，裂变产物的总质量大于反应前的总质量。
D. 核裂变产生的中子不能引发新的裂变反应。
6、关于核聚变与核裂变的区别，以下哪个描述是正确的？A. 核聚变通常发生在重元素中，而核裂变则发生在轻元素中。
B. 核聚变反应需要极高的温度和压力条件，而核裂变则相对容易实现。
高中物理 19.6核裂变课时训练(含解析)新人教版选修3-5
19.6核裂变【小题达标练】一、选择题1.(多选当一个重核裂变时,它所产生的两个核(A.含有的质子数比裂变前重核的质子数少B.含有的中子数比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.可能是多种形式的两个核的组合【解析】选B、D。
由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子,质子数没有发生变化,而两个新核的中子数减少,A错误,B正确;反应前后质量发生了亏损而释放出能量,并不等于俘获中子的能量,在裂变反应中,产物并不是唯一的,故C错误,D正确。
【总结提升】重核裂变的实质(1重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核,使之分裂成中等质量的原子核,同时释放大量的能量,放出更多的中子的过程。
(2重核的裂变是放能核反应,原因是核反应前后质量有亏损,根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要小。
所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量,而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量。
2.(2015·汕头高二检测U吸收一个慢中子后分裂成Kr和Ba,还放出(A.1个α粒子B.3个中子C.10个中子D.10个质子【解析】选B。
根据质量数守恒、电荷数守恒可得还放出3个中子,B项正确。
3.(2015·南昌高二检测中国承诺到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(A U n Sr Xe+1nB Na Mg eC N He O HD U Th He【解析】选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。
4.一个铀235吸收一个中子后的核反应方程是U n Xe Sr+n,放出的,锶90核的质能量为E,铀235核的质量为M,中子的质量为m,氙136核的质量为m1 ,真空中光速为c,则释放的能量E等于(量为m2A.(M-m1-m2-10mc2B.(M+m-m1-m2c2C.(M-m1-m2-9mc2D.(m1+m2+9m-Mc2【解析】选C。
课时作业8：19.6 核裂变
19.6 核裂变1．当一个重核裂变时，它所产生的两个核()A．含有的质子数比裂变前重核的质子数少B．含有的中子数比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．可能是多种形式的两个核的组合2．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3．一个235 92U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235U＋10n―→X＋9438Sr＋210n，则下列叙述正确的是()92A．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4．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5．人类通过链式反应来利用核能的方式有下列哪两类()A．利用可控制的快中子链式反应，制成原子弹B．利用不可控制的快中子链式反应，制成原子弹C．利用可控制的慢中子链式反应，建成原子反应堆D．利用不可控制的慢中子链式反应，建成原子反应堆6．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 MeV B．235N A×196 MeVC．235×196 MeV D.N A235×196 MeV8．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，贫油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：238 92U―→234 90Th＋42HeB.235 92U和238 92U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9．裂变反应是目前核能利用中常用反应，以原子核235 92U为燃料的反应堆中，当235 92U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：23592U＋10n―→139 54Xe ＋9438Sr＋310n235．0439 1.0087138.917893.9154反应方程下方的数字是上面方程中从左到右各原子的静止质量(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，此裂变应释放出的能量是多少MeV?10．曾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8.4×1013 J，试问有多少个235 92U原子核进行分裂？该原子弹中含铀235 92U的质量最小限度为多少千克？(一个铀235 92U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV)[能力提升题]1．一个铀235吸收一个中子后的核反应是235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋1010n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于()A．(M－m1－m2)c2B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2D．(m1＋m2＋9m－M)c22．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慢化剂．中子在重水中可与21H核碰撞减速，在石墨中与12 6C核碰撞减速．上述碰撞可简化为弹性碰撞模型．某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作慢化剂，哪种减速效果更好？3．一个铀235俘获一个速度为1.00×104 m/s的中子后，裂变为两个新核，同时放出两个中子．其中一个中子的速度为8.69×106 m/s，方向与原中子方向相同；另一个中子的速度为8.68×106 m/s，方向与原中子方向相反，两个新核中有一个是9538Sr.现让这两个新核垂直进入同一匀强磁场，求它们在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径之比多大？周期之比多大？4．原来静止的原子核b a X，发生α衰变后放出一个动能为E0的α粒子，求：(1)生成的新核动能是多少？(2)如果α粒子及新核的动能全部来源于衰变中，释放的核能ΔE是多少？(3)亏损的质量Δm是多少？详解答案19.6 核裂变基础经典题1．选BD由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子，质子数没有发生变化，而两个新核的中子数减少，A错误，B正确；反应前后质量发生了亏损而释放出能量，并不等于俘获中子的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，故C错误，D正确．2．选C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，而是利用其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．3．选A X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误．中子数为140－(92－38)＝86个，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，C、D错．4．选A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．5．选BC原子弹爆炸时，铀块的体积大于临界体积，快中子直接被铀核吸收，发生裂变反应，放出核能，链式反应速度不可控制，极短的时间内释放出大量的核能；原子反应堆释放核能的速度是稳定的，链式反应的速度可以控制，因此答案选B、C.6．选A核反应堆的主要部分包括①燃料，即浓缩铀235；②慢化剂，采用石墨、重水和普通水；③控制棒，控制链式反应的速度；④冷却系统，水或液态钠等流体在反应堆外循环流动，把反应堆的热量传输出去用于发电，故A正确，B、C、D错．7．选D由于1 mol的铀核质量为235 g,1 g铀235的物质的量为1235mol，因此1 g铀235释放的能量E＝N A235×196 MeV，故D正确．8．选D铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A正确．铀238和铀235质子数相同，互为同位素，B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错．9．解析：裂变前后的质量亏损是Δm＝(235.0439＋1.0087－138.9178－93.9154－3×1.0087) u，由ΔE＝Δmc2得亏损的质量转化成能量为ΔE＝Δm×9.3×102 MeV≈1.8×102 MeV.答案：180 MeV10．解析：一个235 92U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV ＝200×106 eV ＝2.0×108×1.6×10－19 J ＝3.2×10－11 J.设共有n 个235 92U 核发生裂变：n ＝8.4×10133.2×10－11个≈2.6×1024个， 铀的质量m ＝235×10－3×2.6×10246.02×1023 kg ≈1.015 kg. 答案：2.6×1024个 1.015 kg能力提升题1．选C 铀235裂变时的质量亏损：Δm ＝M ＋m －m 1－m 2－10m ＝M －m 1－m 2－9m .由质能方程可得ΔE ＝Δmc 2＝(M －9m －m 1－m 2)c 2.2．解析：设中子质量为m n ，靶核质量为m ，由动量守恒定律：m n v 0＝m n v 1＋m v 2由能量守恒：12m n v 20＝12m n v 21＋12m v 22 解得：v 1＝m n －m m n ＋m v 0在重水中靶核质量：m H ＝2m n ，v 1H ＝m n －m H m n ＋m Hv 0＝－13v 0， 在石墨中靶核质量：m C ＝12m n ，v 1C ＝m n －m C m n ＋m Cv 0＝－1113v 0 与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好．答案：重水3．解析：在核裂变过程中遵循动量守恒定律，由题意知被俘获的中子的动量与裂变时放出的两个中子的总动量相等，故两个新核的总动量为零，也即两个新核的总动量大小相等、方向相反．由于洛伦兹力提供向心力，可知新核在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径：R ＝m v qB. 由于两个新核的动量大小相等，进入的是同一个匀强磁场，故m v 、B 均相同，故可知它们的半径之比等于它们电荷量的反比．由题意可写出裂变方程：235 92U ＋10n ―→9538Sr ＋A Z X ＋210n 由质量数守恒可解得新核X 的质量数A ＝235＋1－95－2×1＝139由电荷数守恒可得新核X 的电荷数Z ＝92－38＝54故两新核在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径之比为：R 1∶R 2＝54∶38＝27∶19.新核在磁场中做匀速圆周运动的周期：T ＝2πR v把半径R 代入得：T ＝2πm qB可见，两个新核做匀速圆周运动的周期之比与它们的质量成正比，与它们的电荷量成反比，即T 1T 2＝95139×5438＝135139. 答案：两新核做匀速圆周运动的半径之比为27∶19，周期之比为135∶139.4．解析：(1)衰变方程为：b a X ―→42He ＋b －4a －2Y 在衰变过程中动量守恒m αv α＝m Y v Y又因为E k ＝p 22m ，所以E Y E 0＝m αm Y ＝4b －4，E Y ＝4b －4E 0(2)由能量守恒，释放的核能ΔE ＝E 0＋E Y ＝E 0＋4b －4E 0＝bE 0b －4. (3)由质能关系ΔE ＝Δmc 2，解得Δm ＝bE 0(b －4)c 2答案：(1)4b －4E 0 (2)bE 0b －4 (3)bE 0(b －4)c 2。
高二物理人教版选修3-5课时训练18 核裂变 含解析
N=个=5.894×1026个
因此每年需要铀的总质量为
m=·mmol=×235×10-3 kg
=231.1 kg。
答案:231.1 kg
答案:C
6.(多选)下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是( )
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.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.据图可知,原子核A裂变成原子核B和C要放出核能
D.据图可知,原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量
B.核能发电对环境的污染比火力发电要大
C.所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能
D.既有重核裂变,又有轻核聚变释放大量的原子能
解析:目前核电站都用核裂变,其原料是铀,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。
答案:AC
8.核电站的核能来源于U核的裂变,下列说法中正确的是( )
解析:设中子质量为mn,靶核质量为m,由动量守恒定律得mnv0=mnv1+mv2,
由能量守恒定律得mnmn,解得v1=v0。
在重水中靶核质量mH=2mn,
v1H=v0=-v0。
在石墨中靶核质量mC=12mn,
v1C=v0=-v0。
因为与重水靶核碰撞后中子速度较小,故重水减速效果更好。
答案:重水
(建议用时:30分钟)
答案:ABC
7.(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,其次加快发展风电和再生能源的政策,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 4 000 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( )
鲁科版选修3-5 4.2核裂变 课时练习(解析版)
2021-2021学年鲁科版选修3-5 4.2核裂变课时练习〔解析版〕一、选择题(此题共4小题,每题5分,共20分)1.(多项选择)关于重核的裂变,以下说法正确的选项是 ( )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,不一定发生链式反响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.重核裂变为中等质量的核时,要发生质量亏损,放出核能【解析】选B、D。
根据重核发生裂变的条件和裂变释放核能的原理分析可知,裂变时因铀核俘获中子即发生核反响,是核能转化为其他形式能的过程。
释放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,即铀块的体积必须大于其临界体积,如果体积小,中子从铀块中穿过时,碰不到原子核,那么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,因此选项A、C错误,B正确;重核裂变为中等质量的原子核时,发生质量亏损,从而释放出核能,选项D正确。
【加固训练】1.利用重核裂变释放核能时选用铀235,主要因为( )A.它比拟容易发生链式反响B.能自动裂变,与体积无关C.铀核比拟容易分裂成为三局部或四局部,因而放出更多的核能D.铀235价格比拟廉价,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】选A。
铀235容易俘获慢中子发生裂变,而铀238只有俘获能量在1MeV以上的中子才能发生裂变;铀核在发生链式反响时,铀块体积必须超过其临界体积;一般情况下,铀核分裂为两局部,很少分裂为三局部或四局部;使用铀235,是因为其易发生裂变反响,故A正确,B、C、D错误。
2.(多项选择)当一个重核裂变时,它所产生的两个核( )A.含有的质子数比裂变前重核的质子数少B.含有的中子数比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.可能是多种形式的两个核的组合【解析】选B、D。
由于在裂变反响中吸收一个中子而释放出几个中子,质子数没有发生变化,而两个新核的中子数减少,A错误,B正确;反响前后质量发生了亏损而释放出能量,并不等于俘获中子的能量,在裂变反响中,产物并不是唯一的,故C错误,D正确。
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第六节核裂变一、选择题1.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，下列说法错误的是(B)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错误；在经济效益方面核电与火电不相上下，C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.关于重核裂变，下列说法正确的是(D)A．重核裂变成中等核要吸收能量B．中子进入铀块中时，一定能发生链式反应C．重核裂变过程中质量数减少D．较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能解题指导：裂变反应特点―→规律―→发生条件解析：中等大小的原子核的平均结合能最大，这些核最稳定。
如果使较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出能量。
由此知A错误，D正确；当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子如果能引起其他铀核裂变，链式反应才能进行，B错误；核反应满足电荷数守恒和质量数守恒，C错误。
,3.(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其中一种裂变反应式是23592U＋10n→14456 Ba＋8936Kr＋310n。
下列说法正确的有(AC)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．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析：裂变反应式中的10n为中子，铀块只有体积大于临界体积，才能发生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，A、C对B错；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，D错。
4.(多选)如图是慢中子反应堆的示意图，对核反应堆的下列说法中正确的是(BC)A．铀235容易吸收快中子发生裂变反应B．快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应C．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些D．若要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些解题指导：深入理解核反应堆的工作原理，是处理该类问题的关键。
解析：根据铀235的特点，它更容易吸收慢中子而发生裂变，A 错误；在反应堆中减速剂的作用就是减少快中子能量从而更易让铀235吸收裂变，B 正确；链式反应的剧烈程度取决于裂变释放出的中子总数，镉控制棒可以吸收中子，因而可以控制核反应的快慢，即插入的深，吸收的多，反应将变慢，反之将加快，C 正确，D 错误。
,5.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，它们是( A )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、慢化剂、碰撞系统和传热系统D ．原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统解析：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，它主要由原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统四部分组成，故A 正确。
6．前不久，新华社评出2017年国际十大新闻：朝鲜核导试验半岛局势趋紧列第五。
有关核反应方程，下列说法正确的是( A )A ．238 92U →234 90Th ＋42He 属于α衰变B ．14 7N ＋42He →17 8O ＋11H 是β衰变C ． 核反应方程210 84Po →y 82X ＋42He 中的y ＝206，X 的中子个数为128D ． 铀核裂变的核反应为238 92U →141 36Ba ＋9236Kr ＋210n解析：α衰变是重核自发的放出α粒子的天然放射现象，其中α粒子是42He ，故A正确；14 7N ＋42He →17 8O ＋11H 是发现质子的原子核人工转变，故B 错误；X 的中子个数为206－82＝124，故C 错误；铀核裂变属于重核裂变，不能自发进行，故D 错误。
7.235 92U 吸收一个慢中子后，分裂成136 54Xe 和9038Sr ，还放出( C )A ．1个α粒子B ．3个中子C ．10个中子D ．10个质子解析：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 则⎩⎨⎧x ＝10y ＝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。
8．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( A )A ．235 92U ＋10n ―→9038Sr ＋136 54Xe ＋1010nB ．2411Na ―→2412Mg ＋ 0－1eC ．14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11HD ．238 92U ―→234 90Th ＋42He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。
9．1938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( D )A ．这个实验的核反应方程是235 92U ＋10n ―→144 56Ba ＋8936Kr ＋10nB ．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：235 92U ＋10n ―→144 56Ba ＋8936Kr ＋310n ，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。
10．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是( C )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，以改变参与反应的中子数D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度解析：在核反应中，使用的浓缩铀达到临界条件才能发生链式反应；在反应中石墨作为“慢化剂”使快中子减速为慢中子，使铀核能进一步反应，故它们都不是用来控制核反应速度的方法，A、B、D错误。
调节中子数目是控制反应速度的方法，镉棒具有很强的吸收中子的能力，C正确。
11．下列说法正确的是(AC)A．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为42H e＋147N→178O＋11HB．铀核裂变的核反应是23592U→14156Ba＋9236Kr＋210nC．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)c2D．铀(23892U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅(20682Pb)的过程中，有4个中子转变成质子解析：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；23892U→20682Pb＋842He＋60－1e，有6个中子转变或原子，故D错误。
12．关于原子核反应堆，下列说法正确的是(ABD)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。
13．关于重核的裂变，以下说法正确的是(D)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，放出核能解析：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，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生。
在裂变反应中核子数是不会减小的，如23592U裂变为9038Sr和13654Xe的核反应，其核反应方程为235U＋10n―→9038Sr＋13654Xe＋1010n，92其中各粒子质量分别为m U＝235.0439u，m n＝1.00867u，m Sr＝89.9077u，m Xe＝135.9072u，质量亏损为Δm＝(m U＋m n)－(m Sr＋m Xe＋10m n)＝0.1510u可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此选项A、B、C均错。
重核裂变为中等质量的原子核时，由于核子平均质量小，会发生质量亏损，从而释放出核能。
综上所述，选项D正确。
14．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23592U的裂变，现有四种说法：①23592U原子核中有92个质子，143个中子；②23592U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23592U＋10n→13954Xe ＋9538Sr＋210n；③23592U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23592U裂变能放出200MeV的能量，合3.2×10－11J。
以个说法中完全正确的是(D)A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④解析：由23592U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。
15．下面是铀核裂变反应中的一个：23592U＋10n―→13654Xe＋9038Sr＋1010n已知铀235的质量为235.0439u，中子质量为1.0087u，锶90的质量为89.9077 u，氙136的质量为135.9072u，则此核反应中(BD)A．质量亏损为Δm＝235.0439u＋1.0087u－89.9077 u－135.9072uB．质量亏损为Δm＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)uC．释放的总能量为ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×(3×108)2JD．释放的总能量为ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×931.5MeV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错误，B正确；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正确，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错误。