高中物理-核裂变练习
2020学年高中物理 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.(2020·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.(2020·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-m2-10m)c2 B.(M+m-m1-m2)c2C.(M-m1-m2-9m)c2 D.(m1+m2+9m-M)c2【解析】选C。
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。
高中物理第十九章原子核核裂变课后训练新人教选修
6 核裂变课后训练基础巩固1．铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法正确的是( ) A．铀块的质量是重要因素与体积无关B．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子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．能否发生链式反应与铀块的质量无关2．关于原子反应堆，下面哪种说法是错误的( )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的速率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内能3．(天津)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＋1n→X＋9438Sr＋12n，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4．1个铀235核吸收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．235 N A×196 M eVC．235×196 MeV D．N235A×196 MeV5．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．中子从铀块中穿过时，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6．国家重大科技专项示范项目CAP1400核电站，于2020年在山东荣成石岛湾开工建设。
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能力提升7．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，反应方程式为23592U＋1n→13954Xe＋951380Sr+2n;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200 MeV的能量，合3.2×10－11 J。
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：核裂变练习
高中物理：核裂变练习 [全员参与·基础练]1．(多选)当一个重核裂变时,它能产生的两个核( ) A ．一定是稳定的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个或3个中子,裂变释放的能量比俘获中子的能量大,C 错误．中子数会减少,故B 正确．重核裂变的产物是多种多样的,故A 错误,D 正确．【答案】 BD2．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】 控制铀235核裂变反应速度的方法是控制中子的数量,其有效方法是用吸收中子能力很强的镉棒插入铀燃料周围,镉棒插入的深度不同,就会控制中子的数目,达到控制核反应的目的,C 正确．【答案】 C3．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：23892U →23490Th ＋42He B ．23592U 和23892U 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【解析】 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．【答案】 D4．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．为了使裂变的链式反应容易发生,最好直接利用裂变时产生的中子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．能否发生链式反应与铀块的质量无关【解析】要使铀核裂变产生链式反应,铀块的体积必须大于临界体积或铀块的质量大于临界质量,只要组成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式反应,裂变反应中产生的中子为快中子,这些快中子不能直接引发新的裂变,如果铀块的质量大,则其体积大,若超过临界体积则发生链式反应,由此知A、B、D错误,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】镉棒可以吸收中子,控制镉棒插入反应堆的深度可以控制参与反应的中子数目,从而控制反应堆的反应速度,不一定是加快反应速度,也可能是减慢反应速度,A、B、C错误,D 正确．【答案】 D6．1个铀235核吸收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(NA为阿伏加德罗常数)( )A．NA×196 MeVB．235NA×196 MeVC．235×196 MeVD.NA235×196 MeV【解析】 1 g纯铀235有1235×NA个铀235核．因此1 g纯铀235吸收中子完全发生核反应可以释放出NA235×196 MeV能量．【答案】 D7．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＋1n―→13954Xe＋9538Sr＋21n;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200 MeV的能量,合3.2×10－11 J.以上说法中完全正确的是( )A．①②③ B．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;因为200 MeV＝200×106×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J,所以④正确,故答案为D.【答案】 D8．用中子轰击铀核(23592U),其中的一个可能反应是分裂成钡(14156Ba)和氪(9236Kr)两部分,放出3个中子．各个核和中子的质量如下：m U ＝390.313 9×10－27kg,mn＝1.674 9×10－27 kg;m Ba ＝234.001 6×10－27 kg,mKr＝152.604 7×10－27 kg.试写出核反应方程,求出反应中释放的核能．【解析】根据反应前后核的质量数守恒和核电荷数守恒,就可以写出核反应过程．根据核反应前后的质量亏损,用爱因斯坦的质能方程就可求出释放的核能．此铀核裂变方程为1 0n＋23592U→14156Ba＋9236Kr＋31n,则核反应前后的质量亏损为Δm ＝m U ＋m n －m Ba －m Kr －3m n ＝0.357 8×10－27 kg. 由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为ΔE ＝Δmc 2＝0.357 8×10－27×(2.9979×108)2 J ＝3.2157×10－11 J.【答案】 10n ＋23592U →14156Ba ＋9236Kr ＋310n 3.215 7×10－11J [超越自我·提升练]9．一个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235 92U ＋10n ―→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 ＝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【解析】 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．【答案】 A10．(多选)( ·汕头高二检测)下面是铀核裂变反应中的一个：235 92U ＋10n ―→136 54Xe ＋9038Sr ＋101n已知铀235的质量为235.043 9 u,中子质量为1.008 7 u,锶90的质量为89.907 7 u,氙136的质量为135.907 2 u,则此核反应中( )A ．质量亏损为Δm ＝235.043 9 u ＋1.008 7 u －89.907 7 u －135.907 2 uB ．质量亏损为Δm ＝(235.043 9 ＋1.008 7 －89.907 7－135.907 2 －10×1.008 7)uC ．释放的总能量为ΔE ＝(235.043 9 ＋1.008 7 －89.907 7 －135.907 2 －10×1.008 7)×(3×108)2 JD ．释放的总能量为ΔE ＝(235.043 9 ＋1.008 7 －89.907 7 －135.907 2 －10×1.008 7)×931.5 MeV【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“1 u 的亏损放出能量931.5 MeV ”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．【答案】 BD11.23592U 受中子轰击时会发生裂变,产生14456Ba 和8936Kr,同时放出200兆电子伏特的能量．现要建设发电能力是50万千瓦的核电站,用铀235作为原子锅炉的燃料．假设核裂变释放的能量全部被用来发电,那么一天需要纯铀235的质量为多大？(阿伏加德罗常数取6.02×1023个/摩尔)【解析】 核电站每一天的发电量为E ＝Pt ＝50×104×103×24×3600 J ＝4.32×1013 J. 据题意知,核电站一天的发电量就等于发电站在一天时间内铀235裂变所释放的总能量,故核电站每天所消耗的铀235核的个数为n ＝E200×106×1.6×10－19 J＝4.32×10133.2×10－11＝1.35×1024(个)．故发电站每一天需要的纯铀235的质量为 m ＝n N A ·M ＝1.35×10246.02×1023×235×10－3kg ＝0.527 kg. 【答案】 0.527 kg12．裂变反应是目前核能利用中常用的反应,以原子核235 92U 为燃料的反应堆中,235 92U 俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式,其中一种方式可表示为：235 92U ＋ 10n ―→139 54Xe ＋ 9438Sr ＋310n235．043 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静止时的质量(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,求：(1)该反应中放出的能量是多少MeV?(2)1 kg 铀235大约产生多少能量？(保留两位有效数字) 【解析】 (1)裂变前后的质量亏损为： Δm ＝m U ＋m n －m Xe －m Sr －3m n .由质能方程ΔE ＝Δm ×931.5 MeV,得：ΔE ＝(235.043 9－138.917 8－93.915 4－2×1.008 7)×931.5 MeV ≈1.8×102 MeV. (2)1 kg 铀235的铀核数为： n ＝1 000235×6.02×1023≈2.56×1024(个)． 故1 kg 铀235完全裂变产生的能量约为： E ＝n·ΔE ＝2.56×1024×1.8×102 MeV ≈4.6×1026MeV.【答案】(1)1.8×102 MeV (2)4.6×1026MeV。
高中物理-有答案-人教版选修3-5第十九章第6节核裂变同步练习
高中物理人教版选修3-5第十九章第6节核裂变同步练习一、选择题（共7题；）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.原子核的平均结合能变大，释放出能量2. 铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法正确的是（ ）A.铀块的质量是重要的因素与体积无关B.为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接用裂变时产生的中子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. 链式反应中，重核裂变时放出的可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4. 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α放射性，其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可能因受到核辐射而患上皮肤癌和白血病，下列说法正确的是（ ）A.92235U 和92238U 互为同位素B.铀238的衰变方程式为92238U →90234Tℎ+24HeC.贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性D.人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变5. 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6. 一个92235U 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92235U+01X+3894Sr +201n ，则下列叙述正确的是（ ）A.X 原子核中含有54个质子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. 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二、多项选择题（共1题；）下面是铀核裂变反应中的一个：92235U+01n→54136Xe+3890Sr+1001n，已知铀235的质量为235.0439u，中子质量为1.0087u，锶90的质量为89.9077u，氙136的质量为135.9072u，则此核反应中（）A.质量亏损为△m＝235.043 9 u+1.008 7 u−89.907 7 u−135.907 2 uB.质量亏损为△m＝(235.043 9+1.008 7−89.907 7−135.907 2−10×1.008 7)uC.释放的总能量为△E＝(235.043 9+1.008 7−89.907 7−135.907 2−10×1.008 7)×(3×108)2 JD.释放的总能量为△E＝(235.043 9+1.008 7−89.907 7−135.907 2−10×1.008 7)×931.5 MeV三、填空题（共2题；）核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，92235U是常用的核燃料，92235U受一个中子轰击后裂变成56144Ba和3689Kr两部分，并产生________个中子。
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.。
2023年新教材高中物理核裂变与核聚变“基本”粒子基础练新人教版选择性必修第三册
5.4 核裂变与核聚变5.5 “基本”粒子一、选择题(本题共8小题，每题6分，共48分)1．中国是核电大国，到2020年1月，已经建成19座核电站，核电站是利用原子核发生裂变反应时所产生的核能来进行发电的。
关于原子核与核能，以下说法正确的是( C ) A．组成原子核的核子之间只存在引力B．核反应中由于核子数减少而导致质量亏损C．比结合能越大的原子核越稳定，核子平均质量越小D．核电站利用中等质量的原子核分裂成质量较小的原子核来获取核能解析：组成原子核的核子之间存在核力的作用，核力有时表现为斥力，有时表现为引力，选项A错误；核反应中核子数并没有减少，由于核子的平均质量减少而导致质量亏损，选项B错误；比结合能越大的原子核越稳定，核子平均质量越小，选项C正确；核电站利用质量较大的原子核分裂成两个或两个以上中等质量核来获取核能，选项D错误。
2．如图是核反应堆的示意图，对于核反应堆的认识，下列说法正确的是( D )A．铀棒是核燃料，核心物质是铀238B．石墨起到吸收中子的作用C．镉棒起到使中子减速的作用D．水泥防护层的作用是为了阻隔γ射线，避免放射性危害解析：铀棒是核燃料，核心物质是铀235，选项A错误；在核反应堆中用石墨做慢化剂使中子减速，选项BC错误；水泥防护层的作用是为了阻隔γ射线，避免放射性危害，选项D正确。
3．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＋1010n B．2411Na―→2412Mg＋ 0－1eC．14 7N＋42He―→17 8O＋11H D．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。
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。
核裂变与核聚变反应练习题
核裂变与核聚变反应练习题一、选择题1、关于核裂变和核聚变，下列说法正确的是（）A 核裂变是重核分裂成中等质量的核，核聚变是轻核结合成较重的核B 核裂变和核聚变都能释放出巨大的能量C 核电站利用的是核裂变反应，太阳内部发生的是核聚变反应D 以上说法都正确答案：D解析：核裂变是重核分裂成中等质量的核，同时释放出能量，如铀核的裂变。
核聚变是轻核结合成较重的核，也会释放出大量的能量，例如氢的同位素氘和氚聚变成氦。
核电站通过可控的核裂变来发电，而太阳内部持续进行着核聚变反应，为地球提供着源源不断的能量。
所以 A、B、C 选项的说法均正确。
2、下列核反应中，属于核聚变的是（）A ＼（＿{92}＾｛235}U ＋＿{0}＾｛1}n → ＿{56}＾｛144}Ba ＋＿{36}＾｛89}Kr ＋ 3_{0}＾｛1}n\）B ＼（＿{1}＾｛2}H ＋＿{1}＾｛3}H → ＿{2}＾｛4}He ＋＿{0}＾｛1}n\）C ＼（＿{90}＾｛234}Th → ＿{91}＾｛234}Pa ＋＿{－1}＾｛0}e\）D ＼（＿{92}＾｛238}U → ＿{90}＾｛234}Th ＋＿{2}＾｛4}He\）答案：B解析：A 选项是铀核的裂变反应；B 选项中氘核和氚核聚变成氦核和中子，属于核聚变；C 选项是钍核的β衰变；D 选项是铀核的α衰变。
3、核聚变与核裂变相比，具有的优点是（）A 产生的放射性废物较少B 所需的原料在地球上储量丰富C 释放的能量更多D 以上都是答案：D解析：核聚变产生的放射性废物相对较少，对环境的污染较小。
核聚变所需的原料，如氢的同位素，在地球上储量极为丰富。
而且核聚变释放的能量比核裂变要多得多。
4、目前，实现可控核聚变面临的主要困难是（）A 高温条件难以达到B 无法有效约束等离子体C 缺乏合适的核聚变材料D 以上都是答案：D解析：要实现可控核聚变，需要达到极高的温度，一般在亿度以上，目前的技术难以达到并维持这样的高温。
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。
高中物理-3.5-核裂变规范训练-教科版选修35
高中物理-3.5-核裂变规范训练-教科版选修35-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1知识点基础中档稍难核裂变和链式反应1、2、3、45、6、7临界体积8、9原子反应堆1110综合提升12、1314知识点一核裂变和链式反应1．235 92U吸收一个慢中子后，分裂成139 54Xe和9438Sr，同时还放出( ) A．一个α粒子B．一个氘核C．三个中子D．两个中子解析该裂变反应的方程为235 92U＋10n→139 54Xe＋9438Sr＋310n，放出的粒子只能是3个中子，故C正确．答案 C2．1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 MeV解析 1 g纯235U含有1235×N A个235U.因此1 g 235U吸收中子完全发生核反应可以释放出N A235×196 MeV能量．答案 D3．当一个重核裂变时，它能产生的两个核( )．A．一定是稳定的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．答案BD4．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 D5．下面是铀核裂变反应中的一个：235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋1010n已知铀235的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中( )．A．质量亏损为Δm＝235.043 9 u＋1.008 7 u－89.907 7 u－135.907 2 uB．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)u C．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×(3×108)2 JD．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×931.5 MeV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“1 u的质量亏损放出能量931.5 MeV”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．答案BD6．下列说法正确的是( )．A．铀235只要俘获中子就能进行链式反应B．所有的铀核俘获中子后都能裂变C．太阳不断地向外辐射大量能量，太阳质量应不断减小，日地间距离应不断增大，地球公转速度应不断减小D．粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的解析要发生链式反应必须同时满足三个条件：①必须具有足够纯度的铀235(浓缩铀)；②铀块的体积必须大于或等于临界体积；③要有足够数量的慢中子，所以A错误；并不是所有的铀核都能发生裂变，所以B也是错误的；由于太阳在向外辐射能量的过程中，会出现质量亏损，由万有引力定律可知日地间的引力要减小，所以日地间的距离应不断增大，在向外运动的过程中由于要克服引力做功，故地球的公转速度应不断减小；粒子散射实验证明了原子是有核式结构的，所以D错误．只有C正确，故正确答案为C.答案 C7．下列核反应中，表示核裂变的是( )．A.238 92U→234 90Th＋42HeB.14 6C→14 7N＋0－1eC.235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310nD.94Be＋42He→12 6C＋10n解析核反应中有四种不同类型的核反应，它们分别是衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变，其中衰变有α衰变、β衰变等.238 92U→234 90Th＋42He是α衰变，14 6C→14 7N＋0－1e 是β衰变，94Be＋42He→12 6C＋10n是人工转变，只有C选项是重核裂变．答案 C知识点二临界体积8．关于铀核裂变，下述说法中正确的是( )．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，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．故上述选项B、C正确．答案BC9．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． 答案 C知识点三 原子反应堆10．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4种说法：①23592U 原子核中有92个质子，有143个中子②235 92U 的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：235 92U ＋10n→139 54Xe ＋9538Sr ＋210n③23592U 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200 MeV 的能量，合3.2×10－11J 以上说法中正确的是( )．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，故正确选项为D. 答案 D11．核反应堆的燃料是____________，石墨、重水等作为____________使裂变时产生的中子速度减小，易于被镉棒吸收；用镉棒______________以控制核反应堆的__________，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．解析 核反应堆中的核燃料是铀235，用石墨、重水等作减速剂，用镉棒来吸收中子，以控制反应速度．答案 铀235 减速剂 吸收中子 速度12．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%.已知每次核反应过程中放出的核能ΔE ＝2.78×10－11J ，23592U 核的质量，m U ＝390×10－27kg.求每年(1年＝3.15×107s)消耗的23592U 的质量．解析 因核电站的核能转化效率为40%故电站消耗23592U 的功率 P ′为 P ′＝P40%＝10640% kW ＝2.5×106 kW则电站每年消耗23592U 所释放的能量为E ＝P ′t ＝2.5×106×103×3.15×107 J ＝7.875×1016 J故每年消耗23592 U 的质量为m ＝EΔE ·m U ＝7.875×10162.78×10－11×390×10－27kg ＝1 105 kg. 答案 1 105 kg13．在核反应堆中，为了使中子减速成为慢中子，必须用重水或石墨作减速剂，使快中子跟减速剂的原子核相碰(设这些碰撞是弹性正碰)，以达到减速的目的．你认为用原子量大的作减速剂效果好还是用原子量小的作减速剂效果好？试作相应说明和计算(设减速原子核原来是静止的)．解析 因中子与减速剂原子核发生弹性碰撞，碰撞过程动量和动能都守恒． 设中子质量为m ，减速剂原子核质量为M ，中子的初速度为v 0，有mv 0＝mv 1＋Mv 2， 12mv 20＝12mv 21＋12Mv 22， 解得v 1＝m －Mm ＋Mv 0. 可见，当M 越接近m 时，v1越小，即原子量小的减速效果好． 答案 见解析14．铀核(23592U)裂变成钡(14156Ba)和氪(9236Kr)．已知23592U 、14156Ba 、9236Kr 以及中子的质量分别是235.043 9 u 、140.913 9 u 、91.897 3 u 和1.008 7 u (1)试写出铀核裂变反应方程，并计算1个235U 核裂变时放出的核能；(2)我国秦山核电站的装机容量为 3.0×105kW ，假如全部235U 都能够发生这样的裂变，释放核能的1.2%可转化为电能，试由此估算电站1年要消耗多少23592U?解析 (1)根据裂变的生成物及核反应前后质量数守恒，由核电荷数守恒可确定产生中子的数目．235 92U ＋10n ―→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n ，核反应中的质量亏损为Δm ＝235.043 9 u －140.913 9 u －91.897 3 u －2×1.008 7 u＝0.2153 u 根据质能方程可知每一个235U 核裂变所释放的能量为ΔE ＝Δmc 2＝0.215 3×1.66×10－27×(3×108)2J＝3.22×10－11J(2)电站1年所产生的电能为E ＝Pt ，t ＝365×24×360 0 s. 每摩尔235U 全部裂变所释放的能量为N A ·ΔE ，N A 为阿伏加德罗常数，而235U 的摩尔质量为M U ＝0.235 kg/mol ，所以m ＝Pt ηN A ΔEM U ＝3×108×365×24×360 0×0.2351.2%×3.22×10－11×6×1023kg ＝9.6×103 kg. 答案 见解析。
《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。
《4. 核裂变 核聚变》(同步训练)高中物理选择性必修第三册_教科版_2024-2025学年
《4. 核裂变核聚变》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、下列关于核裂变和核聚变的描述，正确的是（）。
A. 核裂变是轻核结合成重核的过程，而核聚变是重核裂变成轻核的过程。
B. 核裂变产生的核子数目少于核聚变产生的核子数目。
C. 核裂变主要发生于轻元素如氢和氦，核聚变主要发生于重元素如铀和钚。
D. 核裂变和核聚变都是释放大量能量的过程。
2、在以下反应中，哪个过程属于核裂变反应（）。
A.(2H+3He→4He+n)B.(235U+n→90Sr+135Te+10n)C.(14N+a→17O+n)3、题干：下列关于核裂变的说法正确的是：A、核裂变是一种可控的核反应过程，广泛应用于核电站。
B、核裂变过程中，原子核会吸收中子，质量增加。
C、核裂变过程中，释放出的能量是由于原子核的结合能增加。
D、核裂变反应的速率可以通过增加中子数量来控制。
4、题干：关于核聚变的特点，以下说法正确的是：A、核聚变是在极高温度和压力下，两个轻核结合成较重的核。
B、核聚变反应过程中，反应物的质量转化为能量。
C、核聚变反应的速率可以通过降低温度来控制。
D、核聚变反应目前主要应用于核电站发电。
5、题干：在核裂变过程中，以下哪个说法是正确的？A. 裂变产生的中子都是自由中子B. 裂变的初始中子必须来自� glogi核C. 裂变反应后，裂变核的质量小于裂变前核的质量D. 裂变反应释放的能量全部以热能形式释放6、题干：关于核聚变，以下哪种说法是错误的？A. 核聚变是轻核结合成较重的核的过程B. 核聚变产生的能量比核裂变大得多C. 核聚变反应只能在极高的温度和压力下进行D. 核聚变产生的核废料比核裂变少7、在核裂变过程中，下列说法正确的是（）A、裂变核释放的能量来自于核子结合能的减小B、裂变后产生的中子会导致链式反应，但中子不参与能量的释放C、核裂变过程中，质量亏损全部转化为能量D、核裂变过程中，裂变产物的质量总是大于原来的重核质量二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、下列关于核裂变的说法中，正确的是：A. 核裂变是一种重核吸收一个中子后分裂成两个或几个较轻原子核的过程。
高中物理选修3核裂变与核聚变计算题专项训练
高中物理选修3核裂变与核聚变计算题专项训练姓名：__________ 班级：__________考号：__________一、计算题（共16题）1、镭（Ra）是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知能自发地放出α凿子而变成新核Rn，已知的质量为M1=3.7533×10－25kg，新核Rn的质量为M2=3.6867×10－25kg，α粒子的质量为m=6.6466×10－27kg，现有一个静止的核发生α衰变，衰变后α粒子的速度为3.68×105m/s，求（计算结果保留两位有效数字）.（1）写出该核反应的方程；（2）此反应过程中放出的能量；（3）反应后新核Rn的速度大小.2、太阳能来源于太阳内部的热核反应．太阳能的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的，其总效果为4个质子聚变为1个新核并生成2个正电子()，试写出其核反应方程并指出新核的名称．3、受中子轰击时会发生裂变，产生和，同时放出能量。
已知核质量为m 1，核质量为m2，核质量为m3，中子质量为m，真空中的光速为c.（1）写出核反应方程；（2）试计算该反应放出的核能。
4、一个氢原子的质量为1.6736×10-27kg，一个锂原子的质量为11.6505×10-27kg，一个氦原子的质量为6.6467×10-27kg。
一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子，（1）写出核反应方程，并计算该反应释放的核能是多少？（2）1mg锂原子发生这样的反应共释放多少核能？5、中子与锂核以等值反向的动量相碰，生成氚核和粒子，并放出4．9MeV的能量，则(1)氚粒与粒子的动能之比是多少?(2) 粒子的动能多大?=0.09c（c为真空中的光速）的α粒子，轰击静止在匀6、某实验室工作人员，用初速为v强磁场中的钠原子核Na，产生了质子。
若某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核的运动方向与α粒子的初速方向相同，质子的运动方向与新核运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。
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高中物理-核裂变练习我夯基 我达标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思路解析：通过学习，我们知道核反应堆的构成分四部分：原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统. 答案：A2.已知在铀235裂变成钡和氪的过程中，质量亏损Δm=0.215 3 u，则反应中平均每个核子释放的能量为多少？思路解析：铀核裂变为不同的产物时，每个核子释放的能量不同，一般来说平均每个核子释放的能量约为1 MeV.由爱因斯坦质能方程，可求得铀核裂变时放出的能量：ΔE=Δmc 2=0.215 3×931.5 MeV=201 MeV铀核中含有235个核子，所以平均每个核子释放的能量为235201MeV=0.86 MeV. 答案：0.86 MeV 3.U 23592受中子轰击时会发生裂变，产生Ba 14156和Kr 9236，同时放出200MeV 的能量.现要建设发电功率是5×105kW 的核电站，由铀235作为原子锅炉的燃料.假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需纯铀235的质量为多大？（阿伏加德罗常数为6.02×1023个/mol ）思路解析：铀235释放的能量等于一天发电的电能，计算出发电功率为5×105kW 的发电站一天发出的电能，也就是一天所需要的235释放的核能，进而求得铀235的质量.先根据发电功率计算出每天应发电能的总量为：E=24×3.6×103×P=4.32×1013J,要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目为：n=19813106.11021032.4-⨯⨯⨯⨯=1.35×1024个， 则对应的质量为m=23241002.61035.1⨯⨯=•M N n ×235×10-3kg=0.527 kg. 答案：0.527 kg4.裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核U 23592为燃料的反应堆中，U 23592俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种方式可表示为：n Sr Xe n U 1094381395410235923++→+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静止时的质量（以原子核质量u 为单位），已知1 u 的质量对应的能量为9.3×102MeV ，求放出的能量. 思路解析：裂变前后的质量亏损是：Δm=(235.043 9+1.008 7-138.917 8-3×1.008 7) u,由质量方程E=mc 2有ΔE=Δmc 2，即放出的能量ΔE=Δm×9.3×102 MeV=1.8×102MeV.答案：1.8×102MeV5.在原子反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时，由于不允许传动的机械部分与这些液体相接触，常使用一种电磁泵，如图19-6-5所示为这种电磁泵的结构.导管放在磁场中，当电流通过导电液体时，这种液体即被驱动.如果导管中截面面积为ωh，磁场的宽度为L ，磁感应强度为B ，液体穿过磁场区域的电流为I ，求驱动力造成的压强差为多少？图19-6-5思路解析：电磁泵的原理是，当电流流过液体时，液体即成为载流导体，在磁场中受到安培力作用，力的方向由左手定则判定，所以液体将沿v 的方向流动.液体导电后可视为导体，从电磁泵原理图中可抽象出通电导体在磁场中受力模型.以载流导体为对象，根据安培力公式，载流导体受到的安培力（即液体受力）为F=BIh ，由压强公式得p=SF，由题知S=ωh,由上面的几个关系得p=ωBI.答案：p=ωBI6.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aX Kr Ba n U ++→+9236141561023592是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n 10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 为光在真空中传播的速度，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μ=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 ，核的质量m U =390×10-27kg ，求每年（1年=3.15×107s ）消耗的U 23592的质量.思路解析：（1）由反应方程可知：X 为n 10，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235U 的功率为P′=%4010%406=P =2.5×106kW, 电站每年消耗235U 的能量为W=Pt=2.5×109×3.15×107=7.875×1016J每年消耗的235U 的质量为M=1127161078.21039010785.7--⨯⨯⨯⨯=∆U m E W kg=1 105 kg. 答案：（1）n 10 3 (m U -m Ba -m Kr -2m n )c 2(2)1 105 kg7.一静止的U 23292核转变为Th 22890核时放出一个α粒子，已知232U 、228Th 和α粒子的原子量分别为M 0、M 1、M 2，求放出的α粒子的初动能.思路解析：首先根据质量关系，可计算出核反应过程中释放出的核能，设232U 、228Th 和He核的质量分别为m 0、m 1、m 2.则核反应放出的能量为ΔE=（m 0-m 1-m 2)c 2,忽略电子的质量，一个232U 原子的质量应为NM 0=m 0(N 为阿伏加德罗常数）. 同理N M 1=m 1,NM 2=m 2,即ΔE=N c M M M 2210)(--；因为反应前后总动量守恒，设反应后228Th 与He 核的动量分别为p 1、p 2,则p 1-p 2=0.设228Th 与He 核的动能为E k1、E k2,则E k1=1212m p ,E k2=2222m p ,故α粒子的初动能为211211222)(2M M m m m E m m p +=+∆=(M 0-M 1-M 2)c 2. 答案：211M M M +(M 0-M 1-M 2)c 2我综合 我发展8.某些放射性化学元素在一定条件下发生衰变，产生一个新核以及一个质量较小的粒子，同时放出能量，当一个镭（226Ra)发生衰变时，产生了一个α粒子以及一个氡（222Rn)的核，过程如下：Rn He Ra 222864222688+→若已知衰变时释放的能量（即He 42粒子与Rn 22286核的动能之和）为4.87 MeV ，求α粒子的动能.思路解析：设镭衰变前是静止的，系统动量为零，由动量守恒定律得m αv α=m Rn v Rn （其中v α和v Rn 是α粒子与氡核的速度）.将上式转变为2)(2)(22Rn Rn v m v m =αα即2222RnRn Rn v m m v m m =ααα,也即m αE kα=m Rn E kRn （其中E kα和E kRn 是α粒子、氡核的动能）.同时，由题意知E kα+E kRn =4.87 MeV ，所以可得E kα=RnRn m m m +⨯α87.4MeV=4.78 MeV.答案：4.78 MeV9.1999年10月日本的一家核电站发生了核泄露事件，对附近的环境造成了很大的危害.核泄露直接导致严重的环境污染，其产生的射线具有非常大的危害性，能够使动植物体内的细胞发生癌变，致使生物死亡.根据以上材料回答以下问题： 核电站的发电原理是通过核裂变产生巨大的能量，完成下面铀核裂变可能的一个反应方程Kr Ba n U 9236141561023592+→++____________，并计算 1 kg 铀核裂变放出的能量是____________kJ ？（结果保留两位有效数字，235U 、141Ba 、92Kr 和中子的质量分别为235.0493 u ，140.913 9 u ，91.897 3 u ，1.008 7 u ，1 u=1.66×10-27kg ）. 思路解析：3n 10；一个铀原子核裂变放出的核能ΔE=Δmc 2=(235.049 3 u-140.913 9 u-91.897 3 u-2×1.008 7 u)c 2=3.3×10-11J. 1 kg 铀核裂变放出能量E=ΔE·U M 1·N A =3.3×10-11×235.01×6.02×1023 J=8.5×1013J=8.5×1010 kJ 答案：3n 10 8.5×101010.在原子反应堆中，用石墨（碳）作减速剂使快中子变成慢中子，已知碳核的质量是中子质量的12倍.假设中子与碳核的碰撞是弹性的（即碰撞中不损失动能），而且碰撞前碳核是静止的，试求：（1）设碰撞前中子的动能为E 0，经过一次碰撞后，中子的动能损失；（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）？ 思路解析：（1）设中子的质量为m ，速度为v 0，碳核的质量为m′，碰撞前、后的速度分别为v 1、v ，mv 0=mv 1+m′v ①22120'212121v m mv mv += ② 由①②解得v 1=01311v -.碰撞一次，中子的动能损失ΔE=02120169482121E mv mv =-.（2）中子与碳核第一次碰撞后剩余的动能E 1=0221)1311(21E mv =同理，经第二次碰撞后，中子剩余的动能为E 2=02222)1311(21E mv ⨯=……第n 次碰撞后，中子剩余的动能为E n =022)1311(21E mv n n ==10-6E 0 两边取对数得2n(lg11-lg13)=-6，2n(1.041-1.114)=-6，解得n=41.4因此至少要碰撞42次，中子的动能才能小于10-6E 0. 答案：（1）016948E (2)42次 11.一个铀235核俘获一个速度为1.00×104m/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8.69×106m/s ，方向与原中子的方向相同；另一个中子的速度为8.68×106m/s ，方向与原中子的方向相反，两个新核中有一个是Sr 9538.今让这两个新核垂直进入同一匀强磁场.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？思路解析：在核裂变过程中遵循动量守恒定律.由题意可知被俘获的中子的动量与裂变时释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=qBmv . 由于两个新核的动量大小相等，进入的是同一匀强磁场，故mv 、B 均相同，得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：n X Sr n U A Z 10953810235922++→+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.故两个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=vRπ2 把半径R 代入得：T=qBmπ2 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13913538541399521=⨯=T T . 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. 12.苏联的切尔诺贝利核电站曾发生核泄漏，使居住在附近的人都遭受到了不同程度的影响，在核泄漏后，该地区存在着各种不同的放射性射线.假设其中有一种是由铀核U 23892衰变成Th 23490，并释放一种粒子产生的.（1）写出U 23892衰变为钍Th 23490的方程式；（2）已知铀核质量为3.853 131×10-25kg ，钍核质量为3.786 567×10-25kg ，α粒子质量为6.646 72×10-27kg ，求衰变释放的能量. 思路解析：（1）核反应方程为U 23892→He Th 4223490+.（2）ΔE=Δmc 2=(m U -m Tb -m α)c 2代入数据解得ΔE=8.7×10-13J. 答案：（1）U 23892→He Th 4223490+ (2)8.7×10-13J。