2024-2025學(xué)年高中物理第十九章原子核6重核的裂變課堂演練含解析新人教版選修3-5

PAGE5-重核的裂變1．原子反應(yīng)堆是實(shí)現(xiàn)可限制的重核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一種裝置，它主要由哪四部分組成()A．原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)和限制調(diào)整系統(tǒng)B．原子燃料、減速劑、發(fā)熱系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng)C．原子燃料、減速劑、碰撞系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng)D．原子燃料、中子源、原子能存聚系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)解析：原子反應(yīng)堆主要由四部分組成：原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)和限制調(diào)整系統(tǒng)．故選A.答案：A2.核反應(yīng)堆是人工限制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度、并獲得核能的裝置.它是由以下幾個主要部件構(gòu)成：（1）鈾棒；（2）限制棒；（3）減速劑；（4）冷卻劑.關(guān)于限制棒的主要作用，下面說法正確的是（）A.使快中子減速，維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行B.汲取中子，限制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度C.冷卻降溫，限制核反應(yīng)堆的溫度不要持續(xù)上升D.限制鈾的體積不要超過臨界體積解析：限制棒是用含有金屬鉿、銦、銀、鎘等材料做成的，可以有效汲取反應(yīng)堆中的中子；中子越多，核反應(yīng)越猛烈，故核反應(yīng)堆就像一堆火一樣，要想讓核燃料的“火勢”減弱或加強(qiáng)，可通過調(diào)整限制棒在核反應(yīng)堆里的高度來實(shí)現(xiàn)，插入得越深，“吃”掉的中子越多，拔出的越高，產(chǎn)生的中子越多；要想關(guān)閉核反應(yīng)堆，只需把足夠量的限制棒插入到核反應(yīng)堆里即可.答案：B3.eq\o\al(235,92)U汲取一個慢中子后，分裂成eq\o\al(136,54)Xe和eq\o\al(90,38)Sr，還放出()A．1個α粒子 B．3個中子C．10個中子 D．10個質(zhì)子解析：設(shè)放出的粒子的質(zhì)量數(shù)為x，電荷數(shù)為y，核反應(yīng)過程滿意質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒．由題意可得由此推斷該核反應(yīng)放出的肯定是中子，且個數(shù)是10.答案：C4．一個eq\o\al(235,92)U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，則下列敘述正確的是()A．X原子核中含有86個中子B．X原子核中含有141個核子C．因?yàn)榱炎儠r釋放能量，依據(jù)E＝mc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加D．因?yàn)榱炎儠r釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)削減解析：X原子核中的核子數(shù)為(235＋1)－(94＋2)＝140(個)，B錯誤．中子數(shù)為140－(92－38)＝86(個)，A正確．裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，但是其總質(zhì)量數(shù)是不變的，C、D錯．答案：AA級抓基礎(chǔ)1.（多選）軸核裂變是核電站核能的重要來源，其一種裂變反應(yīng)eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Br＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，下列說法正確的是（）A.上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出B.軸塊體積對鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無影響C.軸核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工限制D.軸核的半衰期會受到環(huán)境溫度的影響解析：由核反應(yīng)方程式可以看出該反應(yīng)生成了3個中子，A正確；鈾塊體積需達(dá)到臨界體積才能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，所以軸塊體積對鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生有影響，B錯誤；鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以通過限制棒進(jìn)行人工限制，C正確；放射性物質(zhì)的半衰期是元素本身的屬性，與外界物理環(huán)境和化學(xué)環(huán)境均無關(guān)，D錯誤.答案：AC2.下列核反應(yīng)中，表示核裂變的是（）A.eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th＋eq\o\al(4,2)He B.eq\o\al(14,)6C→eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,)56Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,)6C＋eq\o\al(1,0)n解析：A是α衰變方程；B是β衰變方程；C是重核裂變方程；D是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程；故選C.答案：C3.（多選）鈾核在被中子轟擊后分裂成兩塊質(zhì)量差不多的碎塊，這類核反應(yīng)定名為核裂變.1947年中國科學(xué)家錢三強(qiáng)、何澤慧在試驗(yàn)中視察到鈾核也可能分裂為三部分或四部分，其概率大約是分裂為兩部分的概率的千分之三.關(guān)于鈾核的裂變，下列說法正確的是（）A.裂變的產(chǎn)物不是唯一的B.裂變的同時能放出2～3個或更多個中子C.裂變能夠釋放巨大能量，每個核子平均釋放的能量在裂變反應(yīng)中比在聚變反應(yīng)中的大D.裂變物質(zhì)達(dá)到肯定體積（即臨界體積）時，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)才可以持續(xù)下去解析：因鈾核也可能分裂為三部分或四部分，則裂變的產(chǎn)物不是唯一的，選項(xiàng)A正確；因裂變是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，則裂變的同時能放出2～3個或更多個中子，在重新轟擊鈾核放射裂變，選項(xiàng)B正確；核子在一次聚變反應(yīng)中釋放的能量不肯定比裂變反應(yīng)多，但平均每個核子在聚變中釋放的能量肯定大，故C錯誤；裂變物質(zhì)達(dá)到肯定體積（即臨界體積）時，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)才可以持續(xù)下去，選項(xiàng)D正確；故選ABD.答案：ABD4.（多選）2024年11月6日“華龍一號”核電項(xiàng)目首臺發(fā)電機(jī)已通過“型式試驗(yàn)”，全部指標(biāo)達(dá)到和優(yōu)于設(shè)計(jì)要求，標(biāo)記著我國“華龍一號”首臺發(fā)電機(jī)自主研制勝利.“華龍一號”是利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電的.eq\o\al(235,92)U是核電站常用的核燃料.eq\o\al(235,92)U受一個中子轟擊后裂變成eq\o\al(141,56)Ba和eq\o\al(92,36)Kr兩部分，并產(chǎn)生3個中子.要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要大于它的臨界體積.已知eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(141,56)Ba、eq\o\al(92,36)Kr和中子eq\o\al(1,0)n的質(zhì)量分別是235.0439u、140.9139u、91.8973u和1.0087u.若取1u＝931.5MeV，則下列說法正確的是（）A.該核反應(yīng)方程為：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nB.該核反應(yīng)方程為：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC.因?yàn)榱炎冡尫拍芰?，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)削減D.一個eq\o\al(235,92)U裂變時放出的能量約為ΔE＝200.55MeV解析：eq\o\al(235,92)U受一個中子轟擊后裂變成eq\o\al(141,56)Ba和eq\o\al(92,36)Kr兩部分，產(chǎn)生3個中子，依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，則有：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，故A錯誤，B正確；該核反應(yīng)過程中，發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放能量，但是反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)保持不變，故C錯誤；由題知，Δm＝235.0439u－140.9139u－91.8973u－2×1.0087u＝0.2153，由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，取1u＝931.5MeV，代入數(shù)據(jù)解得放出的能量約為ΔE＝200.55MeV，故D正確.答案：BDB級提實(shí)力5.一種典型的鈾核裂變是生成鋇和氪，同時放出3個中子，核反應(yīng)方程eq\o\al(235,92)u＋X→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，已知部分原子核的比結(jié)合能與核子數(shù)的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是（）A.核反應(yīng)方程中，X粒子是α粒子B.核反應(yīng)方程中，X粒子是質(zhì)子C.eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr相比，eq\o\al(144,56)Ba核的比結(jié)合能最大，它最穩(wěn)定D.eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr相比，eq\o\al(235,92)U核的核子數(shù)最多，它的結(jié)合能最大解析：依據(jù)U235核裂變的特點(diǎn)可知，U235須要汲取一個中子后才會發(fā)生裂變，所以X肯定是中子，故AB錯誤；依據(jù)比結(jié)合能的曲線可知，在Fe56旁邊原子核的比結(jié)合能最大，然后隨核子數(shù)的增大，比結(jié)合能減小，所以eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr相比，eq\o\al(89,36)Kr核的比結(jié)合能最大，它最穩(wěn)定.故C錯誤；由于在核反應(yīng)eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n的過程中釋放核能，可知，eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr相比，eq\o\al(235,92)U核的核子數(shù)最多，它的結(jié)合能最大.故D正確.答案：D6．一個鈾235汲取一個中子發(fā)生核反應(yīng)時大約放出196MeV的能量，則1g純eq\o\al(235,)92U完全發(fā)生核反應(yīng)時放出的能量為(NA為阿伏加德羅常數(shù))()A．NA×196MeV B．235NA×196MeVC．235×196MeV D.eq\f(NA,235)×196MeV解析：由于1mol的鈾核質(zhì)量為235g，1g鈾235的摩爾數(shù)為eq\f(1,235)，因此1g鈾235釋放的能量E＝eq\f(NA,235)×196MeV，故D正確．答案：D7．用中子轟擊鈾核(eq\o\al(235,92)U)，其中的一個可能反應(yīng)是分裂成鋇(eq\o\al(141,56)Ba)和氪(eq\o\al(92,36)Kr)兩部分，放出3個中子．各個核和中子的質(zhì)量如下：mU＝390.3139×10－27kg，mn＝1.6749×10－27kg，mBa＝234.0016×10－27kg，mKr＝152.6047×10－27kg.試寫出核反應(yīng)方程，算出反應(yīng)中釋放的核能．解析：依據(jù)反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)守恒、核電荷數(shù)守恒和反應(yīng)中的能量守恒，就可以寫出核反應(yīng)方程．依據(jù)該反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損，用愛因斯坦的質(zhì)能方程就可算出釋放的核能．此鈾核裂變方程為：eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al