高中物理 19.6 核裂变课后课时精练 新人教版选修3-5

19.6 核裂变课后课时精练
1．下列说法正确的是( )
A．裂变与衰变相同，也能自发进行
B．铀块的体积对链式反应有影响
C．核电站应用的是原子核的天然放射性
D．核反应堆中链式反应速度可人工控制
E．核电站用的核燃料必须是纯铀棒
F．核武器——原子弹，应用的是重核裂变
解析：裂变不能自发进行，A错，原子核的天然放射较慢，C错。

答案：BDF
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
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。

答案：C
3．关于重核的裂变，以下说法中正确的是( )
A．一种重核只能存在一种裂变方式
B．一种重核可以有多种裂变方式
C．重核核子的平均质量比中等质量核的核子的平均质量大，因而裂变时，存在质量亏损，释放大量核能
D．中等质量核的核子平均质量比重核的核子平均质量大，因而裂变时存在质量亏损，释放大量核能
解析：一种重核可以有多种裂变方式，A错，B对，重核核子的平均质量比中等质量核的核子的平均质量大，C对，D错。

答案：BC
4．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．所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能
D．核能是非常清洁的能源，无任何污染
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，但也有一定的污染，故A、C正确，B、D错误。

答案：AC
5．下列核反应中，表示核裂变的是( )
A.238 92U―→234 90Th＋42He
B.235 92U＋10n―→139 56Ba＋9436Kr＋310n
C.146C―→147N＋0－1e
D.94Be＋42He―→126 C＋10n
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：B
6．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
解析：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。

答案：BC
7．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
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。

答案：D
8．一个235 92U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程式为235 92U＋10 n―→X＋9438Sr＋210n，X原子核中含有多少个核子？多少个中子？
解析：X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，中子数为140－(92－38)＝86个。

答案：140 86
9．1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 MeV
C．235×196 MeV
D.N A
235
×196 MeV
解析：1 g纯铀235物质的量为1
235mol，其包含的铀核数为
N A
235
，故其完全反应放出的能
量为N A
235
×196 MeV，D正确。

答案：D
10.235 92U受中子轰击时会发生裂变，产生14156Ba和9236Kr，同时放出200 MeV的能量。

现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用235 92U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？(阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol－1)
解析：铀235释放的能量等于一天发电的电能。

计算出50万千瓦的核电站一天发出的电能，也就是一天所需的铀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＝4.32×1013 J。

要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目为
n ＝ 4.32×1013
2×108×1.6×10－19＝1.35×1024。

则对应的质量为
m ＝n
N A ·μ＝1.35×10246.02×1023×235×10－3 kg ＝0.527 kg 。

答案：0.527 kg
11．一个钚的同位素239 94Pu 静止在匀强磁场中，
离子垂直于磁场方向释放一个α粒子，变成铀的同位素，同时辐射能量为E ＝0.09 MeV 的光子。

钚离子质量为M 0＝238.999655u ，α粒子质量m ＝4.001509 u ，反冲铀核质量为M ＝234.993470 u 。

(1)写出核衰变方程；
(2)α粒子和铀核的动能各是多少MeV 。

解析：(1)239 94Pu ―→42He ＋235 92U ＋E (2)α粒子和反冲核的总动能为E α＋E U ＝(M 0－m －M )×931.5－E ＝4.26 MeV
不计光子动量，根据动量守恒，α粒子和反冲核动量大小相等，方向相反，而动能E k ＝p 22m 所以E αE U ＝M m 则α粒子动能E α＝M
M ＋m (E α＋E U )＝4.19 MeV
铀核动能E U ＝m
M ＋m (E α＋E U )＝0.07 MeV 。

答案：(1)239 94Pu ―→42He ＋235 92U ＋E
(2)4.19 MeV 0.07 MeV
12．处于静止状态的某原子核X ，发生α衰变后变成质量为M 的原子核Y ，被释放的α粒子垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，测得其圆周运动的半径为r ，设α粒子质量为m ，质子的电荷量为e ，试求：
(1)衰变后α粒子的速率v α和动能E kα；
(2)衰变后Y 核的速率v Y 和动能E kY ；
(3)衰变前X 核的质量M X 。

解析：(1)因为Bqv α＝m v 2αr ，α粒子的带电荷量为q ＝2e ，有v α＝2Ber m ，E kα＝12mv 2α＝2B 2e 2r 2m。

(2)由动量守恒mv α－Mv Y ＝0，
所以v Y ＝2Ber M ，E kY ＝12Mv 2Y ＝2B 2e 2r 2M。

(3)由质能方程：ΔE ＝Δmc 2，而ΔE ＝E kα＋E kY ，
所以Δm ＝2B 2e 2r 2c 2(1m ＋1M
)， 衰变前X 核的质量：
M X ＝m ＋M ＋Δm ＝m ＋M ＋2B 2e 2r 2c 2(1m ＋1M
)。

答案：(1)2Ber m 2B 2e 2r 2m (2)2Ber M 2B 2e 2r 2M
(3)m ＋M ＋2B 2e 2r 2C 2(1m ＋1M
)。