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
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。
2020_2021学年高中物理第十九章原子核6核裂变课时作业含解析新人教版选修3_520210224
核裂变(25分钟50分)一、选择题(本题共4小题，每题5分，共20分)1.原子反应堆是实现可控制的重核裂变的一种装置，它主要由哪四部分组成( )A.原子燃料、减速剂、冷却系统、控制调节系统B.原子燃料、减速剂、发热系统、传热系统C.原子燃料、减速剂、碰撞系统、传热系统D.原子燃料、中子源、原子能储存系统、输送系统【解析】选A。
原子反应堆里用的核燃料是用浓缩铀(铀235的含量占2%～4%)制成的铀棒；铀235易俘获慢中子，不易俘获快中子，必须使用减速剂(如石墨、重水、普通水)，让快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子；控制调节系统是用于调节中子的数目以控制反应速度，它是由镉做成的置放在铀棒之间的一些控制棒及计算机调节系统组成；冷却系统靠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，同时使反应堆冷却，保证安全。
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.重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少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，所以重核裂变成中等质量的核时，要产生质量亏损，放出核能【解析】选D。
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，因而其释放的能量是远大于其俘获中子时吸收的能量的。
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少的，因此A、B、C错误。
重核裂变为中等质量的原子核时，由于核子平均质量减小，会发生质量亏损，从而释放出核能。
综上所述，D正确。
3.(多选)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U的裂变，现有四种说法正确的是( )A.U原子核中有92个质子，143个中子B U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，核反应方程为U n Xe Sr+nC U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。
2020高中物理 第十九章 原子核 第6节 核裂变课时作业 新人教版选修3-5
第十九章 第六节 核裂变基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1.23592U 吸收一个慢中子后，分裂成13654Xe 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。
2．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 ．23592U ＋10n ―→9038Sr ＋13654Xe ＋1010n B ．2411Na ―→2412Mg ＋ 0－1e C ．147N ＋42He ―→178O ＋11H D ．23892U ―→23490Th ＋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。
3．1938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23592U ＋10n ―→14456Ba ＋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：23592U ＋10n ―→14456Ba ＋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。
2019-2020学年高中物理 19.6 核裂变课时训练 新人教版选修3-5
2019-2020学年高中物理 19.6 核裂变课时训练新人教版选修3-5一、单项选择1、核电站的核能来源于核的裂变．下列说法中正确的是（）A．U原子核中有92个质子，143个中子B．U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C．反应后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理D．一个U核裂变的质量亏损为△m=0.2155u，则释放的核能约201MeV2、下列说法正确的是（）A．某放射性元素，当它与其它元素形成化合物时，其半衰期将发生改变B．20个U原子核经过一个半衰期后，还有10个未发生衰变C．光波不同于机械波，它是一种概率波D．U→Th+He是核裂变反应方程3、秦山核电站第三期工程的两个6×105 kW发电机组已实现并网发电．发电站的核能来源于的U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 U的体积来控制的B． U的一种可能的裂变是 U+ n→ Xe+ Sr+2 nC． U是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短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必减少二、多项选择4、下列说法中正确的是（）A．铀核裂变的核反应是U→Ba+Kr+2nB．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是（2m1+2m2﹣m3）c2C．铀（U）经过多次α、β衰变形成稳定的铅（Pb）的过程中，有6个中子转变成质子D．一个处于n=5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能够辐射10种不同频率的电磁波5、下列说法中正确的是（）A ．核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站B ．原子核反应堆主要由核燃料、漫化剂、冷却系统和控制调节系统组成C ．铀块的体积对产生链式反应无影响D ．重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少 三、计算题6、在核反应堆里，中子的速度不能太快，否则会与铀235原子核“擦肩而过”，铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变．科学家常用石墨作减速剂，使铀核裂变所产生的快中子通过与碳核不断的碰撞而被减速．假设中子与碳核发生的是没有机械能损失的弹性正碰，且碰撞前碳核是静止的．已知碳核的质量近似为中子质量的12倍，中子原来的动能为E 0，试求：经过一次碰撞后中子的能量变为多少？7、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Xe 14054+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)19.6参考答案1.A2.C3.B4.BC5.AB6、【答案】弹性正碰遵循动量守恒和能量守恒两个规律．设中子的质量m ，碳核的质量M.7、【答案】(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.。
【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
人教新课标选修3-5 19.6核裂变 达标作业(解析版)
19.6核裂变达标作业（解析版)1．关于原子核及其变化，下列说法中正确的是（ ）A ．衰变和裂变都能自发的发生B ．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分C ．升高温度可以使放射性元素的半衰期缩短D ．同种放射性元素在化合物中的半衰期与单质中的半衰期相等2．下列核反应方程中属于β衰变的是( )A ．B ．C ．D ． 3．下列说法正确的是( )A ．研制核武器的钚239(23994Pu )由铀239(23992U )经过4次β衰变而产生B ．发现中子的核反应方程是94Be ＋42He →126C ＋10nC ．20g 的23892U 经过两个半衰期后其质量变为15g D ．23892U 在中子轰击下，生成9438Sr 和14054Xe 的核反应前后，原子核的核子总数减少4．1933年至1934年间，约里奥居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为274301132150Al He P n +→+，反应生成物3015P 像天然放射性元素一样衰变，放出正电子01e 且伴随产生中微子A Z ν，核反应方程为3030015141A Z P P e ν→++．则下列说法正确的是A ．当温度、压强等条件变化时，放射性元素3015P 的半衰期随之变化B ．中微子的质量数A =0，电荷数Z =0C ．正电子产生的原因可能是核外电子转变成的D ．两个质子和两个中子结合成一个α粒子，则质子与中子的质量之和一定等于α粒子的质量5．下列关于原子物理知识的叙述正确的是A ．β衰变中产生的β射线是原子的核外电子挣脱原子核的束缚形成的B ．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定灿若寒星 C ．两个轻核结合成一个中等质量的核，存在质量亏损D ．对于一个特定的氡原子，如果知道了半衰期，就能准确的预言它在何时衰变6．关于原子和原子核，下列说法中正确的是A ．甲图所示的氢原子光谱的分离特征可以用经典物理学解释B ．由乙图可知，原子核中的平均核子质量比的要小C ．要产生丙图所示的链式反应，裂变物质必须具有一定的体积或质量D ．根据丁图可知，1g 氡经过38天还剩下0.1g 没发生衰变7．太阳因核聚变释放出巨大的能量，其质量不断减少。
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。
高中物理第19章原子核6核裂变课时作业新人教版选修3_5
6 核裂变一、A组(20分钟)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解析: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。
答案:BD2.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,释放出能量解析:发生裂变反应过程中,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,由于重核在分裂为中等质量的原子核时,比结合能增加而释放出能量,B错误,D正确。
答案:D3.关于核反应堆,下列说法正确的是()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,故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,故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,故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,故D正确。
答案:ABD4.1938年哈恩用中子轰击铀核U),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()A.这个实验的核反应方程是BaKrnB.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BaKr+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。
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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。
铀235裂变时的质量亏损:Δm=M+m-m1-m2-10m=M-m1-m2-9m。
由质能方程可得ΔE=Δmc2=(M-m1-m2-9m)c2。
【易错提醒】解答本题的两个易错点:(1)在计算质量亏损时,忘记了箭头前的中子,错选答案A。
(2)在计算质量亏损时,错误地用反应后质量减去反应前的质量,错选答案D。
【补偿训练】1个铀235核吸收1个中子发生核反应时,大约放出196MeV的能量,则1g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 MeV B.235NA×196 MeVC.235×196MeVD.×196 MeV【解析】选D。
1g纯铀235有×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×196MeV能量。
5.(2020·清远高二检测)铀核裂变是在反应堆中进行的,核反应堆主要由铀棒、镉棒、慢化剂、冷却系统和水泥防护层组成,镉棒在反应堆中起的作用主要是( )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】选D。
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。
【互动探究】慢化剂在反应堆中起的作用主要是( )【解析】选A。
慢化剂在反应堆中与快中子碰撞,中子能量减小,变为慢中子,故正确答案为A。
6.(多选)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【解析】选B、C。
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;核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,因此答案为B、C。
7.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U的裂变,现有四种说法:U原子核中有92个质子,143个中子;U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U n Xe Sr+n;U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裂变能放出200MeV的能量,合3.2×10-11J。
以上说法中完全正确的是( )A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④【解题指南】解答本题应明确以下四点:(1)质量数=质子数+中子数。
(2)放射性元素的半衰期与温度等外界因素无关。
(3)明确裂变方程的书写方法。
(4)了解1个U裂变大约放出200MeV的能量,并掌握MeV与J的换算。
【解析】选D。
由U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200MeV=200×106×1.6×10-19J=3.2×10-11J,所以④正确,故答案为D。
二、非选择题8.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8.4×1013J,试问有多少个U原子核进行分裂?该原子弹中含U的质量最小限度为多少千克?(一个U原子核分裂时所产生的能量约为200MeV)【解析】一个U原子核分裂时所产生的能量约为200MeV=200×106eV=2.0×108×1.6×10-19J=3.2×10-11J。
设共有n个U核发生裂变:n=个≈2.6×1024个,铀的质量m=235×10-3×kg≈1.015kg。
答案:2.6×1024个 1.015kg【总结提升】裂变问题的分析方法(1)对于裂变问题,要知道是什么原子核发生了裂变,写出原子核的裂变方程,应该注意裂变方程的质量数和电荷数守恒;更应该注意的是,原子核的裂变方程必须是能够实际发生的,不能随意编造,并不是所有满足质量数和电荷数守恒的方程都能发生。
(2)根据质能方程ΔE=Δmc2,由反应前后原子核的质量亏损,可以计算出一个原子核裂变时释放的能量。
(3)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量计算,用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位乘以931.5MeV,即ΔE=Δm×931.5MeV。
(4)由每个铀核反应释放的核能乘以铀核个数求得E=ΔE每个×NA×mM铀块质量摩尔质量。
9.(2015·福建师大附中高二检测)23592U受中子轰击时会发生裂变,产生13956Ba和Kr,同时放出200MeV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的质量为多少?(阿伏加德罗常数取6.02×1023mol-1)【解析】每天发电的总量E=24×3.6×103×5×108J=4.32×1013J。
要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目n==1.35×1024(个)。
则对应的质量m=·μ=×235×10-3kg=0.527kg。
答案:0.572kg【大题提升练】1.(1)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,依靠释放中子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(2)现有的核电站常用的核反应之一是:U n Nd+Zr+n+e+①核反应方程中的是反中微子,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已知铀核的质量为235.0439u,中子的质量为 1.0087u,钕(Nd)核的质量为142.9098u,锆核的质量为89.9047u,1u=1.6606×10-27kg 。
试计算1kg 铀235裂变释放的能量为多少?【解析】(1)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。
(2)①锆的电荷数Z=92-60+8=40,质量数A=236-146=90,核反应方程中用符号Zr 表示。
②1kg 铀235中铀核的个数为 N==2.56×1024(个)。
不考虑核反应中生成的电子质量,1个铀235核裂变产生的质量亏损为Δm=0.212u,释放的能量为ΔE=0.212×931.5MeV=197.5MeV,则1kg 铀235完全裂变释放的能量为E=n ΔE=2.56×1024×197.5MeV=8.1×1013J 。
答案:(1)C (2)①40 90 ②8.1×1013J2.(1)(多选)2020年以前我国将新增投产2300万千瓦的核电站,核电站与火电站相比较,其优势在于 ( )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.核电站没有任何污染E.核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性,要做特殊处理(2)在各种能源中,核能具有能量密度大、地区适宜性强的优势,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2351141929205636U n Ba Kr 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= ,a= ,以m U 、m Ba 、m Kr 分别表示23514192925636U 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=1.00×106kW 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为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,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。