高中物理-核裂变练习 (2)
2019-2020学年高中物理 第5章 核能与社会 2 裂变及其应用精练(含解析)沪教版3-5
5．2 裂变及其应用1。
知道重核裂变能放出能量，并能计算核能的变化．(重点＋难点) 2.了解铀核的裂变特点，知道链式反应．(重点）3．了解裂变反应堆的结构、类型及核电站的工作原理．, [学生用书P69]）一、铀核的裂变1．定义：重核裂变是用中子轰击铀核时发现的,中子轰击铀—235核，使该核变成处于激发态的复核，并分裂成两块质量差不多的新原子核,同时放出几个中子,称为裂变核反应．2．铀核裂变：用中子轰击铀核时,铀核发生了裂变，铀核裂变的产物是多种多样的，其中一种典型的反应是235U＋1，0n→错误!Ba＋错误!Kr＋3错误!n．92二、链式反应及其条件1．链式反应：铀核裂变时，通常会放出2到3个中子,这些中子可以作为新的“炮弹"轰击其他的铀核，使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫做核裂变的链式反应．2．临界体积：能够使铀块发生链式反应的最小体积(或对应的最小质量)称为临界体积(或临界质量)．3．链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于等于临界体积或裂变物质的质量大于等于临界质量．1．（1)铀核的裂变是一种天然放射现象．（)（2）铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不停地进行下去．（)（3)中子的速度越快，越容易发生铀核裂变．（)提示:(1)×（2)√(3）×三、裂变反应堆1．裂变反应堆的基本构造（1)裂变材料(核燃料）:浓缩铀．（2)慢化剂（减速剂）:通常用石墨、重水或普通水．（3）控制棒:用镉或硼钢制成,用来吸收减速后的中子，控制反应强度．（4）反射层:一般用石墨做材料．(5)热交换器：核反应堆中释放的能量大部分转化为热能，利用水循环,产生高温高压的蒸汽，从而推动蒸汽轮机，带动发电机发电．(6）防护层:由金属套、防止中子外逸的水层以及1～2 m厚的钢筋混凝土构成，可有效地防止射线对人体及其他生物体的侵害．2．列变反应堆的常见类型：重水堆，高温气冷堆，快中子增殖反应堆．3．核电站的工作模式：以核反应堆为能源,用它产生高压蒸汽，取代发电厂的锅炉，从而进行发电．2．（1)在核反应中，中子的速度越大越容易击中铀核．（）(2）核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度．( )(3）核反应堆用过的核废料无毒无害．( )提示:（1）×(2）√(3）×铀核裂变及链式反应［学生用书P70］1．发现：1938年12月，德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变,向核能的利用迈出了第一步．2．裂变的解释(1)核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状．（2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2～3个中子,这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能．(3)能量：重核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量．一般来说，每个核子放出的平均能量约为1 MeV，1 kg 铀全部裂变放出的能量相当于2 500 t优质煤燃烧时释放的能量,裂变时能产生几万度的高温．3．铀核裂变的条件（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即可．4．裂变过程为什么能放出能量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.错误!U裂变是很常见的一种重核裂变，它裂变的反应物和生成物有多种，其中有两种很典型的反应是：错误!U＋错误!n→错误!Xe ＋错误!Sr＋2错误!n错误!U＋错误!n→错误!Ba＋错误!Kr＋3错误!n在重核裂变过程中,核反应满足电荷数守恒和质量数守恒．但反应前后质量不同,发生了质量亏损，释放出能量．计算一个铀核在上述第二种裂变过程放出的能量．已知m（错误!U)＝235。
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。
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。
2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练：核裂变(解析版)
新高考物理第一轮复习课时强化训练核裂变一、选择题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，故选项A、D错误，C正确；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，故选项B错误。
答案：C2、如图是慢中子反应堆的示意图，对该反应堆的下列说法正确的是( )A.铀235容易吸收快中子后发生裂变反应B.快中子跟慢化剂的原子核碰撞后的能量减少，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，使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些D.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析：快中子容易与铀235擦肩而过，快中子跟慢化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，选项B正确，A错误；控制棒由镉做成，镉吸收中子的能力很强，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，选项C、D都错误。
答案：B3、(多选)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，故选项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，故选项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，故选项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，故选项D正确。
核裂变练习题
核裂变练习题核裂变是一种重要的核反应过程，它在科学研究和能源产业中起着重要的作用。
为了更好地理解核裂变的原理和相关概念，以下是一些核裂变练习题，供大家参考和学习。
1. 核裂变是指什么?核裂变是指重核（如铀、镎等）在受到中子轰击后，原子核发生分裂的现象。
原子核分裂时，会释放出大量的能量和多个中子。
2. 请解释核裂变链式反应的概念。
核裂变链式反应是指一次裂变过程中释放出的中子，再次引发下一次裂变，从而产生更多的裂变和释放更多的能量。
这种连锁反应会不断放大，最终形成核反应堆中的核链式反应。
3. 核裂变和核聚变的区别是什么？核裂变是指重核的原子核分裂，产生两个较小的原子核，伴随着能量的释放。
而核聚变是指将两个轻核聚合成一个更重的原子核，同样伴随着能量的释放。
核裂变和核聚变是两种不同的核反应过程。
4. 请列举几个常用的核裂变反应底物和产物。
常用的核裂变反应底物和产物有：- 铀-235 + 中子→ 锕-141 + 锡-93 + 3个中子- 锕-234 + 中子→ 锕-233 + 1个中子- 镎-239 + 中子→ 锕-141 + 锕-98 + 3个中子5. 核裂变反应的主要应用是什么？核裂变反应主要应用在核电站中，用于产生热能，进而转化为电能。
核电站利用铀或镎等重核材料进行核裂变反应，释放出大量的热能，驱动蒸汽轮机发电。
6. 核裂变反应有哪些潜在的危险性？核裂变反应具有辐射、核废料处理和核武器扩散等潜在的危险性。
核裂变过程中释放出的辐射对人体和环境具有一定的危害。
同时，核裂变反应产生的核废料需要妥善处理和储存，以避免对环境造成污染。
此外，核裂变技术如果被滥用，可能会导致核武器的扩散和安全问题。
7. 请简要说明核裂变反应与核聚变反应在能源产业中的应用之间的优劣势。
核裂变反应和核聚变反应在能源产业中有各自的优劣势。
核裂变反应利用已有的核燃料进行能源转换，具有成熟的技术和较长的燃料循环周期，但存在辐射和核废料问题。
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高中物理-核裂变练习基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1.235 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。
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 ．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。
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。
4．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。
5．(重庆一中高二下学期期中)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。
6．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。
二、非选择题7．一个铀235核裂变时释放出196MeV的能量，则1kg铀235完全裂变时所放出的能量为多少？它相当于多少吨优质煤完全燃烧时放出的能量。
(煤的热值为3.36×106J/kg) 答案：8.03×1013J 2.39×104t解析：根据一个铀235原子核裂变后释放的能量为ΔE＝196MeV。
1kg铀235中含原子核的个数为N＝mM U N A＝1000235×6.02×1023≈2.56×1024则1kg铀235原子核发生裂变时释放的总能量ΔE N ＝N ΔE ＝2.56×1024×196MeV≈5.02×1026MeV ＝8.03×1013J ；令q ＝3.36×106J/kg 为煤的热值，设m 为煤的质量，则有ΔE N ＝qm ，所以m ＝ΔE N q ＝8.03×10133.36×106kg ＝2.39×107kg ＝2.39×104t 。
能力提升一、选择题(1～2题为单选题，3、4题为多选题)1．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235 92U 裂变为9038Sr 和136 54Xe 的核反应，其核反应方程为23592U ＋10n ―→9038Sr ＋136 54Xe ＋1010n ， 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。
2．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：①235 92U 原子核中有92个质子，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，反应方程为235 92U ＋10n→139 54Xe ＋9538Sr ＋210n ；③235 92U 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。
3．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。
4．2011年3月由9.0级地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，导致大量13153I泄露在大气中，13153I是一种放射性物质，会发生β衰变而变成Xe元素。
下列说法中正确的是( BC )A．福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电B．13153I发生β衰变的方程式为13153I→13154Xe＋0－1eC．13153I原子核内有53个质子，78个中子D．如果将碘131的温度降低到0度以下，可以延缓其衰变速度解析：核电站是利用核裂变来发电，A错；根据原子核的结构和方程式书写规则可判BC 正确；衰变与物质所处的物理、化学状态无关，D错。
二、非选择题5．(湖北省部分重点中学高二下学期期中)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，释放出大量的核能。
(1)核反应方程23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋a X是反应堆中发生的许多核反应中的一种，则a 的值为多少，X表示哪一种核？(2)有一座核能发电站，发电能力P＝1×106kW，核能转化为电能的效率η＝45%，设反应堆中发生的裂变反应全是(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能ΔE＝2.78×10－11J，铀核的质量m U＝3.9×10－25kg，求每年需要消耗的铀的质量。
(结果保留2位有效数字)答案：(1)3 中子(2)0.98t解析：(1)根据质量数和核电荷数守恒可得：X的电荷数为0，质量数为1，X为中子，a＝3。
(2)该核能发电站一年发出的电能为：W1＝Pt＝1×109×365×24×3600J＝3.1536×1016J需要核反应产生的能量为：W＝W1η＝7.008×1016J这么多核能需要燃烧的铀核质量为m＝Wm U2.78×10－11代入数据，解得：m＝980kg＝0.98t。