1、1第十九章 第六节 核裂变基础夯实 一、选择题(14 题为单选题，5、6 题为多选题)1. U吸收一个慢中子后，分裂成 Xe和 Sr，还放出( C )23592 13654 9038A1 个 粒子 B3 个中子C10 个中子 D10 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。由题意可知则235 1 136 90 x92 54 38 y ) 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
2、核反应方程可能是( A )A U n Sr Xe10 n23592 10 9038 13654 10B Na Mg e2411 2412 0 1C N He O H147 42 178 1D U Th He23892 23490 42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 衰变，C 是发现质子的反应，D 是 衰变。31938 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 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 U n Ba Kr n23592 10 14456 8936
3、10B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 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：U n Ba Kr3 n，选项 A不正确；铀核裂变过程中产生 射线，放出能量，23592 10 14456 8936 10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 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
4、入的深度，以改变参与反应的中子数2D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 20152016 学年高二下学期期中)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 He N O H42 147 178 1B铀核裂变的核反应是 U Ba Kr2 n23592 14156 9236 10C已知质子、中子、 粒子的质
5、量分别为 m1、 m2、 m3，那么，2 个质子和 2个中子结合成一个 粒子，释放的能量是(2 m12 m2 m3)c2D铀( U)经过多次 、 衰变形成稳定的铅( Pb)的过程中，有 4个中子转变成23892 20682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； U Pb8 He6 e，有 6个中子转变或原子，故 D错误。23892 20682 42 0 16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
6、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 3.36106J/kg)答案：8.0310 13J 2.3910 4t解析：根据一个铀
7、 235原子核裂变后释放的能量为 E196MeV。1kg铀 235中含原子核的个数为N NA 6.0210232.5610 24mMU 1000235则 1kg铀 235原子核发生裂变时释放的总能量3 EN N E2.5610 24196MeV5.0210 26MeV8.0310 13J；令 q3.3610 6J/kg为煤的热值，设 m为煤的质量，则有 EN qm，所以 m kg2.3910 7kg2.3910 4t。 ENq 8.0310133.36106能力提升 一、选择题(12 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
8、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 U裂变为 Sr和 Xe的核反应，其核反应方程为23592 9038
9、 13654U n Sr Xe10 n，23592 10 9038 13654 10其中各粒子质量分别为mU235.0439u， mn1.00867u，mSr89.9077u， mXe135.9072u，质量亏损为 m( mU mn)( mSr mXe10 mn)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U的裂变，现有四种说法：23592 U原子核中有
10、 92个质子，143 个中子；23592 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23592U n Xe Sr2 n；23592 10 13954 9538 10 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；23592一个 U裂变能放出 200MeV的能量，合 3.21011 J。235924以个说法中完全正确的是( D )A BC D解析：由 U的质量数和电荷数关系易知正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量23592数守恒知正确；半衰期不受外界因素干扰，故错误；通过计算知正确，故答案为D。3下面是铀核裂变反应中的一个： U n Xe Sr10 n235
11、92 10 13654 9038 10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 m235.0439u1.0087u89.9077 u135.9072uB质量亏损为 m(235.04391.008789.9077135.9072101.0087)uC释放的总能量为 E(235.04391.008789.9077135.9072101.0087)(3108)2JD释放的总能量为 E(235.04391.008789.9077135.9072101.008
12、7)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(3.010 8)2，总能量单位才是焦耳，故 C错误。42011 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 I泄露在大气中， I是一种放射性物质，会发生 衰变而变成 Xe元素。下1315 1315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 I发生 衰变的方程式为 I
13、 Xe e1315 1315 13154 0 1C I原子核内有 53个质子，78 个中子1315D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 20152016 学年高二下学期期中)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 U n Ba Kr aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，23592 10 14156 9236则 a的值
14、为多少，X 表示哪一种核？5(2)有一座核能发电站，发电能力 P110 6kW，核能转化为电能的效率 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 E2.7810 11 J，铀核的质量 mU3.910 25 kg，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， a3。(2)该核能发电站一年发出的电能为：W1 Pt110 9365243600J3.153610 16J需要核反应产生的能量为： W 7.00810 16JW1这么多核能需要燃烧的铀核质量为 mWmU2.7810 11代入数据，解得： m980kg0.98t
