高中物理 第十九章 原子核 6 核裂变成长训练 新人教版选修3-5.doc

6 核裂变主动成长夯基达标1.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，放出核能思路解析：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发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程.因而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，如裂变为和的核反应，其核反应方程为,其中各粒子质量分别为mu=235.043 9u,mn=1.008 67 u,msr=89.907 7 u,mxe=135.907 2 u,质量亏损为m=(mu+mn)-(msr+mxe+10mn)=0.151 0 u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，由于平均质量减小，必然发生质量亏损，从而释放出核能.综上所述，选项d正确.答案：d2.利用重核裂变释放核能时选用铀235核，主要原因是（）a.它裂变放出核能比其他重核裂变多b.它可能分裂成三部分或四部分c.它能自动裂变，与体积无关d.它比较容易发生链式反应思路解析：铀235俘获任何能量的中子都会发生裂变反应，吸收低能量的中子裂变的几率更大，d项正确.答案：d 3.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，来改变中子的速度思路解析：控制核反应堆中核反应的速度是靠调节中子数来实现的.答案：c 4.下列核反应中，表示核裂变的是（）a.b.c.d.思路解析：裂变是重核俘获中子后变成中等质量的原子核，同时还要放出几个中子.答案：b 5.一个铀235吸收一个中子后发生的反应式是，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）c2b.(m+m-m1-m2)c2c.(m-m1-m2-9m)c2d.(m1+m2+9m-m)c2思路解析：铀235裂变时的质量亏损：m=m+m-m1-m2-10m=m-m1-m2-9m，由质能方程可得：e=mc2=(m-9m-m1-m2)c2.答案：c 6.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的裂变，现有四种说法：原子核中有92个质子，143个中子的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：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一个裂变能放出200mev的能量，合3.210-11j以上说法中完全正确的是()a.b.c.d.思路解析：由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.答案：d 7.已知在铀235裂变成钡和氪的过程中，质量亏损m=0.215 3 u,则反应中平均每个核子释放的能量为多少？思路解析：铀核裂变为不同的产物时，每个核子释放的能量不同，一般来说平均每个核子释放的能量约为1 mev.由爱因斯坦质能方程，可求得铀核裂变时放出的能量：e=mc2=0.215 3931.5 mev=201 mev铀核中含有235个核子,所以平均每个核子释放的能量为mev=0.86 mev.答案：0.86 mev 8.受中子轰击时会发生裂变，产生和，同时放出200 mev的能量.现要建设发电功率是5105kw的核电站，由铀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，那么一天需纯铀235的质量为多大？（阿伏加德罗常数为6.021023个/mol）思路解析：铀235释放的能量等于一天发电的电能，计算出发电功率为5105 kw的发电站一天发出的电能，也就是一天所需要的铀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=243.61035105103 j=4.321013 j,要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目为：=1.351024个，则对应的质量为23510-3 kg=0.527 kg.答案：0.527 kg9.裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核为燃料的反应堆中，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：235.043 91.008 7138.917 893.915 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u为单位），已知1 u的质量对应的能量为9.3102 mev,求放出的能量.思路解析：裂变前后的质量亏损是：m=(235.043 9+1.008 7-138.917 8-93.915 4-31.008 7)u,由质能方程e=mc2有e=mc2,即放出的能量e=m9.3102 mev=1.8102 mev.答案：1.8102 mev 10.在所有能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势.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）核反应方程式是反应堆中发生的许多核反应中的一种，为中子，x为待求粒子，a为x的个数，则x为_，a=_.以mu、mba、mkr分别表示、核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能e=_.(2)有一座发电能力为p=1.00106 kw的核电站，核能转化为电能的效率=40%.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题（1）中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能e=2.7810-11j,核的质量mu=39010-27kg,求每年（1年=3.15107s）消耗的的质量.思路解析：(1)由反应方程可知：x为10n，a为3，释放的能量为e=（mu-mba-mkr-2mn）c2.(2)因电站发电效率为40%，故电站消耗235u的功率为=2.5106 kw,电站每年消耗235u的能量为w=pt=2.51093.15107 j=7.8751016j,每年消耗的235u的质量为kg=1 105 kg.答案：3（mu-mba-mkr-2mn）c2 （2）1 105 kg11.一静止的核转变为核时放出一个粒子，已知232u、228th和粒子的相对原子质量分别为m0、m1、m2，求放出的粒子的初动能.思路解析：首先根据质量关系，可计算出核反应过程中释放出的核能，设232u、228th和he核的质量分别为m0、m1、m2，则核反应放出的能量为e=（m0-m1-m2）c2,忽略电子的质量，一个232u原子的质量应为（n为阿伏加德罗常数）.同理,即;因为反应前后总动量守恒，设反应后228th与he核的动量分别为p1、p2，则p1-p2=0.设228th与he核的动能为ek1、ek2,则,故粒子的初动能为.答案：12.某些放射性元素在一定条件下发生衰变，产生一个新核以及一个质量较小的粒子，同时放出能量.当一个镭（226ra）发生衰变时，产生了一个粒子以及一个氡（222rn）的核，过程如下：.若已知衰变时释放的能量（即粒子与核的动能之和）为4.8 mev,求粒子的动能.思路解析：设镭衰变前是静止的，系统动量为零，由动量守恒定律得mv=mrnvrn(其中v和vrn是粒子与氡核的速度).将上式转变为即,也即mek=mrnekrn(其中ek和ekrn是粒子、氡核的动能).同时，由题意知ek+ekrn=4.87 mev,所以可得.答案：13.在原子反应堆中，用石墨（碳）作减速剂使快中子变成慢中子，已知碳核的质量是中子质量的12倍.假设中子与碳核的碰撞是弹性的（即碰撞中不损失动能），而且碰撞前碳核是静止的,试求：（1）设碰撞前中子的动能为e0,经过一次碰撞后，中子的动能损失；（2）至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于10-6e0？（lg13=1.114，lg11=1.041）思路解析：(1)设中子的质量为m，速度为v0，碰撞后速度为v1;碳核的质量为m,碰撞后的