2019_2020学年高中物理课时分层作业11核裂变（含解析）教科版.docx

课时分层作业(十一)核裂变(时间：40分钟分值：100分)基础达标练一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1(多选)下列关于核裂变和核辐射的方程中正确的是()A.UnBaKr10nB.PuUHeC.CsBaeD.IXeeBCD选项A中，质量数不守恒，故A错误；核辐射是放出、三种射线，选项B为衰变，放出射线，选项C、D为衰变，放出射线，故B、C、D正确2铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是UnBaKr3n.下列说法正确的有()A上述裂变反应中伴随着中子放出B铀块体积对链式反应的发生无影响C铀核的链式反应不可人工控制D铀核的半衰期会受到环境温度的影响A根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题裂变反应式中的n为中子，铀块体积大于临界体积，才能发生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，选项A正确，选项B、C错误；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项D错误3(多选)2020年以前我国将新增投产2 300万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法正确的是()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AC核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A项正确；就可采储量所提供的能量来说，核燃料提供的能量远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B项错；在经济效益方面核电与火电不相上下，C项正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理，D项错4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，其中正确的是()A.U原子核中有92个中子，143个质子B.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UnXeSr2nC.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D一个U裂变能放出200 MeV的能量，合3.21017 JB由U的质量数和电荷数关系易知A错误；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200 MeV2001061.61019 J3.21011 J，所以D错误5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.UnSrXe10nB.NaMgeC.NHeOHD.UThHeA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6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C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正确二、非选择题(14分)7现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：UnNdZr3n8e(1)核反应方程中的是中微子，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(U)核的质量为235.049 3 u，中子质量为1.008 7 u，钕(Nd)核质量为142.909 8 u，锆核质量为89.904 7 u又知1 u1.660 61027 kg，试计算，1 kg铀235大约能产生的能量是多少？解析(1)根据电荷数和质量数守恒，可得Zr的电荷数Z9260840质量数A2361433190.(2)方法一：质量亏损m(mUmn)(mNdmZr3mn)0.217 4 u.一个铀核裂变释放能量Em931.5 MeV0.217 4931.5 MeV202.5 MeV1 kg铀核含有的原子核数为n6.021023个2.5621024个1 kg铀核产生的能量E总nE2.562202.51024 MeV5.21026 MeV5.210261061.61019 J8.31013 J.方法二：m(mUmn)(mNdmZr3mn)0.217 4 u0.217 41.660 61027 kg3.61028 kgEmc23.61028(3108)2 J3.241011 Jn6.021023个2.5621024个E总nE2.56210243.241011 J8.31013 J.答案(1)4090(2)8.31013 J能力提升练一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)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，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能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，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，碰不到原子核，则链式反应不会发生在裂变反应中由电荷数与质量数守恒得核子数是不会减少的，要发生质量亏损，放出核能，因此选项A、B、C均错，D对2一个U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UnXSr2n，则下列叙述正确的是()AX原子核中含有86个中子BX原子核中含有141个核子C因为裂变时释放能量，根据Emc2，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A根据电荷数守恒、质量数守恒可知，X原子核质量数为140，电荷数为54，其中子数为1405486，核子数为140，故A正确，B错误；裂变过程中释放核能，反应前后总质量不同，但质量数守恒，故C、D均错误3(多选)下面是铀核裂变反应中的一个：UnXeSr10n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m235.043 9 u1.008 7 u89.907 7 u135.907 2 uB质量亏损为m(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)uC释放的总能量为E(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)(3108)2 JD释放的总能量为E(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)931.5 MeVBD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；对质量单位为“kg”时直接乘以(3.0108)2，总能量单位才是焦耳，故C错4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C镉棒不是离子源，不会释放中子，也不是减速剂，不能使快中子变为慢中子，也不阻碍铀的裂变，A、B、D错误；镉棒对中子有吸收作用，通过中子强度检测器检测，当反应太强时，控制棒能自动插入，多吸收中子，反之，自动抽出，少吸收中子，故C正确二、非选择题(本大题共2小题，共26分)5(12分)核能是一种高效的能源(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳结合图甲可知，安全壳应当选用的材料是_(2)图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图甲分析可知工作人员一定受到了_射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员一定受到了_射线的辐射解析(1)核反应堆最外层是厚厚的水泥防护层，以防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土(2)射线可穿透几毫米厚的铝片，而射线可穿透几厘米厚的铅板答案(1)混凝土(2)6(14分)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UnBaKraX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为_，a_.以mU、mBa、mKr分别表示U、Ba、Kr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是多少？(2)有一座发电能力为P1.00106 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E2.781011 J，核的质量mU3901027 kg