粤教版选修35 裂变和聚变 第1课时 作业.docx

4.5裂变和聚变1一个u原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应的裂变方程为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答案a解析x原子核中的核子数为(2351)(942)140个，b错误；中子数为140(9238)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错误2链式反应中，重核裂变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是()a质子 b中子 c粒子 d粒子答案b解析在重核的裂变中，铀235需要吸收一个慢中子后才可以发生裂变，所以重核裂变时放出的可使裂变反应不断进行下去的粒子是中子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()a这个实验的核反应方程是unbakrnb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答案d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：unbakr3n，选项a不正确；铀核裂变过程中产生射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量可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答案bd解析一个重核裂变时，在产生两个核的同时，也放出中子，所以新产生的两个核的中子数比裂变前重核的要少，选项b正确；裂变时放出的能量主要是反应前后质量亏损而产生的能量，要远大于俘获中子时得到的能量，c项错；重核裂变的产物是多种多样的，d项正确5(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铀棒的作用是控制反应堆的功率d石墨的作用是吸收中子【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，c错误；慢中子最容易引发铀核裂变，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d错误【答案】ab6(多选)下列关于聚变的说法中正确的是 ()a要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功b轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应 c原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应 d自然界中不存在天然的热核反应【解析】轻核聚变时，必须使轻核之间距离达到1015 m，所以必须克服库仑斥力做功，a正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故b、c正确；在太阳内部或其他恒星内部都进行着热核反应，d错误【答案】abc7(多选)科学家发现在月球上含有丰富的he(氦3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应方程为hehe2hhe，关于he聚变下列表述正确的是()a聚变反应会释放能量b聚变反应产生了新的原子核c聚变反应没有质量亏损d目前核电站都采用he聚变反应发电【解析】核聚变反应中产生新的原子核，同时由于发生了质量亏损，会有核能的释放，这是人类利用核能的途径之一目前核电站大多采用重核裂变的方法来释放与利用核能发电【答案】ab8(多选)下列说法正确的是 ()a聚变是裂变的逆反应b核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，反应时放出能量c轻核聚变比裂变更为安全、清洁d强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子【解析】聚变和裂变的反应物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反应，故a错；实现聚变反应必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反应还是释放能量，故b正确；实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了，另外，聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，容易处理，故c对；质子是最早发现的强子，故d错【答案】bc9(多选)重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是()a裂变过程质量增加b裂变过程质量亏损c裂变过程和聚变过程都有质量增加d聚变过程有质量亏损【解析】重核裂变和轻核聚变都能释放巨大的能量，由爱因斯坦质能方程知两过程均会有质量亏损【答案】bd10关于核聚变，以下说法正确的是()a与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁b世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站c要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到1010 m以内，核力才能起作用d核聚变比核裂变更易控制【解析】与裂变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理但核聚变不易控制其发电还没有投入实际运行所以正确的只有选项a.【答案】a11.科学家发现在月球上含有丰富的23he(氦3)。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参与的一种核聚变反应的方程式为23he+23he211h+24he。关于23he聚变,下列表述正确的是()a.聚变反应不会释放能量b.聚变反应产生了新的原子核c.聚变反应没有质量亏损d.目前核电站都采用23he聚变反应发电解析:聚变反应是轻核变为较大质量核的反应,发生质量亏损,释放能量。目前核电站采用重核裂变反应。答案:b12.下面是一核反应方程12h+13h24he+x。用c表示光速,则()a.x是质子,核反应放出的能量等于质子质量乘c2b.x是中子,核反应放出的能量等于中子质量乘c2c.x是质子,核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和,再乘c2d.x是中子,核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和,再乘c2解析:由质量数守恒及电荷数守恒可得x为01n(中子),再根据质能方程可得核反应放出的能量为反应前后质量亏损与c2的乘积,故d项正确。答案:d13.太阳因核聚变释放出巨大的能量,同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为41026 j,根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒钟减少的质量最接近()a.1036 kgb.1018 kgc.1013 kgd.109 kg解析:根据爱因斯坦的质能方程,m=ec2=4102691016 kg=4.4109 kg,d正确。答案:d14.大爆炸理论认为,我们的宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸。除开始瞬间外,在演化至今的大部分时间内,宇宙基本上是匀速膨胀的。20世纪末,对1 a型超新星的观测显示,宇宙正在加速膨胀。面对这个出人意料的发现,宇宙学家探究其背后的原因,提出宇宙的大部分可能由暗能量组成,它们的排斥作用导致宇宙在近段天文时期内开始加速膨胀。如果真是这样,则标志宇宙大小的宇宙半径r和宇宙年龄t的关系,大致是下面哪个图象()解析:匀速膨胀过程r=vt+r0,r-t图象是线性的;当加速膨胀时r=r0+v0t+kat2(r0为加速开始的半径,v0为加速开始的初速度,a为膨胀加速度),r-t图象变为曲线,并且是向上弯曲的,因此只有c图象是可能的。答案:c15.两个中子和两个质子结合成一个氦核,同时释放一定的核能,若已知中子质量为1.008 7 u,质子质量为1.007 3 u,氦核质量为4.002 6 u。试计算用中子和质子生成1 kg氦时要释放的核能。解析:计算核能的步骤一般是:首先,写出核反应方程;其次,计算质量亏损m;然后根据质能方程e=mc2计算核能。若m以原子质量单位(u)为单位,可直接用e=m(u)931.5 mev计算,此法较快且常用。两个质子和两个中子结合成氦核的反应为201n+211h24he质量亏损m=(21.008 7+21.007 3-4.002 6) u=0.029 4 u放出的核能e=0.029 4931.5 mev27.386 mev生成1 kg氦释放的总核能e=1 00046.02102327.3861061.610-19 j6.591014 j。答案:6.591014 j16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 mev5.21026mev5.210261061.61019 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 j17如下一系列核反应是恒星内部发生的p1c1n1n1cep1c1n p1n1o1o1ne p1n1c其中p为质子，为粒子，e为正电子，为一种中微子已知质子的质量为mp1.672 6481027 kg，粒子