人教版选修35 核裂变 核聚变 　 第1课时 作业.docx

19.6核裂变 19.7核聚变1.u吸收一个慢中子后,分裂成xe和sr,还放出()a.1个粒子b.3个中子c.10个中子d.10个质子解析:根据所给产物写出核反应方程xesr+1n所以c选项正确。答案:c2.(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应式是bakr+n。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.铀核的链式反应可人工控制d.铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析:反应后的中子数多于反应前参与的中子数,所以该裂变反应中有中子放出,铀块的大小是链式反应能否发生的重要因素,裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积。且链式反应可人工控制,放射性元素的半衰期由核内部自身因素决定,与原子所处的化学状态和外部条件没有关系。选项a、c正确。答案:ac3.(多选)下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是()a.卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型b.天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒,其放射线在磁场中不偏转的是射线c.据图可知,原子核a裂变成原子核b和c要放出核能d.据图可知,原子核d和e聚变成原子核f要吸收能量解析:卢瑟福根据粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型,则选项a对;放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒,而射线不带电,它在电磁场中不会偏转,则选项b对;由题图可知,a为重核,b、c为中等质量的核,重核裂变为中等质量的核将向外释放出能量,则选项c对;而d、e为轻核,轻核聚变成较大质量的原子核时要向外释放巨大的能量,则选项d错。答案:abc4.铀核裂变是在反应堆中进行的,核反应堆主要由铀棒、镉棒、慢化剂、冷却系统和水泥防护层组成,镉棒在反应堆中起的作用主要是()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】选d。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。5.一个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+01nx+3894sr+201n,则下列说法正确的是()a.x的原子核中含有86个中子b.x的原子核中含有141个核子c.因为裂变释放能量,出现质量亏损,所以裂变后的总质量数减少d.是天然放射性元素,它的半衰期约为7亿年,随着地球环境的不断变化,半衰期可能变短也可能变长【解析】选a。x原子核中的核子数为235+1-94-2=140,选项b错误;质子数为92-38=54,中子数为140-54=86,选项a正确;裂变时释放能量,出现质量亏损,但总质量数不变,选项c错误;半衰期不随外界环境变化而变化,选项d错误。6.1938年哈恩用中子轰击铀核(92235u),发现产物中有原子核钡(56144ba)、氪(3689kr)、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92235u+01n56144ba+3689kr+01nb.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92235u+01n56144ba+3689kr+301n,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。答案:d7.铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应:na+b+n则a+b可能是()axekrbbakrcbasrdxesr答案:d解析:根据电荷数守恒和质量数守恒可知,d符合要求。82010年3月31日欧洲大型强子对撞机实现首次质子束对撞成功。科学家希望以接近光速飞行的质子在发生撞击之后，能模拟宇宙大爆炸的能量，并产生新的粒子，帮助人类理解暗物质、反物质、以及其他超对称现象，从根本上加深了解宇宙本质，揭示宇宙形成之谜。欧洲科研机构宣布他们已经制造出9个反氢原子。请推测反氢原子的结构是()a由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成b由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成c由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成d由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成答案：b解析：根据反粒子定义，“反粒子”与“正粒子”具有相同的质量，但带有等量的异性电荷。 因此“反氢原子”应该具有与氢原子相同的质量，相反的电荷符号且等量的电荷量。所以反氢原子是由h核和e构成的。9.k介子衰变的方程为：k0，其中k介子介子带负的基本电荷，0介子不带电。一个k介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧ap，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧pb，两轨迹在p点相切如图所示，它们的半径rk与r之比为 21，0介子的轨迹未画出，由此可知的动量大小与0的动量大小之比为()a11b12c13d16答案：c解析：由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律知：轨道半径rp所以即ppk又由动量守恒定律pkp0p得p0pkppk所以10.在核反应堆外修建很厚的水泥墙壁是为了防止()a核爆炸b放射线外泄c核燃料外泄 d慢中子外泄解析：金属套防止核燃料外泄；防护层中的水层防止中子外逸；水泥墙壁防止放射线外泄答案：b11.关于原子核反应堆，下面哪些说法是正确的()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量解析：核燃料即为用浓缩铀制成的铀棒，铀核裂变时释放核能；镉棒具有很强的吸收中子的能力，通过控制镉棒插入的深度来控制链式反应的速度，即可控制反应堆的功率；石墨的作用是使裂变产生的快中子减速成为慢中子；冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热量故a、b、d正确，c错答案：abd12.用中子轰击铀核u),其中的一个可能反应是分裂成钡ba)和氪kr)两部分,放出3个中子。各个核和中子的质量如下:mu=390.313 910-27 kg,mn=1.674 910-27 kg,mba=234.001 610-27 kg,mkr=152.604 710-27 kg,试写出核反应方程,算出反应中释放的核能。解析:根据电荷数及质量数守恒,可知此铀核裂变方程为bakr+n。则核反应前后的质量亏损为m=mu+mn-mba-mkr-3mn=0.357 810-27 kg,由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为e=mc2=0.357 810-27(3108)2 j=3.220 210-11 j。答案bakr+n3.220 210-11 j13. 受中子轰击时会发生裂变,产生和3694kr,同时放出200mev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的质量为多少?(阿伏加德罗常数取6.021023mol-1)【解析】每天发电的总量e=243.61035108j=4.321013j。要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目n=4.32101321081.610-19=1.351024(个)。则对应的质量m=nna=1.3510246.02102323510-3kg=0.527kg。答案:0.572kg14.某型导弹核潜艇水下最大航速为45节(1节=1.852 km/h)。核反应堆最大输出功率为4.5万千瓦,最大续航里程为20万海里(1海里=1.852 km)。假设1个92235u核裂变放出的能量是200 mev,铀矿石含铀235的浓度是4%,求:(1)当核反应堆达到最大输出功率时,每秒有多少个铀235原子核发生裂变。(2)核潜艇一次至少要装入铀矿石多少千克。解析:(1)当核反应堆达到最大输出功率时,每秒发生裂变的铀235原子核数n=pmte=4.510712001061.610-191.41018。(2)最大续航时间tm=xv=2.010545 h=1.6107 s,铀235的摩尔质量m=235 g/mol,设需装铀矿石的质量为m,由pmtm=ne=m4%mnae,得需装入铀矿石的质量m=mpmtm4%nae=2354.51071.61074%6.0210232001061.610-19 g2.2105 g=220 kg。答案:(1)1.41018(2)220 kg15.在可控核反应堆中需要给快中子减速,轻水、重水和石墨等常用作慢化剂。中子在重水中可与h核碰撞减速,在石墨中与c核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰,通过计算说明,仅从一次碰撞考虑,用重水和石墨作减速剂,哪种材料减速效果更好?答案:重水解析:设中子质量为mn,靶核质量为m,由动量守恒定律得mnv0=mnv1+mv2,由能量守恒定律得mnmn,解得v1=v0。在重水中靶核质量mh=2mn,v1h=v0=-v0。在石墨中靶核质量mc=12mn,v1c=v0=-v0。因为与重水靶核碰撞后中子速度较小,故重水减速效果更好。16核电站中采用反应堆使重核裂变，将释放的巨大能量转化成电能(1)完成下列核反应方程式：unndzr3n8ee(e为中微子，质量数和电荷数均为零)(2)依据上述核反应方程式计算：1 kg铀235全部裂变产生多少千焦的能量？(已知u、n、nd和zr的质量分别为：235.043 9 u、1.008 7 u、142.909 8 u、89.904 7 u)需要燃烧多少吨标准煤才能释放出相同的能量？(标准煤燃烧值：2.94107 j/kg) 解析：(1)由电荷数和质量数守恒可得：x90，y40，所以该原子核为zr.(2)铀235裂变过程中的质量亏损为：mmumnmndmzr3mn(235.043 91.008 7142.909 889.904 731.008 7) u