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.利用重核裂变释放核能时选用铀235,主要因为()a.它比较容易发生链式反应b.能自动裂变,与体积无关c.铀核比较容易分裂成为三部分或四部分,因而放出更多的核能d.铀235价格比较便宜,而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多解析: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。答案:a2.裂变反应中释放出的能量来自于( )a.核子消失转化为能量b.原子中电子与原子核的电势能减小c.入射的中子消失转化为能量d.原子核的比结合能变大,释放出能量解析:发生核反应过程中,核子数保持守恒,中子未消失,故a错误;能量来自于原子核内部,因重核分裂为中等质量的核时,比结合能增加而释放出能量,d正确。答案:d3.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.反应堆中铀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解析:使铀核裂变产生链式反应,铀块的体积必须大于临界体积,但铀核的质量无论怎样,只要组成铀块的体积小于临界体积,则不会产生链式反应,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。答案:c4.一个铀235吸收一个中子后的核反应方程是92235u+01n54136xe+3890sr+1001n,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-m2-10m)c2 b.(m+m-m1-m2)c2c.(m-m1-m2-9m)c2 d.(m1+m2+9m-m)c2【解析】选c。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-m1-m2-9m)c2。5.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.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;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,故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,故d正确。答案:abd6.一个铀235吸收一个中子后发生的核反应方程式是92235u+01n54136xe+3890sr+1001n,放出的能量为e,铀235核的质量为m,中子的质量为m,氙126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-m1-m2-9m)c2。故正确选项为c。答案:c7.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,依靠释放中子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解析:镉棒并不能释放中子,也不能使中子减速,对铀核裂变也没有阻碍作用,而是利用对中子吸收能力强的特点,控制中子数量的多少而控制核反应速度,故c正确。答案:c8.原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置,它主要由哪四部分组成()a.原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统b.原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统c.原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统d.原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统答案:a解析:通过学习,我们知道核反应堆的构成分四部分:原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统。9.裂变反应中释放出的能量来自于()a.核子消失转化为能量b.原子中电子与原子核的电势能减小c.入射的中子消失转化为能量d.原子核的比结合能变大,释放出能量答案:d解析:发生核反应过程中,核子数保持守恒,中子未消失,故a错误;能量来自于原子核内部,因重核分裂为中等质量的核时,比结合能增加而释放出能量,d正确。解析:根据电荷数守恒和质量数守恒可知,d符合要求。10.(多选)国家重大科技专项示范项目cap1400核电站,将于2013年在山东荣成石岛湾开工建设。核电站与火电站相比较,其优势在于()a.核燃料释放出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多于煤炭c.核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站d.核电站比火电站更容易建造答案:abc解析:核电站与火电站相比,相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多,地球上可开采核矿石储量所能提供的能量约为煤、石油的15倍,只要措施得当,核电站造成的污染很小,核能属于清洁能源,a、b、c均正确;核电站的建造难度较大,d错误11一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是()a核反应方程是hnhb聚变反应中的质量亏损mm1m2m3c辐射出的光子的能量e(m3m1m2)c2d光子的波长答案：b解析：hnh，选项a错误；由题可知，该反应的质量亏损为mm1m2m3，选项b正确；根据爱因斯坦的质能方程emc2得，该反应辐射出的光子的能量为e(m1m2m3)c2，选项c错误；由ehh得，选项d错误。3.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 13.原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由哪四部分组成()a堆芯、中子反射层、防护系统和控制系统b堆芯、中子反射层、发热系统和传热系统c堆芯、调整剂、碰撞系统和传热系统d堆芯、中子源、原子能聚存系统和输送系统解析：依据核反应堆的组成易知a正确答案：a14.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若铀块的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生d裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关解析：发生链式反应的条件是：达到临界体积；持续不断的中子源故c、d正确答案：cd 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：abd15.如图353所示是原子核的核子平均质量m与原子序数z的关系图像，下列说法正确的是()图353a若d、e能结合成f，结合过程一定要释放能量b若d、e能结合成f，结合过程一定要吸收能量c若c、b能结合成a，结合过程一定要释放能量d若f、c能结合成b，结合过程一定要释放能量解析：由图可知：fe原子核的核子平均质量最小，故较小的核d、e结合成较大的核f时，因为f的核子平均质量小于d、e的，故出现质量亏损，由质能方程可知，该过程释放能量，故a正确、b错因为c、b核子的平均质量小于a的，故核c、b结合成核a时要吸收能量，故c错因为c核子的平均质量介于f、b核子的之间，故d不能确定答案：a16.如下一系列核反应是在恒星内部发生的。pcnncepcnpnoonepnc其中p为质子，为粒子，e为正电子，为中微子，已知质子的质量为mp1.672 6481027kg，粒子的质量为m6.644 9291027kg, 正电子的质量为me9.111031kg，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速c3.00108m/s，试计算该系列核反应完成后释放的能量。答案： 3.951012j解析：为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系统反应最终等效为4p2e2设反应后释放的能量为q，根据质能关系和能量守恒得4mpc2mc22mec2q代入数值可得q3.951012j17.落在日本广岛上的原子弹,相当于2万吨tnt炸药放出的能量。原子弹放出的能量约8.41013j,试问有多少个92235u原子核进行分裂?该原子弹中含92235u的质量最小限度为多少千克?(一个92235u原子核分裂时所产生的能量约为200mev)【解析】一个92235u原子核分裂时所产生的能量约为200mev=200106ev=2.01081.610-19j=3.210-11j。设共有n个92235u核发生裂变:n=8.410133.210-11个2.61024个,铀的质量m=23510-32.610246.021023kg1.015kg。答案:2.61024个1.015kg18.裂变反应是目前核能利用中常用的反应。以原子核92235u为燃料的反应堆中,当92235u俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式,其中一种可表示为92235u+01n54139xe+3894sr+301n235.043 91.008 7138.917 893.915 4反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位u为单位)。已知1 u的质量对应的能量为931.5 mev,此裂变反应过程中,(1)亏损质量为原子质量单位的多少倍?(2)释放出的能量是多少?解析:(1)92235u裂变成54139xe和3894sr,同时放出中子01n,裂变前后质量变化m=m前-m后=(235.043 9+1.008 7-138.917 8-93.915 4-31.008 7) u=0.193 3 u,亏损质量为原子质量单位的0.193 3。(2)由爱因斯坦质能方程,得e=mc2=0.193 3931.5 mev=180 mev。答案:(1)0.193 3(2)180 mev19.某核反应堆每小时消耗浓缩铀(铀235的含量占5%)200 g,假定每个铀核裂变时释放的能量是200 mev,核反应堆的效率为90%,求该核反应堆的输出功率。答案:2.0108 w解析:200 g浓缩铀中铀235的含量为m=200 g5%=10 g,则10 g铀235中含有的原子数为n=na=6.0210232.561022。这些铀在1 h内释放的能量为q=ne=2.5610222001061.610-19 j8.191011 j,则此核反应堆的输出功率为p= w2.0108 w。20.已知铀核u)裂变生成钡ba)和氪kr)ba、kr以及中子的质量分别是235.043 9 u、143. 913 9 u、88.897 3 u和1.008 7 u。我国秦山核电站一期工程的功率为30104 kw,假如u能够完全发生裂变,其中有一半核能转化为电能。则核电站一年要消耗多少u?(已知1 u=1.6