鲁科版选修35 核裂变 第1课时 作业.docx

1.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：a2.关于铀核裂变，下列说法正确的是()a铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核b铀核裂变时还能同时释放出23个中子c为了使裂变反应的链式反应容易进行，最好用纯铀235d铀块的体积对产生链式反应无影响解析：铀核裂变的产物是多种多样的，铀核在裂变成质量差不多的两个新核的同时释放出23个中子裂变的链式反应需要一定的条件才能维持下去：(1)要有足够浓度的铀235；(2)要有足够数量的中子；(3)铀块的体积要大于临界体积答案：bc3u吸收一个慢中子后，分裂成xe和sr，还放出()a1个粒子 b3个中子c10个中子 d10个质子解析：设所放出的粒子的质量数为x，电荷数为y，由于核反应过程中质量数和电荷数都守恒，所以：235113690x,925438y，解得：x10、y0，由此可判断核反应放出的一定是中子，且个数为10.答案：c4(多选)关于铀核裂变，下列说法正确的是()a铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核b铀核裂变时还能同时释放23个中子c为了使裂变的链式反应容易进行，最好用铀235而不用铀238d铀块的体积对产生链式反应无影响【解析】铀核受到中子的轰击，会引起裂变，放出23个中子，裂变的产物是多样的，具有极大的偶然性，只是裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，a错误，b正确铀235受慢中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1 mev以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小，c正确而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故d错误【答案】bc5关于重核裂变，下列说法正确的是()a重核裂变成中等核要吸收能量b中子进入铀块中时，一定能发生链式反应c重核裂变过程中质量数减少d较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能【解析】中等大小的原子核的平均结合能最大，这些核最稳定如果使较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出能量由此知a错误，d正确当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子如果能引起其他铀核裂变，链式反应才能进行，b错误核反应满足电荷数守恒和质量数守恒，c错误【答案】d61938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unbakr2nb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可以用爱因斯坦的光电效应方程来计算d实验中产生的射线，其穿透能力极强【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：unbakr3n，选项a错误；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频率很高，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项d正确【答案】d7(多选)关于重核的裂变，以下说法正确的是()a核裂变释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量b铀核裂变在自然界中会自发地产生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【解析】根据重核发生裂变的条件和裂变释放能量的原理分析可知，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；重核裂变只能发生在人为核反应中；在裂变反应中核子数是不会减少的，因此a正确，b、c错误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，所以d正确【答案】ad8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【解析】镉棒不是离子源不会释放中子，a错误，也不是减速剂，不能使快中子变为慢中子，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，镉棒能自动插入，多吸收中子，反之，自动抽出，少吸收中子，故镉棒也叫控制棒，c正确【答案】c9(多选)关于原子核反应堆，下面哪种说法是正确的()a镉棒是核燃料，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，铀棒裂变时释放核能；镉棒具有很强的吸收慢中子的能力，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则b、d正确，a、c错误【答案】bd10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】要使铀核裂变发生链式反应，铀块的体积必须等于或大于临界体积，如果组成铀块的体积小于临界体积，则不会发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】c11(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铀核的链式反应可人工控制d铀核的半衰期会受到环境温度的影响【解析】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、c正确，选项b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【答案】ac12(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【解析】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，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项错误【答案】ac13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8.41013 j，试问有多少个u原子核进行分裂？该原子弹中含u的质量最小限度为多少千克？(一个u原子核分裂时所产生的能量约为200 mev)【解析】一个u原子核分裂时所产生的能量约为200 mev200106 ev2.01081.61019 j3.21011 j.设共有n个u核发生裂变：n个2.61024个，铀的质量m235103kg1.015 kg.【答案】2.61024个1.015 kg14.u受中子轰击时会发生裂变，产生ba和kr，同时放出200 mev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6.021023 mol1)【解析】每天发电的总量e243.61035108 j4.321013 j.要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目n1.351024(个)则对应的质量m235103 kg0.527 kg.【答案】0.572 kg15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，求每年(1年3.15107 s)消耗的92u的质量【解析】(1)由反应方程可知：x为n，a为3，释放的能量为e(mumbamkr2mn)c2.(2)因电站发电效率为40%，故电站消耗u的功率为p kw2.5106 kw，电站每年消耗235u的能量为wpt2.51093.15107 j7.8751016 j.每年消耗u的质量为mmu kg1 105 kg.【答案】(1)n3(mumbamkr2mn)c2(2)1 105 kg16.在铀核裂变成钡和氪的裂变反应中，质量亏损m0.215 3 u，那么，(1)一个铀核裂变释放的能量为多少？(2)反应中平均每个核子释放的能量为多少？解析：(1)由爱因斯坦质能方程，可以求得铀核裂变时放出的能量为：em931.5 mev0.215 3931.5 mev200.6 mev.(2)平均每个核子释放的能量为： mev0.85 mev.答案：(1)200.6 mev(2)0.85 mev17.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减速剂中子在重水中可与h核碰撞减速，在石墨中与6c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，哪种减速效果更好？解析：设中子质量为mn，靶核质量为m，由动量守恒定律：mnv0mnv1mv2，由能量守恒：mnvmnvmv，解得：v1v0.在重水中靶核质量：mh2mn，v1hv0v0，在石墨中靶核质量：mc12mn，v1cv0v0，与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好答案：重水减速效果更好18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