鲁科版选修35 核裂变 第1课时 作业.docx

4.2核裂变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.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：b3.在核反应中，控制铀235裂变反应速度的方法是()a使用浓缩铀b改变铀块的临界体积c通过自动控制装置，改变镉核插入的深度，以改变中子数d利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度解析：使用浓缩铀是为了使裂变更容易发生；通过改变镉棒插入的深度来改变中子数，从而控制反应速度；石墨起到使中子减速的作用答案：c4.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：bc5.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：cd6.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：abd7.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：a8(多选)当一个重核裂变时，它能产生的两个核()a一定是稳定的b含有的中子数较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可以是多种形式的两个核的组合【解析】重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2个或3个中子，裂变释放的能量比俘获中子的能量大，c错误质子数不变，中子数会减少，故b正确重核裂变的产物是多种多样的，故a错误，d正确【答案】bd9关于重核裂变的说法正确的是()a重核裂变为两个中等质量的核时，重核的中子数要比裂变后的两个中等质量核的中子数少b只要用中子轰击铀块，就一定能发生链式反应c为了使裂变的链式反应容易发生，不能利用裂变时产生的中子d裂变过程中释放能量，质量亏损【解析】重核裂变为两个中等质量的核时，会产生两到三个中子，因而分裂后的中子数减小，a错误；链式反应的发生是有条件的，铀块的体积必须大于其发生链式反应的临界体积，链式反应一旦发生，中子轰击铀核裂变产生的中子再次引起其他铀核的裂变，且能不断继续下去，b、c错误；重核裂变时质量发生亏损，总能量减小，减小的能量对外释放，d对【答案】d101938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】d11用中子轰击铀核(u)，其中一个可能的反应是分裂成钡(ba)和氪(kr)两部分，放出3个中子各个核和中子的质量如下：mu390.313 91027 kg，mn1.674 91027 kg，mba234.001 61027 kg，mkr152.604 71027 kg，试写出核反应方程，算出反应中释放的核能【解析】此铀核裂变方程为nubakr3n，则核反应前后的质量亏损为mmumnmbamkr3mn0.357 81027 kg，由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为emc20.357 81027(2.997 9108)2 j3.215 71011 j.【答案】nubakr3n 3215 71011 j12裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核u为燃料的反应堆中，u俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种方式可表示为：unxesr3n235043 91.008 7138.917 893.915 4反应方程下方的数字是中子及有关原子核静止时的质量(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，求：(1)该反应中放出的能量是多少mev?(2)1 kg铀235大约产生多少能量？(保留两位有效数字) 【解析】(1)裂变前后的质量亏损为：mmumnmxemsr3mn.由质能方程em931.5 mev，得：e(235.043 9138.917 893.915 421.008 7)931.5 mev1.8102 mev.(2)1 kg铀235的铀核数为：n6.0210232.561024(个)故1 kg铀235完全裂变产生的能量约为：ene2.5610241.8102 mev4.61026mev.【答案】(1)1.8102 mev(2)4.61026mev13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ne2.562202.51024mev5.21026mev5.210261061.61019 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 j14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 kg15.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 mev16.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