2016新课标三维人教物理选修3-5 第十九章 原子核 第6节核 裂 变

版权所有 中国好课堂 第第 6 节节核核 裂裂 变变 1 核裂变 重核分裂为质量较小的核 释放出核 核裂变 重核分裂为质量较小的核 释放出核 能的反应 能的反应 2 链式反应 由重核裂变产生的中子使裂变反应 链式反应 由重核裂变产生的中子使裂变反应 一代接一代继续下去的过程 一代接一代继续下去的过程 3 链式反应的条件 发生裂变物质的体积大于临 链式反应的条件 发生裂变物质的体积大于临 界体积 或裂变物质的质量大于临界质量 界体积 或裂变物质的质量大于临界质量 一 核裂变一 核裂变 1 核裂变核裂变 重核被重核被中子中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核 并放出轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核 并放出核能核能的过程 的过程 2 铀核裂变铀核裂变 用中子轰击铀核时 铀核发生裂变 其产物是多种多样的 其中一种典型的反应是用中子轰击铀核时 铀核发生裂变 其产物是多种多样的 其中一种典型的反应是 U n Ba Kr 3 n 235921 01445689361 0 3 链式反应链式反应 当一个中子引起一个重核裂变后 裂变释放的中子再引起其他重核裂变 且能不断继当一个中子引起一个重核裂变后 裂变释放的中子再引起其他重核裂变 且能不断继 续下去 这种反应叫核裂变的续下去 这种反应叫核裂变的链式反应链式反应 4 链式反应的条件链式反应的条件 发生裂变物质的体积大于发生裂变物质的体积大于临界体积临界体积或裂变物质的质量大于或裂变物质的质量大于临界质量临界质量 二 核电站二 核电站 1 核能释放的控制核能释放的控制 通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为核反应堆核反应堆 2 慢化剂慢化剂 反应堆中 为了使裂变产生的快中子减速 在铀棒周围要放反应堆中 为了使裂变产生的快中子减速 在铀棒周围要放 慢化剂慢化剂 常用的慢化剂 常用的慢化剂 版权所有 中国好课堂 有有石墨石墨 重水重水和和普通水普通水 3 控制棒控制棒 为了控制反应速度 还需要在铀棒之间插进一些镉棒 它吸收为了控制反应速度 还需要在铀棒之间插进一些镉棒 它吸收中子中子的能力很强 反应的能力很强 反应 过于激烈时 可将其插入过于激烈时 可将其插入深深一些 多吸收一些一些 多吸收一些中子中子 链式反应的速度就会慢一些 这种镉 链式反应的速度就会慢一些 这种镉 棒叫做棒叫做控制棒控制棒 4 能量输出能量输出 核燃料核燃料裂变裂变释放的能量使反应区温度升高 水或液态的金属钠等流体在反应堆内外释放的能量使反应区温度升高 水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循循 环流动环流动 把反应堆内的 把反应堆内的热量热量传输出去 用于传输出去 用于发电发电 5 核能发电的效益核能发电的效益 1 一座百万千瓦级的核电站 每年只消耗一座百万千瓦级的核电站 每年只消耗 30 吨吨左右的浓缩铀 而同样功率的火电站 左右的浓缩铀 而同样功率的火电站 每年要烧煤每年要烧煤 250 万吨万吨 2 核电技术已经成熟 在经济效益方面也跟火力发电核电技术已经成熟 在经济效益方面也跟火力发电不相上下不相上下 3 作为核燃料的铀 钍等在地球上的可采储量所能提供的能量 比煤 石油等所提供作为核燃料的铀 钍等在地球上的可采储量所能提供的能量 比煤 石油等所提供 的能量大的能量大 15 倍倍左右 核电对环境的污染比火电小 左右 核电对环境的污染比火电小 6 核污染的处理核污染的处理 为阻止为阻止射线射线对人体的伤害和对人体的伤害和放射性物质放射性物质对水源 空气和工作场所造成放射性污染 在对水源 空气和工作场所造成放射性污染 在 反应堆外面需要修建很厚的反应堆外面需要修建很厚的水泥层水泥层 用来屏蔽裂变产物放出的各种射线 核废料具有很强 用来屏蔽裂变产物放出的各种射线 核废料具有很强 的的放射性放射性 需要装入特制容器 需要装入特制容器 深埋地下深埋地下 1 自主思考自主思考 判一判判一判 1 铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不停地进行下去 铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不停地进行下去 2 铀核裂变时能释放出多个中子 铀核裂变时能释放出多个中子 3 控制棒是通过吸收中子多少来控制链式反应速度的 控制棒是通过吸收中子多少来控制链式反应速度的 4 核裂变释放的大量核能是通过在反应堆内外循环流动的液体传输出去的 核裂变释放的大量核能是通过在反应堆内外循环流动的液体传输出去的 5 核电废料难以处理 对环境的污染比火电大 核电废料难以处理 对环境的污染比火电大 2 合作探究合作探究 议一议议一议 1 铀核的裂变是一种天然放射现象吗 铀核的裂变是一种天然放射现象吗 提示提示 不是 铀核在受到中子轰击后才发生裂变 不是天然放射现象 属于核反应 不是 铀核在受到中子轰击后才发生裂变 不是天然放射现象 属于核反应 2 铀核裂变的核反应方程是唯一的吗 铀核裂变的核反应方程是唯一的吗 提示 提示 不是 铀核裂变的生成物并不确定 所以其核反应方程不是唯一的 不是 铀核裂变的生成物并不确定 所以其核反应方程不是唯一的 3 慢化剂的作用是什么 是为了减慢裂变速度吗 慢化剂的作用是什么 是为了减慢裂变速度吗 提示 提示 慢化剂的作用是使快中子减速 以便于中子与铀核作用发生链式反应 不是为慢化剂的作用是使快中子减速 以便于中子与铀核作用发生链式反应 不是为 了减慢裂变速度 而是为了提高中子的利用率 了减慢裂变速度 而是为了提高中子的利用率 版权所有 中国好课堂 对铀核裂变和链式反应的分析对铀核裂变和链式反应的分析 1 铀核的裂变和裂变方程铀核的裂变和裂变方程 1 核子受激发 当中子进入铀核子受激发 当中子进入铀 235 后 便形成了处于激发状态的复核 复核中由于核后 便形成了处于激发状态的复核 复核中由于核 子的激烈运动 使核变成不规则的形状 子的激烈运动 使核变成不规则的形状 2 核子分裂 核子间的距离增大 因而核力迅速减弱 使得原子核由于质子间的斥力核子分裂 核子间的距离增大 因而核力迅速减弱 使得原子核由于质子间的斥力 作用而分裂成几块 同时放出作用而分裂成几块 同时放出 2 或或 3 个中子 这些中子又引起其他铀核裂变 这样 裂变个中子 这些中子又引起其他铀核裂变 这样 裂变 就会不断地进行下去 释放出越来越多的核能 就会不断地进行下去 释放出越来越多的核能 3 常见的裂变方程 常见的裂变方程 U n Xe Sr 2 n 235921 01395495381 0 U n Ba Kr 3 n 235921 01445689361 0 2 链式反应的条件链式反应的条件 1 铀块的体积大于临界体积 铀块的体积大于临界体积 2 铀块的质量大于临界质量 铀块的质量大于临界质量 以上两个条件满足一个 则另一个条件自动满足 以上两个条件满足一个 则另一个条件自动满足 3 裂变反应的能量 裂变反应的能量 铀核裂变为中等质量的原子核 发生质量亏损 所以放出能量 铀核裂变为中等质量的原子核 发生质量亏损 所以放出能量 一个铀一个铀 235 核裂变时释放的能量如果按核裂变时释放的能量如果按 200 MeV 估算 估算 1 kg 铀铀 235 全部裂变放出的能量相全部裂变放出的能量相 当于当于 2 800 t 标准煤完全燃烧时释放的能量 裂变时能产生几百万度的高温 标准煤完全燃烧时释放的能量 裂变时能产生几百万度的高温 4 铀铀 235 比铀比铀 238 更易发生链式反应更易发生链式反应 在天然铀中 主要有两种同位素 在天然铀中 主要有两种同位素 99 3 的是铀的是铀 238 0 7 的是铀的是铀 235 中子能引起这 中子能引起这 两种铀核发生裂变 但它们和中子发生作用的情况不同 两种铀核发生裂变 但它们和中子发生作用的情况不同 1 铀铀 235 俘获各种能量的中子都会发生裂变 且俘获低能量的中子发生裂变的概率 俘获各种能量的中子都会发生裂变 且俘获低能量的中子发生裂变的概率 大 大 2 铀铀 238 只有俘获能量大于 只有俘获能量大于 1 MeV 的中子才能发生裂变 且裂变的几率小 能量低的中子才能发生裂变 且裂变的几率小 能量低 于于 1 MeV 的中子只与铀核发生弹性碰撞 不引起裂变 因此 为了使链式反应容易发生 的中子只与铀核发生弹性碰撞 不引起裂变 因此 为了使链式反应容易发生 最好利用纯铀最好利用纯铀 235 典例典例 1938 年哈恩用中子轰击铀核 发现产物中有原子核钡年哈恩用中子轰击铀核 发现产物中有原子核钡 Ba 氪 氪 Kr 中子和 中子和 一些一些 射线 下列关于这个实验的说法中正确的是射线 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 这个实验的核反应方程是U n Ba Kr n 235921 01445689361 0 B 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 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 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 版权所有 中国好课堂 D 实验中产生的 实验中产生的 射线穿透能力极强射线穿透能力极强 思路点拨思路点拨 1 核反应方程必须满足质量数守恒和核电荷数守恒 核反应方程必须满足质量数守恒和核电荷数守恒 2 核反应为放能反应时反应前粒子的质量之和一定大于反应后粒子的质量之和 核反应为放能反应时反应前粒子的质量之和一定大于反应后粒子的质量之和 解析解析 根据质量数守恒 电荷数守恒 铀核裂变的核反应方程应为 根据质量数守恒 电荷数守恒 铀核裂变的核反应方程应为 U n 235921 0 Ba Kr 3 n 选项 选项 A 不正确 铀核裂变过程中产生不正确 铀核裂变过程中产生 射线 放出能量 发生质量射线 放出能量 发生质量 1445689361 0 亏损 释放的能量根据爱因斯坦的质能方程计算 选项亏损 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 选项射线 穿透能力极强 是能量极高的光子 选项 D 正确 正确 答案答案 D 对重核裂变的两点理解对重核裂变的两点理解 1 重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核 使之分裂成中等质量的原子核 同时释重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核 使之分裂成中等质量的原子核 同时释 放大量的能量 放出更多的中子的过程 放大量的能量 放出更多的中子的过程 2 重核的裂变是放能核反应 原因是核反应前后质量有亏损 根本原因是重核的比结重核的裂变是放能核反应 原因是核反应前后质量有亏损 根本原因是重核的比结 合能相比中等质量的核的比结合能要小 所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释合能相比中等质量的核的比结合能要小 所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释 放能量 而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量 放能量 而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量 1 关于重核的裂变 以下说法正确的是 关于重核的裂变 以下说法正确的是 A 核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B 中子从铀块中通过时 一定发生链式反应 中子从铀块中通过时 一定发生链式反应 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 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 重核裂变为中等质量的核时 要发生质量亏损 放出核能 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 解析 选选 D 核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损 是核能转化为其他形式核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损 是核能转化为其他形式 能的过程 其能量远大于俘获中子时吸收的能量 能的过程 其能量远大于俘获中子时吸收的能量 A 错 错 D 对 发生链式反应是有条件的 对 发生链式反应是有条件的 铀块的体积必须大于其临界体积 否则中子从铀块中穿过时 可能碰不到原子核 则不会铀块的体积必须大于其临界体积 否则中子从铀块中穿过时 可能碰不到原子核 则不会 发生链式反应 发生链式反应 B 错 重核裂变时 核子数守恒 错 重核裂变时 核子数守恒 C 错 错 2 多选多选 关于铀核裂变 下列说法正确的是关于铀核裂变 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 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 铀核裂变时还能同时释放 2 3 个中子个中子 C 为了使裂变的链式反应容易进行 最好用铀 为了使裂变的链式反应容易进行 最好用铀 235 而不用铀而不用铀 238 D 铀块的体积对产生链式反应无影响 铀块的体积对产生链式反应无影响 解析 解析 选选 BC 铀核受到中子的轰击 会引起裂变 放出铀核受到中子的轰击 会引起裂变 放出 2 3 个中子 裂变的产物是个中子 裂变的产物是 各种各样的 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 各种各样的 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 错误 B 正确 铀正确 铀 235 受慢中子的轰击时 裂变的概率大 而铀受慢中子的轰击时 裂变的概率大 而铀 238 只有俘获能量在只有俘获能量在 1 MeV 以上以上 版权所有 中国好课堂 的中子才能引起裂变 且裂变的几率小 的中子才能引起裂变 且裂变的几率小 C 正确 正确 而要引起链式反应 需使铀块体积超而要引起链式反应 需使铀块体积超 过临界体积 故过临界体积 故 D 错误 错误 3 核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电 核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电 U 是核电站常用的核燃是核电站常用的核燃 23592 料 料 U 受一个中子轰击后裂变成受一个中子轰击后裂变成Ba 和和Kr 两部分 并产生两部分 并产生 个中子 要使个中子 要使 23592144568936 链式反应发生 裂变物质的体积要链式反应发生 裂变物质的体积要 选填选填 大于大于 或或 小于小于 它的临界体积 它的临界体积 解析 解析 核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒 且该核反应方程为 核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒 且该核反应方程为 U n 2 23 35 59 92 21 0 Ba Kr 3 n 即产生 即产生 3 个中子 临界体积是发生链式反应的最小体积 要使链式反个中子 临界体积是发生链式反应的最小体积 要使链式反 1 14 44 45 56 689361 0 应发生 裂变物质的体积要大于它的临界体积 应发生 裂变物质的体积要大于它的临界体积 答案答案 3 大于大于 核电站的工作原理及核力发电的优点核电站的工作原理及核力发电的优点 1 反应堆工作原理反应堆工作原理 1 热源 在核电站中 核反应堆是热源 如图热源 在核电站中 核反应堆是热源 如图 19 6 1 所示为简化的核反应堆示意图 所示为简化的核反应堆示意图 铀棒是燃料 由天然铀或浓缩铀铀棒是燃料 由天然铀或浓缩铀 铀铀 235 的含量占的含量占 2 4 制成 石墨制成 石墨 重水重水 为慢化剂 为慢化剂 使反应生成的快中子变为慢中子 便于铀使反应生成的快中子变为慢中子 便于铀 235 的吸收 发生裂变 慢化剂附在铀棒周围 的吸收 发生裂变 慢化剂附在铀棒周围 图图 19 6 1 2 控制棒 镉棒的作用是吸收中子 控制反应速度 所以也叫控制棒 控制棒插入深控制棒 镉棒的作用是吸收中子 控制反应速度 所以也叫控制棒 控制棒插入深 一些 吸收中子多 反应速度变慢 插入浅一些 吸收中子少 反应速度加快 采用电子一些 吸收中子多 反应速度变慢 插入浅一些 吸收中子少 反应速度加快 采用电子 仪器自动调节控制棒插入深度 就能控制核反应的剧烈程度 仪器自动调节控制棒插入深度 就能控制核反应的剧烈程度 3 冷却剂 核反应释放的能量大部分转化为内能 这时通过水 液态钠等作冷却剂 冷却剂 核反应释放的能量大部分转化为内能 这时通过水 液态钠等作冷却剂 在反应堆内外循环流动 把内能传输出去 用于推动蒸汽机 使发电机发电 在反应堆内外循环流动 把内能传输出去 用于推动蒸汽机 使发电机发电 发生裂变反应时 会产生一些有危险的放射性物质 很厚的水泥防护层可以防止射线发生裂变反应时 会产生一些有危险的放射性物质 很厚的水泥防护层可以防止射线 辐射到外面 辐射到外面 2 核电站发电的优点核电站发电的优点 1 消耗的核燃料少 消耗的核燃料少 2 作为核燃料的铀 钍等在地球上可采储量大 作为核燃料的铀 钍等在地球上可采储量大 3 对环境的污染要比火力发电小 对环境的污染要比火力发电小 版权所有 中国好课堂 典例典例 在所有能源中核能具有能量密度大 区域适应性强的优点 在核电站中 核在所有能源中核能具有能量密度大 区域适应性强的优点 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 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 释放出大量核能 1 核反应方程式核反应方程式U n Ba Kr aX 是反应堆中发生的许多核反应中的一是反应堆中发生的许多核反应中的一 235921 0141569236 种 种 n 为中子 为中子 X 为待求粒子 为待求粒子 a 为为 X 的个数 则的个数 则 X 为为 a 以 以 1 0 mU mBa mKr分别表示分别表示 Ba Kr 核的质量 核的质量 mn mp分别表示中子 质子的质分别表示中子 质子的质 23592 U141569236 量 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 2 有一座发电能力为有一座发电能力为 P 1 00 106 kW 的核电站 核能转化为电能的效率的核电站 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中放出的核能中的核反应 已知每次核反应过程中放出的核能 E 2 78 10 11 J 铀核的质量 铀核的质量 mU 390 10 27 kg 求每年 求每年 1 年 年 3 15 107 s 消耗的消耗的 U 的质量 的质量 23592 解析解析 1 依据电荷数守恒和质量数守恒可判断依据电荷数守恒和质量数守恒可判断 X 为为 n a 为为 3 由质能方程知释放 由质能方程知释放 1 0 的能量为的能量为 E mU mBa mKr 2mn c2 2 因核电站的核能转化效率为因核电站的核能转化效率为 40 故核电站消耗核能的功率为 故核电站消耗核能的功率为 P P 40 106 40 kW 2 5 106 kW 则核电站每年所需核能为则核电站每年所需核能为 E P t 2 5 109 3 15 107 J 7 875 1016 J 产生这些能量消耗的铀核的数目 产生这些能量消耗的铀核的数目 n 2 83 1027 个个 E E 7 875 1016 2 78 10 11 故每年消耗故每年消耗U 的质量为的质量为 23592 M nmU 2 83 1027 390 10 27 kg 1 103 7 kg 答案答案 1 n 3 mU mBa mKr 2mn c2 1 0 2 1 103 7 kg 1 裂变核反应方程满足电荷数和质量数守恒 裂变核反应方程满足电荷数和质量数守恒 2 核电站向外输送的能量是一个个核反应释放核能累加的结果 故核电站向外输送的能量是一个个核反应释放核能累加的结果 故 n M n mU E E 1 多选多选 关于核反应堆 下列说法正确的是关于核反应堆 下列说法正确的是 版权所有 中国好课堂 A 铀棒是核燃料 裂变时释放核能 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 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 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 冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能 解析 解析 选选 ABD 铀棒是核燃料 裂变时可放出能量 故铀棒是核燃料 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 慢中子最正确 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 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 故于发电 同时也使反应堆冷却 控制温度 故 D 正确 正确 2 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 它主要由四部分组成 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 它主要由四部分组成 A 原子燃料 减速剂 冷却系统和控制调节系统 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 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 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 原子燃料 中子源 原子能存聚系统和输送系统 解析 解析 选选 A 原子反应堆里用的核燃料是用浓缩铀原子反应堆里用的核燃料是用浓缩铀 铀铀 235 占占 2 4 制成的铀棒 制成的铀棒 铀铀 235 易俘获慢中子 不易俘获快中子 必须使用减速剂易俘获慢中子 不易俘获快中子 必须使用减速剂 如石墨 重水 普通水如石墨 重水 普通水 让快 让快 中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少 变成慢中子 控制调节系统是用于调节中子的数中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少 变成慢中子 控制调节系统是用于调节中子的数 目以控制反应速度 它是由镉做成的置放在铀棒之间的一些控制棒及计算机调节系统组成 目以控制反应速度 它是由镉做成的置放在铀棒之间的一些控制棒及计算机调节系统组成 冷却系统靠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 冷却系统靠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 同时使反应堆冷却 保证安全 用于发电 同时使反应堆冷却 保证安全 3 铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是 铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是U n Ba Kr 3 n 235921 01415692361 0 1 试计算一个铀试计算一个铀 235 原子核裂变后释放的能量 原子核裂变后释放的能量 U Ba Kr n 的质量分别为的质量分别为 235 043 9 u 140 913 9 u 91 897 3 u 1 008 235921415692361 0 7 u 2 1 kg 铀铀 235 原子核发生上述裂变时能放出多少核能 它相当于燃烧多少煤释放的能原子核发生上述裂变时能放出多少核能 它相当于燃烧多少煤释放的能 量 量 煤的热值为煤的热值为 2 94 107 J kg 解析 解析 1 裂变反应中的质量亏损为裂变反应中的质量亏损为 m 235 043 9 140 913 9 91 897 3 2 1 008 7 u 0 215 3 u 一个铀一个铀 235 原子核裂变释放的能量为原子核裂变释放的能量为 E 0 215 3 931 5 MeV 200 6 MeV 2 1 kg 铀铀 235 中铀核的个数为中铀核的个数为 N 2 56 1024 个个 1 235 043 9 1 660 6 10 27 1 kg 铀铀 235 原子核发生裂变时释放的总能量为原子核发生裂变时释放的总能量为 版权所有 中国好课堂 E N E 2 56 1024 200 6 MeV 5 14 1026 MeV 8 2 1013 J 设设 q 为煤的热值 为煤的热值 M 为煤的质量 则有为煤的质量 则有 E qM 所以 所以 M kg 2 8 103 t E q 8 2 1013 2 94 107 答案 答案 1 200 6 MeV 2 8 2 1013 J 2 8 103 t 1 多选多选 当一个重核裂变时 它能产生的两个核当一个重核裂变时 它能产生的两个核 A 一定是稳定的 一定是稳定的 B 含有的中子数较裂变前重核的中子数少 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 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 可以是多种形式的两个核的组合 解析 解析 选选 BD 重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出 2 个或个或 3 个中子 裂变释个中子 裂变释 放的能量比俘获中子的能量大 放的能量比俘获中子的能量大 C 错误 中子数会减少 故错误 中子数会减少 故 B 正确 重核裂变的产物是多正确 重核裂变的产物是多 种多样的 故种多样的 故 A 错误 错误 D 正确 正确 2 在核反应中 控制铀 在核反应中 控制铀 235 核裂变反应速度的方法是核裂变反应速度的方法是 A 使用浓缩铀 使用浓缩铀 B 改变铀块的临界体积 改变铀块的临界体积 C 通过自动控制装置 改变镉棒插入的深度 以改变中子数 通过自动控制装置 改变镉棒插入的深度 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 利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度 解析 解析 选选 C 控制铀控制铀 235 核裂变反应速度的方法是控制中子的数量 其有效方法是用核裂变反应速度的方法是控制中子的数量 其有效方法是用 吸收中子能力很强的镉棒插入铀燃料周围 镉棒插入的深度不同 就会控制中子的数目 吸收中子能力很强的镉棒插入铀燃料周围 镉棒插入的深度不同 就会控制中子的数目 达到控制核反应的目的 达到控制核反应的目的 C 正确 正确 3 贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器 贫铀是提炼铀 贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器 贫铀是提炼铀 235 以后的副产品 其主要成分以后的副产品 其主要成分 为铀为铀 238 贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力 而且铀 贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力 而且铀 238 具有放射性 残留物可长期对环具有放射性 残留物可长期对环 境起破坏作用而造成污染 人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病 境起破坏作用而造成污染 人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病 下列叙述错误的是下列叙述错误的是 A 铀 铀 238 的衰变方程式 的衰变方程式 U Th He 23892234904 2 B U 和和U 互为同位素互为同位素 2359223892 C 人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变 人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变 D 贫铀弹的穿甲能力很强 也是因为它的放射性 贫铀弹的穿甲能力很强 也是因为它的放射性 解析 解析 选选 D 铀铀 238 具有放射性 放出一个具有放射性 放出一个 粒子 变成钍粒子 变成钍 234 A 正确 铀正确 铀 238 和和 铀铀 235 质子数相同 互为同位素 质子数相同 互为同位素 B 正确 核辐射能导致基因突变 是皮肤癌和白血病的正确 核辐射能导致基因突变 是皮肤癌和白血病的 版权所有 中国好课堂 诱因之一 诱因之一 C 正确 贫铀弹的穿甲力很强 是因为它的弹芯是由高密度 高强度 高韧性正确 贫铀弹的穿甲力很强 是因为它的弹芯是由高密度 高强度 高韧性 的铀合金组成 袭击目标时产生高温化学反应 所以其爆炸力 穿透力远远超过一般炸弹 的铀合金组成 袭击目标时产生高温化学反应 所以其爆炸力 穿透力远远超过一般炸弹 D 错 错 4 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 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 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 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 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 能否发生链式反应与铀块的质量无关 解析 解析 选选 C 要使铀核裂变产生链式反应 铀块的体积必须大于临界体积或铀块的质要使铀核裂变产生链式反应 铀块的体积必须大于临界体积或铀块的质 量大于临界质量 只要组成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式量大于临界质量 只要组成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式 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 错误 C 正确 正确 5 我国秦山核电站第三期工程中有两组 我国秦山核电站第三期工程中有两组 60 万千瓦的发电机组 发电站的核能来源于万千瓦的发电机组 发电站的核能来源于 U 的裂变 现有四种说法 的裂变 现有四种说法 23592 U 原子核中有原子核中有 92 个质子 个质子 143 个中子 个中子 23592 U 的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核反应方程为的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核反应方程为 2359223592 U n Xe Sr 2 n 1 01395495381 0 U 是天然放射性元素 常温下它的半衰期约为是天然放射性元素 常温下它的半衰期约为 45 亿年 升高温度半衰期缩短 亿年 升高温度半衰期缩短 23592 一个一个U 裂变能放出裂变能放出 200 MeV 的能量 合的能量 合 3 2 10 11 J 23592 以上说法中完全正确的是以上说法中完全正确的是 A B C D 解析 解析 选选 D 由由U 的质量数和电荷数关系易知的质量数和电荷数关系易知 正确 由核反应方程中电荷数守正确 由核反应方程中电荷数守 23592 恒和质量数守恒知恒和质量数守恒知 正确 半衰期不受外界因素干扰 故正确 半衰期不受外界因素干扰 故 错误 因为错误 因为 200 MeV 200 106 1 6 10 19 J 3 2 10 11 J 所以 所以 正确 故答案为正确 故答案为 D 6 多选多选 下面是铀核裂变反应中的一个 下面是铀核裂变反应中的一个 U n Xe Sr 10 n 235921 01365490381 0 已知铀已知铀 235 的质量为的质量为 235 043 9 u 中子质量为 中子质量为 1 008 7 u 锶 锶 90 的质量为的质量为 89 907 7 u 氙氙 136 的质量为的质量为 135 907 2 u 则此核反应中 则此核反应中 A 质量亏损为 质量亏损为 m 235 043 9 u 1 008 7 u 89 907 7 u 135 907 2 u B 质量亏损为 质量亏损为 m 235 043 9 1 008 7 89 907 7 135 907 2 10 1 008 7 u C 释放的总能量为 释放的总能量为 E 235 043 9 1 008 7 89 907 7 1