2012高中物理 4.5 裂变和聚变每课一练1 粤教版选修3-5

用心 爱心 专心 1 4 54 5 裂变和聚变裂变和聚变 每课一练 粤教版选修每课一练 粤教版选修 3 53 5 1 关于重核的裂变 下列说法正确的是 A 核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B 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的能量 产生明显的质量亏损 所以核子数减少 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 2 重核的裂变就是 A 重核分裂成核子的核反应 B 重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应 C 重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应 D 中等质量的核分裂为质量很小的轻核的核反应 3 下列核反应中属于核聚变的是 4 科学家发现在月球上含有丰富的 He 氦 3 它是一种高效 清洁 安全的核聚变燃 3 2 料 其参与的一种核聚变反应的方程式为 He He 2 H He 关于 He 聚变下列表述正确 3 23 21 14 23 2 的是 A 聚变反应不会释放能量 B 聚变反应产生了新的原子核 C 聚变反应没有质量亏损 D 目前核电站都采用 He 聚变反应发电 3 2 5 关于轻核的聚变 下列叙述中不正确的是 A 把轻核结合成质量较大的核 释放出核能的反应 称为聚变 B 轻核的聚变必须在几百万开尔文的高温下才能进行 C 聚变比裂变能释放更多的能量 D 一个氘核和氚核结合成一个氦核时 平均每个核子放出的能量 比裂变反应中平均 每个核子放出的能量要大 6 氘核 H 和氚核 H 聚合成氦核 He 的核反应方程为 H H He n 设氘核的 2 13 14 22 13 14 21 0 质量为 m1 氚核的质量为 m2 氦核的质量为 m3 中子的质量为 m4 则反应过程放出的能量为 A m1 m2 m3 c2 B m1 m2 m4 c2 C m1 m2 m3 m4 c2 D m4 m3 m1 m2 c2 7 一个U 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 23592 U n X Sr 2 n 则下列叙述正确的是 235921 094381 0 A X 原子核中含有 86 个中子 用心 爱心 专心 2 B X 原子核中含有 141 个核子 C 因为裂变时释放能量 根据 E mc2 所以裂变后的总质量数增加 D 因为裂变时释放能量 出现质量亏损 所以生成物的总质量数减少 8 双选 下面是铀核裂变反应中的一个 U n 136 54 Xe Sr 10 n 235921 090381 0 已知铀 235 的质量为 235 043 9 u 中子质量为 1 008 7 u 锶 90 的质量为 89 907 7 u 氙 136 的质量为 135 907 2 u 则此核反应中 A 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 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 E 235 043 9 1 008 7 89 907 7 135 907 2 10 1 008 7 3 108 2 J D 释放的总能量为 E 235 043 9 1 008 7 89 907 7 135 907 2 10 1 008 7 931 5 MeV 9 双选 如图 1 所示是原子核的核子平均质量与原子序数 Z 的关系图象 下列说法中 正确的是 图 1 A 若 D 和 E 能结合成 F 结合过程一定要释放能量 B 若 D 和 E 能结合成 F 结合过程一定要吸收能量 C 若 A 能分裂成 B 和 C 分裂过程一定要释放能量 D 若 A 能分裂成 B 和 C 分裂过程一定要吸收能量 题 号 123456789 答 案 10 已知氘核质量为 2 014 1 u 氚核质量为 3 016 0 u 氦核质量为 4 002 6 u 中子 的质量为 1 008 7 u 试计算聚变反应 H H He n 中 平均每个核子放出的核能大 2 13 14 21 0 小 参考答案 1 D 根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知 裂变时因铀核俘获中子即 用心 爱心 专心 3 发生核反应 是核能转化为其他形式能的过程 因而其释放的能量是远大于其俘获中子时吸 收的能量的 链式反应是有条件的 即铀块的体积必须大于其临界体积 如果体积小 中子 从铀块中穿过时 碰不到原子核 则链式反应就不会发生 在裂变反应中核子数是不会减少 的 如U 裂变为Sr 和Xe 的核反应 其核反应方程为 23592903813654 U n Sr Xe 10 n 235921 09038136541 0 其中各粒子质量分别为 mU 235 043 9 u mn 1 008 67 u mSr 89 907 7 u mXe 135 907 2 u 质量亏损为 m mU mn mSr mXe 10mn 0 151 0 u 可见铀裂变的质量亏损远小于一个核子的质量 核子数是不会减少的 因此选项 A 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 还会再发生质量亏损 从而释放出核能 综上所述 选项 D 正确 2 C 核反应中把重核分裂成中等质量的核 并释放出核能的反应 称为裂变 3 A A 项是轻核聚变 B 项是衰变 C 项是裂变 D 项是人工转变 4 B 聚变反应存在质量亏损 由爱因斯坦质能方程 E mc2知 无论轻核的聚变还是重 核的裂变 只要有质量亏损就会释放核能 A C 项错误 核反应必定要产生新的原子核 在 该反应中 He 聚变产生了 H 和 He B 项正确 目前核电站采用的是裂变反应 D 项错误 3 21 14 2 5 C 6 C 7 A 由质量数守恒和电荷数守恒知 235 1 a 94 2 1 92 b 38 解得 a 140 b 54 其中 a 为 X 的质量数 b 为 X 的核电荷数 X 核中的中子数为 a b 140 54 86 由此可知 A 正确 B 错误 裂变释放能量 由质能关系可知 其总质量 减少 但质量数守恒 故 C D 均错误 8 BD 计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量 二者之差可用 u 或 kg 作单位 故 A 错 B 对 质量单位为 u 时 可直接用 1 u 的亏损放出能量 931 5 MeV 计算总能量 故 D 对 当质量单位为 kg 时直接乘以 3 0 108 2 总能量单 位才是焦耳 故 C 错 9 AC 题目图样说明了不同原子核的核子的平均质量 原子核的质量除以核子数 与原 子序数的关系 从图中可以看出 Fe 的核子的平均质量最小 D E 的核子的平均质量比 F 大 故 D E 结合成 F 时 总质量会减少 应释放核能 同样的理由 A分裂成 B 和 C 时 总 质量也会减少 一定会释放核能 10 3 52 MeV 解析 根据聚变反应方程 算出反应过程中的质量亏损 然后利用爱因斯坦质能方程求 出聚变反应放出的核能 再除以质量数便得答案 聚变以前 聚变以后 H 2 014 1 u He 4 002 6 u 2 14 2 3 1H 3 016 0 u 5 030 1 u 1 0n 1 008