2022-2023学年粤教版选择性必修第三册 5.5 裂变和聚变 作业

课时评价作业(十九)裂变和聚变A级基础巩固1．重核裂变和轻核聚变是人类利用核能的两种主要方法，下列有关它们的说法正确的是()A．裂变和聚变的过程都有质量亏损B．裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加C．裂变过程质量有所增加，聚变过程有质量亏损D．裂变和聚变过程中质量都有所增加答案：A2．核裂变反应中释放出的能量来自()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：D3．在核反应堆中，控制铀235核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，改变镉棒插入的深度，以控制反应速度D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度答案：C4．(多选)一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，以下说法正确的是()A．反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和B．反应前后的质量数不变，因而质量不变C．γ光子的能量为Δmc2，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度D．核反应方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ答案：ACD5．(多选)用中子(eq\o\al(1,0)n)轰击铀核(eq\o\al(235,92)U)产生裂变反应，会产生钡核(eq\o\al(144,56)Ba)和氪核(eq\o\al(89,36)Kr)并释放出中子(eq\o\al(1,0)n)，当达到某些条件时可发生链式反应；一个铀核(eq\o\al(235,92)U)裂变时释放的能量约为200MeV(1eV＝1.6×10－19J)．真空中的光速为3×108m/s，下列说法正确的是()A.eq\o\al(235,92)U的裂变方程为eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nB.eq\o\al(235,92)U的裂变方程为eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．一个eq\o\al(235,92)U裂变时，质量亏损约为7.1×10－28kgD．一个eq\o\al(235,92)U裂变时，质量亏损约为3.6×10－28kgBD解析：eq\o\al(235,92)U的裂变方程为eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，故A错误，B正确；一个铀核(eq\o\al(235,92)U)裂变时释放的能量约为200MeV，根据爱因斯坦质能方程得，质量亏损Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(200×106×1.6×10－19,9×1016)kg≈3.6×10－28kg，故C错误，D正确．6．(2021·山东济南长清一中高二下月考)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的是()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，是α衰变B.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，是β衰变C.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n是轻核聚变D.eq\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e，是重核裂变A解析：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,92)Th＋eq\o\al(4,2)He，是α衰变，A正确；eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，是人工转变，B错误；eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n，是重核裂变，C错误；eq\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e，是β衰变，D错误．B级能力提升7．(2020·深圳中学高三上月考改编)(多选)快中子增殖反应堆是一种新型的核反应堆，运行时一方面消耗裂变燃料eq\o\al(239,94)Pu，一方面又生成eq\o\al(239,94)Pu，真正消耗的是在热中子反应堆中不能利用的且在天然铀中占99.3%的eq\o\al(238,92)U.在反应堆中，eq\o\al(238,92)U吸收eq\o\al(239,94)Pu经过裂变反应释放快中子后变成eq\o\al(239,92)U，eq\o\al(239,92)U很不稳定，经过β衰变后变成eq\o\al(239,94)Pu，则下列说法正确的是()A.eq\o\al(238,92)U与eq\o\al(239,92)U的中子数相同B.eq\o\al(239,92)U比eq\o\al(239,94)Pu少一个中子C．该核反应堆输出能量的反应是裂变反应D.eq\o\al(239,92)U衰变成eq\o\al(239,94)Pu时经过2次β衰变CD解析：同位素具有相同的质子数和不同的中子数，选项A错误；eq\o\al(239,92)U有239－92＝147个中子，eq\o\al(239,94)Pu有239－94＝145个中子，则eq\o\al(239,92)U比eq\o\al(239,94)Pu多2个中子，选项B错误；该核反应堆输出能量的反应是裂变反应，选项C正确；eq\o\al(239,92)U衰变成eq\o\al(239,94)Pu时电荷数增加2而质量数不变，所以经过2次β衰变，选项D正确．8．(多选)根据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界上第一套全超导核聚变实验装置，又称“人造太阳”，已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是()A．“人造太阳”的核反应方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB．“人造太阳”的核反应方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．“人造太阳”释放的能量大小计算公式是ΔE＝Δmc2D．“人造太阳”核能大小计算公式是ΔE＝eq\f(1,2)Δmc2AC解析：“人造太阳”的核反应是氘核和氚核进行的核聚变反应，故A正确；质量较重的铀核通过核反应产生中等质量的钡核和氪核，属于核裂变反应，故B错误；核聚变过程中出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，可求出核反应释放的能量，故C正确，D错误．9．(2021·金华义乌高三月考)(多选)2021年4月13日日本政府宣布将向太平洋倾倒125万余吨福岛核电站内储存的核废水，消息一出举世哗然．福岛核电站的裂变材料是铀235，核废水含有大量的氚以及钡141、氪92、锶90、钴60、碘129等放射性元素．由于含氚的水和普通的水具有相同的化学性质，物理性质也相近，因而现有的废水处理技术很难去除，铀235的半衰期大约为12.5年．针对这一事件，下列同学的观点正确的是()A．为了保护海洋环境，日本政府应在12.5年后再排放核废水B．比较铀235、钡141、氪92、锶90的原子核，铀235的平均核子质量最大C．比较铀235、钡141、氪92、锶90的原子核，铀235的比结合能最大D．核反应方程eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3X的X是中子BD解析：经过一个半衰期还有半数铀235未发生衰变，废水还是具有放射性的，所以不能排放，A错误；比较铀235、钡141、氪92、锶90的原子核，铀235的平均核子质量最大，B正确；比较铀235、钡141、氪92、锶90的原子核，铀235的比结合能最小，因为核子的平均质量越大，比结合能越小，C错误；根据核反应过程中，遵循电荷数，质量数守恒定律，所以核反应方程为eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，即方程中的X是中子eq\o\al(1,0)n，D正确．10．(2021·河南名校联盟高三下月考)太阳内部的核聚变可以释放出大量的能，这些能以电磁辐射的形式向四面八方辐射出去，其总功率达到P0＝3.8×1026W．设太阳上的热核反应是4个质子聚合成1个氦核同时放出2个中微子(质量远小于电子质量，穿透能力极强的中性粒子，可用ν表示)和另一种带电粒子(用eq\o\al(0,1)e表示)，且知每一次这样的核反应质量亏损为5.0×10－29kg，已知真空中的光速c＝3×108m/s，电子的电荷量e＝1.6×10－19C，则每秒钟太阳产生中微子的个数约为()A．8×1037个 B．8×1038个C．2×1037个 D．2×1038个D解析：根据爱因斯坦质能方程，得E0＝Δmc2＝5.0×10－29×(3×108)2J＝4.5×10－12J，每秒太阳发生的核反应的次数n＝eq\f(ΔE,E0)＝eq\f(P0Δt,E0)＝eq\f(3.8×1026,4.5×10－12)次＝8.4×1037次，每秒钟太阳产生中微子的个数N＝2×n＝2×8.4×1037个≈2×1038个，故D正确．C级拓展创新11.eq\o\al(235,92)U受中子轰击时会发生裂变，产生eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr，同时放出200MeV的能量．现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为核反应堆的燃料，假设核裂变释放的能量全部用来发电，那么一天需要的纯铀235的质量为多少？(阿伏伽德罗常数取6.02×1023mol－1，结果保留三位有效数字)解析：核电站每天的发电量为E＝Pt＝50×104×103×24×3600J＝4.32×1013J.根据题意知，核电站一天的发电量就等于核电站在一天时间内铀235裂变所释放的总能量，故核电站一天消耗的铀235的原子数目为N＝eq\f(F,200×106×1.6×10－19J)＝eq\f(4.32×1013,3.2×10－11)个＝1.35×1024个，则核电站一天需要的纯铀235的质量为m＝eq\f(N,NA)·m′＝eq\f(1.35×1024,6.02×1023)×235×10－3kg≈0.527kg.答案：0.527kg12．有一种核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为2.0141u，氚原子的质量为3.0162u，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u，1u＝1.66×10－27kg.(1)写出氘和氚聚合的核反应方程；(2)试计算这个核反应释放出来的能量；(3)若建一座功率为3.0×105kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半转变成电能，每年要消耗氘的质量是多少？(一年按3.2×107s计算，光速c＝3.0×108m/s，结果均保留两位有效数字)解析：(1)核反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,