2024高中物理第十九章原子核课时作业十七含解析新人教版选修3-5

PAGEPAGE1课时作业(十七)eq\a\vs4\al([全员参加·基础练])1．(多选)当一个重核裂变时，它能产生的两个核()A．肯定是稳定的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．中子数会削减，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】BD2．在核反应中，限制铀235核裂变反应速度的方法是()A．运用浓缩铀B．变更铀块的临界体积C．通过自动限制装置，变更镉棒插入的深度，以变更中子数D．利用石墨与中子的碰撞来变更中子的速度【解析】限制铀235核裂变反应速度的方法是限制中子的数量，其有效方法是用汲取中子实力很强的镉棒插入铀燃料四周，镉棒插入的深度不同，就会限制中子的数目，达到限制核反应的目的，C正确．【答案】C3．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，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲实力，而且铀238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．下列叙述错误的是()A．铀238的衰变方程式：2eq\o\al(38,92)U→2eq\o\al(34,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeB．2eq\o\al(35,92)U和2eq\o\al(38,92)U互为同位素C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变D．贫铀弹的穿甲实力很强，也是因为它的放射性【解析】铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A正确．铀238和铀235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、高韧性的铀合金组成，攻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．【答案】D4．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简单发生，最好干脆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】要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必需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反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能干脆引发新的裂变，假如铀块的质量大，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】C5．镉棒在核反应堆中所起的作用是()A．使快中子变成慢中子B．使慢中子变成快中子C．使反应速度加快D．限制反应速度，调整反应速度的快慢【解析】镉棒可以汲取中子，限制镉棒插入反应堆的深度可以限制参加反应的中子数目，从而限制反应堆的反应速度，不肯定是加快反应速度，也可能是减慢反应速度，A、B、C错误，D正确．【答案】D6．1个铀235核汲取1个中子发生核反应时，大约放出196MeV的能量，则1g纯铀235完全发生核反应放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)A．NA×196MeVB．235NA×196MeVC．235×196MeVD.eq\f(NA,235)×196MeV【解析】1g纯铀235有eq\f(1,235)×NA个铀235核．因此1g纯铀235汲取中子完全发生核反应可以释放出eq\f(NA,235)×196MeV能量．【答案】D7．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eq\o\al(235,92)U的裂变，现有四种说法：①eq\o\al(235,92)U原子核中有92个质子，143个中子；②eq\o\al(235,92)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eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n；③eq\o\al(235,92)U是自然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，上升温度半衰期缩短；④一个eq\o\al(235,92)U裂变能放出200MeV的能量，合3.2×10－11J.以上说法中完全正确的是()A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②④【解析】由eq\o\al(235,92)U的质量数和电荷数关系易知①正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确；半衰期不受外界因素干扰，故③错误；因为200MeV＝200×106×1.6×10－19J＝3.2×10－11J，所以④正确，故答案为D.【答案】D8．用中子轰击铀核(2eq\o\al(35,92)U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(1eq\o\al(41,56)Ba)和氪(eq\o\al(92,36)Kr)两部分，放出3个中子．各个核和中子的质量如下：mU＝390.3139×10－27kg，mn＝1.6749×10－27mBa＝234.0016×10－27kg，mKr＝152.6047×10－27试写出核反应方程，求出反应中释放的核能．【解析】依据反应前后核的质量数守恒和核电荷数守恒，就可以写出核反应过程．依据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦的质能方程就可求出释放的核能．此铀核裂变方程为eq\o\al(1,0)n＋2eq\o\al(35,92)U→1eq\o\al(41,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，则核反应前后的质量亏损为Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝0.3578×10－27kg由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.3578×10－27×(2.9979×108)2J＝3.2157×10－11J.【答案】eq\o\al(1,0)n＋2eq\o\al(35,92)U→1eq\o\al(41,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n3.2157×10－11Jeq\a\vs4\al([超越自我·提升练])9．一个eq\o\al(235,92)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eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，则下列叙述正确的是()A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，依据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削减【解析】X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误．中子数为140－(92－38)＝86个，A正确．裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错．【答案】A10．(多选)(2014·汕头高二检测)下面是铀核裂变反应中的一个：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n已知铀235的质量为235.0439u，中子质量为1.0087u，锶90的质量为89.9077u，氙136的质量为135.9072u，则此核反应中()A．质量亏损为Δm＝235.0439u＋1.0087u－89.9077u－135.9072uB．质量亏损为Δm＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)uC．释放的总能量为ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×(3×108)2JD．释放的总能量为ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×931.5MeV【解析】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，可干脆用“1u的亏损放出能量931.5MeV”计算总能量，故D对；当质量单位为“kg”时干脆乘以(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳，故C错．【答案】BD11.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200兆电子伏特的能量．现要建设发电实力是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，那么一天须要纯铀235的质量为多大？(阿伏加德罗常数取6.02×1023个/摩尔)【解析】核电站每一天的发电量为E＝Pt＝50×104×103×24×3600J＝4.32×1013J.据题意知，核电站一天的发电量就等于发电站在一天时间内铀235裂变所释放的总能量，故核电站每天所消耗的铀235核的个数为n＝eq\f(E,200×106×1.6×10－19J)＝eq\f(4.32×1013,3.2×10－11)＝1.35×1024(个)．故发电站每一天须要的纯铀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】0.52712．裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核eq\o\al(235,92)U为燃料的反应堆中，eq\o\al(235,92)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：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋3eq\o\al(1,0)n235．04391.0087138.917893.9154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1u的质量对应的能量为931.5MeV，求：(1)该反应中放出的能量是多少MeV?(2)1kg铀235大约产生多少能量？(保留【解析】(1)裂变前后的质量亏损为：Δm＝m