2017-2018学年教科版选修3-5 核裂变 第1课时 作业.doc

1、核裂变 （练习题）1Error!U 吸收一个慢中子后，分裂成 Error!Xe 和 Error!Sr，还放出（ ）A1 个 粒子 B3 个中子 C10 个中子 D10 个质子【答案】C【解析】设放出的粒子的质量数为 x，电荷数为 y，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒。由题意可知Error! 则Error!由此判定该核反应放出的一定是中子，且个数是 10，C 选项正确。2中国承诺到 2020 年碳排放量下降 40%45% 。为了实现负责任大国的承诺，我国将新建核电站项目。目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是（ ）A.Error!UError!nError! Sr Error!Xe10

2、Error! nB.Error!NaError!MgError!eC.Error!NError! HeError! OError!HD.Error!UError!ThError! He【答案】A【解析】重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A 是裂变反应，A 正确；B 为 衰变，C 是发现质子的反应，D 是 衰变。3关于铀核裂变，下述说法正确的是（ ）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 23 个中子C为了使裂变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【答案】BC【解析】铀核受到中子的轰击，会引起裂变

3、，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，铀 235 受中子的轰击时，裂变的概率大，且可以俘获各种能量的中子而引起裂变，而铀 238 只有俘获能量在 1MeV 以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小，而要引起链式反应，须使铀块体积超过临界体积。故上述选项 B、C 正确。4关于原子核反应堆，下列说法正确的是（ ）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能【答案】ABD【解析】铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，A 正确。镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目

4、以控制反应速度，即控制反应堆功率，B 正确。慢中子最容易引发核裂变，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，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，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，D 正确。52020 年以前我国将新增投产 2300 万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法错误的是（ ）A核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量B就可采储量来说，地球上核燃料资源远大于煤炭C在经济效益方面核电与火电不相上下D核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理【答案】B【解析】核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量 A

5、 项正确；就可采储量所提供的能量来说，远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B 项错；在经济效益方面核电与火电不相上下，C 项正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理，D 正确。6我国秦山核电站第三期工程中有两个 60 万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于Error!U 的裂变，现有四种说法：Error!U 原子核中有 92 个质子，143 个中子；Error!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Error!UError!nError!XeError!Sr2Error!nError!U 是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为 45 亿年，

6、升高温度半衰期缩短；一个 Error!U 裂变能放出 200MeV 的能量，合 3.21011 J。以个说法中完全正确的是（ ）A BC D【答案】D【解析】由 Error!U 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恒和质量数守恒知正确；半衰期不受外界因素干扰，故错误；通过计算知正确，故答案为 D。7下面是铀核裂变反应中的一个：Error!UError!n Error!XeError!Sr10Error!n已知铀 235 的质量为 235.043 9u，中子质量为 1.008 7u，锶 90 的质量为 89.907 7 u，氙136 的质量为 135.907 2u，则此核反应中（

7、 ）A质量亏损为 m235.043 9u1.008 7u89.907 7 u135.907 2uB质量亏损为 m（235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.0087）uC释放的总能量为 E（235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.0087）（ 3108） 2JD释放的总能量为 E（235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.0087）931.5MeV【答案】BD【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，可直

8、接用“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”时直接乘以（ 3.0108） 2，总能量单位才是焦耳，故 C 错。82011 年 3 月由 9.0 级地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，导致大量 Error!I 泄露在大气中，Error!I 是一种放射性物质，会发生 衰变而变成 Xe 元素。下列说法中正确的是（ ）A福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电BError!I 发生 衰变的方程式为 Error!I Error!XeError!eCError!I 原子核内有 53 个质子，78 个中子D如果将碘 131 的温度降低到 0

9、度以下，可以延缓其衰变速度【答案】BC【解析】核电站是利用核裂变来发电，A 错；根据原子核的结构和方程式书写规则可判 BC 正确；衰变与物质所处的物理、化学状态无关，D 错。92000 年 8 月 12 日，俄罗斯“库尔斯克”号多功能核动力潜艇在巴伦支海海域沉入海底，艇上 118 名官兵全部遇难，消息传出，世界震惊。（1）核潜艇的动力来源是_。A放射性元素衰变释放的能量B重金属放出的化学能C重核裂变放出的核能D轻核聚变放出的核能（2）在巴伦支海，几十年来，人们在那里倾泻了不少核废料，这些核废料占沉没到全球海洋全部核物质的Error!。前苏联的一艘核潜艇“共青团员 ”号在 1989 年沉没此海的

10、1600m 深处，已开始释放核物质，在科拉半岛上有 100 多艘已退役的核潜艇停泊在港口，部分已开始泄漏核废料， “库尔斯克”号的沉没再次引起人们的恐慌。核废料对海洋环境将长期起污染作用，其原因是_。A铀和钚衰变速度很快 B核废料存在放射性C核废料半衰期很长 D核废料中的重金属有毒（3）核物质的放射性导致海洋生物发生变异，放射性导致生物体的_。A细胞灼伤 B基因突变C基因互换 D基因重组（4）放射性对生物体造成损伤，其物理机制是_。A热作用 B电离作用C穿透作用 D物理化学作用【答案】 （1）C （2）BCD （3）B （4）D10在各种能源中，核能具有能量密度大、地区适宜性强的优势，在核电站

11、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，释放出大量核能。核反应方程 Error!UError!n Error!BaError!KraX 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，Error! n 为中子，X 为待求粒子，a 为 X 的个数，则X_，a_ ，以 mU、m Ba、m Kr 分别表示 Error!U、Error!Ba、Error! Kr 核的质量，m n、m p 分别表示中子、质子的质量，c 为光在真空中的传播速度，则在上述核反应过程中放出的核能 E_。【答案】Error!n 3 mc 2（m Um Bam Kr2m n）c 2【解析】铀 23

12、5 裂变除生成 Error!Ba、Error!Kr 外，还产生适当数目的中子，即式中的X 为中子，由电荷数和质量数守恒得产生的中子的个数为 a2351141923。反应过程中的质量亏损 mm U mnm Bam Kr3m nm U mBam Kr2m n，故核能E mc2（ mUm Bam Kr2m n）c 211.2015 年 9 月 3 日，是我国纪念抗日战争和世界反法西斯战争胜利 70 周年。1945 年7 月，为了加速日本军国主义的灭亡，促使日本早日无条件投降，美国在日本的广岛、长崎投下了两枚原子弹。落在日本广岛的原子弹，其爆炸力相当于 2104t TNT 爆炸的能量（约 8.4101

13、3J） ，由此可知该原子弹中铀 235 的质量是多少千克？（已知裂变的核反应方程 Error!UError!nError!BaError!Kr3Error!n201 MeV，阿伏加德罗常数N6.0210 23）【答案】1.02kg【解析】由核反应方程知，一个铀核裂变能放出 201MeV 的能量，1mol 铀核裂变放出的能量为 E16.0210 23201MeV1.93610 13J，1 mol 铀核的质量为 0.235kg，则原子弹中铀核的质量为 mError! 0.235kgError!0.235kg1.02kg 。12.已知铀核 U）裂变生成钡 Ba）和氪 Kr）Ba、Kr 以及中子的质量

14、分别是 235.043 9 u、143.913 9 u、88.897 3 u 和 1.008 7 u。我国秦山核电站一期工程的功率为 30104 kW，假如 U 能够完全发生裂变，其中有一半核能转化为电能。则核电站一年要消耗多少U?（已知 1 u=1.6610-27 kg）【答案】231.1 kg【解析】核裂变方程为 BaKr+n。一个 U 裂变释放出来的核能E=（235.043 9 u-143.913 9 u-88.897 3 u-21.008 7 u）c 2=0.215 31.6610-27（ 3108） 2 J=3.2110-11 J每年核电站产生的总能量:E=Pt= 30107365243 600 J=9.4611015 J所以每年消耗的铀核个数为：N=个=5.89410 26 个因此每年需要铀的总质量为:m=m mol=23510-3 kg=231.1 kg。