1、119.6 核裂变课后提升作业 【基础达标练】1.(多选)下列说法正确的是 ( )A.原子核在分裂或者聚合时释放的能量叫作核能B.用中子轰击比较大的原子核可以使其发生裂变获取核能C.核电站里的链式反应是可以控制的D.原子弹发生爆炸时发生的链式反应也是可以控制的【解析】选 A、B、C。核能是指原子核在分裂或者聚合时由于质量亏损所释放的能量,A 正确;用中子轰击比较大的原子核使其发生裂变时,会有质量亏损,我们可以获取该过程所释放的核能,B 正确;核电站里的链式反应可以通过“慢化剂”和“镉棒”来控制,C 正确;原子弹发生爆炸时发生的链式反应是不可控的,或者说没有控制的必要,故 D 错误。2.利用重核
2、裂变释放核能时选用铀 235 核,主要原因是 ( )A.它裂变放出核能比其他重核裂变多B.它可能分裂成三部分或四部分C.它能自动裂变,与体积无关D.它比较容易发生链式反应【解析】选 D。铀 235 俘获任何能量的中子都会发生裂变反应,吸收低能量的中子裂变的几率更大,D 项正确。3.下列核反应中,表示核裂变的是 ( )【解析】选 B。裂变是重核俘获中子后变成中等质量的原子核,同时还要放出几个中子。故选 B。4.在核反应式 U n Sr Xe+kX 中 ( ) 23592+10 9038A.X 是中子,k=9 B.X 是中子,k=10C.X 是质子,k=9 D.X 是质子,k=10【解析】选 B。
3、核反应方程应遵循电荷数守恒和质量数守恒,在题目所给核反应中,设 X 的2质子数为 x,则核反应方程的左边质子数为 92+0=92,右边质子数为 38+54+x=92,x=0,X 的质子数为 0,所以 X 为中子,左边质量数为 235+1=236,右边质量数为 90+136+k1=236,k=10,所以 k 的数值为 10。5.一个铀 235 吸收一个中子发生核反应时大约放出 196 MeV 的能量,则 1 g 纯 U 完全 23592发生核反应时放出的能量为( NA为阿伏加德罗常数) ( )A.NA196 MeV B.235NA196 MeVC.235196 MeV D. 196 MeV【解析
4、】选 D。由于 1 mol 的铀核质量为 235 g,1 g 铀 235 的摩尔数为 ,因此 1 g 铀235 释放的能量 E= 196 MeV,故 D 正确。6.(多选)下面是铀核裂变反应中的一个 U n Xe Sr+1 n。已知铀+10 +9038010235 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 9u+1.008 7u-89.907 7 u-135.907 2uB.质量亏损为 m=(235.043 9+1.008 7-
5、89.907 7-135.907 2-101.0087)uC.释放的总能量为 E=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.907 2-101.0087)(310 8)2JD.释放的总能量为 E=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.907 2-101.0087)931.5 MeV【解析】选 B、D。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 错误,B 对;质量单位为“u”时,可直接用“1u 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(3.010
6、8)2,总能量单位才是焦耳,故 C 错误。7.裂变反应是目前核能利用中常用的反应,以原子核 为燃料的反应堆中,当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式,其中一种可表示为: 3已知 的原子质量为 235.043 9 u n 的原子质量为 1.008 7 u, 的原子质量为,10138.917 8 u, 的原子质量为 93.915 4 u,且 1 u 的质量对应的能量为 9.3102MeV,此裂变反应释放出的能量是 MeV。【解析】E=mc 2=(235.043 9+1.008 7-138.917 8-93.915 4-31.008 7)9.3102MeV=1.8102MeV。答案:1.81
7、0 28.核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电, 是核电站常用的核燃料。受一个中子轰击后裂变成 Ba 和 Kr 两部分,并产生 个中子。要使链式反应发生,裂变物质的体积要 (选填“大于”或“小于”)它的临界体积。【解析】由质量数和电荷数守恒可知 Kr+ n,可见产生了+89363103 个中子,链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积。答案:3 大于【能力提升练】1.核反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置,它的主要组成部分是 ( )A.核燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统B.核燃料、慢化剂、发热系统和传热系统C.核燃料、调速剂、碰撞系统和热系统D.核燃料、中
8、子源、原子能聚存和输送系统【解析】选 A。核反应堆的主要部分包括燃料,即浓缩铀 235;慢化剂,采用石墨、重水和普通水;控制棒,控制链式反应的速度;冷却系统,水或液态钠等流体在反应堆内外循环流动,把反应堆的热量传输出去用于发电,故 A 正确,B、C、D 错。2.(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应式是 U n Ba 23592+10Kr+ n。下列说法正确的有 ( )+8936310A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响4【解析】选 A、C。由核反应方程知有中子生成,选项 A 正确;铀
9、块体积和铀块纯度对链式反应的发生都有重要影响,B 错误;核反应堆的铀核链式反应的速度可人工控制,C 正确;放射性元素的半衰期由核本身的因素决定,与环境温度无关,D 错误。3.(2018武汉高二检测)一个静止的铀核 U(原子质量为 232.037 2 u)放出一个 23292粒子(原子质量为 4.002 6 u)后衰变成钍核 Th(原子质量为 228.028 7 u)。u 为原子质量单位。该核衰变反应方程式为 ;该反应中的质量亏损为 u;释放的核能为 MeV。【解析】根据质量数守恒和核电荷数守恒可知核反应方程式为 U Th He。 23292 22890+42质量亏损为 m=m U-mTh-m
10、=(232.037 2-228.028 7-4.002 6)u=0.005 9 u,释放的核能为 E=mc 2=0.005 9931.5 MeV=5.5 MeV。答案 U Th He 0.005 9 5.522890+424.在可控核反应堆中需要使快中子减速,轻水、重水和石墨等常用作慢化剂。中子在重水中可与核碰撞减速,在石墨中与核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰,通过计算说明,仅从一次碰撞考虑,用重水和石墨作减速剂,哪种减速效果更好?【解析】设中子质量为 Mn,靶核质量为 M,由动量守恒定律得Mnv0=Mnv1+Mv2由能量守恒定律得Mn = Mn + M12v0212v1212v22解得 v1= v0M+在重水中靶核质量 MH=2Mn,v1H= v0=- v0M+ 13在石墨中靶核质量 MC=12Mn,5v1C= v0=- v0M+ 1113与重水靶核碰后中子速度较小,故重水减速效果更好。答案:用重水作减速剂减速效果更好
