1、1课时提升作业 十六 核裂变(20 分钟 50 分)一、选择题(本题共 4 小题,每小题 7 分,共 28 分)1.(多选)关于铀核裂变,下列说法中正确的是( )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【解析】选 B、C。铀核受到中子的轰击,会引起裂变,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,而铀 238 只有俘获能量在 1 MeV 以上的中子才能引起裂变
2、,且裂变的几率小;要发生链式反应,要超过临界体积。2.在众多的裂变反应中,有一种反应方程为 U n Ba+ Kr+aX,其中 X 23592+10 14156为某种粒子,a 为 X 的个数,则( )A.X 为中子,a=2 B.X 为中子,a=3C.X 为质子,a=2 D.X 为质子,a=3【解析】选 B。由质量数、核电荷数守恒得 U n Ba+ Kr+ n,所以 X 为中 23592+10 14156 310子,a=3,故 B 正确。【补偿训练】U 吸收一个慢中子后分裂成 Kr 和 Ba,还放出( ) 23592 9236A.1 个 粒子 B.3 个中子C.10 个中子 D.10 个质子【解析
3、】选 B。根据质量数守恒、电荷数守恒可得还放出 3 个中子,B 项正确。3.一个铀 235 吸收一个中子后的核反应方程是 U n Xe Sr+ n, 23592+10 +9038放出的能量为 E,铀 235 核的质量为 M,中子的质量为 m,氙 136 核的质量为 m1,锶 90 核的质量为 m2,真空中光速为 c,则释放的能量 E 等于( )A.(M-m1-m2-10m)c2 B.(M+m-m1-m2)c2C.(M-m1-m2-9m)c2 D.(m1+m2+9m-M)c22【解析】选 C。铀 235 裂变时的质量亏损:m=M+m-m 1-m2-10m=M-m1-m2-9m。由质能方程可得 E
4、=mc 2=(M-m1-m2-9m)c2。4.原子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.原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统B.原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统C.原子燃料、调速剂、碰撞系统和热系统D.原子燃料、中子源、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;减速剂,采用石墨、重水或普通水;控制调节系统,用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 错误。【补偿训练】关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理,下列说法正确的
5、是( )A.镉棒能释放中子,依靠释放中子的多少控制反应速度B.用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量C.利用镉棒对中子吸收能力强的特点,依靠插入的多少控制中子数量D.镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用,利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度【解析】选 C。镉棒并不能释放中子,也不能使中子减速,对铀核裂变也没有阻碍作用,而是利用其对中子吸收能力强的特点,通过控制中子数量的多少而控制核反应速度,故 C 正确。二、非选择题(本题共 2 小题,共 22 分。需写出规范的解题步骤)5.(10 分)(2018大庆高二检测)裂变反应是目前核能利用中常用的反应,以原子核U 为燃料的反应堆中,当 U 俘获一个慢中
6、子后发生的裂变反应可以有多种方式,其 23592 23592中一种可表示为U + n Xe + Sr + n 23592 10 13954 9438 310235.043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位 u 为单位),已知 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】此裂变反应的质量亏损为:(235.043 9+1.008 7)u-(138.917 8+93.915 4+31.008 7)u=0.193 3 u3由 1 u 的质量对应的能量为 9.3102MeVE
7、=9.310 20.193 3 MeV=1.80102MeV答案:1.8010 2【总结提升】裂变问题的分析方法(1)对于裂变问题,要知道是什么原子核发生了裂变,写出原子核的裂变方程,应该注意裂变方程的质量数和电荷数守恒;更应该注意的是,原子核的裂变方程必须是能够实际发生的,不能随意编造,并不是所有满足质量数和电荷数守恒的方程都能发生。(2)根据质能方程 E=mc 2,由反应前后原子核的质量亏损,可以计算出一个原子核裂变时释放的能量。(3)根据 1 原子质量单位(u)相当于 931.5 兆电子伏(MeV)能量计算,用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位乘以 931.5MeV,即 E=m93
8、1.5MeV。(4)由每个铀核反应释放的核能乘以铀核个数求得 E=E 每个 NA 。m铀块质 量摩 尔质 量6.(12 分)(2017南充高二检测)美国曾在日本的广岛、长崎投下了两枚原子弹,其中落在日本广岛的原子弹,其爆炸释放的能量相当于 2104t TNT 爆炸的能量(约 8.41013J),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为 U n 23592+10Ba Kr+ n+201 MeV,阿伏加德罗常数 NA=6.021023mol-1)+9236310【解析】由核反应方程知,一个铀核裂变能放出 201 MeV 的能量,则 1 mol 铀核裂变放出的能量为 E0=6.021023201 MeV=1.9361013J,1 mol 铀核的质量为 0.235 kg,则原子弹中铀核的质量为 m= 0.235 kg= 0.235 kg=E0 8.410131.93610131.02 kg。答案:1.02 kg
