课件30张PPT。目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测1 2 3 4 5问题导学当堂检测1 2 3 4 51 2 3 4 5问题导学当堂检测1 2 3 4 5问题导学当堂检测1 2 3 4 5问题导学当堂检测1 2 3 4 5问题导学当堂检测课时训练19 核裂变
一、非标准
1.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,它主要由哪四部分组成( )
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、减速剂、碰撞系统和传热系统
D.原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统
答案:A
解析:通过学习,我们知道核反应堆的构成分四部分:原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统。
2.裂变反应中释放出的能量来自于( )
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:D
解析:发生核反应过程中,核子数保持守恒,中子未消失,故A错误;能量来自于原子核内部,因重核分裂为中等质量的核时,比结合能增加而释放出能量,D正确。
3.(2013·重庆高考)铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应:
n→a+b+n
则a+b可能是( )
AXeKr BBaKr
CBaSr DXeSr
答案:D
解析:根据电荷数守恒和质量数守恒可知,D符合要求。
4.一个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U+n→Sr+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,根据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减少
答案:A
解析:X原子核中的核子数为(235+1)-(94+2)=140,B项错误。中子数为140-(92-38)=86,A项正确。裂变时释放能量,出现质量亏损,但是其总质量数是不变的,所以C、D项错误。
5.(多选)下列关于重核裂变的说法中,正确的是( )
A.核裂变反应是一个吸能反应
B.核裂变反应是一个放能反应
C.核裂变反应的过程质量亏损
D.核裂变反应的过程质量增加
答案:BC
6.(多选)国家重大科技专项示范项目CAP1400核电站,将于2013年在山东荣成石岛湾开工建设。核电站与火电站相比较,其优势在于( )
A.核燃料释放出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多于煤炭
C.核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站
D.核电站比火电站更容易建造
答案:ABC
解析:核电站与火电站相比,相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多,地球上可开采核矿石储量所能提供的能量约为煤、石油的15倍,只要措施得当,核电站造成的污染很小,核能属于清洁能源,A、B、C均正确;核电站的建造难度较大,D错误。
7.某核反应堆每小时消耗浓缩铀(铀235的含量占5%)200 g,假定每个铀核裂变时释放的能量是200 MeV,核反应堆的效率为90%,求该核反应堆的输出功率。
答案:2.0×108 W
解析:200 g浓缩铀中铀235的含量为
m=200 g×5%=10 g,
则10 g铀235中含有的原子数为
n=NA=×6.02×1023≈2.56×1022。
这些铀在1 h内释放的能量为
Q=nΔE=2.56×1022×200×106×1.6×10-19 J≈8.19×1011 J,
则此核反应堆的输出功率为
P= W≈2.0×108 W。
8.已知铀核U)裂变生成钡Ba)和氪Kr)Ba、Kr以及中子的质量分别是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30×104 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=1.66×10-27 kg)
答案:231.1 kg
解析:核裂变方程为BaKr+n。
则一个U裂变释放出来的核能ΔE=(235.043 9 u-143.913 9 u-88.897 3 u-2×1.008 7 u)×c2=0.215 3×1.66×10-27×(3×108)2 J=3.21×10-11 J
每年核电站产生的总能量:E=Pt=30×107×365×24×3 600 J=9.461×1015 J
所以每年消耗的铀核个数为
N=个=5.894×1026个
因此每年需要铀的总质量为:m=
m=·mmol=×235×10-3 kg=231.1 kg。
9.在可控核反应堆中需要给快中子减速,轻水、重水和石墨等常用作慢化剂。中子在重水中可与H核碰撞减速,在石墨中与C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,哪种材料减速效果更好?
答案:重水
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mnmn,
解得v1=v0。
在重水中靶核质量
mH=2mn,
v1H=v0=-v0。
在石墨中靶核质量
mC=12mn,
v1C=v0=-v0。
因为与重水靶核碰撞后中子速度较小,故重水减速效果更好。
