沪科版选修3-5第五章第二节裂变及其应用同步检测（含答案）

裂变及其应用同步练习
基础达标
1．当一个重核裂变时，它所产生的两个核(　　)
A．是稳定的s
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．可能是多种形式的两个核的组合
【解析】　重核裂变时裂变为两个中等质量的核，平均要放出2－3个中子，故中子数要减少，重核裂变的产物是多种多样的，故选项B、D正确．
【答案】　BD
2．下列说法正确的是(　　)
A．原子核的裂变可以自发地进行
B．原子核的衰变可以自发地进行
C．只要裂变反应发生，就能引发链式反应
D．核反应堆中的控制棒是通过控制裂变原子核裂变的时间来控制反应速度的
【解析】　重核裂变不能自发进行，吸收中子 ( http: / / www.21cnjy.com )后才能进行，U－238吸收快中子，U－235吸收慢中子才能裂变，而原子核的衰变是自发进行的，故A错误，B正确；链式反应的条件是铀的体积(或质量)大于临界体积(或临界质量)，故C错误；反应堆中的控制棒是吸收中子的数量多少来控制反应速度的，D错误．
【答案】　B
3．一个铀235吸收一个中子后发生反应的方 ( http: / / www.21cnjy.com )程式是：92U＋n―→54Xe＋Sr＋10n，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)c2
B．(M＋m－m1－m2)c2
C．(M－m1－m2－9m)c2
D．(m1＋m2＋9m－M)c2
【解析】　铀235裂变时的质量亏损：Δm＝ ( http: / / www.21cnjy.com )M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得ΔE＝Δmc2＝(M－9m－m1－m2)c2.
【答案】　C
4．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是(　　)
A．使用浓缩铀
B．改变铀块的临界体积
C．通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变反应堆中的中子数目
D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度
【解析】　控制核反应堆中核 ( http: / / www.21cnjy.com )反应的速度是靠调节中子数来实现的．而镉棒具有很强的吸收中子的能力，用调节镉棒插入的深度可改变中子的数目进而控制核反应速度．故C正确．
【答案】　C
5．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俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为
(　　)
U　＋　n　→　 Xe　＋　Sr　＋　3n
235．043 9　1.008 7　138.917 8　93.91 54
反应方程下边的数字是中子及有关原子静止 ( http: / / www.21cnjy.com )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931.5 MeV，则此裂变反应释放的能量是________MeV.
【解析】　铀核俘获中子发生裂变的质量亏损为Δm＝0.1933 u，ΔE＝0.1933×931.5 MeV≈180 MeV.
【答案】　180
能力提升
6．关于重核的裂变，下列说法正确的是(　　)
A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应
C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小
D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能
【解析】　在裂变反应中核子数是不会 ( http: / / www.21cnjy.com )减小的，铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此选项C错．重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，要发生质量亏损，从而释放出核能，故选项D正确．
【答案】　D
7．秦山核电站第一期工程装机容量为 ( http: / / www.21cnjy.com )30万千瓦．如果1 g铀235完全裂变时能产生的能量为8.2×1010 J，并且假定所产生的能量都变成了电能，那么每年要消耗多少铀235？(一年可按365天计算)
【解析】　秦山核电站一年由铀235裂变产生的总能量为
E＝Pt＝3.0×108×365×24×3 600 J＝9.46×1015J.
1 g铀235裂变释放的能量E′＝8.2×1010J.
所以每年需消耗的铀235为
m＝＝ g＝1.15×105 g＝115 kg.
【答案】　115 kg
8．(2010·海南物理)在核反应堆中，常用 ( http: / / www.21cnjy.com )减速剂使快中子减速．假设减速剂的原子核质量是中子的k倍，中子与原子核的每次碰撞都可看成是弹性正碰．设每次碰撞前原子核可认为是静止的，求N次碰撞后中子速率与原速率之比．
【解析】　设中子和作减速剂 ( http: / / www.21cnjy.com )的物质的原子核A的质量分别为mn和mA，碰撞前中子速度为vn，碰撞后中子和原子核A的速度分别为vn′和vA′.碰撞前后的总动量和总能量守恒，有
mnvn＝mnvn′＋mAvA′①
mnv＝mnvn′2＋mAvA′2②
又mA＝kmn③
由①②③式得，经1次碰撞后中子速率与原速率之比为：
＝④
经N次碰撞后，中子速率与原速率之比为()N.
【答案】　()N
9．1945年7月，为了 ( http: / / www.21cnjy.com )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，其爆炸释放的能量相当于2×104 t TNT爆炸的能量(约8.4×1013 J)，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U＋n→Ba＋Kr＋3n＋201 MeV，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023)
【解析】　由核反应方程知，一个铀核裂变能放出201 MeV的能量，1 mol铀核裂变放出的能量为
ΔE1＝6.02×1023×201 MeV＝1.936×1013 J
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＝
1．02 kg.
【答案】　1.02 kg