4.2 核裂变 同步练习 (含答案解析) (3)

第二节
核裂变
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.吸收一个慢中子后，分裂成和,还放出（
）
A.1个α粒子
B.3个中子
C.10个中子
D.10个质子
2.关于重核的裂变，以下说法正确的是（
）
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
3.重核的裂变就是（
）
A.重核分裂成核子的核反应
B.重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应
C.重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应
D.中等质量的核分裂为质量很小的轻核的核反应
4.利用重核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
5.（北京高考）目前核电站利用的核反应是（
）
A.裂变，核燃料为铀
B.聚变，核燃料为铀
C.裂变，核燃料为氘
D.聚变，核燃料为氘
6.原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等.在下列核反应中，属于核裂变反应的是（
）
A.→+
B.→+
C.+→+
D.+→++3
7.某国太平洋舰队一艘核潜艇在试航时，因消防系统出现意外故障，导致二十多人死亡.出事核潜艇型号为一攻击型核潜艇，核潜艇的动力来源为（
）
A.放射性元素衰变释放的能量
B.重金属放出的化学能
C.重核裂变释放的核能
D.轻核聚变释放的核能
8.（天津高考）一个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+→++2,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,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
9.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，以改变中子数
D.利用石墨与中子的碰撞，来改变中子的速度
10.（福建福州质量检测）如图1所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象.下列说法中正确的是（
）
图1
A.若能结合成，结合过程一定要释放能量
B.若能结合成，结合过程一定要吸收能量
C.若能分裂成，分裂过程一定要释放能量
D.若能分裂成，分裂过程一定要吸收能量
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.核反应堆中的燃料是
，用石墨、重水等作为
使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核吸收，用镉棒来
以控制核反应的
，再用水等流体在反应堆内外循环流动传输反应中产生的热量.
12.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
235.0439
1.0087
138.9178
93.9154
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9.3×102
MeV，此裂变反应释放出的能量是
MeV.
三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（12分）铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是+→++3
(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量（、、、的质量分别为235.043
9u、140.913
9
u、91.897
3
u、1.008
7
u）;
（2）1
kg铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？它相当于燃烧多少煤释放的能量？（煤的热值为2.94×107
J/kg）
14.（12分）现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：+→+Zr+3+8+.
(1)核反应方程中的是反中微子，它不带电，质量数为零.试确定生成物锆（Zr)的电荷数与质量数.
(2)已知铀（U)核的质量为235.043
9
u，中子的质量为1.008
7
u，钕（Nd)核的质量为,锆核的质量为89.904
7
u；又知1
u=1.660
6×10-27
kg.
试计算1
kg铀235大约能产生的能量是多少？
15.（11分）核反应+→++10是铀核裂变反应中的一个，已知：的原子质量为，的原子质量为,的原子质量135.907
2
u，中子的质量为，求这个反应中释放的核能为多少MeV？(保留三位有效数字)
16.（13分）在所有能源中核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，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.
（1）核反应方程式+→++X是反应堆中发生的许多核反应中的一种，为中子，X为待求粒子，为X的个数，则X为
，=
，以、、分别表示、、核的质量，、分别表示中子、质子的质量，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=
.
（2）有一座发电能力为=1.00×106
kW的核电站，核能转化为电能的效率=40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是本题（1）中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能=2.78×10-11
J，核的质量=390×10-27
kg，求每年（1年=3.15×107
s）消耗的的质量.
第二节
核裂变
答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11．
12.
三、计算题
13
14.
15
16.
第二节
核裂变
参考答案
一、选择题
1.
C
解析：设放出的粒子的质量数为，电荷数为，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒.由题意可得

则，
由此判定核反应放出的一定是中子，且个数是10，C选项正确.
2.D
3.C
解析：核反应中把重核分裂成中等质量的核，并释放出核能的反应，称为裂变.
4.D
解析：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.?
5.
A
解析：目前核电站利用的核反应是重核裂变，主要原料是铀.所以A选项正确.
6.D
解析：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，故选项D正确.
7.C
解析：核电站、核动力航空母舰、原子弹爆炸等都是利用重核裂变放出的核能.
8.
A
解析：核反应方程必须遵循电荷数和质量数守恒，则该核反应方程为：+→++2，则X原子核中有140个核子，有个中子，所以A正确，B错误.因为裂变时放出能量，由爱因斯坦质能方程，一定有质量减少，而原子核反应中的质量数仍守恒，所以C、D均错误.
9.C
解析：控制核反应堆中核反应的速度是靠调节中子数来实现的.
10.
AC解析：结合成时，平均质量减少，一定释放能量，选项A正确.裂变成时，原子核平均质量减少，也要释放能量，选项C正确.?
二、填空题
11.铀235
减速剂
吸收中子
速度
12.1.8×102
解析：由题给核反应方程及其下面的数据可知：裂变之前的总质量为
235.043
9
u+1.008
7
u=236.052
6
u，
裂变之后的总质量为
138.917
8
u+93.915
4
u+3×1.008
7
u=235.859
3
u，
质量亏损=236.052
6
u-235.859
3
u=0.193
3
u.?
因为1
u相当的能量为9.3×102
MeV
所以0.193
3×9.3×102
MeV=1.8×102
MeV.
三、计算题
13.
(1)200.6
MeV
（2）5.14×1026
MeV，相当于燃烧2
800
t煤.?
解析：（1）裂变反应的质量亏损为
=(235.043
9+1.008
7-140.913
9-91.897
3-3×1.008
7)
u=0.215
3
u
一个铀235原子核裂变后释放的能量为
0.215
3×931.5
MeV=200.6
MeV.
（2）1
kg铀235原子核发生裂变时释放的总能量
==2.56×1024×200.6
MeV＝5.14×1026
MeV
设为煤的热值，1为煤的质量，
有，所以
kg=2
800
t
14.（1）40
90
（2）8.12×1013
J
解析：（1）锆的电荷数，质量数；核反应方程中应用符号表示.
（2）1
kg铀235的铀核数为×6.02×1023，不考虑反应中生成的电子的质量，一个铀核反应发生的质量亏损为=0.212
u，1
kg铀235完全裂变产生的能量约为
=8.12×1013
J.
15.141 解析：裂变反应的质量亏损为
=(235.043
9+1.008
67-89.907
7-135.907
2-10×1.008
67)
u=0.150
97
u
所以这个反应中释放的核能为
0.150
97×931.5
MeV=141
MeV.
16.（1）
3

(2)1
103.7
kg
解析：（1）由反应方程可知：X为，为3，释放的能量为
＝.
（２）因电站发电效率为40%，故电站消耗的功率为
＝2.5×106
kW
电站每年消耗的能量为2.5×109×3.15×107
J=7.875×1016
J
产生这些能量消耗的铀核的数目：2.83×1027
(个)
每年消耗的质量为=2.83×1027×390×10-27
kg=1
103.7
kg.