4.2 核裂变 同步练习 (含答案解析) (4)

第2节
核裂变
(时间：60分钟)
考查知识点及角度
难度及题号
基础
中档
稍难
对核裂变的理解及核能的计算
1、2、3、4、5
6、7
8
核电站及组成部分的功能
9、10、11、12
综合提升
13
14
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"../../../达标基训.tif"
\
MERGEFORMAT
知识点一　对核裂变的理解及核能的计算
1．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
解析　发生核反应过程中，核子数保持守恒，中子未消失，故A、C错误，
能量来自于原子核内部，因重核在分裂为中等质量的原子核时，比结合能增
加而释放出能量，C错误、D正确．
答案　D
2．当一个重核裂变时，它能产生的两个核
(　　)．
A．一定是稳定的
B．所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．可以是多种形式的两个核的组合
解析　重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2～3个中子，故两核中子
数会比原来的重核的中子数减少，重核裂变的产物是多种多样的，选项B、
D正确．
答案　BD
3．关于铀核裂变，下列说法正确的是
(　　)．
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2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235
D．铀块的体积对产生链式反应无影响
解析　铀核受到中子的冲击，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比较多，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，且裂变的几率小，而要引起链式反应，
需使铀块体积超过临界体积，故B、C正确．
答案　BC
4．利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要因为
(　　)．
A．它比较容易发生链式反应
B．能自动裂变，与体积无关
C．铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能
D．铀235价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出
的核能要多
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．
答案　A
5．一个U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―→X＋Sr＋2n，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
解析　X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140，B错误；中子数为140
－(92－38)＝86，故A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，故C、D错误．
答案　A
6．一个铀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
92U完全发生核反应时放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)
(　　)．
A．NA×196
MeV
B．235
NA×196
MeV
C．235×196
MeV
D.×196
MeV
解析　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．
答案　D
7．1945年7月，为了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为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，则1
mol铀
核裂变放出的能量为
E0＝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
8．现有的核电站常用的核反应之一是：
U＋n―→Nd＋Zr＋3n＋8e＋
(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142.909
8
u，锆核的质量为89.904
7
u，试计算1
kg铀235裂变释放的能
量为多少？
解析　(1)锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－146＝90.核反应方
程中用符号Zr表示．
(2)1
kg铀235中铀核的个数为
n＝＝2.56×1024(个)
不考虑核反应中生成的电子质量，1个铀235核裂变产生的质量亏损为
Δm＝0.212
u，释放的能量为
ΔE＝0.212×931.5
MeV＝197.5
MeV
则1
kg铀235完全裂变释放的能量为
E＝nΔE＝2.56×1024×197.5
MeV＝8.1×1013
J.
答案　(1)40　90　(2)8.1×1013
J
知识点二　核电站及组成部分的功能
9．镉棒在核反应中的作用是
(　　)．
A．使快中子变成慢中子
B．使慢中子变成快中子
C．使反应速度加快
D．控制反应速度，调节反应的快慢
解析　在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用，镉棒起吸收中子，控
制反应速度，调节反应的快慢．
答案　D
10．为使链式反应平稳进行，可采用下列的办法
(　　)．
A．铀块可制成任何的体积
B．铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核
C．通过慢化剂将产生的中子减速
D．用镉棒可作为慢化剂使中子减速
解析　由于使铀块发生链式反应的体积应大于临界体积，故A错误，铀核裂
变释放出的为快中子，不能直接再去轰击铀核，必须用慢化剂减速，而镉棒
是用于控制中子数量的，故C正确，B、D错误．
答案　C
11．关于原子核反应堆，下列说法正确的是
(　　)．
A．铀棒是核燃料，裂变时释放核能
B．镉棒的作用是控制反应堆的功率
C．石墨的作用是吸收中子
D．冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能
解析　铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，A对；镉棒吸收中子的能力很强，
作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，B对；慢中子最
容易引发核裂变，所以快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨作用是使中子减
速，C错；水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热
量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，D对．
答案　ABD
12．山东荣成石岛湾核电站总装机规模400
万千瓦．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
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．
答案　ABC
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"../../../综合提升.tif"
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13．下列说法正确的是
(　　)．
A．α粒子大角度散射表明α粒子很难进入原子内部
B．氢原子跃迁发出的光从空气射入水中时可能发生全反射
C．裂变反应有质量亏损，质量数不守恒
D．γ射线是一种波长很短的电磁波
解析　α粒子大角度散射现象说明原子中原子核很小，原子内部十分“空
旷”，选项A错误；发生全反射的条件之一是光由光密介质向光疏介质中传
播，故光从空气射入水中时不可能发生全反射，选项B错误；裂变反应有质
量亏损，但质量数守恒，选项C错误；γ射线是一种能量很高的电磁波，波
长很短，选项D正确．
答案　D
14．在核反应堆中，常用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′2
②
又mA＝kmn
③
由①②③式得，经1次碰撞后中子速率与原速率之比为
＝
④
故经N次碰撞后中子速率与原速率之比为.
答案