高中物理人教版 选修3－5第十九章 核裂变+测试题 Word版含答案
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版 选修3－5第十九章 核裂变+测试题 Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 41.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-18 14:21:54 | ||
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文档简介
核 裂 变
一、单项选择题
1．1938年哈恩用中子轰击铀核(92U)，发现产物中有原子核钡(56Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线。下列关于这个实验的说法中正确的是( )
A．这个实验的核反应方程是92U＋n→56Ba＋Kr＋n
B．这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和
C．这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦的质能方程来计算
D．实验中产生的γ射线穿透能力极强
解析：选D 根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为92U＋n→56Ba＋Kr＋3n，选项A错误；铀核裂变过程中产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B、C错误；核反应中产生的γ射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D正确。
2．一个92U在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为92U＋n→X＋Sr＋2n，则下列说法正确的是( )
A．X的原子核中含有86个中子
B．X的原子核中含有141个核子
C．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少
D．U是天然放射性元素，它的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短也可能变长
解析：选A 根据电荷数和质量数守恒，X的原子核中有92－38＝54个质子，235＋1－94－2＝140个核子，140－54＝86个中子，A项正确，B项错误；裂变过程总质量数守恒，C项错误；半衰期由核本身的因素决定，与外界条件无关，D项错误。
3．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于U的裂变，现有四种说法：
①U原子核中有92个质子，143个中子
②U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为U＋n→Xe＋Sr＋2n
③U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短
④一个U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11J。
以上说法中完全正确的是( )
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：选D 由U的质量数和电荷数关系易知①正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确；半衰期不受外界因素干扰，故③错误；通过计算易知④正确，故答案为D。
4．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之间的电势能减小
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：选D 发生裂变反应过程中，核子数保持守恒，中子也不会消失，故A、C错误；能量来自于原子核内部，由于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，B错误，D正确。
5．一个铀235吸收一个中子后发生的核反应方程式是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ΔE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：选C 铀235裂变时的质量亏损Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得ΔE＝Δmc2＝(M－m1－m2－9m)c2。故正确选项为C。
6．1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV 的能量，则1 g纯铀235完全发生核反应放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)( )
A．NA×196 MeV B．235NA×196 MeV
C．235×196 MeV D.×196 MeV
解析：选D 1 g纯铀235有×NA个铀235的原子核，因此1 g纯铀吸收中子完全发生核反应，可以放出的能量为×196 MeV，即D正确，A、B、C错误。
二、多项选择题
7．当一个重核裂变时，它所产生的两个核( )
A．含有的质子数比裂变前重核的质子数少
B．含有的中子数比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：选BD 由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子，质子数没有发生变化，而两个新核的中子数减少，A错误，B正确；反应前后质量发生了亏损而释放出能量，不等于俘获中子的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，故C错误，D正确。
8．关于核反应堆，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：选ABD 铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A正确；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，故B正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故C错误；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，故D正确。
三、非选择题
9.92U受中子轰击时会发生裂变，产生56Ba和 Kr，同时放出200 MeV的能量，现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料，假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多少？(阿伏加德罗常数取6.02×1023 mol－1)
解析：每天发电的总量
E＝24×3.6×103×5×108 J＝4.32×1013 J。
要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目
n＝
＝1.35×1024。
则对应的质量
m＝×235×10－3 kg
≈0.527 kg。
答案：0.527 kg
10．裂变反应是目前核能利用中常用的反应。以原子核 92U为燃料的反应堆中，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
92U ＋ n ―→ 54Xe ＋ Sr ＋ 3n
235．043 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931.5 MeV)求此裂变反应过程中，
(1)亏损质量为原子质量单位的多少倍？
(2)释放出的能量是多少？
(3)铀核平均每个核子释放的能量有多大？
解析：(1)92U裂变成 54Xe和 Sr，同时放出中子 n，裂变前后质量变化
Δm＝m前－m后＝(235.043 9＋1.008 7－138.917 8－93.915 4－3×1.008 7)u＝0.193 3 u
即亏损质量为原子质量单位的0.193 3倍。
(2)由爱因斯坦质能方程，得
ΔE＝Δmc2＝0.193 3×931.5 MeV≈180 MeV。
(3)铀核平均每个核子释放的能量为
＝≈0.766 MeV。
答案：(1)0.193 3 (2)180 MeV (3)0.766 MeV
一、单项选择题
1．1938年哈恩用中子轰击铀核(92U)，发现产物中有原子核钡(56Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线。下列关于这个实验的说法中正确的是( )
A．这个实验的核反应方程是92U＋n→56Ba＋Kr＋n
B．这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和
C．这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦的质能方程来计算
D．实验中产生的γ射线穿透能力极强
解析：选D 根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为92U＋n→56Ba＋Kr＋3n，选项A错误；铀核裂变过程中产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B、C错误；核反应中产生的γ射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D正确。
2．一个92U在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为92U＋n→X＋Sr＋2n，则下列说法正确的是( )
A．X的原子核中含有86个中子
B．X的原子核中含有141个核子
C．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少
D．U是天然放射性元素，它的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短也可能变长
解析：选A 根据电荷数和质量数守恒，X的原子核中有92－38＝54个质子，235＋1－94－2＝140个核子，140－54＝86个中子，A项正确，B项错误；裂变过程总质量数守恒，C项错误；半衰期由核本身的因素决定，与外界条件无关，D项错误。
3．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于U的裂变，现有四种说法：
①U原子核中有92个质子，143个中子
②U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为U＋n→Xe＋Sr＋2n
③U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短
④一个U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11J。
以上说法中完全正确的是( )
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：选D 由U的质量数和电荷数关系易知①正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确；半衰期不受外界因素干扰，故③错误；通过计算易知④正确，故答案为D。
4．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之间的电势能减小
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：选D 发生裂变反应过程中，核子数保持守恒，中子也不会消失，故A、C错误；能量来自于原子核内部，由于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，B错误，D正确。
5．一个铀235吸收一个中子后发生的核反应方程式是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ΔE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：选C 铀235裂变时的质量亏损Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得ΔE＝Δmc2＝(M－m1－m2－9m)c2。故正确选项为C。
6．1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV 的能量，则1 g纯铀235完全发生核反应放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)( )
A．NA×196 MeV B．235NA×196 MeV
C．235×196 MeV D.×196 MeV
解析：选D 1 g纯铀235有×NA个铀235的原子核，因此1 g纯铀吸收中子完全发生核反应，可以放出的能量为×196 MeV，即D正确，A、B、C错误。
二、多项选择题
7．当一个重核裂变时，它所产生的两个核( )
A．含有的质子数比裂变前重核的质子数少
B．含有的中子数比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：选BD 由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子，质子数没有发生变化，而两个新核的中子数减少，A错误，B正确；反应前后质量发生了亏损而释放出能量，不等于俘获中子的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，故C错误，D正确。
8．关于核反应堆，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：选ABD 铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A正确；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，故B正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故C错误；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，故D正确。
三、非选择题
9.92U受中子轰击时会发生裂变，产生56Ba和 Kr，同时放出200 MeV的能量，现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料，假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多少？(阿伏加德罗常数取6.02×1023 mol－1)
解析：每天发电的总量
E＝24×3.6×103×5×108 J＝4.32×1013 J。
要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目
n＝
＝1.35×1024。
则对应的质量
m＝×235×10－3 kg
≈0.527 kg。
答案：0.527 kg
10．裂变反应是目前核能利用中常用的反应。以原子核 92U为燃料的反应堆中，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
92U ＋ n ―→ 54Xe ＋ Sr ＋ 3n
235．043 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931.5 MeV)求此裂变反应过程中，
(1)亏损质量为原子质量单位的多少倍？
(2)释放出的能量是多少？
(3)铀核平均每个核子释放的能量有多大？
解析：(1)92U裂变成 54Xe和 Sr，同时放出中子 n，裂变前后质量变化
Δm＝m前－m后＝(235.043 9＋1.008 7－138.917 8－93.915 4－3×1.008 7)u＝0.193 3 u
即亏损质量为原子质量单位的0.193 3倍。
(2)由爱因斯坦质能方程，得
ΔE＝Δmc2＝0.193 3×931.5 MeV≈180 MeV。
(3)铀核平均每个核子释放的能量为
＝≈0.766 MeV。
答案：(1)0.193 3 (2)180 MeV (3)0.766 MeV