3.5 核裂变 强化训练 word版含答案

高中物理教科版 选修3-5核裂变 强化训练
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
【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、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，B错误，D正确．
2．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
【答案】C　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．
3．一个铀235吸收一个中子后发生的反应式是U＋n→Xe＋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
【答案】C　解析：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.
4．下列核反应中，表示核裂变的是(　　)
A．U→Th＋He
B．U＋n→Ba＋Kr＋3n
C．P→Si＋e
D．N＋He→O＋H
【答案】B　解析：A表示的是核衰变，B表示的是核裂变，C中有一个正电子生成不是裂变，D表示的是人工转变．
5．日本福岛第一核电站在地震后，数秒内就将控制棒插入核反应堆芯，终止了铀的裂变链式反应．但海啸摧毁了机组的冷却系统，因裂变遗留的产物铯、钡等继续衰变不断释放能量，核燃料棒温度不断上升．则下列说法正确的是(　　)
A．控制棒通过吸收中子来实现对核反应的控制
B．衰变释放的射线中，α射线的穿透力最强
C．日本后来向反应堆灌注海水，既可以降温，也减慢衰变速度，从而控制核污染
D．核裂变遗留物铯、钡等原子的质量可能比铀原子质量更大
【答案】A　解析：在核电站中，通过控制棒(一般用石墨棒)吸收中子来控制反应速度，故A正确；衰变释放的射线中，γ射线的穿透力最强，故B错误；注入海水只能降温，但无法减慢速度；故C错误；由于核裂变过程中，伴随着中子的放出，根据质量数和电荷数守恒可知，产生的新核的质量小于铀原子质量，故D错误．故选A．
6．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
【答案】A　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概率更大．
7．一个铀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
【答案】D　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．
8．关于重核的裂变，下列说法正确的是(　　)
A．核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B．重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少
C．铀核自发放出α粒子、β粒子时要释放能量，核电站利用的就是这一能量
D．重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，所以重核裂变成中等质量核时，要放出核能，有质量亏损
【答案】D　解析：比结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量，或原子核拆解成核子时每个核子平均吸收的能量．重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，即将重核分成核子时比中等质量核分成核子时每个核子平均吸收的能量小些，可见由重核裂变成两个中等质量的核要放出能量，选项D正确；铀核裂变放出的能量是原子核的核能，而不是中子具有的动能，选项A错误；裂变过程遵守质量数、电荷数守恒规律，B错误；衰变是自发的现象，铀核衰变后的新核仍是重核，而核电站利用的是裂变核能，选项C错误．
能力提升
9．钍核Th经过6次α衰变和4次β衰变后变成铅核，则(　　)
A．铅核的符号为Pb，它比Th少8个中子
B．铅核的符号为Pb，它比Th少16个中子
C．铅核的符号为Pb，它比Th少16个中子
D．铅核的符号为Pb，它比Th少12个中子
【答案】C　解析：本题考查核反应方程．据质量数守恒、电荷数守恒可知铅核的电荷数是82，质量数是208，则钍核的衰变方程如下：Th→Pb＋6He＋41e.
钍核的中子数是232－90＝142.
铅核的中子数是208－82＝126.
铅核比钍核少的中子数是142－126＝16.故C对．
10．在核反应方程式U＋n→Sr＋Xe＋kX中(　　)
A．X是中子，k＝9　　 B．X是中子，k＝10
C．X是质子，k＝9　　 D．X是质子，k＝10
【答案】B　解析：核反应方程应遵循电荷数守恒和质量数守恒，在题目所给核反应中，设X的核电核数为x，则核反应方程的左边核电荷数为92＋0＝92，右边核电荷数为38＋54＋x＝92，x＝0，X的核电荷数为0，所以X为中子，左边质量数为235＋1＝236，右边质量数为90＋136＋k×1＝236，k＝10，所以k的数值为10.
11．一个静止的铀核U(铀核的质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(氦核的质量为4.002 6 u)后衰变成钍核 Th(钍核的质量为228.028 7 u)．(已知：原子质量单位1 u＝1.67×10－27 kg.1 u相当于931.5 MeV)
(1)写出该衰变反应方程；
(2)算出该衰变反应中释放出的核能；
(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？
【答案】(1)U→Th＋He
(2)5.496 MeV　
(3)0.09 MeV
解析：(1)U→Th＋He.
(2)质量亏损Δm＝0.005 9 u，
故ΔE＝0.005 9×931.5 MeV＝5.496 MeV.
(3) 系统原来的动量为零，由动量守恒定律知，钍核和α粒子的动量大小相等，即pTh＋(－pα)＝0，pTh＝pα，EkTh＝，Ekα＝，EkTh＋Ekα＝ΔE，
所以钍核获得的动能为
EkTh＝·ΔE＝·ΔE＝0.09 MeV.
12．每昼夜消耗220 g铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率是多大？(每个铀核裂变时放出的能量是220 MeV)
【答案】5.24×107 W　解析：220 g铀235中含铀核数量N＝×6.02×1023个＝5.64×1023个，N个铀核裂变放出能量
E＝5.64×1023×200 MeV＝1.13×1026 MeV，
转化成电能
E电＝E×25%＝2.83×1025 MeV＝2.83×1025×106×1.6×10－19 J＝4.53×1012 J，
一昼夜时间为t＝24×3 600 s＝86 400 s，
所以电功率P＝＝W＝5.24×107 W.