2020高中物理 4.2 核裂变 每课一练 选修3-5

4.2《核裂变》每课一练
1.完成下列核反应方程式：
+→++( )
+→++3
+→++3
解析：由核反应前后质量数守恒、电荷数守恒知：①应是10，②应是56，③应是140.
答案：10 56 140
2.实验证明，速度与_________相当的中子最适于引发裂变，这样的中子就是“热中子”，或称_________.可以在铀棒周围放置慢化剂，常用的慢化剂有_________和_________.在核反应堆中隔棒可以_________，控制核反应速度.
答案：热运动速度 慢中子 石墨、重水 吸收中子
3.快中子增殖反应堆中用的核燃料是_________，它裂变释放出快中子，装在反应区周围的铀238吸收快中子后变成_________，铀239不稳定，经过两次β衰变后转变成新的钚239，这就是燃料增殖的秘密.
答案：钚239 铀239
4.在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列反应的横线上：
①→+_________
②→+_________
③+→+_________
解析：由核反应前后质量数守恒、电荷数守恒，易知：①选α粒子，②选电子，③选中子.
答案：① ② ③
5.在研究的挥发性时，通过对的α衰变分析发现，它先衰变成()，再衰变成铹()，接着又衰变成钔().请用一个方程写出衰变成的核方程_____________.
解析：其衰变方程依次是：
→+
→+
→+
由上面三个方程得：→+3.
答案：→+3
6.完成核反应方程：+→+________→++__________.
解析：由质量数守恒、电荷数守恒易知：分别是、.
答案：
7.一个铀235原子核完全裂变时放出的能量约为200 MeV.试计算1 kg铀完全裂变时能释放出多少能量.它相当于燃烧多少煤释放的能量？(煤的燃烧值为2.94×104 J/g)
解析：E=×6.02×1023×200 MeV=5.12×1026 MeV
2.94×104·m=5.12×1026×1.6×10-19×106
m=2.78×109 g=2.78×106 kg.
答案：5.12×1026 MeV 2.78×106 kg
8.在原子反应堆中，用石墨作减速剂，将铀核裂变产生的快中子，变成慢中子.若初速度为v0的中子与碳原子发生弹性正碰，且碳原子在碰撞之前是静止的.求中子与50个碳原子核发生碰撞后的速度是多少？(已知碳核的质量为中子质量的12倍)
解析：设中子的质量为m，碳原子核的质量为M，则在中子与碳原子核发生碰撞的过程中：
mv0=mv1+MV
mv02=mv12+MV2
则中子碰后的速度为：v1=v0
同理以后各次碰撞后中子的速度依次为：
v2=v1=()2v0
v3=v2=()3v0
……
以此类推，有：vn=vn-1=()nv0
所以，当n=50时，中子的速度大小为：v50=()50v0=()50v0.
答案：()50v0
9.落在日本广岛的原子弹，约相当于2万吨炸药(TNT)释放的能量.已知2万吨TNT的能量为8.36×1013J，一个铀原子核裂变时释放的能量约为200 MeV，试问：该原子弹有多少个核发生裂变反应？这个原子弹中含的最小质量为多少？
解析：200×1.6×10-19×106·n=8.36×1013
n=2.6×1024(个)
m=×235 g=1 015 g=1.015 kg.
答案：2.6×1024个 1.015 kg