人教版高中物理选修3-5练习题 19.6 核裂变 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-5练习题 19.6 核裂变 Word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 91.0KB | ||
| 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 | 2020-10-21 14:54:14 | ||
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文档简介
一、选择题(本题共6小题，每小题6分)
1．关于重核裂变，下列说法正确的是( )
A．重核裂变成中等核要吸收能量
B．中子进入铀块中时，一定能发生链式反应
C．重核裂变过程中质量数减少
D．较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能
[解析] 中等大小的原子核的平均结合能最大，这些核最稳定．如果使较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出能量．由此知A错误，D正确；当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子如果能引起其他铀核裂变，链式反应才能进行，B错误；核反应满足电荷数守恒和质量数守恒，C错误．
[答案] D
2．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是( )
A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度
B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量
C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量
D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度
[解析] 镉棒不是离子源不会释放中子，A错误；也不是减速剂，不能使快中子变为慢中子，也不阻碍铀的裂变，B、D错误；镉棒对中子有吸收作用，通过中子强度检测器检测，当反应太强时，控制棒能自动插入，多吸收中子，反之，自动抽出，少吸收中子，故C正确．
[答案] C
3．关于重核裂变的说法正确的是( )
A．重核裂变为两个中等质量的核时，重核的中子数要比裂变后的两个中等质量核的中子数少
B．只要用中子轰击铀块，就一定能发生链式反应
C．为了使裂变的链式反应容易发生，不能利用裂变时产生的中子
D．裂变过程中释放能量，质量亏损
[解析] 重核裂变为两个中等质量的核时，会产生两到三个中子，因而分裂后的中子数减小，A错误；链式反应的发生是有条件的，铀块的体积必须大于其发生链式反应的临界体积，链式反应一旦发生，中子轰击铀核裂变产生的中子再次引起其他铀核的裂变，且能不断继续下去，B、C错误；重核裂变时质量发生亏损，总能量减小，减小的能量对外释放，D对．
[答案] D
4．1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、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U＋n→Ba＋Kr＋2n
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可以用爱因斯坦的光电效应方程来计算
D．实验中产生的γ射线，其穿透能力极强
[解析] 根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：U＋n→Ba＋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不正确；核反应中产生的γ射线频率很高，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D正确．
[答案] D
5．一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程式为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，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，C、D错误．
[答案] A
6．(多选)我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于U的裂变，下列说法正确的是( )
A．U原子核中有92个质子，143个中子
B.U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为U＋n→Xe＋Sr＋2n
C．U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
D．一个U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11 J
[解析] 由U的质量数和电荷数关系易知A正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200 MeV＝200×106×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J，所以D正确．
[答案] ABD
二、非选择题(14分)
7．用中子轰击铀核(U)，其中一个可能的反应是分裂成钡(Ba)和氪(Kr)两部分，放出3个中子．各个核和中子的质量如下：
mU＝390.313 9×10－27 kg，mn＝1.674 9×10－27 kg，
mBa＝234.001 6×10－27 kg，mKr＝152.604 7×10－27 kg，
试写出核反应方程，算出反应中释放的核能．
[解析] 此铀核裂变方程为
n＋U→Ba＋Kr＋3n，
则核反应前后的质量亏损为
Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝0.357 8×10－27 kg，
由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为
ΔE＝Δmc2＝0.357 8×10－27×(2.997 9×108)2 J＝3.215 7×10－11 J.
[答案] n＋U→Ba＋Kr＋3n
3.215 7×10－11 J
1．关于重核裂变，下列说法正确的是( )
A．重核裂变成中等核要吸收能量
B．中子进入铀块中时，一定能发生链式反应
C．重核裂变过程中质量数减少
D．较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能
[解析] 中等大小的原子核的平均结合能最大，这些核最稳定．如果使较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出能量．由此知A错误，D正确；当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子如果能引起其他铀核裂变，链式反应才能进行，B错误；核反应满足电荷数守恒和质量数守恒，C错误．
[答案] D
2．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是( )
A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度
B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量
C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量
D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度
[解析] 镉棒不是离子源不会释放中子，A错误；也不是减速剂，不能使快中子变为慢中子，也不阻碍铀的裂变，B、D错误；镉棒对中子有吸收作用，通过中子强度检测器检测，当反应太强时，控制棒能自动插入，多吸收中子，反之，自动抽出，少吸收中子，故C正确．
[答案] C
3．关于重核裂变的说法正确的是( )
A．重核裂变为两个中等质量的核时，重核的中子数要比裂变后的两个中等质量核的中子数少
B．只要用中子轰击铀块，就一定能发生链式反应
C．为了使裂变的链式反应容易发生，不能利用裂变时产生的中子
D．裂变过程中释放能量，质量亏损
[解析] 重核裂变为两个中等质量的核时，会产生两到三个中子，因而分裂后的中子数减小，A错误；链式反应的发生是有条件的，铀块的体积必须大于其发生链式反应的临界体积，链式反应一旦发生，中子轰击铀核裂变产生的中子再次引起其他铀核的裂变，且能不断继续下去，B、C错误；重核裂变时质量发生亏损，总能量减小，减小的能量对外释放，D对．
[答案] D
4．1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、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U＋n→Ba＋Kr＋2n
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可以用爱因斯坦的光电效应方程来计算
D．实验中产生的γ射线，其穿透能力极强
[解析] 根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：U＋n→Ba＋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不正确；核反应中产生的γ射线频率很高，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D正确．
[答案] D
5．一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程式为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，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，C、D错误．
[答案] A
6．(多选)我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于U的裂变，下列说法正确的是( )
A．U原子核中有92个质子，143个中子
B.U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为U＋n→Xe＋Sr＋2n
C．U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
D．一个U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11 J
[解析] 由U的质量数和电荷数关系易知A正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200 MeV＝200×106×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J，所以D正确．
[答案] ABD
二、非选择题(14分)
7．用中子轰击铀核(U)，其中一个可能的反应是分裂成钡(Ba)和氪(Kr)两部分，放出3个中子．各个核和中子的质量如下：
mU＝390.313 9×10－27 kg，mn＝1.674 9×10－27 kg，
mBa＝234.001 6×10－27 kg，mKr＝152.604 7×10－27 kg，
试写出核反应方程，算出反应中释放的核能．
[解析] 此铀核裂变方程为
n＋U→Ba＋Kr＋3n，
则核反应前后的质量亏损为
Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝0.357 8×10－27 kg，
由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为
ΔE＝Δmc2＝0.357 8×10－27×(2.997 9×108)2 J＝3.215 7×10－11 J.
[答案] n＋U→Ba＋Kr＋3n
3.215 7×10－11 J