19-6 核裂变 课后提升作业 Word版含解析

一、选择题(1～7题为单选，8～9题为多选)
1.U吸收一个慢中子后，分裂成Xe和Sr，还放出(　C　)
A．1个α粒子
B．3个中子
C．10个中子
D．10个质子
解析：设放出的粒子的质量数为x，电荷数为y，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒．由题意可知
解得
由此判定该核反应放出的一定是中子，且个数是10，选项C正确．
2．中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%.为了实现负责任大国的承诺，我国将新建核电站项目．目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是(　A　)
A.U＋n→Sr＋Xe＋10n
B.Na→Mg＋e
C.N＋He→O＋H
D.U→Th＋He
解析：重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A是裂变反应，A正确；B为β衰变，C是发现质子的反应，D是α衰变．
3．2020年以前我国将新增投产2
300万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法错误的是(　B　)
A．核燃料释放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大于煤炭
C．在经济效益方面核电与火电不相上下
D．核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理
解析：核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A项正确；就可采储量所提供的能量来说，核燃料远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B项错误；在经济效益方面核电与火电不相上下，C项正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理，D正确．
4．下列核反应中，表示核裂变的是(　B　)
A.U→Th＋He
B.U＋n→Ba＋Kr＋3n
C.P→Si＋e
D.Be＋He→C＋n
解析：重核的裂变是指重核在中子的轰击下分裂成中等质量原子核的核反应，故B正确．
5．铀核裂变的一种方式是U＋n→Nd＋Zr＋3n＋8X，该反应式中的X是(　C　)
A．α粒子
B．质子
C．负电子
D．正电子
解析：根据质量数和电荷数守恒得：反应式中的X质量数为235＋1－143－90－3＝0，而电荷数为＝－1，故此粒子是电子，即为e，故C正确．
6．一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为U＋n→X＋Sr＋2n，则下列叙述正确的是(　A　)
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(个)，B错误．中子数为140－(92－38)＝86(个)，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．
7.如图是慢中子反应堆的示意图，对该反应堆的下列说法中正确的是(　B　)
A．铀235容易吸收快中子后发生裂变反应
B．快中子跟慢化剂的原子核碰撞后的能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应
C．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些
D．要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些
解析：快中子容易与铀235擦肩而过，快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应，选项B正确，A错误；控制棒由镉做成，镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，选项C、D都错误．
8．下列说法正确的是(　BD　)
A．铀238发生α衰变成钍234时，α粒子与钍234的质量之和等于铀238的质量
B．铀238发生α衰变成钍234时，α粒子与钍234的结合能之和一定大于铀238的结合能
C．β衰变中释放的β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流
D．核反应方程14N＋He→17O＋X中，X是质子且反应过程中系统动量守恒
解析：衰变的过程中有质量亏损，即衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，故A错误；结合能越大越稳定，衰变后的产物相对于衰变前要稳定，所以铀核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能，故B正确；β衰变释放的电子是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故C错误；根据质量数守恒和电荷数守恒得核反应方程是N＋He→O＋H，因系统合外力为零，则系统动量守恒，故D正确．
9．关于重核的裂变，以下说法正确的是(　CD　)
A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应
C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，但核子数不变
D．重核裂变为中等质量的核时，放出核能
解析：重核裂变过程出现质量亏损，放出核能，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错误，D正确．发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于其临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B错误．重核裂变时，核子数守恒，C正确．
二、非选择题
10．每昼夜消耗220
g铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率为多大？(每个铀核裂变时放出的能量是200
MeV)
答案：5.2×107
W
解析：一昼夜消耗的铀所能产生的核能为：
ΔE＝200××6.02×1023×106×1.6×10－19
J
≈1.8×1013
J
电功率P＝η＝
W≈5.2×107
W.
11．在所有能源中，核能具有能量大、地区适应性强的优势．在核电站中，核反应堆释放的核能转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．
核反应方程式U＋n→Ba＋Kr＋3n是反应堆中发生的许多核反应中的一种，有一座发电能力为P＝1.00×106
kW的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%.假定反应堆中发生的裂变反应是上述核反应，已知每次核反应过程放出的核能ΔE＝2.78×10－11
J，U核的质量MU＝390×10－27
kg.求每年(1年＝3.15×107
s)消耗的U的质量．
答案：1.10×103
kg
解析：设一年消耗的U的质量为x千克，
则消耗的核能为E核＝·ΔE，
一年中产生的电能为E电，则E电＝Pt(t为一年时间)
由题意知E电＝E核·η，则E核＝
故·ΔE＝，
所以x＝≈1.10×103
kg.
12．钚的同位素离子Pu发生α衰变后生成铀(U)的一个同位素离子，同时放出能量为E＝0.09
MeV的光子．从静止的钚核中放出的粒子在垂直通过正交的匀强电场和匀强磁场时做匀速直线运动．已知匀强电场的电场强度为E＝2.22×104
N/C，匀强磁场的磁感应强度为B＝2.00×10－4
T．(普朗克常量h＝6.63×10－34
J·s，真空中的光速为c＝3×108
m/s，电子电荷量为e＝1.6×10－19
C)
(1)写出该核反应方程式．
(2)求该光子的波长．
(3)求放出的粒子的速度大小．
(4)若不计光子的动量，求α粒子和铀核的动能之比．
答案：(1)Pu→U＋He　(2)1.38×10－11
m
(3)1.11×108
m/s　(4)235∶4
解析：(1)Pu→U＋He.
(2)由E＝hν，λ＝c/ν，得
λ＝＝
m≈1.38×10－11
m.
(3)由qvB＝qE，
得vα＝＝1.11×108
m/s.
(4)核反应中系统的动量守恒，得mαvα－mUvU＝0，
可知α粒子和铀核的动量大小相等，由Ek＝知动能大小与质量成反比，所以α粒子和铀核的动能之比为＝.