2020版高中物理 19.6 核裂变分层达标训练 新人教版选修3-5

2020版高中物理 19.6 核裂变分层达标训练 新人教版选修3-5

‎2020版高中物理 19.6 核裂变分层达标训练 新人教版选修3-5 ‎ ‎【课堂训练】‎ ‎1.重核的裂变就是( )‎ A.重核分裂成核子的核反应 B.重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应 C.重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应 D.中等质量的核分裂成质量很小的轻核的核反应 ‎2.下列核反应中,表示核裂变的是( )‎ A.‎ B.‎ C.‎ D.‎ ‎3.核反应堆中镉棒的作用是( )‎ A.减少中子的能量，使快中子变为慢中子 B.调节中子的数目，控制反应的速度 C.屏蔽射线，减小对外的核辐射 D.控制反应堆的温度 ‎4.某核电站每昼夜需消耗‎220 g，如果平均每个铀核裂变时平均放出200 MeV的能量，且核电站核电转化效率为25%，则该核电站的电功率为多大？‎ ‎【课后巩固】‎ ‎1.利用重核裂变释放核能时选用核，主要原因是( )‎ A.它裂变放出核能比其他重核裂变放出核能多 B.它可能分裂成三部分或四部分 C.它能自动裂变，与体积无关 D.它比较容易发生链式反应 ‎2.(2020·福州高二检测)下列说法不正确的是( )‎ A.是聚变 B.是裂变 C.是衰变 D.是裂变 ‎3.原子反应堆是实现可控制的重核裂变的一种装置，它主要由四部分组 成( )‎ A.原子燃料、减速剂、冷却系统、控制调节系统 B.原子燃料、减速剂、发热系统、传热系统 C.原子燃料、减速剂、碰撞系统、传热系统 D.原子燃料、中子源、原子能储存系统、输送系统 ‎4.在核反应中,控制铀235核裂变反应速度的方法是( )‎ A.使用浓缩铀 B.改变铀块的临界体积 C.通过自动控制装置,改变镉棒插入的深度,以改变中子数 D.利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度 ‎5.下面是铀核裂变反应中的一个：已知的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中( )‎ A.质量亏损为Δm=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.907 2)u B.质量亏损为Δm=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.907 2-10×1.008 7) u C.释放的总能量为ΔE=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.907 2-10×1.008 7)×(3×108)2 J D.释放的总能量为ΔE=(235.043 9+1.0087-89.907 7-135.907 2-10×1.008 7)×931.5 MeV ‎6.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的裂变,现有四种说法:‎ ‎①原子核中有92个质子,143个中子;‎ ‎②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→‎ ‎③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;‎ ‎④一个裂变能放出‎200 MeV的能量,合200×106×1.6×10-19 J =3.2×10-11 J。‎ 其中正确的是( )‎ A.①②③ B.②③④‎ C.①③④ D.①②④‎ ‎7.美国投在日本广岛上的原子弹相当于2万吨TNT炸药放出的能量。原子弹放出的能量约8.4×1013 J，试问有多少个原子核进行分裂?该原子弹中含的质量最小限度为多少千克?(一个原子核分裂时所产生的能量约为 ‎200 MeV)‎ ‎8.受中子轰击时会发生裂变，产生和,同时放出200兆电子伏特的能量。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的质量为多大？(阿伏加德罗常数取6.02×1023 mol-1)‎ 答案解析 ‎【课堂训练】‎ ‎1.【解析】选C。重核裂变时分裂成两个或两个以上质量相近的核，故C正确。‎ ‎2.【解析】选B。A和C表示的是核衰变, B表示的是核裂变, D表示的是人工转变。‎ ‎3.【解析】选B。镉棒具有吸收中子的作用，作用是控制反应速度。在铀核裂变反应中，当镉棒插入的长度增加时，吸收的中子数增加，使反应堆中的中子数目减少，达到减小反应速度的作用；当镉棒插入的长度减小时，吸收的中子数减少，使反应堆中的中子数目增多，达到加快反应速度的作用。故A、C、D错，B对。‎ ‎4.【解析】一昼夜裂变的铀核数 N=×6.02×1023=5.64×1023(个)‎ 共释放核能E=NΔE ‎=5.64×1023×200×106×1.6×10-19 J =1.8×1013 J 故电功率P=≈5.2×107 W。‎ 答案：5.2×107 W ‎【课后巩固】‎ ‎1.【解析】选D。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，D项正确。‎ ‎2.【解析】选D。D选项的方程是β衰变，故D选项错。‎ ‎3.【解析】选A。原子反应堆里用的核燃料是用浓缩铀(铀235占2%～4%)制成的铀棒；铀235易俘获慢中子，不易俘获快中子，必须使用减速剂(如石墨、重水、普通水)，让快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子；控制调节系统是用于调节中子的数目以控制反应速度，它是由镉做成的放置在铀棒之间的一些控制棒及计算机调节系统组成的；冷却系统靠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，同时使反应堆冷却，保证安全，故A正确。‎ ‎4.【解析】选C。在核反应中，使用的浓缩铀达到临界条件时才能发生链式反应，在反应中石墨作为“慢化剂”使快中子减速为慢中子，使铀核能进一步反应，故它们都不是用来控制核反应速度的方法，A、B、D错；调节中子数目是控制反应速度的方法，镉棒具有很强的吸收中子的能力，故C对。‎ ‎5.【解析】选B、D。计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用u或kg作单位，故A错，B对；质量单位为u时，可直接用“1 u的亏损放出能量931.5 MeV”计算总能量，故D对；当质量单位为kg时，直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是J，故C错。‎ ‎6.【解析】选D。由的质量数和电荷数关系可知①正确;由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒可知②正确;半衰期不受外界因素干扰,故③错误;由200×106×1.6×10-19 J =3.2×10-11 J可知，④正确,故答案为D。‎ ‎7.【解题指南】解答本题可按以下思路分析：‎ ‎(1)首先求出发生核裂变的铀核个数。‎ ‎(2)再计算原子弹中铀的最小质量。‎ ‎【解析】一个原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV＝200×106 eV＝2.0×108×1.6×10-19 J＝3.2×10-11 J。 设共有n个核发生裂变n＝≈2.6×1024(个)‎ 铀的质量m＝235×10-3×≈‎‎1.015 kg 答案：2.6×1024个 ‎‎1.015 kg ‎8.【解析】核电站每天的发电量为：‎ E=Pt=50×104×103×24×3 600 J=4.32×1013 J 据题意知，核电站一天的发电量就等于发电站在一天时间内铀235裂变所释放的总能量，故核电站每天所消耗的铀235核的个数为：‎ ‎(个)‎ 故发电站每一天需要的纯铀235的质量为：‎ 答案：‎‎0.527 kg ‎【规律方法】四步求解核裂变的核能 重核裂变时，发生质量亏损并释放出巨大的核能，核能的计算可由爱因斯坦质能方程来求解，具体的解题步骤可分四步：‎ ‎(1)找全参加重核裂变的反应物，并求出这些反应物的总质量;‎ ‎(2)找全重核裂变后的生成物，并求出这些生成物的总质量;‎ ‎(3)重核裂变中的质量亏损等于反应物总质量减去生成物总质量;‎ ‎(4)根据爱因斯坦质能方程，由质量亏损求出反应中释放的核能。‎