2017秋高中物理第四章原子核4.5裂变和聚变课时训练粤教版选修3_520170916110.wps
裂变和聚变 基础夯实 1 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 错误;能量来自于原子核内部,因重 核分裂为中等质量的核时,比结合能增加而释放出能量,D正确. 2 2.科学家发现在月球上含有丰富的 He(氦 3).它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参 与的一种核聚变反应的方程式为 He He He.关于 He 聚变,下列表述正确的是( ) A.聚变反应不会释放能量 B.聚变反应产生了新的原子核 C.聚变反应没有质量亏损 D.目前核电站都采用 He聚变反应发电 答案 B 解析聚变反应是轻核变为较大质量核的反应,发生质量亏损,释放能量.目前核电站采用重核裂 变反应. 3 3.一个 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 Sr+ n,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 答案 A 解析 X 原子核中的核子数为(235+1)-(94+2)=140,B项错误.中子数为 140-(92-38)=86,A 项正 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,所以 C、D 项错误. 4 4.铀核裂变时,对于产生链式反应的重要因素,下列说法中正确的是( ) A.反应堆中铀的质量是重要因素与体积无关 B.为了使裂变的链式反应容易发生,最好直接利用裂变时产生的中子 C.若铀 235的体积超过它的临界体积,裂变的链式反应就能够发生 D.能否发生链式反应与铀块的质量无关 答案 C 解析使铀核裂变产生链式反应,铀块的体积必须大于临界体积,但铀核的质量无论怎样,只要组 成铀块的体积小于临界体积,则不会产生链式反应,裂变反应中产生的中子为快中子,这些快中 子不能直接引发新的裂变.如果铀块的质量大,则其体积大,若超过临界体积则发生链式反应,由 此知 A、B、D 错误,C 正确. 5 5.(多选)下列关于聚变的说法中,正确的是( ) 1 A.要使聚变产生,必须克服库仑斥力做功 B.轻核聚变需要几百万摄氏度的高温,因此聚变又叫热核反应 C.原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温,所以氢弹利用原子弹引发热核反应 D.太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着裂变反应 答案 ABC 解析聚变时,要使轻核之间的距离达到10-15 m,所以必须克服库仑斥力做功.原子核必须有足够 的动能,才能使它们接近核力能发生作用的范围.实验证明,原子核必须处在几百万摄氏度以上 的高温才有这样的能量,氢弹是利用原子弹爆炸获得高温引发热核反应的.在太阳和许多恒星 内部存在着热核反应. 6 6.(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应式是 Ba Kr+ n. 下列说法正确的有( ) (导学号 51160207) A.上述裂变反应中伴随着中子放出 B.铀块体积对链式反应的发生无影响 C.铀核的链式反应可人工控制 D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响 答案 AC 解析反应后的中子数多于反应前参与的中子数,所以该裂变反应中有中子放出,铀块的大小是 链式反应能否发生的重要因素,裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积.且 链式反应可人工控制,放射性元素的半衰期由核内部自身因素决定,与原子所处的化学状态和 外部条件没有关系.选项 A、C 正确. 7 7.(多选)人类通过链式反应利用核能的方式有( ) A.利用可控制的快中子链式反应,制成原子弹 B.利用不可控制的快中子链式反应,制成原子弹 C.利用可控制的慢中子链式反应,建成原子反应堆 D.利用不可控制的慢中子链式反应,建成原子反应堆 答案 BC 解析原子弹爆炸时,铀块的体积大于临界体积,快中子直接被铀核吸收,发生裂变反应,放出核 能,链式反应速度不可控制,极短的时间内释放出大量的核能;原子反应堆释放核能的速度是稳 定的,链式反应的速度可以控制,因此选 B、C. 8 8.(多选)关于聚变,以下说法正确的是( ) A.两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量 B.同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍 C.聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积 D.发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能 答案 BD 解析两个轻核聚合为较大质量的原子核就可释放能量,但不一定是中等质量的核,故 A 错误.聚 变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时放出的能量大得多,这点我们由聚变反应的特点就 可以知道,故 B 正确.裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体积,而聚变反应的条件是原 子核间距达到 10-15 m,故要求有足够大的动能才能克服电荷间强大的斥力做功,故 C 错误,D 正 确. 能力提升 9 9.(多选)下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是( ) (导学号 51160208) 2 A.卢瑟福在 粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型 B.天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒,其放射线在磁场中不偏转的是 射线 C.据图可知,原子核 A 裂变成原子核 B 和 C 要放出核能 D.据图可知,原子核 D 和 E 聚变成原子核 F 要吸收能量 答案 ABC 解析卢瑟福根据 粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型,则选项 A 对;放射性元素 在衰变过程中电荷数和质量数守恒,而 射线不带电,它在电磁场中不会偏转,则选项 B 对;由 题图可知,A 为重核,B、C 为中等质量的核,重核裂变为中等质量的核将向外释放出能量,则选项 C 对;而 D、E 为轻核,轻核聚变成较大质量的原子核时要向外释放巨大的能量,则选项 D 错. 1010.(多选)核电站的核能来源于 U 核的裂变,下列说法中正确的是( ) (导学号 51160209) A. U 原子核中有 92个质子、143个中子 B U 的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核,如 Xe 和 Sr,反应方程式为 n Sr+ n 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.反应后的核废料已不具有放射性,不需要进一步处理 E.一个 U 核裂变的质量亏损为 m=0.215 5 u,则释放的核能约 201 MeV 答案 ABE 解析根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知 A、B 正确;特别要注意的是,由于重核裂变的 可能性很多,只要满足这两个条件,即发生了分裂,都是可能反应中的一种;半衰期不会因为温 度变化而变化,C 错误;核裂变的核废料有强烈的放射性,必须深埋处理,D错误;根据爱因斯坦质 量亏损方程知 E 正确. 1111.已知铀核 U)裂变生成钡 Ba)和氪 Kr), Ba、 Kr以及中子的质量分别是 235.043 9 u、143.913 9 u、88.897 3 u 和 1.008 7 u.我国秦山核电站一期工程的功率为 30×104 kW,假如 U 能够完全发生裂变,其中有一半核能转化为电能.则核电站一年要消耗多 少 U?(已知 1 u=1.66×10-27 kg) (导学号 51160210) 答案 231.1 kg 解析核裂变方程为 Ba Kr+ n. 3 则一个 U 裂变释放出来的核能 E=(235.043 9 u-143.913 9 u-88.897 3 u-2×1.008 7 u)×c2=0.215 3×1.66×10-27×(3×108)2 J3.21×10-11 J 每年核电站产生的总能量 E=Pt=30×107×365×24×3 600 J9.46×1015 J 所以每年消耗的铀核个数为 N= 5.894×1026 因此每年需要铀的总质量为 m= m= ·mmol= ×235×10-3 kg231.1 kg. 4
