20192020學年高中物理第十九章原子核6核裂變練習含解析新人教選修3520190507348

20192020學年高中物理第十九章原子核6核裂變練習含解析新人教版選修352019050734820192020學年高中物理第十九章原子核6核裂變練習含解析新人教版選修352019050734820192020學年高中物理第十九章原子核6核裂變練習含解析新人教版選修35201905073486核裂變基礎(chǔ)堅固1.(多項選擇)在以下四個方程中,x1、x2、x3和x4各代表某種粒子,判斷正確的選項是()SrXe+3x1H+x2HenTh+x3MgHeAl+x4A.x1是中子B.x2是質(zhì)子C.x3是α粒子D.x4是氚核解析A項,依據(jù)核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可得x1的電荷數(shù)為0,質(zhì)量數(shù)為1,所以確立x1為中子,A正確;B項,依據(jù)核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可得x2的電荷數(shù)為1,質(zhì)量數(shù)為2,所以確立x2為氘核,B錯誤;C項,依據(jù)核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可得x3的電荷數(shù)為2,質(zhì)量數(shù)為4,所以確立x3為α粒子,C正確;D項,依據(jù)核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可得x4的電荷數(shù)為1,質(zhì)量數(shù)為1,所以確立x4為質(zhì)子,D錯誤。答案AC2.為使鏈式反響安穩(wěn)進行,以下方法可行的是()A.鈾塊可制成任何的體積B.鈾核裂變開釋的中子可直接去轟擊其他的鈾核C.經(jīng)過慢化劑將產(chǎn)生的中子減速D.用鎘棒作為慢化劑使中子減速解析因為使鈾塊發(fā)生鏈式反響的體積應大于臨界體積,故A錯誤;鈾核裂變開釋出的為快中子,不可以直接用來轟擊鈾核,必然用慢化劑減速,而鎘棒是用于控制中子數(shù)目的,故C正確,B、D錯誤。答案C3.核反響堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生的裂變反響。在眾多的裂變反響中,有一種反響方程為BaKr+aX,此中X為某種粒子,a為X的個數(shù),則()A.X為中子,a=2B.X為中子,a=3C.X為質(zhì)子,a=2D.X為質(zhì)子,a=3解析由核反響前后的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,可計算出a=3,且X為中子,故此題選B。答案B4.秦山核電站第三期工程中有兩個6×105kW發(fā)電機組已實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。發(fā)電站的核能根源于U的裂變,以下說法正確的選項是()A.反響堆中核反響速度平常是采用調(diào)理U的體積來控制的BU的一種可能裂變?yōu)閄eSr+nCU是天然放射性元素,高升溫度后它的半衰期會縮短D.固然核電站能供給很大的能量,但它對環(huán)境的污染比火電站嚴重解析反響堆中核反響速度由控制棒(鎘棒)汲取中子的多少來控制,A錯U裂變有多種可能性,這是此中常有的一種,B對;放射性元素的半衰期由原子核自己決定,與溫度、壓強等外界條件沒關(guān),C錯;核電站的核能是潔凈能源,污染少,D錯。答案B5.裂變反響是當前核能利用中常用的反響,以原子核U為燃料的反響堆中,當U俘獲一個慢中子后發(fā)生的裂變反響可以有多種方式,此中一種可表示為:U235.0439+n1.0087→Xe138.9178+Sr93.91543n反響方程下方的數(shù)字是中子及相關(guān)原子核的靜止質(zhì)量(以原子質(zhì)量單位u為單位)。已知1u的質(zhì)量對應的能量為9.3×102MeV,此裂變反響開釋出的能量是MeV。?解析ΔE=Δm·c2=(235.0439+1.0087-138.9178-93.9154-3×1.0087)×9.3×102MeV≈179.8MeV。答案179.86.現(xiàn)有的核電站常用的核反響之一是Nd+Zr+n+e+(1)核反響方程中的是反中微子,它不帶電,質(zhì)量數(shù)為零,試確立生成物鋯(Zr)的電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù);(2)已知鈾核的質(zhì)量為235.0439u,中子的質(zhì)量為1.0087u,釹(Nd)核的質(zhì)量為142.9098u,鋯核的質(zhì)量為89.9047u,試計算1kg鈾235裂變開釋的能量為多少?(已知1u質(zhì)量相當于931.5MeV的能量,且1u=1.6606×10-27kg)解析(1)鋯的電荷數(shù)Z=92-60+8=40,質(zhì)量數(shù)A=236-146=90。(2)1kg鈾235中鈾核的個數(shù)為n=≈2.56×1024不考慮核反響中生成的電子質(zhì)量,1個鈾235核裂變產(chǎn)生的質(zhì)量損失為Δm=0.212u,開釋的能量為ΔE=0.212×931.5MeV≈197.5MeV則1kg鈾235完滿裂變開釋的能量為E=nΔE=2.56×1024×197.5MeV≈5.1×1026MeV。答案(1)4090(2)8.1×1013J7.一靜止的U核經(jīng)α衰變?yōu)闉門h,開釋出的總動能為4.27MeV。問此衰變后Th核的動能為多少MeV(保存1位有效數(shù)字)?解析據(jù)題意知,此α衰變的方程為ThHe依據(jù)動量定理得mαvα=mThvTh①式中,mα和mTh分別為α粒子和Th核的質(zhì)量,vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度的大小,由題設(shè)條件知mαmTh=Ek②③式中Ek=4.27MeV是α粒子與Th核的總動能。由①②③式得mThEk④代入數(shù)據(jù)得,α衰變后Th核的動能mTh=0.07MeV答案0.07MeV能力提高1.鈾是常用的一種核燃料,若它的原子核發(fā)生了以下的裂變反響n→a+b+n則a+b可能是()AXeKrBBaKrCBaSrDXeSr解析依據(jù)核反響中的質(zhì)量數(shù)守恒可知,a+b的質(zhì)量數(shù)應為235+1-2=234,質(zhì)子數(shù)應為92,A項中的質(zhì)量數(shù)為140+93=233,B項中質(zhì)量數(shù)是141+92=233,C項中質(zhì)量數(shù)為141+93=234,質(zhì)子數(shù)為56+38=94,D項中質(zhì)量數(shù)為140+94=234,質(zhì)子數(shù)為54+38=92,綜上可知,答案為D。答案D2.以下說法正確的選項是()A.12C與14C是同位素,它們的化學性質(zhì)其實不同樣樣B.核力是原子核內(nèi)質(zhì)子與質(zhì)子之間的力,中子和中子之間其實不存在核力C.在裂變反響B(tài)aKr+n中U的聯(lián)合能比Ba和Kr都大,但比聯(lián)合能沒有Ba或Kr大D.α、β、γ三種射線都是帶電粒子流解析同位素的核外電子數(shù)同樣,所以一種元素的各樣同位素都擁有同樣的化學性質(zhì),A錯誤;原子核內(nèi)相鄰的質(zhì)子和中子之間均存在核力,B錯誤;核子數(shù)越多其聯(lián)合能也越大,所以U的聯(lián)合能比Ba和Kr都大,但U的比聯(lián)合能比Ba和Kr都小,C正確;α射線、β射線都是帶電粒子流,而γ射線是電磁波,不帶電,故D錯誤。答案C3.我國科學家為解決“玉兔號”月球車長時間處于黑夜工作的需要,研制了一種小型核能電池,將核反響開釋的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?需要的功率其實不大,但要便于防備其產(chǎn)生的核輻射。請據(jù)此猜想“玉兔號”所用核能電池有可能采用的核反響方程是()AHenBBaKr+nCPuAmeDAlHen解析A是聚變反響,反響強烈,不強人工控制;B是裂變反響,固然實現(xiàn)了人工控制,但因反響強烈,防備要求高,還不可以小型化;C是人工放射性同位素的衰變反響,是小型核能電池主要采用的反響方式;D是人工核反響,需要高能α粒子。答案C4.(多項選擇)核反響堆是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反響,開釋出大批核能BaKr+aX是反響堆中發(fā)生的很多核反響中的一種,X是某種粒子,a是X粒子的個數(shù),用mU、mBa、mKr分別表示BaKr核的質(zhì)量,mX表示X粒子的質(zhì)量,c為真空中的光速,以下說法正確的選項是()A.X為中子,a=2B.X為中子,a=3C.上述核反響中放出的核能ΔE=(mU-mBa-mKr-2mX)c2D.上述核反響中放出的核能ΔE=(mU-mBa-mKr-3mX)c2解析核反響中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒,則知U+BaKr+aX中X為n,a=3,故A錯誤,B正確。由ΔE=Δmc2可得,ΔE=(mU+mX-mBa-mKr-3mX)c2=(mU-mBa-mKr-2mX)c2,故C正確,D錯誤。答案BC5.(1)核電站利用原子核鏈式反響放出的巨大能量進行發(fā)電U是核電站常用的核燃料U受一此中子轟擊后裂變?yōu)锽a和Kr兩部分,并產(chǎn)生此中子。要使鏈式反響發(fā)生,裂變物質(zhì)的體積要(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積。?(2)取質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.6726×10-27kg,中子的質(zhì)量mn=1.6749×10-27kg,α粒子的質(zhì)量mα=6.6467×10-27kg,光速c=3.0×108m/s。請計算α粒子的聯(lián)合能。(計算結(jié)果保存兩位有效數(shù)字)解析(1)由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知n→Ba+Kr+n,可見產(chǎn)生了3此中子,鏈式反響的一個條件是鈾燃料的體積必然大于或等于臨界體積。(2)依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2,可求:ΔE=(2mp+2mn-mα)c2=4.3×10-12J。答案(1)3大于(2)4.3×10-12J6.靜止的鈾238U)經(jīng)歷一次α衰變?yōu)闉門h原子核,同時放出一個γ光子(頻次為ν),已知α粒子的質(zhì)量為m。(普朗克常量為h,光速為c)(1)寫出衰變方程。(2)若衰變后,α粒子的速度為v,而Th原子核的運動方向恰巧與α粒子的速度方向相反,不考慮γ光子的動量,那