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第十九章原子核6重核的裂變1.原子反應(yīng)堆是實(shí)現(xiàn)可控制的重核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一種裝置,它主要由哪四部分組成()A.原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)B.原子燃料、減速劑、發(fā)熱系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng)C.原子燃料、減速劑、碰撞系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng)D.原子燃料、中子源、原子能存聚系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)解析:原子反應(yīng)堆主要由四部分組成:原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng).故選A.答案:A2.鈾核裂變時(shí),對(duì)于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素,下列說(shuō)法中正確的是()A.鈾塊的質(zhì)量是重要因素,與體積無(wú)關(guān)B.為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生,最好直接利用裂變時(shí)產(chǎn)生的中子C.若鈾235的體積超過(guò)它的臨界體積,裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就能夠發(fā)生D.能否發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)與鈾塊的質(zhì)量無(wú)關(guān)解析:要使鈾核裂變產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),鈾塊的體積必須大于臨界體積.但鈾核的質(zhì)量無(wú)論怎樣,只要組成鈾塊的體積小于臨界體積,則不會(huì)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子為快中子,這些快中子不能直接引發(fā)新的裂變.如果鈾塊的質(zhì)量大,則其體積大,若超過(guò)臨界體積則發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng).由此知A、B、D錯(cuò)誤,C正確.答案:C3.eq\o\al(235,92)U吸收一個(gè)慢中子后,分裂成eq\o\al(136,54)Xe和eq\o\al(90,38)Sr,還放出()A.1個(gè)α粒子 B.3個(gè)中子C.10個(gè)中子 D.10個(gè)質(zhì)子解析:設(shè)放出的粒子的質(zhì)量數(shù)為x,電荷數(shù)為y,核反應(yīng)過(guò)程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒.由題意可得由此判斷該核反應(yīng)放出的一定是中子,且個(gè)數(shù)是10.答案:C4.一個(gè)eq\o\al(235,92)U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng),其裂變方程為eq\o\al(235,92)U+eq\o\al(1,0)n→X+eq\o\al(94,38)Sr+2eq\o\al(1,0)n,則下列敘述正確的是()A.X原子核中含有86個(gè)中子B.X原子核中含有141個(gè)核子C.因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量,根據(jù)E=mc2,所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加D.因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量,出現(xiàn)質(zhì)量虧損,所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少解析:X原子核中的核子數(shù)為(235+1)-(94+2)=140(個(gè)),B錯(cuò)誤.中子數(shù)為140-(92-38)=86(個(gè)),A正確.裂變時(shí)釋放能量,出現(xiàn)質(zhì)量虧損,但是其總質(zhì)量數(shù)是不變的,C、D錯(cuò).答案:AA級(jí)抓基礎(chǔ)1.(多選)下列關(guān)于重核裂變的說(shuō)法中,正確的是()A.核裂變反應(yīng)是一個(gè)吸能反應(yīng)B.核裂變反應(yīng)是一個(gè)放能反應(yīng)C.核裂變反應(yīng)的過(guò)程質(zhì)量虧損D.核裂變反應(yīng)的過(guò)程質(zhì)量增加解析:核裂變反應(yīng)的過(guò)程有質(zhì)量虧損,根據(jù)質(zhì)能方程可知是一個(gè)放能反應(yīng),故選BC.答案:BC2.下列核反應(yīng)中,表示核裂變的是()A.eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th+eq\o\al(4,2)He B.eq\o\al(14,)6C→eq\o\al(14,)7N+eq\o\al(0,-1)eC.eq\o\al(235,)92U+eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,)56Ba+eq\o\al(92,36)Kr+3eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(9,4)Be+eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,)6C+eq\o\al(1,0)n解析:A是α衰變方程;B是β衰變方程;C是重核裂變方程;D是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程;故選C.答案:C3.(多選)鈾核在被中子轟擊后分裂成兩塊質(zhì)量差不多的碎塊,這類核反應(yīng)定名為核裂變.1947年中國(guó)科學(xué)家錢三強(qiáng)、何澤慧在實(shí)驗(yàn)中觀察到鈾核也可能分裂為三部分或四部分,其概率大約是分裂為兩部分的概率的千分之三.關(guān)于鈾核的裂變,下列說(shuō)法正確的是()A.裂變的產(chǎn)物不是唯一的B.裂變的同時(shí)能放出2~3個(gè)或更多個(gè)中子C.裂變能夠釋放巨大能量,每個(gè)核子平均釋放的能量在裂變反應(yīng)中比在聚變反應(yīng)中的大D.裂變物質(zhì)達(dá)到一定體積(即臨界體積)時(shí),鏈?zhǔn)椒磻?yīng)才可以持續(xù)下去解析:因鈾核也可能分裂為三部分或四部分,則裂變的產(chǎn)物不是唯一的,選項(xiàng)A正確;因裂變是鏈?zhǔn)椒磻?yīng),則裂變的同時(shí)能放出2~3個(gè)或更多個(gè)中子,在重新轟擊鈾核發(fā)射裂變,選項(xiàng)B正確;核子在一次聚變反應(yīng)中釋放的能量不一定比裂變反應(yīng)多,但平均每個(gè)核子在聚變中釋放的能量一定大,故C錯(cuò)誤;裂變物質(zhì)達(dá)到一定體積(即臨界體積)時(shí),鏈?zhǔn)椒磻?yīng)才可以持續(xù)下去,選項(xiàng)D正確;故選ABD.答案:ABD4.我國(guó)秦山核電站第三期工程中有兩個(gè)60萬(wàn)千瓦的發(fā)電機(jī)組,發(fā)電站的核能來(lái)源于eq\o\al(235,)92U的裂變,現(xiàn)有四種說(shuō)法:①eq\o\al(235,)92U原子核中有92個(gè)質(zhì)子,143個(gè)中子;②eq\o\al(235,)92U的一種可能裂變是變成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核,核反應(yīng)方程為eq\o\al(235,)92U+eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,)54Xe+eq\o\al(95,38)Sr+2eq\o\al(1,0)n;③eq\o\al(235,)92U是天然放射性元素,常溫下它的半衰期約為45億年,升高溫度半衰期縮短;④一個(gè)eq\o\al(235,)92U裂變能放出200MeV的能量,合3.2×10-11J.以上說(shuō)法中完全正確的是()A.①②③ B.②③④C.①③④ D.①②④解析:eq\o\al(235,)92U有核子數(shù)235個(gè),質(zhì)子數(shù)92個(gè),中子數(shù)235-92=143,①正確;裂變反應(yīng)式滿足質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)也守恒,②正確;半衰期與溫度無(wú)關(guān),③錯(cuò);根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程知④正確,所以D項(xiàng)正確.答案:DB級(jí)提能力5.一個(gè)鈾235吸收一個(gè)中子后的核反應(yīng)方程是eq\o\al(235,92)U+eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe+eq\o\al(90,38)Sr+10eq\o\al(1,0)n,放出的能量為E,鈾235核的質(zhì)量為M,中子的質(zhì)量為m,氙136核的質(zhì)量為m1,鍶90核的質(zhì)量為m2,真空中光速為c,則釋放的能量E等于()A.(M-m1-m2-10m)cB.(M+m-m1-m2)c2C.(M-m1-m2-9m)cD.(m1+m2+9m-M)c解析:鈾235裂變時(shí)的質(zhì)量虧損Δm=M+m-m1-m2-10m=M-m1-m2-9m.由質(zhì)能方程,可得ΔE=Δmc2=(M-m1-m2-9m)答案:C6.一個(gè)鈾235吸收一個(gè)中子發(fā)生核反應(yīng)時(shí)大約放出196MeV的能量,則1g純eq\o\al(235,)92U完全發(fā)生核反應(yīng)時(shí)放出的能量為(NA為阿伏加德羅常數(shù))()A.NA×196MeV B.235NA×196MeVC.235×196MeV D.eq\f(NA,235)×196MeV解析:由于1mol的鈾核質(zhì)量為235g,1g鈾235的摩爾數(shù)為eq\f(1,235),因此1g鈾235釋放的能量E=eq\f(NA,235)×196MeV,故D正確.答案:D7.用中子轟擊鈾核(eq\o\al(235,92)U),其中的一個(gè)可能反應(yīng)是分裂成鋇(eq\o\al(141,56)Ba)和氪(eq\o\al(92,36)Kr)兩部分,放出3個(gè)中子.各個(gè)核和中子的質(zhì)量如下:mU=390.3139×10-27kgmn=1.6749×10-27kgmBa=234.0016×10-27kgmKr=152.6047×10-27kg試寫出核反應(yīng)方程,算出反應(yīng)中釋放的核能.解析:根據(jù)反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)守恒、核電荷數(shù)守恒和反應(yīng)中的能量守恒,就可以寫出核反應(yīng)方程.根據(jù)該反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損,用愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程就可算出釋放的核能.此鈾核裂變方程為:eq\o\al(1,0)n+eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba+eq\o\al(92,36)Kr+3eq\o\al(1,0)n.則核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損為:Δm=mU+mn-mBa-mKr-3mn=0.3578×10-27kg由愛(ài)

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