高中物理人教版選修35課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十五）核裂變

課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十五）核裂變一、單項(xiàng)選擇題1．1938年哈恩用中子轟擊鈾核(eq\o\al(235,)92U)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中有原子核鋇(eq\o\al(144,)56Ba)、氪(eq\o\al(89,36)Kr)、中子和一些γ射線。下列關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是()A．這個(gè)實(shí)驗(yàn)的核反應(yīng)方程是eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,)56Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋eq\o\al(1,0)nB．這是一個(gè)核裂變過程，反應(yīng)后粒子質(zhì)量之和大于反應(yīng)前粒子質(zhì)量之和C．這個(gè)反應(yīng)中釋放出的能量不可以用愛因斯坦的質(zhì)能方程來計(jì)算D．實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的γ射線穿透能力極強(qiáng)解析：選D根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，鈾核裂變的核反應(yīng)方程應(yīng)為eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,)56Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；鈾核裂變過程中產(chǎn)生γ射線，放出能量，發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放的能量根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程計(jì)算，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；核反應(yīng)中產(chǎn)生的γ射線，穿透能力極強(qiáng)，是能量極高的光子，選項(xiàng)D正確。2．一個(gè)eq\o\al(235,)92U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,)92U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，則下列說法正確的是()A．X的原子核中含有86個(gè)中子B．X的原子核中含有141個(gè)核子C．因?yàn)榱炎冡尫拍芰浚霈F(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)減少D．U是天然放射性元素，它的半衰期約為7億年，隨著地球環(huán)境的不斷變化，半衰期可能變短也可能變長(zhǎng)解析：選A根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，X的原子核中有92－38＝54個(gè)質(zhì)子，235＋1－94－2＝140個(gè)核子，140－54＝86個(gè)中子，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；裂變過程總質(zhì)量數(shù)守恒，C項(xiàng)錯(cuò)誤；半衰期由核本身的因素決定，與外界條件無關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．我國秦山核電站第三期工程中有兩個(gè)60萬千瓦的發(fā)電機(jī)組，發(fā)電站的核能來源于eq\o\al(235,92)U的裂變，現(xiàn)有四種說法：①eq\o\al(235,92)U原子核中有92個(gè)質(zhì)子，143個(gè)中子②eq\o\al(235,92)U的一種可能裂變是變成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，反應(yīng)方程式為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n③eq\o\al(235,92)U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(235,92)U裂變能放出200MeV的能量，合3.2×10－11J。以上說法中完全正確的是()A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②④解析：選D由eq\o\al(235,92)U的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)關(guān)系易知①正確；由核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知②正確；半衰期不受外界因素干擾，故③錯(cuò)誤；通過計(jì)算易知④正確，故答案為D。4．裂變反應(yīng)中釋放出的能量來自于()A．核子消失轉(zhuǎn)化為能量B．原子中電子與原子核之間的電勢(shì)能減小C．入射的中子消失轉(zhuǎn)化為能量D．原子核的比結(jié)合能變大，釋放出能量解析：選D發(fā)生裂變反應(yīng)過程中，核子數(shù)保持守恒，中子也不會(huì)消失，故A、C錯(cuò)誤；能量來自于原子核內(nèi)部，由于重核在分裂為中等質(zhì)量的原子核時(shí)，比結(jié)合能增加而釋放出能量，B錯(cuò)誤，D正確。5．一個(gè)鈾235吸收一個(gè)中子后發(fā)生的核反應(yīng)方程式是eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,)54Xe＋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ΔE等于()A．(M－m1－m2)c2B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2D．(m1＋m2＋9m－M)c2解析：選C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)c2。故正確選項(xiàng)為C。6．1個(gè)鈾235吸收1個(gè)中子發(fā)生核反應(yīng)時(shí)，大約放出196MeV的能量，則1g純鈾235完全發(fā)生核反應(yīng)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：選D1g純鈾235有eq\f(1,235)×NA個(gè)鈾235的原子核，因此1g純鈾吸收中子完全發(fā)生核反應(yīng)，可以放出的能量為eq\f(NA,235)×196MeV，即D正確，A、B、C錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題7．當(dāng)一個(gè)重核裂變時(shí)，它所產(chǎn)生的兩個(gè)核()A．含有的質(zhì)子數(shù)比裂變前重核的質(zhì)子數(shù)少B．含有的中子數(shù)比裂變前重核的中子數(shù)少C．裂變時(shí)釋放的能量等于俘獲中子時(shí)得到的能量D．可能是多種形式的兩個(gè)核的組合解析：選BD由于在裂變反應(yīng)中吸收一個(gè)中子而釋放出幾個(gè)中子，質(zhì)子數(shù)沒有發(fā)生變化，而兩個(gè)新核的中子數(shù)減少，A錯(cuò)誤，B正確；反應(yīng)前后質(zhì)量發(fā)生了虧損而釋放出能量，不等于俘獲中子的能量，在裂變反應(yīng)中，產(chǎn)物并不是唯一的，故C錯(cuò)誤，D正確。8．關(guān)于核反應(yīng)堆，下列說法正確的是()A．鈾棒是核燃料，裂變時(shí)釋放核能B．鎘棒的作用是控制反應(yīng)堆的功率C．石墨的作用是吸收中子D．冷卻劑的作用是控制反應(yīng)堆的溫度和輸出熱能解析：選ABD鈾棒是核燃料，裂變時(shí)可放出能量，故A正確；鎘棒吸收中子的能力很強(qiáng)，作用是調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度，即控制反應(yīng)堆功率，故B正確；慢中子最容易引發(fā)核裂變，所以在快中子碰到鈾棒前要進(jìn)行減速，石墨的作用是使中子減速，故C錯(cuò)誤；水或液態(tài)金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電，同時(shí)也使反應(yīng)堆冷卻，控制溫度，故D正確。三、非選擇題9.eq\o\al(235,)92U受中子轟擊時(shí)會(huì)發(fā)生裂變，產(chǎn)生eq\o\al(139,)56Ba和eq\o\al(94,36)Kr，同時(shí)放出200MeV的能量，現(xiàn)要建設(shè)發(fā)電能力是50萬千瓦的核電站，用鈾235作為原子鍋爐的燃料，假設(shè)核裂變釋放的能量全部被用來發(fā)電，那么一天需要純鈾235的質(zhì)量為多少？(阿伏加德羅常數(shù)取6.02×1023mol－1)解析：每天發(fā)電的總量E＝24×3.6×103×5×108J＝4.32×1013J。要得到這么多能量需要裂變的鈾原子數(shù)目n＝eq\f(4.32×1013,2×108×1.6×10－19)＝1.35×1024。則對(duì)應(yīng)的質(zhì)量m＝eq\f(1.35×1024,6.02×1023)×235×10－3kg≈0.527kg。答案：0.527kg10．裂變反應(yīng)是目前核能利用中常用的反應(yīng)。以原子核eq\o\al(235,)92U為燃料的反應(yīng)堆中，eq\a\vs4\al(\o\al(235,92)U)俘獲一個(gè)慢中子后發(fā)生的裂變反應(yīng)可以有多種方式，其中一種可表示為eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,)54Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋3eq\o\al(1,0)n235．04391.0087138.917893.9154反應(yīng)方程下方的數(shù)字是中子及有關(guān)原子的靜止質(zhì)量(以原子質(zhì)量單位u為單位)。(已知1u的質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為931.5MeV)求此裂變反應(yīng)過程中，(1)虧損質(zhì)量為原子質(zhì)量單位的多少倍？(2)釋放出的能量是多少？(3)鈾核平均每個(gè)核子釋放的能量有多大？解析：(1)eq\o\al(235,)92U裂變成eq\o\al(139,)54Xe和eq\o\al(94,38)Sr，同時(shí)放出中子eq\o\al(1,0)n，裂變前后質(zhì)量變化Δm＝m前－m后＝(235.0439＋1.0087－138.9178－93.9154－3×1.0