（新教材適用）高中物理第五章原子核4核裂變與核聚變5“基本”粒子課后習(xí)題新人教版選擇性

4.核裂變與核聚變5.“基本”粒子基礎(chǔ)鞏固1.(多選)鈾核裂變是核電站核能的重要來源,其一種裂變反應(yīng)為

92235U+01nBa+A.上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出B.鈾塊體積對鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無影響C.鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制D.鈾核的半衰期會受到環(huán)境溫度的影響答案:AC解析:從裂變反應(yīng)方程可以看出裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出,A對。鈾塊體積對鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生有影響,B錯(cuò)。鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制,C對。鈾核的半衰期不會受到環(huán)境溫度的影響,D錯(cuò)。2.(多選)當(dāng)一個(gè)重核裂變時(shí),它所產(chǎn)生的兩個(gè)核()A.含有的總質(zhì)子數(shù)比裂變前重核的質(zhì)子數(shù)少B.含有的總中子數(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)核的組合答案:BD解析:一個(gè)重核裂變時(shí),在產(chǎn)生兩個(gè)核的同時(shí),也放出中子,所以新產(chǎn)生的兩個(gè)核的總中子數(shù)比裂變前重核的要少,兩個(gè)核的總質(zhì)子數(shù)與裂變前重核的質(zhì)子數(shù)相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確。裂變時(shí)放出的能量主要是反應(yīng)前后質(zhì)量虧損而產(chǎn)生的能量,要遠(yuǎn)大于俘獲中子時(shí)得到的能量,C項(xiàng)錯(cuò)誤。重核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,D項(xiàng)正確。3.下列說法正確的是()A.聚變是裂變的逆反應(yīng)B.如果裂變釋放能量,則聚變反應(yīng)必定吸收能量C.聚變需將反應(yīng)物加熱至數(shù)百萬度以上的高溫,顯然是吸收能量D.裂變與聚變均可釋放巨大的能量答案:D解析:從形式上看,裂變與聚變似乎是互為逆反應(yīng),但其實(shí)不然,因?yàn)槎叩姆磻?yīng)物和生成物完全不同。裂變是重核分裂成中等核,而聚變則是輕核聚合成為次輕核,無直接關(guān)聯(lián),并非互為逆反應(yīng),A選項(xiàng)錯(cuò)誤。裂變與聚變不是互為逆反應(yīng),則在能量流向上也不必相反,B選項(xiàng)錯(cuò)誤。要實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng),必須使參加反應(yīng)的輕核充分接近,需要數(shù)百萬度的高溫提供能量,但聚變反應(yīng)一旦實(shí)現(xiàn),所釋放的能量遠(yuǎn)大于所吸收的能量,因此,總的來說,聚變反應(yīng)還是釋放能量,C選項(xiàng)錯(cuò)誤,D選項(xiàng)正確。4.(多選)已知氘核的比結(jié)合能是1.09MeV,氚核的比結(jié)合能是2.78MeV,氦核的比結(jié)合能是7.03MeV。某次核反應(yīng)中,1個(gè)氘核和1個(gè)氚核結(jié)合生成1個(gè)氦核,則下列說法正確的是()A.這是一個(gè)裂變反應(yīng)B.核反應(yīng)方程為

12H+1C.核反應(yīng)過程中釋放的核能是17.6MeVD.目前核電站都采用上述核反應(yīng)發(fā)電答案:BC解析:1個(gè)氘核和1個(gè)氚核結(jié)合生成1個(gè)氦核,這是兩個(gè)比較輕的核轉(zhuǎn)化成中等質(zhì)量的核,所以屬于聚變反應(yīng),A錯(cuò)誤。根據(jù)質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)守恒,可以知道當(dāng)1個(gè)氘核和1個(gè)氚核結(jié)合生成1個(gè)氦核時(shí)會有一個(gè)中子生成,B正確。原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比,稱作比結(jié)合能,根據(jù)題意可知,核反應(yīng)過程中釋放的核能是ΔE=(7.03×42.78×31.09×2)MeV=17.6MeV,C正確。目前核電站都是采用核裂變技術(shù),D錯(cuò)誤。5.在各種能源中,核能具有能量密度大、地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢。在核電站中,核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能,核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng),釋放出大量核能。核反應(yīng)方程

92235U+01nBa+3692Kr+aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種,n為中子,X為待求粒子,a為X的個(gè)數(shù),則X為,a=。以mU、mBa、mKr分別表示92235U、56141Ba、3692Kr核的質(zhì)量,答案:中子3(mUmBamKr2mn)c2解析:鈾235裂變除生成

56141Ba和由電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒得產(chǎn)生的中子的個(gè)數(shù)為a=235+114192=3。反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損Δm=mU+mnmBamKr3mn=mUmBamKr2mn故放出的核能ΔE=Δmc2=(mUmBamKr2mn)c2。6.用中子轟擊鈾核(92235U),其中的一個(gè)可能反應(yīng)是分裂成鋇(56mU=390.3139×1027kg,mn=1.6749×1027kg,mBa=234.0016×1027kg,mKr=152.6047×1027kg。試寫出核反應(yīng)方程,求出反應(yīng)中釋放的核能。答案:

01n+92235UBa+解析:鈾核裂變方程為

01n+92235U核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損為Δm=mU+mnmBamKr3mn=3.578×1028kg由愛因斯坦質(zhì)能方程可得釋放的核能為ΔE=Δmc2=3.578×1028×(3×108)2J=3.2202×1011J。能力提升1.

92235U吸收一個(gè)慢中子后分裂成

3692Kr和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)子答案:B解析:根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可得還放出3個(gè)中子,B項(xiàng)正確。2.一個(gè)

92235U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

92235U+01nA.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)減少答案:A解析:由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,X原子核的質(zhì)量數(shù)(即核子數(shù))為140,電荷數(shù)(即質(zhì)子數(shù))為54,由中子數(shù)=核子數(shù)質(zhì)子數(shù),可知其中子數(shù)為86,故A選項(xiàng)正確,B選項(xiàng)錯(cuò)誤。核裂變時(shí)釋放能量,有質(zhì)量虧損,但總質(zhì)量數(shù)不變,故C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤。3.

92235U吸收一個(gè)慢中子后,分裂成

54139Xe和A.三個(gè)α粒子 B.一個(gè)氘核C.三個(gè)中子 D.兩個(gè)中子答案:C解析:該裂變反應(yīng)的方程為

92235U+01n54139Xe+4.目前關(guān)于核電站獲取核能的基本核反應(yīng)方程可能是 ()A.

92235U+01nB.1124NaMg+C.714N+2D.92238UTh+答案:A解析:重核的裂變是指質(zhì)量數(shù)較大的原子核分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核,A是裂變反應(yīng),A正確。B為β衰變,C是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的反應(yīng),D是α衰變。5.2020年11月27日,“華龍一號”發(fā)電機(jī)組首次并網(wǎng)成功,其內(nèi)核是如圖所示的核反應(yīng)堆,關(guān)于該核反應(yīng),下列說法正確的是()A.圖示裝置的核反應(yīng)類型是核聚變B.要使該核反應(yīng)速度減慢,可以將鈾棒插入得更深C.該核反應(yīng)的燃料是鈾,反應(yīng)過程質(zhì)量虧損D.石墨起到降低反應(yīng)溫度的作用答案:C解析:題中圖示裝置的核反應(yīng)類型是核裂變,A錯(cuò)誤。將鈾棒插入得更深,中子接觸的鈾原子更多,反應(yīng)加劇,B錯(cuò)誤。該核反應(yīng)的燃料是鈾,反應(yīng)過程質(zhì)量虧損,C正確。石墨主要是將快中子變?yōu)槁凶?D錯(cuò)誤。6.氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放出巨大的能量,該反應(yīng)方程為

12H+13HHe+X,式中X是某種粒子。已知12H、13答案:

01n(或中子)17解析:根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得X是01n(中子)。該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm=2.所以該反應(yīng)釋放出的能量為ΔE=Δm·c2=17.6MeV。7.太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著四個(gè)質(zhì)子聚變?yōu)橐粋€(gè)氦核同時(shí)放出兩個(gè)正電子的熱核反應(yīng),這個(gè)核反應(yīng)釋放出的大量能量就是太陽的能源。已知質(zhì)子質(zhì)量為mH=1.0073u,氦核質(zhì)量為mHe=4.0015u,電子質(zhì)量為me=0.00055u,1u=931.(1)寫出這個(gè)核反應(yīng)方程。(2)這一核反應(yīng)能釋放多少能量?(3)已知太陽每秒釋放的能量為3.8×1026J,則太陽每秒減少的質(zhì)量為多少千克?答案:(1)411HHe+2(2)24.78MeV(3)4.22×109kg解析:(1)由題意可得核反應(yīng)方程應(yīng)為411H24He+(2)反應(yīng)前的質(zhì)量m1=4