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2019-2020年高中物理 第19章 第6節(jié) 核裂變同步練習(xí) 新人教版選修3-5 一、選擇題(1、2題為單選題，3、4題為多選題) 1．(汕頭xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期檢測)U吸收一個慢中子后，分裂成Xe和Sr，還放出(　　) A．1個α粒子　　　　 B．3個中子 C．10個中子 D．10個質(zhì)子 答案：C 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)過程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。由題意可知 　則 由此判定該核反應(yīng)放出的一定是中子，且個數(shù)是10，C選項正確。 2．(南昌xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期檢測)中國承諾到2020年碳排放量下降40%～45%。為了實現(xiàn)負(fù)責(zé)任大國的承諾，我國將新建核電站項目。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.U＋n―→Sr＋Xe＋10n B.Na―→Mg＋e C.N＋He―→O＋H D.U―→Th＋He 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。 3．關(guān)于鈾核裂變，下述說法正確的是(　　) A．鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，但只能裂變成兩種不同的核 B．鈾核裂變時還能同時釋放2～3個中子 C．為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易進(jìn)行，最好用純鈾235 D．鈾塊的體積對產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)無影響 答案：BC 解析：鈾核受到中子的轟擊，會引起裂變，裂變的產(chǎn)物是各種各樣的，具有極大的偶然性，但裂變成兩塊的情況多，也有的分裂成多塊，并放出幾個中子，鈾235受中子的轟擊時，裂變的概率大，且可以俘獲各種能量的中子而引起裂變，而鈾238只有俘獲能量在1MeV以上的中子才能引起裂變，且裂變的幾率小，而要引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，須使鈾塊體積超過臨界體積。故上述選項B、C正確。 4．關(guān)于原子核反應(yīng)堆，下列說法正確的是(　　) A．鈾棒是核燃料，裂變時釋放核能 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 答案：ABD 解析：鈾棒是核燃料，裂變時可放出能量，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，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，C錯誤。水或液態(tài)金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電，同時也使反應(yīng)堆冷卻，控制溫度，D正確。 二、非選擇題 5．2000年8月12日，俄羅斯“庫爾斯克”號多功能核動力潛艇在巴倫支海海域沉入海底，艇上118名官兵全部遇難，消息傳出，世界震驚。 (1)核潛艇的動力來源是________。 A．放射性元素衰變釋放的能量 B．重金屬放出的化學(xué)能 C．重核裂變放出的核能 D．輕核聚變放出的核能 (2)在巴倫支海，幾十年來，人們在那里傾瀉了不少核廢料，這些核廢料占沉沒到全球海洋全部核物質(zhì)的。前蘇聯(lián)的一艘核潛艇“共青團(tuán)員”號在1989年沉沒此海的1600m深處，已開始釋放核物質(zhì)，在科拉半島上有100多艘已退役的核潛艇停泊在港口，部分已開始泄漏核廢料，“庫爾斯克”號的沉沒再次引起人們的恐慌。 核廢料對海洋環(huán)境將長期起污染作用，其原因是________。 A．鈾和钚衰變速度很快 B．核廢料存在放射性 C．核廢料半衰期很長 D．核廢料中的重金屬有毒 (3)核物質(zhì)的放射性導(dǎo)致海洋生物發(fā)生變異，放射性導(dǎo)致生物體的________。 A．細(xì)胞灼傷 B．基因突變 C．基因互換 D．基因重組 (4)放射性對生物體造成損傷，其物理機(jī)制是________。 A．熱作用 B．電離作用 C．穿透作用 D．物理化學(xué)作用 答案：(1)C　(2)BCD　(3)B　(4)D 6．我國秦山核電站第一期工程裝機(jī)容量為30萬千瓦。如果1g鈾235完全裂變時產(chǎn)生的能量為8.21010J，并且假定產(chǎn)生的能量都變成了電能，那么，此核電站每年要消耗多少鈾235？(一年按365天計算) 答案：1.15102kg 解析：核電站每天的發(fā)電量為W＝Pt＝3108243 600J＝2.5921013J 每年的發(fā)電量W總＝365W＝9.461015J，而1g鈾完全裂變時產(chǎn)生的能量為8.21010J。所以，每年消耗的鈾的質(zhì)量為m＝g＝1.15102kg。 一、選擇題(1、2題為單選題，3、4題為多選題) 1．(棗莊xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期檢測)2020年以前我國將新增投產(chǎn)2300萬千瓦的核電站，核電站與火電站相比較，下列說法錯誤的是(　　) A．核燃料釋放的能量遠(yuǎn)大于相等質(zhì)量的煤放出的能量 B．就可采儲量來說，地球上核燃料資源遠(yuǎn)大于煤炭 C．在經(jīng)濟(jì)效益方面核電與火電不相上下 D．核反應(yīng)堆用過的核廢料具有很強(qiáng)的輻射性，要做特殊處理 答案：B 解析：核燃料釋放的能量遠(yuǎn)大于相等質(zhì)量的煤放出的能量A項正確；就可采儲量所提供的能量來說，遠(yuǎn)大于煤炭所能提供的能量，而不是采儲量，B項錯；在經(jīng)濟(jì)效益方面核電與火電不相上下，C項正確；核電站是有污染的，核反應(yīng)堆用過的核廢料具有很強(qiáng)的輻射性，要做特殊處理，D正確。 2．我國秦山核電站第三期工程中有兩個60萬千瓦的發(fā)電機(jī)組，發(fā)電站的核能來源于U的裂變，現(xiàn)有四種說法： ①U原子核中有92個質(zhì)子，143個中子； ②U的一種可能裂變是變成兩個中等質(zhì)量的原子核，反應(yīng)方程為U＋n→Xe＋Sr＋2n； ③U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U裂變能放出200MeV的能量，合3.210－11J。 以個說法中完全正確的是(　　) A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 答案：D 解析：由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錯誤；通過計算知④正確，故答案為D。 3．下面是鈾核裂變反應(yīng)中的一個：U＋n―→Xe＋Sr＋10n 已知鈾235的質(zhì)量為235.043 9u，中子質(zhì)量為1.008 7u，鍶90的質(zhì)量為89.907 7 u，氙136的質(zhì)量為135.907 2u，則此核反應(yīng)中(　　) A．質(zhì)量虧損為Δm＝235.043 9u＋1.008 7u－89.907 7 u－135.907 2u B．質(zhì)量虧損為Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－101.0087)u C．釋放的總能量為ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－101.0087)(3108)2J D．釋放的總能量為ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－101.0087)931.5MeV 答案：BD 解析：計算虧損質(zhì)量時要用反應(yīng)前的總質(zhì)量減去反應(yīng)后的總質(zhì)量，二者之差可用“u”或“kg”作單位，故A錯，B對；質(zhì)量單位為“u”時，可直接用“1u的虧損放出能量931.5MeV”計算總能量，故D對，當(dāng)質(zhì)量單位為“kg”時直接乘以(3.0108)2，總能量單位才是焦耳，故C錯。 4．(清遠(yuǎn)市xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期期末)xx年3月由9.0級地震引發(fā)的海嘯摧毀了日本福島第一核電站的冷卻系統(tǒng)，導(dǎo)致大量I泄露在大氣中，I是一種放射性物質(zhì)，會發(fā)生β衰變而變成Xe元素。下列說法中正確的是(　　) A．福島第一核電站是利用原子核衰變時釋放的核能來發(fā)電 B.I發(fā)生β衰變的方程式為I→Xe＋e C.I原子核內(nèi)有53個質(zhì)子，78個中子 D．如果將碘131的溫度降低到0度以下，可以延緩其衰變速度 答案：BC 解析：核電站是利用核裂變來發(fā)電，A錯；根據(jù)原子核的結(jié)構(gòu)和方程式書寫規(guī)則可判BC正確；衰變與物質(zhì)所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，D錯。 二、非選擇題 5．在各種能源中，核能具有能量密度大、地區(qū)適宜性強(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U＋n―→Ba＋Kr＋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的個數(shù)，則X＝________，a＝________，以mU、mBa、mKr分別表示U、Ba、Kr核的質(zhì)量，mn、mp分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量，c為光在真空中的傳播速度，則在上述核反應(yīng)過程中放出的核能ΔE＝________。 答案：n　3　Δmc2＝(mU－mBa－mKr－2mn)c2 解析：鈾235裂變除生成Ba、Kr外，還產(chǎn)生適當(dāng)數(shù)目的中子，即式中的X為中子，由電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒得產(chǎn)生的中子的個數(shù)為a＝235＋1－141－92＝3。反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝mU－mBa－mKr－2mn，故核能ΔE＝Δmc2＝(mU－mBa－mKr－2mn)c2 6.2015年9月3日，是我國紀(jì)念抗日戰(zhàn)爭和世界反法西斯戰(zhàn)爭勝利70周年。1945年7月，為了加速日本軍國主義的滅亡，促使日本早日無條件投降，美國在日本的廣島、長崎投下了兩枚原子彈。落在日本廣島的原子彈，其爆炸力相當(dāng)于2104t TNT爆炸的能量(約8.41013J)，由此可知該原子彈中鈾235的質(zhì)量是多少千克？(已知裂變的核反應(yīng)方程U＋n→Ba＋Kr＋3n＋201 MeV，阿伏加德羅常數(shù)N＝6.021023) 答案：1.02kg 解析：由核反應(yīng)方程知，一個鈾核裂變能放出201MeV的能量，1mol鈾核裂變放出的能量為ΔE1＝6.021023201MeV＝1.9361013J,1 mol鈾核的質(zhì)量為0.235kg，則原子彈中鈾核的質(zhì)量為m＝0.235kg＝0.235kg＝1.02kg。