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2019-2020年高中物理第十九章原子核19.6核裂變檢測(cè)新人教版 1.U吸收一個(gè)慢中子后，分解成Xe和Sr，并放出(　　) A．一個(gè)α粒子 B．一個(gè)氘核 C．三個(gè)中子 D．兩個(gè)中子 【解析】　核反應(yīng)方程為U＋n→Xe＋Sr＋3n，故C正確． 【答案】　C 2．為使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，可采用下列辦法中的(　　) A．鈾塊可制成任何的體積 B．鈾核裂變釋放的中子可直接去轟擊另外的鈾核 C．通過(guò)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】　使鈾塊發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的體積應(yīng)大于臨界體積，故A錯(cuò)誤；鈾核裂變釋放出的為快中子，不能直接再去轟擊鈾核，必須用慢化劑減速，而鎘棒是用于控制中子數(shù)量的，故C正確，B、D錯(cuò)誤． 【答案】　C 3．一個(gè)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U＋n→X＋Sr＋2n，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】　首先根據(jù)裂變反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒確定X的核電荷數(shù)和核子數(shù)，然后由于235 92U裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核，平均結(jié)合能增加，必定釋放能量，發(fā)生質(zhì)量虧損進(jìn)行分析判斷． 【答案】　A 4．關(guān)于核反應(yīng)堆中用鎘棒控制反應(yīng)速度的原理，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．鎘棒能釋放中子，依靠釋放的多少控制反應(yīng)速度 B．用鎘棒插入的多少控制快中子變?yōu)槁凶拥臄?shù)量 C．利用鎘棒對(duì)中子吸收能力強(qiáng)的特點(diǎn)，依靠插入的多少控制中子數(shù)量 D．鎘棒對(duì)鈾核裂變有一種阻礙作用，利用其與鈾的接觸面積的大小控制反應(yīng)速度 【解析】　鎘棒并不能釋放中子，也不能使中子減速，對(duì)鈾核裂變也沒(méi)有阻礙作用，而是利用對(duì)中子吸收能力強(qiáng)的特點(diǎn)，控制中子數(shù)量的多少而控制核反應(yīng)速度，故C正確． 【答案】　C 5．鎘棒在核反應(yīng)堆中所起的作用是(　　) A．使快中子變成慢中子 B．使慢中子變成快中子 C．使反應(yīng)速度加快 D．控制反應(yīng)速度，調(diào)節(jié)反應(yīng)速度的快慢 【解析】　在核反應(yīng)堆中石墨起變快中子為慢中子的作用．鎘棒又叫控制棒，起吸收中子、控制反應(yīng)速度、調(diào)節(jié)功率大小的作用，故D正確． 【答案】　D 6．原子核反應(yīng)有廣泛的應(yīng)用，如用于核電站等，在下列核反應(yīng)中，屬于核裂變反應(yīng)的是(　　) A.B＋n→Li＋He B.U→Th＋He C.N＋He→O＋H D.U＋n→Ba＋Kr＋3n 【解析】　核裂變反應(yīng)是指重核分裂成中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，裂變時(shí)放出2～3個(gè)中子再引起其他核裂變，即能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，符合上述特征的只能是D項(xiàng)． 【答案】　D 7．(多選)下面是鈾核裂變反應(yīng)中的一個(gè)：U＋n→Xe＋Sr＋10n，已知鈾235的質(zhì)量為235.0439 u，中子質(zhì)量為1.0087 u，鍶90質(zhì)量為89.9077 u，氙136質(zhì)量為135.9072 u，則此核反應(yīng)中(　　) A．質(zhì)量虧損為 Δm＝235.0439 u＋1.0087 u－89.9077 u－135.9072 u B．質(zhì)量虧損為 Δm＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－101.0087) u C．釋放總能量為 ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－101.0087)(3108)2J D．釋放總能量為 ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－101.0087)931.5 MeV 【解析】　計(jì)算質(zhì)量虧損時(shí)要用反應(yīng)前的總質(zhì)量減去反應(yīng)后的總質(zhì)量，二者差值可用“u”或“kg”作單位，前者直接用“1 u的虧損放出能量931.5 MeV”計(jì)算總能量，后者得到的核能單位是“J”． 【答案】　BD 8．1945年7月，為了加速日本軍國(guó)主義的滅亡，促使日本早日無(wú)條件投降，美國(guó)在日本的廣島、長(zhǎng)崎投下了兩枚原子彈，落在日本廣島的原子彈，其爆炸釋放的能量相當(dāng)于2104 t TNT爆炸的能量(約8.41013 J)，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)方程為92U＋n→56Ba＋Kr＋3n＋201 MeV，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.021023 mol－1) 【解析】　由核反應(yīng)方程知，一個(gè)鈾核裂變能放出201 MeV的能量，則1 mol鈾核裂變放出的能量為E0＝6.021023201 MeV＝1.9361013 J,1 mol鈾核的質(zhì)量為0.235 kg，則原子彈中鈾核的質(zhì)量為m＝0.235 kg＝0.235 kg＝1.02 kg. 【答案】　1.02 kg 1．1個(gè)U吸收1個(gè)中子發(fā)生核反應(yīng)時(shí)，大約放出200 MeV的能量，則1 g純U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．NA200 MeV B．235NA200 MeV C.200 MeV D.200 MeV 【解析】　U的摩爾質(zhì)量M＝235 g/mol,1 g純U含有的原子個(gè)數(shù)N＝NA＝，故放出的能量為200 MeV，D正確． 【答案】　D 2．(多選)為應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高清潔能源的比重，我國(guó)制定了優(yōu)先選擇核能，其次加快發(fā)展風(fēng)能和再生能源的政策，在《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中要求xx核電運(yùn)行裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到4 000萬(wàn)千瓦的水平，請(qǐng)根據(jù)所學(xué)物理知識(shí)，判斷下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．核能發(fā)電對(duì)環(huán)境的污染比火力發(fā)電要小 B．核能發(fā)電對(duì)環(huán)境的污染比火力發(fā)電要大 C．現(xiàn)有核電站都只利用重核裂變釋放大量的原子能 D．現(xiàn)有核電站既可以利用重核裂變，又可以利用輕核裂變釋放大量的原子能 【解析】　目前，核電站都用核裂變，其原料是軸，且核裂變?cè)诤朔磻?yīng)堆中應(yīng)用的是比較清潔的能源，故A、C正確，B、D錯(cuò)誤。 【答案】　AC 3．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．研制核武器的钚239(94Pu)由鈾239(92U)經(jīng)過(guò)4次β衰變而產(chǎn)生 B．發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是Be＋He→6C＋n C．20 g的92U經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期后其質(zhì)量變?yōu)?5 g D.92U在中子轟擊下，生成Sr和54Xe的核反應(yīng)前后，原子核的核子總數(shù)減少 【答案】　B 4．(多選)鈾核裂變是核電站核能的重要來(lái)源，其一種裂變反應(yīng)式是92U＋n→56Ba＋Kr＋3n.下列說(shuō)法正確的有(　　) A．上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出 B．鈾塊體積對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無(wú)影響 C．鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制 D．鈾核的半衰期會(huì)受到環(huán)境溫度的影響 【解析】　由質(zhì)量數(shù)守恒可知有3個(gè)中子放出，故A正確．鈾塊的體積和純度都對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生產(chǎn)生影響，故B錯(cuò)誤．核反應(yīng)堆的鈾核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制，放射性元素的半衰期由核本身決定，故C正確，D錯(cuò)誤． 【答案】　AC 5．利用反應(yīng)堆工作時(shí)釋放出的熱能使水汽化以推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，這就是核電站．核電站消耗的“燃料”很少，但功率卻很大，目前，核能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟，我國(guó)已經(jīng)具備了發(fā)展核電的基本條件． (1)核反應(yīng)堆中的“燃料”是92U，完成下面的核反應(yīng)方程式92U＋n→　90(　　)Sr＋54Xe＋10n； (2)一座100萬(wàn)千瓦的核電站，每年需要多少濃縮鈾？已知鈾核的質(zhì)量為235.043 9 u，氙核質(zhì)量為135.907 2 u，鍶核質(zhì)量為89.907 7 u．1 u＝1.6610－27 kg，濃縮鈾中鈾235的含量占2%. 【解析】　(1)92U＋n→ 90(38)Sr＋Xe＋10n. (2)核電站每年放出的熱量：Q＝Pt＝1.01093.610324365 J＝3.21016 J. 一個(gè)92U裂變放出的熱量：ΔE＝Δmc2＝(235.043 9－89.907 7－135.907 2－91.008 7)1.6610－27(3108)2 J＝2.310－11 J. 需要濃縮鈾：m＝＝2.7104 kg. 【答案】　(1) U＋n→Sr＋Xe＋10n (2)2.7104 kg