人教版高中物理选修3-5第十九章6.核裂变.docx

⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯名校名 推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯主动成长夯基达标1.关于重核的裂变，以下说法正确的是（ ）A. 核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B.中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C.重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小D.由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量， 所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能思路解析： 根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知， 裂变时因铀核俘获中子发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程 .因而释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量 .链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积 .如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生 .在裂变反应中核子数是不会减小的，如23592 U 裂变为 9038 Sr 和 13654 Xe 的核反应，其核反应方程为23592 U 01 n 9038 Sr 13654 Xe 1001 n ,其中各粒子质量分别为mU=235.043 9u, mn=1.008 67 u,mSr=89.907 7 u,mXe=135.907 2 u,质量亏损为m=(mU +mn)-( mSr+ mXe+10mn)=0.151 0 u可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的， 核子数是不会减少的， 因此选项 A 、B、C 均错 .重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，必然发生质量亏损，从而释放出核能 .综上所述，选项 D 正确 .答案： D2.利用重核裂变释放核能时选用铀 235 核，主要原因是（ ）A. 它裂变放出核能比其他重核裂变多B.它可能分裂成三部分或四部分C.它能自动裂变，与体积无关D.它比较容易发生链式反应思路解析： 铀 235 俘获任何能量的中子都会发生裂变反应， 吸收低能量的中子裂变的几率更大， D 项正确 .答案： D3.在核反应中，控制铀 235 核裂变反应速度的方法是（ ）A. 使用浓缩铀B.改变铀块的临界体积C.通过自动控制装置改变镉棒插入的深度，以改变中子数D.利用石墨与中子的碰撞，来改变中子的速度思路解析： 控制核反应堆中核反应的速度是靠调节中子数来实现的 .答案： C4.下列核反应中，表示核裂变的是（ ）A. 23592 U 23490Th 42 He B. 23592 U 01n 14456Ba 8936 Kr 301 n1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯名校名 推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯C. 1530 P1430 Si 01 eD. 49 Be 24 He126 C01 n思路解析： 裂 是重核俘 中子后 成中等 量的原子核，同 要放出几个中子.答案： B5.一个 235 吸收一个中子后 生的反 式是23592 U01 n13654 Xe 3890 Sr 1001 n ，放出的能量为 E， 235 核的 量 M，中子的 量 m，氙 136 核的 量 m1,锶 90 核的 量 m2,真空中光速 c， 放的能量 E 等于 ⋯ （）A. （ M-m1-m2） c2B.(M +m-m1 -m2) c2C.(M-m1-m2-9m)c2D.( m1+m2+9m-M)c2思路解析： 铀 235裂 的 量 ：-10m=M+m-m1-m2 m=M-m1-m2-9m，由 能方程可得： E= mc2=(M-9m-m1-m2 )c2.答案： C6.我国秦山核 站第三期工程中有两个60 万千瓦的 机 ， 站的核能来源于23592 U 的裂 ， 有四种 法：① 23592 U 原子核中有 92 个 子， 143 个中子② 23592 U 的一种可能裂 是 成两个中等 量的原子核，反 方程式 ：23592 U 01 n13954 Xe 3895 Sr 201 n③ 23592 U 是天然放射性元素，常温下它的半衰期 45 年 ,升高温度半衰期 短④一个 23592 U 裂 能放出 200MeV的能量，合 3.2 10-11J以上 法中完全正确的是 ()A. ①②③B. ②③④C.①③④D.①②④思路解析： 由 23592 U 的 量数和 荷数关系易知①正确；由核反 方程中 荷数守恒和 量数守恒知②正确；半衰期不受外界因素干 ，故③ ； 通 算知④正确， 故答案 D.答案： D7.已知在 235 裂 成 和 的 程中， 量 m=0.215 3 u, 反 中平均每个核子 放的能量 多少？思路解析： 核裂 不同的 物 ， 每个核子 放的能量不同， 一般来 平均每个核子 放的能量 1 MeV.由 因斯坦 能方程，可求得 核裂 放出的能量：E= mc2=0.215 3 931.5 MeV=201 MeV 核中含有 235 个核子 ,所以平均每个核子 放的能量 201235MeV=0.86 MeV.答案： 0.86 MeV8. 23592 U 受中子 会 生裂 ， 生 14156 Ba 和 3692 Kr ，同 放出200 MeV 的能量 . 要建 2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯名校名 推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5作为原子锅炉的燃料 .假设核裂变释放的能量全部发电功率是 510 kW 的核电站，由铀 235被用来发电，那么一天需纯铀235 的质量为多大？（阿伏加德罗常数为6.02 1023 个 /mol ）思路解析： 铀 235 释放的能量等于一天发电的电能，计算出发电功率为5105 kW 的发电站一天发出的电能，也就是一天所需要的铀235 释放的核能，进而求得铀235 的质量 .先根据发电功率计算出每天应发电能的总量为：E=24 3.6 1035105 103 J=4.32 1013 J,要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目为：n4.321013=1.35 1024 个，21081.610 19则对应的质量为nM U1.351024-3kg=0.527 kg.m6.021023 235 10N答案： 0.527 kg9.裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核23592 U 为燃料的反应堆中，23592 U 俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种方式可表示为：23592 U 01 n13954 Xe3894 Sr301 n235.043 91.008 7138.917 893.915 4反应方程下方的数字是中子及有关原子核静止时的质量（以原子质量 u 为单位），已知的质量对应的能量为9.3 102 MeV,求放出的能量 .思路解析： 裂变前后的质量亏损是：m=(235.043 9+1.008 7-138.917 8-93.915 4 -31.008 7)u,由质能方程 E=mc2 有E= mc2 ,即放出的能量E= m9.3 102 MeV=1.8 102 MeV.答案： 1.8 102 MeV10.在所有能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势.在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能.核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能 .（1）核反应方程式23592 U01 n14156 Ba3692 KraX 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，01 n 为中子， X 为待求粒子， a 为 X 的个数，则 X 为 _________， a=_________. 以 mU、 mBa、mKr分别表示235 U 、141 Ba 、 92 Kr 核的质量， m 、m 分别表示中子、质子的质量， c 为光在925636np真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能E=_______________.(2) 有一座发电能力为P=1.00 106kW 的核电站，核能转化为电能的效率μ =40%假.定反应堆中发生的裂变反应全是本题（ 1）中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能E=2.78 10-11J,核的质量 mU =390 10-27kg,求每年（ 1 年 =3.15 107s）消耗的 23592 U 的质量 .c2.思路解析： (1) 由反应方程可知： X 为 10n，a 为 3，释放的能量为E=（mu-mBa-mKr -2mn）3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯名校名 推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2)因电站发电效率为 40%，故电站消耗235的功率为P106=2.5 106kW,UP40%40%电站每年消耗235 U 的能量为 W=Pt=2.5 1093.15107 J=7.875 1016J,每年消耗的235U 的质量为 MW mU7.875 1016 39010 27kg=1 105 kg.E2.7810 11答案： 01 n 3（ mu-mBa-mKr -2mn） c2（2） 1 105 kg11.一静止的 23592 U 核。