課時提升作業(yè) 十六 核裂變(20分鐘50分)一、選擇題(本題共4小題,每小題7分,共28分)1.(多選)關于鈾核裂變,下列說法中正確的是()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23個中子C.為了使裂變的鏈式反應容易進行,最好用純鈾235D.鈾塊的體積對產(chǎn)生鏈式反應無影響【解析】選B、C。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,而鈾238只有俘獲能量在1 MeV以上的中子才能引起裂變,且裂變的幾率小;要發(fā)生鏈式反應,要超過臨界體積。2.在眾多的裂變反應中,有一種反應方程為UnBa+Kr+aX,其中X為某種粒子,a為X的個數(shù),則()A.X為中子,a=2B.X為中子,a=3C.X為質(zhì)子,a=2D.X為質(zhì)子,a=3【解析】選B。由質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)守恒得UnBa+Kr+n,所以X為中子,a=3,故B正確?！狙a償訓練】U吸收一個慢中子后分裂成Kr和Ba,還放出()A.1個粒子B.3個中子C.10個中子D.10個質(zhì)子【解析】選B。根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可得還放出3個中子,B項正確。3.一個鈾235吸收一個中子后的核反應方程是UnXeSr+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E等于()A.(M-m1-m2-10m)c2B.(M+m-m1-m2)c2C.(M-m1-m2-9m)c2D.(m1+m2+9m-M)c2【解析】選C。鈾235裂變時的質(zhì)量虧損:m=M+m-m1-m2-10m=M-m1-m2-9m。由質(zhì)能方程可得E=mc2=(M-m1-m2-9m)c2。4.原子反應堆是實現(xiàn)可控制的重核裂變鏈式反應的一種裝置,它的主要組成部分是()A.原子燃料、減速劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)B.原子燃料、減速劑、發(fā)熱系統(tǒng)和傳熱系統(tǒng)C.原子燃料、調(diào)速劑、碰撞系統(tǒng)和熱系統(tǒng)D.原子燃料、中子源、原子能聚存和輸送系統(tǒng)【解析】選A。核反應堆的主要部分包括燃料,即濃縮鈾235;減速劑,采用石墨、重水或普通水;控制調(diào)節(jié)系統(tǒng),用控制棒控制鏈式反應的速度;冷卻系統(tǒng),水或液態(tài)鈉等流體在反應堆內(nèi)外循環(huán)流動,把反應堆的熱量傳輸出去用于發(fā)電,故A正確,B、C、D錯誤?！狙a償訓練】關于核反應堆中用鎘棒控制反應速度的原理,下列說法正確的是()A.鎘棒能釋放中子,依靠釋放中子的多少控制反應速度B.用鎘棒插入的多少控制快中子變?yōu)槁凶拥臄?shù)量C.利用鎘棒對中子吸收能力強的特點,依靠插入的多少控制中子數(shù)量D.鎘棒對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速度【解析】選C。鎘棒并不能釋放中子,也不能使中子減速,對鈾核裂變也沒有阻礙作用,而是利用其對中子吸收能力強的特點,通過控制中子數(shù)量的多少而控制核反應速度,故C正確。二、非選擇題(本題共2小題,共22分。需寫出規(guī)范的解題步驟)5.(10分)(2018·大慶高二檢測)裂變反應是目前核能利用中常用的反應,以原子核U為燃料的反應堆中,當U俘獲一個慢中子后發(fā)生的裂變反應可以有多種方式,其中一種可表示為U+nXe+Sr+n235.043 91.008 7138.917 893.915 4反應方程下方的數(shù)字是中子及有關原子的靜止質(zhì)量(以原子質(zhì)量單位u為單位),已知1 u的質(zhì)量對應的能量為9.3×102MeV,此裂變反應釋放出的能量是_MeV?！窘馕觥看肆炎兎磻馁|(zhì)量虧損為:(235.043 9+1.008 7)u-(138.917 8+93.915 4+3×1.008 7)u=0.193 3 u由1 u的質(zhì)量對應的能量為9.3×102MeVE=9.3×102×0.193 3 MeV=1.80×102MeV答案:1.80×102【總結(jié)提升】裂變問題的分析方法(1)對于裂變問題,要知道是什么原子核發(fā)生了裂變,寫出原子核的裂變方程,應該注意裂變方程的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒;更應該注意的是,原子核的裂變方程必須是能夠?qū)嶋H發(fā)生的,不能隨意編造,并不是所有滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒的方程都能發(fā)生。(2)根據(jù)質(zhì)能方程E=mc2,由反應前后原子核的質(zhì)量虧損,可以計算出一個原子核裂變時釋放的能量。(3)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當于931.5兆電子伏(MeV)能量計算,用核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位乘以931.5MeV,即E=m×931.5MeV。(4)由每個鈾核反應釋放的核能乘以鈾核個數(shù)求得E=E每個×NA×。6.(12分)(2017·南充高二檢測)美國曾在日本的廣島、長崎投下了兩枚原子彈,其中落在日本廣島的原子彈,其爆炸釋放的能量相當于2×104t TNT爆炸的能量(約8.4×1013J),由此可知該原子彈中鈾235的質(zhì)量是多少千克?(已知裂變的核反應方程為UnBaKr+n+201 MeV,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1)【解析】由核反應方程知,一個鈾核裂變能放出201 MeV的能量,則1 mol鈾核裂變放出的能量為E0=6.02×1023×201 MeV=1.936×1013J,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 kg3