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19.6 核裂变课后提升作业 【基础达标练】1.(多选)下列说法正确的是()A.原子核在分裂或者聚合时释放的能量叫作核能B.用中子轰击比较大的原子核可以使其发生裂变获取核能C.核电站里的链式反应是可以控制的D.原子弹发生爆炸时发生的链式反应也是可以控制的【解析】选A、B、C。核能是指原子核在分裂或者聚合时由于质量亏损所释放的能量,A正确;用中子轰击比较大的原子核使其发生裂变时,会有质量亏损,我们可以获取该过程所释放的核能,B正确;核电站里的链式反应可以通过“慢化剂”和“镉棒”来控制,C正确;原子弹发生爆炸时发生的链式反应是不可控的,或者说没有控制的必要,故D错误。2.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【解析】选D。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。3.下列核反应中,表示核裂变的是()【解析】选B。裂变是重核俘获中子后变成中等质量的原子核,同时还要放出几个中子。故选B。4.在核反应式92235U+01n3890Sr+54136Xe+kX中()A.X是中子,k=9B.X是中子,k=10C.X是质子,k=9D.X是质子,k=10【解析】选B。核反应方程应遵循电荷数守恒和质量数守恒,在题目所给核反应中,设X的质子数为x,则核反应方程的左边质子数为92+0=92,右边质子数为38+54+x=92,x=0,X的质子数为0,所以X为中子,左边质量数为235+1=236,右边质量数为90+136+k1=236,k=10,所以k的数值为10。5.一个铀235吸收一个中子发生核反应时大约放出196 MeV的能量,则1 g纯92235U完全发生核反应时放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)()A.NA196 MeVB.235NA196 MeVC.235196 MeVD.196 MeV【解析】选D。由于1 mol的铀核质量为235 g,1 g铀235的摩尔数为1235,因此1 g铀235释放的能量E=196 MeV,故D正确。6.(多选)下面是铀核裂变反应中的一个:92235U+01n54136Xe+3890Sr+1001n。已知铀235的质量为235.043 9 u,中子质量为1.008 7 u,锶90的质量为89.907 7 u,氙136的质量为135.907 2 u,则此核反应中()A.质量亏损为m=235.043 9u+1.008 7u-89.907 7 u-135.907 2uB.质量亏损为m=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.907 2-101.0087)uC.释放的总能量为E=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.907 2-101.0087)(3108)2JD.释放的总能量为E=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.907 2-101.0087)931.5 MeV【解析】选B、D。计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量,二者之差可用“u”或“kg”作单位,故A错误,B对;质量单位为“u”时,可直接用“1u的亏损放出能量931.5 MeV”计算总能量,故D对;当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0108)2,总能量单位才是焦耳,故C错误。7.裂变反应是目前核能利用中常用的反应,以原子核为燃料的反应堆中,当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式,其中一种可表示为: 已知的原子质量为235.043 9 u,01n的原子质量为1.008 7 u, 的原子质量为138.917 8 u, 的原子质量为93.915 4 u,且1 u的质量对应的能量为9.3102MeV,此裂变反应释放出的能量是MeV。【解析】E=mc2=(235.043 9+1.008 7-138.917 8-93.915 4-31.008 7)9.3102MeV=1.8102MeV。答案:1.81028.核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电,是核电站常用的核燃料。受一个中子轰击后裂变成Ba和3689Kr两部分,并产生个中子。要使链式反应发生,裂变物质的体积要(选填“大于”或“小于”)它的临界体积。【解析】由质量数和电荷数守恒可知+3689Kr+301n,可见产生了3个中子,链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积。答案:3大于【能力提升练】1.核反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置,它的主要组成部分是()A.核燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统B.核燃料、慢化剂、发热系统和传热系统C.核燃料、调速剂、碰撞系统和热系统D.核燃料、中子源、原子能聚存和输送系统【解析】选A。核反应堆的主要部分包括燃料,即浓缩铀235;慢化剂,采用石墨、重水和普通水;控制棒,控制链式反应的速度;冷却系统,水或液态钠等流体在反应堆内外循环流动,把反应堆的热量传输出去用于发电,故A正确,B、C、D错。2.(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应式是92235U+01n56144Ba+3689Kr+301n。下列说法正确的有()A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响【解析】选A、C。由核反应方程知有中子生成,选项A正确;铀块体积和铀块纯度对链式反应的发生都有重要影响,B错误;核反应堆的铀核链式反应的速度可人工控制,C正确;放射性元素的半衰期由核本身的因素决定,与环境温度无关,D错误。3.(2018武汉高二检测)一个静止的铀核92232U(原子质量为232.037 2 u)放出一个粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核Th(原子质量为228.028 7 u)。u为原子质量单位。该核衰变反应方程式为;该反应中的质量亏损为u;释放的核能为MeV。【解析】根据质量数守恒和核电荷数守恒可知核反应方程式为92232U90228Th+24He。质量亏损为m=mU-mTh-m=(232.037 2-228.028 7-4.002 6)u=0.005 9 u,释放的核能为E=mc2=0.005 9931.5 MeV=5.5 MeV。答案:92232U90228Th+24He0.005 95.54.在可控核反应堆中需要使快中子减速,轻水、重水和石墨等常用作慢化剂。中子在重水中可与核碰撞减速,在石墨中与核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰,通过计算说明,仅从一次碰撞考虑,用重水和石墨作减速剂,哪种减速效果更好?【解析】设中子质量为Mn,靶核质量为M,由动量守恒定律得Mnv0=Mnv1+Mv2由能量守恒定律得12Mnv02=12Mnv12+12Mv22解得v1=Mn-MMn+Mv0在重水中靶核质量MH=2Mn,v1H=Mn-MHMn+MHv0=-13v0在石墨中靶核质量MC=12Mn,v1C=Mn-MCMn+MCv0=-1113v0与重水靶核碰后中子速度较小,故重水减速效果更好。答案:用重水作减速剂减速效果更好
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