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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.為了使裂變的鏈式反應容易進行,最好用純鈾235 D.鈾塊的體積對產生鏈式反應無影響 【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92235U+01n→56141Ba+3692Kr+aX,其中X為某種粒子,a為X的個數(shù),則(　　) A.X為中子,a=2 B.X為中子,a=3 C.X為質子,a=2 D.X為質子,a=3 【解析】選B。由質量數(shù)、核電荷數(shù)守恒得92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n,所以X為中子,a=3,故B正確。 【補償訓練】 　92235U吸收一個慢中子后分裂成3692Kr和56141Ba,還放出(　　) A.1個α粒子　　　　　　 B.3個中子 C.10個中子 D.10個質子 【解析】選B。根據(jù)質量數(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92235U+01n→54136Xe+3890Sr+1001n,放出的能量為E,鈾235核的質量為M,中子的質量為m,氙136核的質量為m1,鍶90核的質量為m2,真空中光速為c,則釋放的能量E等于(　　) A.(M-m1-m2-10m)c2　 B.(M+m-m1-m2)c2 C.(M-m1-m2-9m)c2 D.(m1+m2+9m-M)c2 【解析】選C。鈾235裂變時的質量虧損:Δm=M+m-m1-m2-10m=M-m1-m2-9m。由質能方程可得ΔE=Δmc2=(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①燃料,即濃縮鈾235;②減速劑,采用石墨、重水或普通水;③控制調節(jié)系統(tǒng),用控制棒控制鏈式反應的速度;④冷卻系統(tǒng),水或液態(tài)鈉等流體在反應堆內外循環(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。 【補償訓練】 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92235U為燃料的反應堆中,當92235U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 92235U　　+　　01n　→　54139Xe　+　3894Sr　+　301n 235.043 9　1.008 7 138.917 8　93.915 4 反應方程下方的數(shù)字是中子及有關原子的靜止質量(以原子質量單位u為單位),已知1 u的質量對應的能量為9.3102MeV,此裂變反應釋放出的能量是________MeV。 【解析】此裂變反應的質量虧損為:(235.043 9+1.008 7)u-(138.917 8+ 93.915 4+31.008 7)u=0.193 3 u 由1 u的質量對應的能量為9.3102MeV ΔE=9.31020.193 3 MeV=1.80102MeV 答案:1.80102 【總結提升】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實際發(fā)生的,不能隨意編造,并不是所有滿足質量數(shù)和電荷數(shù)守恒的方程都能發(fā)生。 (2)根據(jù)質能方程ΔE=Δmc2,由反應前后原子核的質量虧損,可以計算出一個原子核裂變時釋放的能量。 (3)根據(jù)1原子質量單位(u)相當于931.5兆電子伏(MeV)能量計算,用核子結合成原子核時質量虧損的原子質量單位乘以931.5MeV,即ΔE=Δm931.5MeV。 (4)由每個鈾核反應釋放的核能乘以鈾核個數(shù)求得E=ΔE每個NAm鈾塊質量M摩爾質量。 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2104t TNT爆炸的能量(約8.41013J),由此可知該原子彈中鈾235的質量是多少千克?(已知裂變的核反應方程為92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n+201 MeV,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.021023mol-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=6.021023201 MeV=1.9361013J,1 mol鈾核的質量為0.235 kg,則原子彈中鈾核的質量為m=EE00.235 kg=8.410131.93610130.235 kg= 1.02 kg。 答案:1.02 kg