搜索
课时作业12核裂变时间：45分钟一、选择题(1～7为单选，8～9为多选)1．利用重核裂变释放核能时，选用铀235核的主要原因是()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．它比较容易形成链式反应D解析：链式反应是使裂变进行下去的重要特征．2．原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由哪四部分组成()A．原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统B．原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统C．原子燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统D．原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统A3．下列核反应中，表示重核裂变的是()A.23892U→23490Th＋42HeB.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310nC.3015P→3014Si＋0＋1eD.94Be＋42He→126C＋10nB解析：重核的裂变是指重核在中子的轰击下分裂成中等质量原子核的核反应，故B正确．4．一个23592U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为23592U＋10n→X＋9438Sr＋210n，则下列叙述正确的是()A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少A解析：X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误；中子数为140－(92－38)＝86个，A正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，减少的静质量变为动质量，但是其总质量数是不变的，C、D错误．5．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于23592U的裂变，现有四种说法：①23592U原子核中有92个质子，143个中子；②23592U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为23592U＋10n→13954Xe＋9538Sr＋210n；③23592U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；④一个23592U裂变能放出200MeV的能量，合3.2×10－11J.以上说法中完全正确的是()A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④D解析：由23592U的质量数和电荷数关系易知①正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确；半衰期不受外界因素干扰，故③错误；通过计算知④正确，故答案为D.6．1个23592U吸收1个中子发生核反应时，大约放出200MeV的能量，则1g纯23592U完全发生核反应放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)()A．NA×200MeVB．235NA×200MeVC.235NA×200MeVD.NA235×200MeVD解析：23592U的摩尔质量M＝235g/mol,1g纯23592U含有的原子个数N＝1MNA＝NA235，故放出的能量为NA235×200MeV，D正确．7．一个铀235吸收一个中子后发生的反应方程是23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于()A．(M－m1－m2)c2B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2D．(m1＋m2＋9m－M)c2C解析：铀235裂变时的质量亏损：Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得E＝Δmc2＝(M－m1－m2－9m)c2.8．国家重大科技专项示范项目CAP1400核电站，于2013年在山东荣成石岛湾开工建设．核电站与火电站相比较，其优势在于()A．核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远多于煤炭C．核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站D．核电站比火电站更容易建造ABC解析：核电站与火电站相比，相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多，地球上可开采核矿石储量所能提供的能量约为煤、石油的15倍，只要措施得当，核电站造成的污染很小，核能属于清洁能源，A、B、C均正确；核电站的建造难度较大，D错误．9．关于裂变反应，下列说法中正确的是()A．用中子轰击铀核发生裂变，其一定分裂为质量差不多的两部分B．铀核裂变为中等质量的原子核时一定释放能量C．铀核发生裂变时可能分裂成两部分、三部分或四部分D．所有重核元素用中子轰击均能发生裂变反应BC解析：用中子轰击23592U(或23994Pu)等少数几种重核元素时能发生裂变反应，发生裂变的原子核可能分裂为两部分、三部分或四部分，但产生两部分的概率很大，在裂变过程中有质量亏损，释放能量，由此知B、C正确．二、非选择题10．在各种能源中，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．核反应方程式23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为______，a＝_______.以mU、mBa、mKr分别表示错误！U、错误！Ba、9236Kr核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中的传播速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE＝____________________________.10n3(mU－mBa－mKr－2mn)c2解析：根据核反应前后质量数以及核电荷数守恒得出结论，应用爱因斯坦质能方程求出核反应过程放出的能量．11．某核反应堆每小时消耗浓缩铀(铀235的含量占5%)200g，假定每个铀核裂变时释放的能量是200MeV，核反应堆的效率为90%，求该核反应堆的输出功率．答案：2.0×108W解析：200g浓缩铀中铀235的含量为m＝200g×5%＝10g，则10g铀235中含有的原子数为n＝mMNA＝10235×6.02×1023≈2.56×1022.这些铀在1h内释放的能量为Q＝nΔE＝2.56×1022×200×106×1.6×10－19J≈8.19×1011J，则此核反应堆的输出功率为P＝Q×90%t＝8.19×1011×0.93600W≈2.0×108W.12．094型导弹核潜艇是中国最先进的战略核潜艇，水下最大航速为45节(1节＝1.852km/h)，核反应堆最大输出功率为4.5万千瓦，最大续航里程为20万海里(1海里＝1.852km)．假设1个23592U核裂变放出能量是200MeV，铀矿石含铀235的浓度是4%，求：(1)当核反应堆达到最大输出功率时，每秒至少有多少个铀235原子核发生裂变？(2)核潜艇一次至少要装入铀矿石多少千克？答案：(1)1.4×1018个(2)220kg解析：(1)当核反应堆达到最大输出功率时，每秒发生裂变的铀235原子核数N＝PmtΔE＝4.5×107×1200×106×1.6×10－19个≈1.4×1018个．(2)最大续航时间tm＝sv＝2.0×10545h＝1.6×107s，铀235的摩尔质量M＝235g/mol，设需装铀矿石的质量为m，由Pmtm＝NΔE＝m·4%MNAΔE，得需装入铀矿石的质量m＝MPmtm4%·NAΔE＝235×4.5×107×1.6×1074%×6.02×1023×200×106×1.6×10－19g≈2.2×105g＝220kg.