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【成才之路】2014-2015学年高中物理 第19章 第6节核裂变检测试题 新人教版选修3-5


"【成才之路】2014-2015 学年高中物理 第 19 章 第 6 节核裂变 检测试题 新人教版选修 3-5 "
基础夯实 一、选择题(1、2 题为单选题,3 题为多选题) 1.铀核裂变时,对于产生链式反应的重要因素,下列说法中正确的是( A.铀块的质量是重要因素,与体积无关 B.为了使铀 235 裂变的链式反应容易发生,最好直接利用裂变时产生的快

中子 C.若铀 235 的体积超过它的临界体积,裂变的链式反应就能够发生 D.裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关 答案:C 解析:要发生链式反应必须使铀块体积(或质量)大于临界体积或临界质量,故 A、D 错, C 对。铀 235 俘获慢中子发生裂变的概率大,快中子使铀 235 发生裂变的几率小,故 B 错。 2.原子核反应有广泛的应用,如用于核电站等,在下列核反应中,属于核裂变反应的是 ( ) A. 5B+0n― →3Li+2He B. 92U― → 90Th+2He C. 7N+2He― → 8O+1H D. 92U+0n― → 56Ba+36Kr+30n 答案:D 解析:由链式反应特点知:反应过程中由一个中子引发裂变,放出 2~3 个中子促成链式 反应,故 D 正确。 3.关于原子核反应堆,下列说法正确的是( A.铀棒是核燃料,裂变时释放核能 B.镉棒的作用是控制反应堆的功率 C.石墨的作用是吸收中子 D.冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能 答案:ABD 解析:铀棒是核燃料,裂变时可放出能量,A 正确。镉棒吸收中子的能力很强,作用是调 节中子数目以控制反应速度,即控制反应堆功率,B 正确。慢中子最容易引发核裂变,所以在 快中子碰到铀棒前要进行减速,石墨的作用是使中子减速,C 错误。水或液态金属钠等流体在 反应堆内外循环流动,把反应堆内的热量传输出去,用于发电,同时也使反应堆冷却,控制 温度,D 正确。 二、非选择题 )
235 1 141 92 1 14 4 17 1 238 234 4 10 1 7 4

)

-1-

4.2000 年 8 月 12 日,俄罗斯“库尔斯克”号多功能核动力潜艇在巴伦支海海域沉入海 底,艇上 118 名官兵全部遇难,消息传出,世界震惊。 (1)核潜艇的动力来源是________。 A.放射性元素衰变释放的能量 B.重金属放出的化学能 C.重核裂变放出的核能 D.轻核聚变放出的核能 (2)在巴伦支海,几十年来,人们在那里倾泻了不少核废料,这些核废料占沉没到全球海 2 洋全部核物质的 。前苏联的一艘核潜艇“共青团员”号在 1989 年沉没此海的 1 600m 深处, 3 已开始释放核物质,在科拉半岛上有 100 多艘已退役的核潜艇停泊在港口,部分已开始泄漏 核废料,“库尔斯克”号的沉没再次引起人们的恐慌。 核废料对海洋环境将长期起污染作用,其原因是________。 A.铀和钚衰变速度很快 B.核废料存在放射性 C.核废料半衰期很长 D.核废料中的重金属有毒 (3)核物质的放射性导致海洋生物发生变异,放射性导致生物体的________。 A.细胞灼伤 C.基因互换 B.基因突变 D.基因重组

(4)放射性对生物体造成损失,其物理机制是________。 A.热作用 C.穿透作用 答案:(1)C (2)BCD (3)B (4)D 5.我国秦山核电站第一期工程装机容量为 30 万千瓦。如果 1g 铀 235 完全裂变时产生的 能量为 8.2×10 J,并且假定产生的能量都变成了电能,那么,此核电站每年要消耗多少铀 235?(一年按 365 天计算) 答案:1.15×10 kg 解析:核电站每天的发电量为 W=Pt=3×10 ×24×3 600J=2.592×10 J 每年的发电量 W 总=365W=9.46×10 J,而 1g 铀完全裂变时产生的能量为 8.2×10 J。所 9.46×10 2 以,每年消耗的铀的质量为 m= 10 g=1.15×10 kg。 8.2×10 能力提升 一、选择题(1、2 题为单选题,3、4 题为多选题) 1. 92U 吸收一个慢中子后,分裂成 54Xe 和38Sr,还放出(
-2235 136 90 15 15 10 8 13 2 10

B.电离作用 D.物理化学作用

)

A.1 个 α 粒子 C.10 个中子 答案:C

B.3 个中子 D.10 个质子

解析:设放出的粒子的质量数为 x,电荷数为 y,核反应过程满足质量数守恒和电荷数守 恒。由题意可知?
? ?235+1=136+90+x ? ?92=54+38+y

则?

? ?x=10 ? ?y=0

由此判定该核反应放出的一定是中子,且个数是 10,C 选项正确。 2.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 92U 的裂变,现有四种说法: ① 92U 原子核中有 92 个质子,143 个中子; ② 92U 的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核,反应方程为 92U+0n→ 54Xe+38Sr+20 n; ③ 92U 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 92U 裂变能放出 200MeV 的能量,合 3.2×10 以个说法中完全正确的是( A.①②③ C.①③④ 答案:D 解析:由92 U 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。 3.下面是铀核裂变反应中的一个: 92U+0n― → 54Xe+38Sr+100n 已知铀 235 的质量为 235.043 9u,中子质量为 1.008 7u,锶 90 的质量为 89.907 7 u, 氙 136 的质量为 135.907 2u,则此核反应中( )
235 1 136 90 1 235 235 -11 235 235 235 1 139 95 1 235 235

J。

) B.②③④ D.①②④

A.质量亏损为 Δ m=235.043 9u+1.008 7u-89.907 7 u-135.907 2u B.质量亏损为 Δ m=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.907 2-10×1.0087)u C . 释 放 的 总 能 量 为 Δ E = (235.043 9 + 1.008 7 - 89.907 7 - 135.907 2 - 10×1.0087)×(3×10 ) J D . 释 放 的 总 能 量 为 Δ E = (235.043 9 + 1.008 7 - 89.907 7 - 135.907 2 - 10×1.0087)×931.5MeV 答案:BD 解析: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, B 对; 质量单位为“u”时, 可直接用“1u 的亏损放出能量 931.5MeV” 计算总能量,故 D 对,当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0×10 ) ,总能量单位才是焦耳, 故 C 错。
8 2 8 2

-3-

4.(清远市 2013~2014 学年高二下学期期末)2011 年 3 月由 9.0 级地震引发的海啸摧毁 了日本福岛第一核电站的冷却系统,导致大量 53I 泄露在大气中, 53I 是一种放射性物质,会 发生 β 衰变而变成 Xe 元素。下列说法中正确的是( )
131 131

A.福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电 B. 53I 发生 β 衰变的方程式为 53I→ 54Xe+-1e C. 53I 原子核内有 53 个质子,78 个中子 D.如果将碘 131 的温度降低到 0 度以下,可以延缓其衰变速度 答案:BC 解析:核电站是利用核裂变来发电,A 错;根据原子核的结构和方程式书写规则可判 BC 正确;衰变与物质所处的物理、化学状态无关,D 错。 二、非选择题 5.裂变反应是目前核能利用中常用的反应,以原子核 92U 为燃料的反应堆中,当 92U 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:
235 92 235 235 131 131 131 131 0

U+0n― → 54Xe+38Sr+30n。
235 1 139

1

139

94

1

已知 92U 的原子质量为 235.043 9u, 0n 的原子质量为 1.008 7u, 54Xe 的原子质量为 138.917 8u,38Sr 的原子质量为 93.915 4u,且 1u 的质量对应的能量为 9.3×10 MeV,此裂变反应释放 出的能量是________MeV。 答案:1.8×10
2 94 2

解 析 : Δ E = Δ m·c = (235.043 9 + 1.008 7 - 138.917 8 - 93.915 4 - 3×1.008 7)×9.3×10 MeV=1.8×10 MeV 6.2015 年,是我国纪念抗日战争和世界反法西斯战争胜利 70 周年。1945 年 7 月,为了 加速日本军国主义的灭亡,促使日本早日无条件投降,美国在日本的广岛、长崎投下了两枚 原子弹。落在日本广岛的原子弹,其爆炸力相当于 2×10 t TNT 爆炸的能量(约 8.4×10 J), 由此可知该原子弹中铀 235 的质量是多少千克?(已知裂变的核反应方程 92U+0n→ 56Ba+36Kr +30n+201 MeV,阿伏加德罗常数 N=6.02×10 ) 答案:1.02kg 解析:由核反应方程知,一个铀核裂变能放出 201MeV 的能量,1mol 铀核裂变放出的能量 为 Δ E1=6.02×10 ×201MeV=1.936×10 J,1 mol 铀核的质量为 0.235kg,则原子弹中铀核
23 13 1 23 235 1 141 92 4 13 2 2

2

E 8.4×10 的质量为 m= ×0.235kg= 13×0.235kg=1.02kg。 Δ E1 1.936×10

13

-4-


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