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【志鸿优化设计-赢在课堂】(人教版)2015高中物理选修3-5课时训练19 核裂变


课时训练 19
一、非标准
A.原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统

核裂变
)

1.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( B.原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统 C.原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统 D.原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统


答案:A 解析:通过学习,我们知道核反应堆的构成分四部分:原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统。 2.裂变反应中释放出的能量来自于(
A.核子消失转化为能量

)

B.原子中电子与原子核的电势能减小 C.入射的中子消失转化为能量 D.原子核的比结合能变大,释放出能量 答案:D 解析:发生核反应过程中,核子数保持守恒,中子未消失,故 A 错误;能量来自于原子核内部,因重核分裂为中 等质量的核时,比结合能增加而释放出能量,D 正确。 3.(2013·重庆高考)铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应: n→a+b+n 则 a+b 可能是( AXeKr CBaSr 答案:D 解析:根据电荷数守恒和质量数守恒可知,D 符合要求。 4.一个 U 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 U+n→Sr+n,则下列叙述正确的 是( ) ) BBaKr DXeSr

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 答案:A 解析:X 原子核中的核子数为(235+1)-(94+2)=140,B 项错误。中子数为 140-(92-38)=86,A 项正确。裂变时 释放能量,出现质量亏损,但是其总质量数是不变的,所以 C、D 项错误。 5.(多选)下列关于重核裂变的说法中,正确的是(
A.核裂变反应是一个吸能反应

)

B.核裂变反应是一个放能反应 C.核裂变反应的过程质量亏损 D.核裂变反应的过程质量增加 答案:BC 6.(多选)国家重大科技专项示范项目 CAP1400 核电站,将于 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

-1-

答案: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。 7.某核反应堆每小时消耗浓缩铀(铀 235 的含量占 5%)200 g,假定每个铀核裂变时释放的能量是 200 MeV, 核反应堆的效率为 90%,求该核反应堆的输出功率。 答案:2.0×108 W 解析:200 g 浓缩铀中铀 235 的含量为 m=200 g×5%=10 g, 则 10 g 铀 235 中含有的原子数为 n=NA=× 6.02× 1023≈2.56× 1022。 这些铀在 1 h 内释放的能量为 Q=nΔE=2.56×1022×200×106×1.6×10-19 J≈8.19×1011 J, 则此核反应堆的输出功率为 P= W≈2.0×108 W。 8.已知铀核 U)裂变生成钡 Ba)和氪 Kr)Ba、Kr 以及中子的质量分别是 235.043 9 u、143. 913 9 u、88.897 3 u 和 1.008 7 u。我国秦山核电站一期工程的功率为 30× 104 kW,假如 U 能够完全发生裂变,其中有一半核 能转化为电能。则核电站一年要消耗多少 U?(已知 1 u=1.66×10-27 kg) 答案:231.1 kg 解析:核裂变方程为 BaKr+n。 则一个 U 裂变释放出来的核能 ΔE=(235.043 9 u-143.913 9 u-88.897 3 u-2× 1.008 7 u)×c2=0.215 3×1.66×10-27×(3×108)2 J=3.21×10-11 J 每年核电站产生的总能量:E=Pt=30×107×365×24×3 600 J=9.461× 1015 J 所以每年消耗的铀核个数为 N=个=5.894× 1026 个 因此每年需要铀的总质量为:m= m=·mmol=× 235× 10-3 kg=231.1 kg。 9.在可控核反应堆中需要给快中子减速,轻水、 重水和石墨等常用作慢化剂。 中子在重水中可与 H 核碰撞 减速,在石墨中与 C 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,哪种材料减速效果更好? 答案:重水 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 mnmn, 解得 v1=v0。 在重水中靶核质量 mH=2mn, v1H=v0=-v0。 在石墨中靶核质量 mC=12mn, v1C=v0=-v0。 因为与重水靶核碰撞后中子速度较小,故重水减速效果更好。

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