裂变与聚变-课后练习.pdf

裂变裂变与与聚变聚变课后课后作业作业 1如图是慢中子反应堆的示意图，对该反应堆的下列说法中正确的是（）A铀 235 容易吸收快中子后发生裂变反应 B快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀 235 俘获而引起裂变反应 C控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些 D要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些 2关于太阳辐射的主要由来，下列说法正确的是（）A来自太阳中氢元素聚变反应释放的核能 B来自太阳中碳元素氧化释放的化学能 C来自太阳中重元素裂变反应释放的核能 D来自太阳中本身贮存的大量内能 3在确保安全的前提下，我国将加大核电站建设。现已建成的核电站的能量来自于（）A天然放射性元素衰变放出的能量 B人工放射性同位素放出的的能量 C重核裂变放出的能量 D轻核聚变放出的能量 4下列属于原子核裂变链式反应的是（）A原子弹爆炸 B氢弹爆炸 C核电站发电 D太阳能辐射 5用中子轰击 92235原子核，发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为92235+01 +3894+2 01，则以下说法中正确的是（）AX 原子核中含有 86 个中子 BX 原子核的结合能比92235原子核的结合能大 CX 原子核中核子的比结合能比92235原子核中核子的比结合能大 DX 原子核中核子的平均质量比92235原子核中核子的平均质量大 6 一个铍原子核（47e）从最靠近核的 K 层电子轨道上俘获一个电子后发生衰变，生成一个锂核（37i），并放出一个不带电的质量接近零（质量可视为零）的中微子，人们把这种衰变叫“K 俘获”。静止的铍核俘获电子的核反应方程为：47+10 37+已知铍原子质量为 MBe=7.016 929u，锂原子质量为 MLi=7.016 004u。已知 1u 的质量对应的能量约为 9.3102MeV。下列说法中正确的是（）A衰变后的锂核与衰变前的铍核相比，质量数不变，电荷数减少 1 B衰变后的锂核与衰变前的铍核相比，质量数不变，电荷数不变 C中微子所获得的能量 E v=0.86MeV D锂核所获得的动量 pLi 0 7 在某些恒星内，3 个 粒子结合成一个 C，C 原子的质量是 12.000 0 u，He 原子的质量是 4.002 6 u，已知 1 u=1.6610-27 kg，则（）A反应过程中的质量亏损是 m=0.007 8 u B反应过程中的质量亏损是 m=1.294 810-29 kg C反应过程中放出的能量约为 7.266 MeV D反应过程中放出的能量约为 1.1610-19 J 8关于核电站和核辐射，下列说法中正确的是（）A核反应堆发生的是轻核聚变反应 B核反应堆发生的是重核裂变反应 C放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关 D放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境有关 9下列说法中正确的是（）A发生 衰变时，原子核发出电子，说明电子是原子核的组成部分 B 粒子的散射实验表明原子具有核式结构模型，还可确定各种元素原子核的电荷数 C铀核裂变的核反应方程可能是92235+0154140+3894+2 01 D组成原子核的核子越多，它的结合能越大，比结合能越大，原子核越稳定 10太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和 H11、He24等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应,这些核能最后转化为辐射能。现将太阳内部的核聚变反应简化为 4 个氢核（H11）聚变成氦核（He24）,同时放出两个正电子（e10）.已知光速c=3108m/s,氢核质量=1.67261027kg,氦核质量=6.64581027kg,正电子质量=0.9110-30kg.要求计算结果保留一位有效数字。则：（1）请写出题中所述核聚变的核反应方程；（2）求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。（3）已知地球的半径R=6.4106m,日地中心距离r=1.51011m,忽略太阳的辐射能从太阳到地球的能量损失,每秒钟地球表面接收到的太阳辐射的总能量为P=1.81017J，求每秒钟太阳辐射的电子个数。11太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射。已知氘核质量为2.0136，氦核质量为3.015，中子质量为1.0087，1u的质量相当于931.5的能量则：（1）完成核反应方程：12+12_ 01。（2）求核反应中释放的核能（3）在两氘核以相等的动能0.35进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能。12一静止的93238核衰变为90234h核时，放出一个 粒子，已知衰变过程中质量亏损为m，粒子的质量为 m1，90234h的质量为 m2，光在真空中的速度为 c.若释放的核能全部转化为系统的动能。（1）写出衰变方程（2）求出粒子的动能。参考答案参考答案 1 1【答案】【答案】B【解析】【解析】铀 235 容易吸收慢中子后发生裂变反应，故 A 错误；快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀 235 俘获而引起裂变反应，故 B 正确；控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，故 CD 错误。所以 B 正确，ACD 错误。2【答案】A【解析】【解析】试题分析：太阳内部不断进行着热核反应，所以太阳辐射的主要由来是来自太阳中氢元素聚变反应释放核能，选项 A 正确。3 3【答案】【答案】C【解析】【解析】试题分析：已建成的核电站的能量来自于重核裂变放出的能量，选项 C 正确 4 4【答案】答案】AC【解析】【解析】试题分析：如果原子核的链式反应在可控的核反应堆中进行，就可和平利用核能发电，若不加控制，就会发生原子弹爆炸，故该选项正确；氢弹爆炸是利用核聚变释放能量的原理制成的，故该选项错误；核电站是利用原子核的链式反应在可控制的核反应堆中进行，故该选项正确；太阳能辐射是以热传递的形式传递热量，故该选项不符合题意 考点：考查了裂变反应和聚变反应 5【答案】AC【解析】由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知：X原子核中含有 92-38=54 个质子，235+1-94-2-54=86 个中子，故 A 正确；92235裂变的过程中释放能量，则92235的比结合能小于X原子核的比结合能，故 B 错误，C 正确；因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少，故 D 错误。6 6【答案】【答案】ACD【解析】【解析】根据爱因斯坦质能方程求出核反应中释放的能量，根据动量守恒可知锂核所获得的动量 pLi 0。根据 47+10 37+，可知衰变后的锂核与衰变前的铍核相比，质量数不变，电荷数减少 1，故 A正确，B 错误；在该核反应中质量亏损为E=（MBe-MLi）9.3102MeV=0.86MeV，所以中微子所获得的能量 Ev=0.86MeV，故 C 正确；根据动量守恒可知锂核所获得的动量 pLi 0，故 D 正确。所以 ACD 正确，B 错误。本题比较简单考查了核反应方程、核能计算等基础知识，越是简单基础问题，越要加强理解和应用，为解决复杂问题打下基础，注意核反应方程的书写规律，及动量守恒定律的应用。7 7【答案】【答案】ABC【解析】【解析】AB、根据题意可知，核反应方程为：3 24 612+，反应中的质量亏损m=34.0026u-12.0000u=0.0078u，即m=0.00781.6610-27kg1.294810-29kg，故 AB 正确；CD、根据爱因斯坦质能方程可知E=mc2=1.29481029（3108）2J=1.1610-12J=1.1610121.61019=7.26MeV，故 C 正确，D 错误。故选：ABC。8 8【答案】【答案】BC【解析】【解析】核电站是利用重核的裂变来发电的，重核的裂变形成的链式反应是可在人工控制下进行的，A错误 B 正确；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，C 正确 D 错误 9 9【答案】【答案】BCD【解析】【解析】发生 衰变时，原子核发出的电子是核内中子转化为质子时放出的，电子不是原子核的组成部分，选项 A 错误；粒子的散射实验表明原子具有核式结构模型，还可确定各种元素原子核的电荷数，选项 B 正确；裂变是重核在中子轰击下裂变成轻核，铀核裂变的核反应方程可能是92235+0154140+3894+2 01，选项 C 正确；组成原子核的核子越多，它的结合能越大；比结合能是结合能与核子数之比，比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故 D 正确；故选 BCD.1010【答案】【答案】（1）4 11 2 10+24；（2）4.21012J；（3）3.41021个。【解析】【解析】（1）根据质量数与质子数守恒，即可书写。（2）根据爱因斯坦质能方程求出发生一次核聚变反应所释放的核能。（3）根据 Pt=Nh 求出每秒内在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上光子的个数。详解：（1）根据核反应方程质量数和核电荷数守恒，则有聚变反应的核反应方程为：411 24+210；（2）根据质量亏损和质能关系，可知每发生一次该核反应释放的核能为：E=（4mp+2me-m）c2；代入数据解得：E=4.210-12J；（3）设每秒内在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上光子的个数为 N，根据题设条件可知：E0=Pt=Nh；所以有：N=代入数据解得：N=3.41021个 那么每秒钟太阳辐射的电子个数即为 3.41021个，1111【答案】【答案】（1）23（2）3.26（3）2.970.99【解析】【解析】（1）据质量数守恒和电荷数守恒配平核反应方程；（2）据质能方程求核反应中释放的能量；（3）据动量守恒和能量守恒求反应后粒子的动能。（1）由质量数与核电荷数守恒可知，核反应方程式是 12+12 23+01（2）核反应过程中的亏损质量=2 2.0136 1.0087 3.0150=0.0035 反应过程中释放的核能=2=0.0035 931.5 3.26（3）设 01和 23的动量分别是1和2 由动量守恒可得，1和2大小相等 由动能和动量的关系=22及 01和 23的质量关系得，中子动能是 23动能的 3 倍，即:=3:1 由能量守恒得：+=+20 解得：中子的动能=2.97，23的动能=0.99 1212【答案】【答案】（1）9223890234+24 （2）21+22【解析】【解析】（1）根据质量数守恒与电荷数守恒可得衰变方程为：9223890234+24（2）衰变的过程中动量守恒，以粒子运动的方向为正方向，根据动量守恒定律得：0=m1v-m2vT 由能量守恒：2=1222+1212 解得粒子的动能：=21+22