人教版高中物理选择性必修第三册--4.核裂变与核聚变 5.“基本”粒子

PAGE\*MERGEFORMAT5新教材人教版高中物理选择性必修第三册4.核裂变与核聚变5.“基本”粒子课后训练巩固提升基础巩固1.(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应为 92235U+01n56144Ba+3689Kr+301n,下列说法正确的有(　　)A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响：AC解析：从裂变反应方程可以看出裂变反应中伴随着中子放出,A对。铀块体积对链式反应的发生有影响,B错。铀核的链式反应可人工控制,C对。铀核的半衰期不会受到环境温度的影响,D错。2.(多选)当一个重核裂变时,它所产生的两个核(　　)A.含有的总质子数比裂变前重核的质子数少B.含有的总中子数比裂变前重核的中子数少C.裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D.可能是多种形式的两个核的组合答案：BD解析：一个重核裂变时,在产生两个核的同时,也放出中子,所以新产生的两个核的总中子数比裂变前重核的要少,两个核的总质子数与裂变前重核的质子数相等,选项A错误,选项B正确。裂变时放出的能量主要是反应前后质量亏损而产生的能量,要远大于俘获中子时得到的能量,C项错误。重核裂变的产物是多种多样的,D项正确。3.下列说法正确的是(　　)A.聚变是裂变的逆反应B.如果裂变释放能量,则聚变反应必定吸收能量C.聚变需将反应物加热至数百万度以上的高温,显然是吸收能量D.裂变与聚变均可释放巨大的能量答案：D解析：从形式上看,裂变与聚变似乎是互为逆反应,但其实不然,因为二者的反应物和生成物完全不同。裂变是重核分裂成中等核,而聚变则是轻核聚合成为次轻核,无直接关联,并非互为逆反应,A选项错误。裂变与聚变不是互为逆反应,则在能量流向上也不必相反,B选项错误。要实现聚变反应,必须使参加反应的轻核充分接近,需要数百万度的高温提供能量,但聚变反应一旦实现,所释放的能量远大于所吸收的能量,因此,总的来说,聚变反应还是释放能量,C选项错误,D选项正确。4.(多选)已知氘核的比结合能是1.09MeV,氚核的比结合能是2.78MeV,氦核的比结合能是7.03MeV。某次核反应中,1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核,则下列说法正确的是(　　)A.这是一个裂变反应B.核反应方程为 12H+13H24He+01nC.核反应过程中释放的核能是17.6MeVD.目前核电站都采用上述核反应发电答案：BC解析：1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核,这是两个比较轻的核转化成中等质量的核,所以属于聚变反应,A错误。根据质量数和质子数守恒,可以知道当1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核时会有一个中子生成,B正确。原子核的结合能与核子数之比,称作比结合能,根据题意可知,核反应过程中释放的核能是ΔE=(7.03×4-2.78×3-1.09×2)MeV=17.6MeV,C正确。目前核电站都是采用核裂变技术,D错误。5.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 92235U+01nBa+3692Kr+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分别示92235U、56141Ba、3692Kr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=　　　　。答案：中子　3　(mU-mBa-mKr-2mn)c2解析：铀235裂变除生成 56141Ba和 3692Kr外,还产生适当数目的中子,即式中的X为中子。由电荷数和质量数守恒得产生的中子的个数为a=235+1-141-92=3。反应过程中的质量亏损Δm=mU+mn-mBa-mKr-3mn=mU-mBa-mKr-2mn故放出的核能ΔE=Δmc2=(mU-mBa-mKr-2mn)c2。6.用中子轰击铀核(92235U),其中的一个可能反应是分裂成钡(56141Ba)和氪(3692Kr)两部分,放出3个中子。各个核和中子的质量如下:mU=390.3139×10-27kg,mn=1.6749×10-27kg,mBa=234.0016×10-27kg,mKr=152.6047×10-27kg。试写出核反应方程,求出反应中释放的核能。答案： 01n+92235UBa+3692Kr+301n　3.2202×10-11J解析：铀核裂变方程为 01n+92235UBa+3692Kr+301n,核反应前后的质量亏损为Δm=mU+mn-mBa-mKr-3mn=3.578×10-28kg由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为ΔE=Δmc2=3.578×10-28×(3×108)2J=3.2202×10-11J。能力提升1. 92235U吸收一个慢中子后分裂成 3692Kr和 56141Ba,还放出(　　)A.1个α粒子B.3个中子C.10个中子D.10个质子答案：B解析：根据质量数守恒、电荷数守恒可得还放出3个中子,B项正确。2.一个 92235U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 92235U+01nX+3894Sr+201n,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答案：A解析：由质量数和电荷数守恒可知,X原子核的质量数(即核子数)为140,电荷数(即质子数)为54,由中子数=核子数-质子数,可知其中子数为86,故A选项正确,B选项错误。核裂变时释放能量,有质量亏损,但总质量数不变,故C、D选项错误。3. 92235U吸收一个慢中子后,分裂成 54139Xe和 3894Sr,同时还放出(　　)A.三个α粒子B.一个氘核C.三个中子D.两个中子答案：C解析：该裂变反应的方程为 92235U+01n54139Xe+3894Sr+03Y,放出的粒子 03Y只能是3个中子,故C正确。4.目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是(　　)A. 92235U+01nSr+54136Xe+1001nB.1124NaMg+-1　0eC.714N+24HeO+11HD.92238UTh+24He答案：A解析：重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核,A是裂变反应,A正确。B为β衰变,C是发现质子的反应,D是α衰变。5.氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量,该反应方程为 12H+13HHe+X,式中X是某种粒子。已知12H、13H、24He和粒子X的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u;1u=931.5MeVc2,c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知,粒子X是　　　　　,该反应释放出的能量为　　　　MeV(结果保留3位有效数字)。答案： 01n(或中子)　17.6解析：根据质量数和电荷数守恒可得X是01n(中子)。该反应中的质量亏损为Δm=2.0141u+3.0161u-4.0026u-1.0087u=0.0189u所以该反应释放出的能量为ΔE=Δm·c2=17.6MeV。6.太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应,这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。已知质子质量为mH=1.0073u,氦核质量为mHe=4.0015u,电子质量为me=0.00055u,1u=931.5MeVc2。(1)写出这个核反应方程。(2)这一核反应能释放多少能量?(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026J,则太阳每秒减少的质量为多少千克?答案：(1)411HHe+2+10e(2)24.78MeV(3)4.22×109kg解析：(1)由题意可得核反应方程应为411H24He+2+1　0e。(2)反应前的质量m1=4mH=4×1.0073u=4.0292u反应后的质量m2=mHe+2me=4.0015u+2×0.00055u=4.0026uΔm=m1-m2=0.0266u,由质能方程得,释放的能量ΔE=Δmc2=0.0266×931.5MeV=24.78MeV。(3)由质能方程ΔE=Δmc2得太阳每秒减少的质量Δm=ΔEc2=3.8×1026(3×108)2kg=4.22×109kg。