课时6 核裂变
对应学生用书P59
一、选择题
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．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子 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．能否发生链式反应与铀块的质量无关 答案 C
解析 要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于临界体积或铀块的质量大于临界质量，只要组成铀块的体积小于临界体积，或质量小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变，如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确。
2．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是( ) A．使用浓缩铀 B．改变铀块的临界体积
C．通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变中子数目 D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度 答案 C
解析 控制核反应的速度是靠调节中子数目来实现，即用镉棒吸收中子改变中子数目。故选C。
11369013．一个铀235吸收一个中子后发生的反应是235 92U＋0n→ 54Xe＋38Sr＋100n，
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)c2 B．(M＋m－m1－m2)c2 C．(M－m1－m2－9m)c2 D．(m1＋m2＋9m－M)c2 答案 C
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，C正确。
2344
4．一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为238 92U→ 90Th＋2He，
下列说法正确的是( )
A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能 B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小 C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 答案 B
解析 根据动量守恒可知，生成的钍核的动量与α粒子的动量等大反向，Bp2
正确；根据Ek＝2m可知，衰变后钍核的动能小于α粒子的动能，A错误；铀核的半衰期等于一半数量的铀核衰变需要的时间，而放出一个α粒子所经历的时间是一个原子核衰变的时间，故两者不相等，C错误；由于该反应放出能量，由质能方程可知，衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，D错误。故选B。
5．(多选)2015年8月16日，辽宁红沿河核电站3号机组结束168小时试运行试验，具备商业运营主要条件。核电站与火电站相比较，其优势有( )
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．就可采储量所能提供的能量来说，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 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所能提供的能量远多于煤炭，只要措施得当，核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站，A、B、C正确；核电站的建造难度较大，D错误。
6．如图是核反应堆的示意图，对于核反应堆的认识，下列说法正确的是( )
A．铀棒是核燃料，核心物质是铀238 B．石墨起到吸收中子的作用 C．镉棒起到使中子减速的作用
D．水泥防护层的作用是为了阻隔射线，避免放射性危害 答案 D
解析 核反应堆采用的核燃料为铀235，故A错误；石墨的作用是使中子减速，故B错误；镉棒的作用是吸收中子，故C错误；水泥防护层的作用是为了阻隔射线，避免放射性危害，故D正确。
7．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是( ) A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度 B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量
C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量 D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度
答案 C
解析 镉棒并不能释放中子，也不能使中子减速，对铀核裂变也没有阻碍作用，而是利用其对中子吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故C正确。
8．关于重核的裂变，以下说法正确的是( ) A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应
C．重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少 D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变成中等质量的核时，要产生质量亏损，放出核能
答案 D
解析 根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程。因而其释放的能量是远大于其俘获中子时吸收的能量的。链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积。如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生。在裂变反应中核子数是不会减少的，因此A、B、C错误。重核裂变为中等质量的原子核时，由于核子平均质量减小，会发生质量亏损，从而释放出核能。综上所述，D正确。
9．1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV的能量，则1 g纯铀235完全发生核反应放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)( )
A．NA×196 MeV B．235NA×196 MeV NA
C．235×196 MeV D.235×196 MeV 答案 D
1
解析 由于1 mol的铀核质量为235 g,1 g铀235的物质的量为235 mol，因NA
此1 g铀235释放的能量E＝235×196 MeV，故D正确。
10．(多选)下列关于铀裂变和核电站的说法中正确的是( ) A．铀235只要俘获中子就能进行链式反应
B．铀235裂变后的生成物是多种多样的，但这些裂变都要发生质量亏损 C．核电站中镉棒是起减速剂的作用
D．核电站使用后的核废料必须装入特制容器，深埋地下 答案 BD
解析 铀235发生链式反应的条件为①要有足够浓度的铀235，②要有足够数量的慢中子，③铀块的体积要大于临界体积，A错误。由于铀裂变会释放巨大能量，所以一定会发生质量亏损，B正确。镉棒的作用是控制链式反应速度，C错误。核废料具有很强的放射性，因此要装入特制容器深埋地下，D正确。
二、非选择题
92
11．用中子轰击铀核(235其中的一个可能反应是分裂成钡(141 92U)， 56Ba)和氪(36Kr)
两部分，放出3个中子。各个核和中子的质量如下：
mU＝390.3139×10－27 kg，mn＝1.6749×10－27 kg； mBa＝234.0016×10－27 kg，mKr＝152.6047×10－27 kg。 试写出核反应方程，求出反应中释放的核能。
－11235141921
答案 1 J 0n＋ 92U→ 56Ba＋36Kr＋30n 3.2202×10
解析 根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒就可以写出核反应方程。 根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能。
235141921铀核裂变方程为10n＋ 92U→ 56Ba＋36Kr＋30n，
则核反应前后的质量亏损为
Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝3.578×10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)2 J ＝3.2202×10－11 J。
1143112．现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：235 92U＋0n→ 60Nd＋Zr＋30n
－28
kg。
＋80－1e＋ν
(1)核反应方程中的ν是中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；
(2)已知铀(U)核的质量为235.0493 u，中子质量为1.0087 u，钕(Nd)核质量为142.9098 u，锆核质量为89.9047 u，电子质量为0.00055 u；又知1 u＝1.6605×10
－27
kg，试计算1 kg铀235完全裂变大约能产生的能量是多少？ 答案 (1)40'90'(2)8.16×1013 J
解析 (1)锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－146＝90；核反
应方程中应用符号9040Zr表示。
(2)1 kg铀235的铀核数为n＝
1000
×6.02×1023≈2.56×1024(个)。 235
不考虑核反应中生成的电子质量，一个铀核反应发生的质量亏损为Δm＝0.2130 u≈0.354×10－27 kg。
1 kg铀235完全裂变产生的能量约为 E＝nΔmc2≈8.16×1013 J。
235
13．某核电站发电能力为5×105 kW，用235 92U作为核燃料，已知 92U核裂变
2024-2024学年高二物理人教版选修3-5同步作业：19.6 核裂变 Word版含答案
