＝86个，A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，C、D错误． 3．一个铀235吸收一个中子后发生的一种核反应方程是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
235
1
136
90
1
m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于( )
A．(M－m1－m2)c B．(M＋m－m1－m2)c C．(M－m1－m2－9m)c D．(m1＋m2＋9m－M)c 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
2222
E＝Δmc2＝(M－9m－m1－m2)c2.
一、选择题(1～6题为单选题，7题为多选题)
1．链式反应中，重核裂变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是( ) A．质子 C．β粒子 答案 B
解析 在重核的裂变中，铀235需要吸收一个慢中子后才可以发生裂变，所以重核裂变时放出的可使裂变反应不断进行下去的粒子是中子．
2．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发生的中子 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或等于临界体积或铀块的质量大于或临界质量，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，若超过临界体积时则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确．
3．在众多的裂变反应中，有一种反应方程为 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋aX，其中X为某种粒子，a为X的个数，则( ) A．X为中子，a＝2 C．X为质子，a＝2
B．X为中子，a＝3 D．X为质子，a＝3
235
1
141
92
B．中子 D．α粒子
答案 B
解析 根据核电荷数守恒可知，X的电荷数为0，X必为中子0n，由质量数守恒可知，a＝3，选项B正确．
4．1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线．下列关于这个实验的说法中正确的是( )
A．这个实验的核反应方程是 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋0n
B．这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和 C．这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦的质能方程来计算 D实验中产生的γ射线穿透能力极强 答案 D
解析 根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为： 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n，选项A不正确；铀核裂变过程中产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量可根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B、C不正确；核反应中产生的γ射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D正确．
5．中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%，为了实现负责任大国的承诺，我们将新建核电站项目．目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是( ) A. 92U＋0n→38Sr＋ 54Xe＋100n B.11Na―→12Mg＋－1e C. 7N＋2He―→ 8O＋1H D. 92U―→ 90Th＋2He 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．
6．如图1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( )
238
234
4
14
4
17
1
24
24
0
235
1
90
136
1
235
1
144
89
1
235
1
144
89
1
1
图1
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的能量减少，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 答案 B
解析 快中子容易与铀235擦肩而过，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，选项B正确，A错误；控制棒由镉做成，镉吸收中子的能力很强，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，选项C、D都错误． 7．当一个重核裂变时，它所产生的两个核( ) A．含有的质子数比裂变前重核的质子数少 B．含有的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中子数比裂变前重核的要少，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；重核裂变的产物是多种多样的，D项正确． 二、非选择题
8．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
U＋0n→ 54Xe＋38Sr＋30n
1139941
235．043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4
反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位u为单位)，已知1 u的质量对应的能量为931.5 MeV，此裂变反应释放出的能量是________ MeV. 答案 180
解析 此裂变反应的质量亏损为：
(235.043 9＋1.008 7) u－(138.917 8＋93.915 4＋3×1.008 7) u＝0.193 3 u， 由于1 u的质量对应的能量为931.5 MeV， ΔE＝931.5×0.193 3 MeV≈180 MeV. 9．现有的核电站常用的核反应之一是：
235 92
U＋0n―→ 60Nd＋Zr＋30n＋8－1e＋ν
11431 0
(1)核反应方程中的ν是反中微子，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)已知铀核的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，钕(Nd)核的质量为142.909 8 u，锆核的质量为89.904 7 u，1 u＝1.660 6×10计算1 kg铀235裂变释放的能量为多少？ 答案 (1)40 90 (2)8.1×10 J
解析 (1)锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－146＝90. (2)1 kg铀235中铀核的个数为
13
－27
kg,1 u相当于931.5 MeV的能量．试
n＝
124
－27≈2.56×10(个)．
235.043 9×1.660 6×10
不考虑核反应中生成的电子质量，1个铀235核裂变产生的质量亏损为Δm＝0.212 u， 释放的能量为ΔE＝0.212×931.5 MeV≈197.5 MeV，
则1 kg铀235完全裂变释放的能量为E＝nΔE＝2.56×10×197.5 MeV≈8.1×10 J.
24
13
2017-2018学年高中物理第5章核能与社会5.2裂变及其应用学案沪科版选修3-5
