学业分层测评(十七)
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[学业达标]
1．(多选)当一个重核裂变时，它能产生的两个核( ) A．一定是稳定的
B．含有的中子数较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．可以是多种形式的两个核的组合
【解析】 重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2个或3个中子，裂变释放的能量比俘获中子的能量大，C错误．质子数不变，中子数会减少，故B正确．重核裂变的产物是多种多样的，故A错误，D正确．
【答案】 BD
2．在下列四个方程中，X1、X2、X3、X4各代表某种粒子，判断正确的是( )
195138①235 92U＋0n→38Sr＋ 54Xe＋3X1 31②21H＋X2→2He＋0n 234③238 90Th＋X3 92U→427④2412Mg＋2He→13Al＋X4
A．X1是中子 C．X3是氘核
B．X2是质子 D．X4是氚核
【解析】 根据电荷数和质量数守恒可得X1的电荷数为0，质量数为1，因此确定X1为中子，A对；根据电荷数和质量数守恒可得X2的电荷数为1，质量数为2，因此确定X2为氘核，B错；根据电荷数和质量数守恒可得X3的电荷数为2，质量数为4，因此确定X3为α粒子，C错；根据电荷数和质量数守恒可得X4的电荷数为1，质量数为1，因此确定X4为质子，D错．
【答案】 A
3．(多选)关于铀核裂变，下列说法正确的是( )
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核 B．铀核裂变时还能同时释放2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用铀235而不用铀238 D．铀块的体积对产生链式反应无影响
【解析】 铀核受到中子的轰击，会引起裂变，放出2～3个中子，裂变的产物是多样的，具有极大的偶然性，只是裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，A错误，B正确．铀235受慢中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小，C正确．而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故D错误．
【答案】 BC
4．(多选)一个原子核235 92U在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂
1941变方程为235 92U＋0n→X＋38Sr＋20n，则下列叙述正确的是( )
A．X原子核中含有140个核子 B．X原子核中含有86个中子
C．因为裂变时释放能量，所以裂变后粒子的总质量数增加 D．因为裂变时释放能量，所以裂变后粒子的总质量数减少
【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.86＋54＝140个核子；故A正确，B正确；据爱因斯坦的质能方程可知，质量亏损时释放能量不是质量变成了能量，而是亏损的质量以能量的形式释放，但质量数依然守恒，故C错误，D错误．
【答案】 AB
5．关于重核裂变，下列说法正确的是( )
【导学号：54472091】
A．重核裂变成中等核要吸收能量
B．中子进入铀块中时，一定能发生链式反应
C．重核裂变过程中质量数减少
D．较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能
【解析】 中等大小的原子核的平均结合能最大，这些核最稳定．如果使较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出能量．由此知A错误，D正确．当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子如果能引起其他铀核裂变，链式反应才能进行，B错误．核反应满足电荷数守恒和质量数守恒，C错误．
【答案】 D
6．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( )
【导学号：54472092】
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
【解析】 镉棒不是离子源不会释放中子，A错误，也不是减速剂，不能使快中子变为慢中子，也不阻碍铀的裂变，B、D错误；镉棒对中子有吸收作用，通过中子强度检测器检测，当反应太强时，控制棒能自动插入，多吸收中子，反之，自动抽出，少吸收中子，故C正确．
【答案】 C
7．关于重核裂变的说法正确的是( )
【导学号：54472093】
A．重核裂变为两个中等质量的核时，重核的中子数要比裂变后的两个中等质量核的中子数少
B．只要用中子轰击铀块，就一定能发生链式反应
C．为了使裂变的链式反应容易发生，不能利用裂变时产生的中子
D．裂变过程中释放能量，质量亏损
【解析】 重核裂变为两个中等质量的核时，会产生两到三个中子，因而分裂后的中子数减小，A错误；链式反应的发生是有条件的，铀块的体积必须大于其发生链式反应的临界体积，链式反应一旦发生，中子轰击铀核裂变产生的中子再次引起其他铀核的裂变，且能不断继续下去，B、C错误；重核裂变时质量发生亏损，总能量减小，减小的能量对外释放，D对．
【答案】 D
8．核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，235 92U是核电站常
14489用的核燃料.235 92U受一个中子轰击后裂变成 56Ba和36Kr两部分，并产生________
个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．
【解析】 核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒，且该核反应方程为：
2351891
→144 92U＋0n― 56Ba＋36Kr＋30n，即产生
3个中子．临界体积是发生链式反应的最
小体积，要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积．
【答案】 3 大于
[能力提升]
9．1938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( )
1144891
A．这个实验的核反应方程是235 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋20n
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可以用爱因斯坦的光电效应方程来计算 D．实验中产生的γ射线，其穿透能力极强
【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：235 92
1891U＋0n→144 56Ba＋36Kr＋30n，选项A错误；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射线频率很高，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项
D正确．
【答案】 D
10．(多选)我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于235 92U的裂变，下列说法正确的是( )
A.235 92U原子核中有92个质子，143个中子；
2351
B.235 92U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为 92U＋0951n→139 54Xe＋38Sr＋20n；
C.235 92U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；
－11
D．一个235 J. 92U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10
【解析】 由235 92U的质量数和电荷数关系易知A正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200 MeV＝200×106×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J，所以D正确．
【答案】 ABD
9211．用中子轰击铀核(235其中一个可能的反应是分裂成钡(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＝390.313 9×10－27 kg，mn＝1.674 9×10－27 kg， mBa＝234.001 6×10－27 kg，mKr＝152.604 7×10－27 kg， 试写出核反应方程，算出反应中释放的核能．
【导学号：54472094】
【解析】 此铀核裂变方程为
1235141921
0n＋ 92U→ 56Ba＋36Kr＋30n，
则核反应前后的质量亏损为
Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝0.357 8×10－27 kg， 由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为
ΔE＝Δmc2＝0.357 8×10－27×(2.997 9×108)2 J＝3.215 7×10－11 J.
235141921
【答案】 10n＋ 92U→ 56Ba＋36Kr＋30n
3．215 7×10－11 J
12．裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核235 92U为燃料的反应堆中，235其中一种方式可表示 92U俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，为：
235 92U
1
＋ 0n―→139 54Xe ＋
941
38Sr＋30n
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核静止时的质量(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，求：
(1)该反应中放出的能量是多少MeV?
(2)1 kg铀235大约产生多少能量？(保留两位有效数字)
【导学号：54472258】
【解析】 (1)裂变前后的质量亏损为： Δm＝mU＋mn－mXe－mSr－3mn.
由质能方程ΔE＝Δm×931.5 MeV，得：
ΔE＝(235.043 9－138.917 8－93.915 4－2×1.008 7)×931.5 MeV≈1.8×102 MeV.
(2)1 kg铀235的铀核数为：
1 000
n＝235×6.02×1023≈2.56×1024(个)． 故1 kg铀235完全裂变产生的能量约为： E＝n·ΔE＝2.56×1024×1.8×102 MeV ≈4.6×1026MeV.
【答案】 (1)1.8×102 MeV (2)4.6×1026MeV
2018版第19章6核裂变学业分层测评17
