1、课时训练16裂变和聚变基础夯实1.裂变反应中释放出的能量来自于()A.核子消失转化为能量B.原子中电子与原子核的电势能减小C.入射的中子消失转化为能量D.原子核的比结合能变大,释放出能量答案D解析发生核反应过程中,核子数保持守恒,中子未消失,故A错误;能量来自于原子核内部,因重核分裂为中等质量的核时,比结合能增加而释放出能量,D正确.2.科学家发现在月球上含有丰富的He(氦3).它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参与的一种核聚变反应的方程式为HeHeHe.关于He聚变,下列表述正确的是()A.聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核C.聚变反应没有质量亏损D.目前核电站都采用He
2、聚变反应发电答案B解析聚变反应是轻核变为较大质量核的反应,发生质量亏损,释放能量.目前核电站采用重核裂变反应.3.一个U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U+nSr+n,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X原子核中的核子数为(235+1)-(94+2)=140,B项错误.中子数为140-(92-38)=86,A项正确.裂变时释放能量,出现质量亏损,但是其总质量数是不变的,所以C、D项错误.4.
3、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.反应堆中铀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解析使铀核裂变产生链式反应,铀块的体积必须大于临界体积,但铀核的质量无论怎样,只要组成铀块的体积小于临界体积,则不会产生链式反应,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.5.(多选)下列关于聚变的说法中,正确的是()A.
4、要使聚变产生,必须克服库仑斥力做功B.轻核聚变需要几百万摄氏度的高温,因此聚变又叫热核反应C.原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温,所以氢弹利用原子弹引发热核反应D.太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着裂变反应答案ABC解析聚变时,要使轻核之间的距离达到10-15 m,所以必须克服库仑斥力做功.原子核必须有足够的动能,才能使它们接近核力能发生作用的范围.实验证明,原子核必须处在几百万摄氏度以上的高温才有这样的能量,氢弹是利用原子弹爆炸获得高温引发热核反应的.在太阳和许多恒星内部存在着热核反应.6.(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应式是BaKr+n.下列说法正确的有()(导学号5
5、1160207)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答案AC解析反应后的中子数多于反应前参与的中子数,所以该裂变反应中有中子放出,铀块的大小是链式反应能否发生的重要因素,裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积.且链式反应可人工控制,放射性元素的半衰期由核内部自身因素决定,与原子所处的化学状态和外部条件没有关系.选项A、C正确.7.(多选)人类通过链式反应利用核能的方式有()A.利用可控制的快中子链式反应,制成原子弹B.利用不可控制的快中子链式反应,制成原子弹C.利用可控制的慢中子链式反应,
6、建成原子反应堆D.利用不可控制的慢中子链式反应,建成原子反应堆答案BC解析原子弹爆炸时,铀块的体积大于临界体积,快中子直接被铀核吸收,发生裂变反应,放出核能,链式反应速度不可控制,极短的时间内释放出大量的核能;原子反应堆释放核能的速度是稳定的,链式反应的速度可以控制,因此选B、C.8.(多选)关于聚变,以下说法正确的是()A.两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量B.同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍C.聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积D.发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能答案BD解析两个轻核聚合为较大质量的原子核就可释放能量,但不一
7、定是中等质量的核,故A错误.聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时放出的能量大得多,这点我们由聚变反应的特点就可以知道,故B正确.裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体积,而聚变反应的条件是原子核间距达到10-15 m,故要求有足够大的动能才能克服电荷间强大的斥力做功,故C错误,D正确.能力提升9.(多选)下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是()(导学号51160208)A.卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型B.天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒,其放射线在磁场中不偏转的是射线C.据图可知,原子核A裂变成原子核B和C要放出核能D.据图可知,原子核D和E聚变成
8、原子核F要吸收能量答案ABC解析卢瑟福根据粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型,则选项A对;放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒,而射线不带电,它在电磁场中不会偏转,则选项B对;由题图可知,A为重核,B、C为中等质量的核,重核裂变为中等质量的核将向外释放出能量,则选项C对;而D、E为轻核,轻核聚变成较大质量的原子核时要向外释放巨大的能量,则选项D错.10.(多选)核电站的核能来源于U核的裂变,下列说法中正确的是()(导学号51160209)A.U原子核中有92个质子、143个中子BU的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核,如Xe和Sr,反应方程式为nSr+nCU是天然放射性元素,
9、常温下它的半衰期约为45亿年,升高温度半衰期缩短D.反应后的核废料已不具有放射性,不需要进一步处理E.一个U核裂变的质量亏损为m=0.215 5 u,则释放的核能约201 MeV答案ABE解析根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知A、B正确;特别要注意的是,由于重核裂变的可能性很多,只要满足这两个条件,即发生了分裂,都是可能反应中的一种;半衰期不会因为温度变化而变化,C错误;核裂变的核废料有强烈的放射性,必须深埋处理,D错误;根据爱因斯坦质量亏损方程知E正确.11.已知铀核U)裂变生成钡Ba)和氪Kr),Ba、Kr以及中子的质量分别是235.043 9 u、143.913 9 u、88.897
10、 3 u和1.008 7 u.我国秦山核电站一期工程的功率为30104 kW,假如U能够完全发生裂变,其中有一半核能转化为电能.则核电站一年要消耗多少U?(已知1 u=1.6610-27 kg)(导学号51160210)答案231.1 kg解析核裂变方程为BaKr+n.则一个U裂变释放出来的核能E=(235.043 9 u-143.913 9 u-88.897 3 u-21.008 7 u)c2=0.215 31.6610-27(3108)2 J3.2110-11 J 每年核电站产生的总能量E=Pt=30107365243 600 J9.461015 J所以每年消耗的铀核个数为N=5.8941026因此每年需要铀的总质量为m=m=mmol=23510-3 kg231.1 kg.
