高中物理 5.2裂变及其应用自我小测 沪科版选修3-5

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1、裂变及其应用1原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由四部分组成(　　)A．原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统B．原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统C．原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统D．原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统2核反应堆的燃料是________，石墨、重水等作为________使裂变时产生的中子速度减小，易于被镉核吸收；用镉棒________以控制核反应堆的________，再用水等流体在反应堆内外循环流动传输反应中产生的热量。31999年10月日本的一家核电站发生了核泄漏事件，对附近的环境造成了很大的危害。核泄漏直接导致严重的环

2、境污染，其产生的射线具有非常大的危害性，能够使动植物体内的细胞发生癌变，致使生物死亡。根据以上材料回答以下问题：核电站的发电原理是通过核裂变产生巨大的能量，完成下面铀核裂变可能的一个反应方程U＋n→Ba＋Kr＋________，并计算1kg铀核裂变放出的能量是________kJ.(结果保留两位有效数字，235U、141Ba、92Kr和中子的质量分别为235.0493u，140.9139u，91.8973u，1.0087u，1u＝1.66×10－27kg)。4已知在铀235裂变成钡和氪的过程中，质量亏损Δm＝0.2153u，则反应中平均每个核子释放的能量为多少？5每昼夜消耗220g

3、铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它生产的电功率为多大？(每个铀核裂变时放出的能量是200MeV)6苏联的切尔诺贝利核电站曾发生核泄漏，使居住在附近的人都遭受到了不同程度的影响，在核泄漏后，该地区存在着各种不同的放射性射线。假设其中有一种是由铀核U衰变成Th，并释放一种粒子产生的。(1)写出U衰变为钍Th的方程式；(2)已知铀核质量为3.853131×10－25kg，钍核的质量为3.786567×10－25kg，α粒子的质量为6.64672×10－27kg，求衰变释放的能量。7原子反应堆的功率为104kW，1h消耗核燃料为8.75g，已知每个铀235裂变时放出200MeV的

4、核能，求该燃料中铀235所占的百分比。8(能力拔高题)现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：U＋n―→Nd＋Zr＋3(n)＋8(e)＋υ(1)核反应方程中的υ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235.0493u，中子质量为1.0087u，钕(Nd)核质量为142.9098u，锆核质量为89.9047u。又知1u＝1.6606×10－27kg，试计算1kg铀235大约能产生的能量是多少？9一个铀235俘获一个速度为1.00×104m/s的中子后，裂变为两个新核，同时放出两个中子。其中一个中子的速度为8.69×106m

5、/s，方向与原中子方向相同；另一个中子的速度为8.68×106m/s，方向与原中子方向相反，两个新核中有一个是Sr。今让这两个新核垂直进入同一匀强磁场。它们在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径之比多大？周期之比多大？参考答案1解析：通过学习，我们知道核反应堆的构成分四部分：原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统。答案：A2解析：在核反应堆中的核燃料是铀235，用石墨、重水等作减速剂，用镉棒来吸收中子，以控制反应速度。答案：铀235　减速剂　吸收中子　速度3解析：3n；一个铀原子核裂变释放的核能ΔE＝Δmc2＝(235.0493u－140.9139u－91.8973u－2×1.0087

6、u)c2＝3.3×10－11J。1kg铀核裂变放出的能量E＝ΔE··NA＝3.3×10－11××6.02×1023J＝8.5×1013J＝8.5×1010kJ。答案：3n　8.5×10104解析：铀核裂变为不同的产物时，每个核子释放的能量不同，一般来说平均每个核子释放的能量为1MeV。由爱因斯坦质能方程，可求得铀核裂变时放出的能量：ΔE＝Δmc2＝0.2153×931.5MeV＝201MeV铀核中含有235个核子，所以平均每个核子释放的能量为MeV＝0.86MeV。答案：0.86MeV5解析：一昼夜消耗的铀所产生的核能ΔE＝200××6.02×1023×1.6×10－19J＝1.8

7、0×1013J；电功率P＝＝W＝5.2×107W。答案：5.2×107W6解析：(1)核反应方程为U→Th＋He。(2)ΔE＝Δmc2＝(mU－mTh－mα)c2带入数据得ΔE＝8.7×10－13J。答案：(1)U→Th＋He　(2)8.7×10－13J7解析：反应堆每小时产生的能量为：E＝Pt＝107×3600J＝3.6×1010J每个铀核裂变时放出的能量为：E1＝2×108×1.6×10－19J＝3.2×10－11J每小时需铀235的质量为：m＝×235g＝0.4