人教版高中物理选修3-5核裂变(4张).docx

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1、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯名校名推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯《核裂变》作业一、选择题(每小题10分，共30分)1．下列关于目前核电站利用的核反应、核燃料的说法正确的是()A．裂变，燃料是铀B．衰变，燃料是铀C．裂变，燃料是氘D．衰变，燃料是镭答案：A2．镉棒在核反应堆中所起的作用是()A．使快中子变成慢中子B．使慢中子变成快中子C．使反应速度加快D．控制反应速度，调节反应速度的快慢答案：AD3．2000年8月21日，俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难，沉入深度约为108m的海底

2、．“库尔斯克”号核潜艇的沉没再次引起人们对核废料与环境问题的重视．几十年来人们向巴伦支海海域倾倒了不少核废料，核废料对海洋环境有严重的污染作用，其原因有()A．铀、钚等核废料有放射性B．铀、钚等核废料的半衰期很长C．铀、钚等重金属有毒性D．铀、钚等核废料会造成爆炸答案：ABC二、非选择题(共70分)4．(8分)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，易于被铀核吸收；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

3、生的热量．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5．(12分)裂变反应是目前核能利用中最常用的反应，以原子核23592U为燃料1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯名校名推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯的反应堆中，235俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种方92U式可表示为：235113994192U＋0n→54Xe＋38Sr＋30n其中：mU＝235.0439u，mn＝1.0087u，mXe

4、＝138.9178u，mSr＝93.9154u反应方程式下方的数字是中子及有关原子核静止时的质量(以原子核质量u为单位)，已知1u的质量对应的能量为9.3×102MeV，求放出的能量．解析：裂变前后的质量亏损是：m＝(235.0439＋1.0087－138.9178－93.9154－3×1.0087)u＝0.1933u由质能方程E＝mc2有E＝mc2即放出的能量E＝m×9.3×102MeV＝1.8×102MeV.答案：1.8×102MeV6．(12分)每昼夜消耗220g铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它生产

5、的电功率为多大？(每个铀核裂变时放出的能量是200MeV)解析：一昼夜消耗的铀所产生的核能E＝200×106×220235×6.02×1023×1.6×10－19J＝1.80×1013J；电功率P＝E×25%×13×25%＝×＝1.8010W7t24×36005.210W.答案：5.2×107W232核转变为2287．(12分)一静止的92U90Th核时放出一232228个α粒子，已知92U、90Th、α粒子的原子量分别为M0、M1、M2，求放出的α粒子的初动能．232解析：首先根据质量关系，可计算出核反应过程中释放

6、出的核能，设92U、228和He核的质量分别为0、m1、m2，则核反应放出的能量为E＝(m0－90Thmm1－m2)c2，忽略电子质量，一个232M0＝m0(N为阿伏加德罗常数)．92原子的质量为UNM1M2M0－M1－M2c2同理N＝m1，N＝m2，即E＝N；因为反应前后总动量守恒，设反应后22890和核的动量分别为22He1和p2，则Ek1＝p1，Ek2＝p2，故Thp2m12m2α粒子的初动能为2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯名校名推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2m1Ep2＝＝m10

7、－M1－M222m21＋m2M1＋M2(M)c.mm21答案：M1＋M2(M0－M1－M2)c8．(12分)某些放射性化学元素在一定条件下发生衰变，产生一个新核以及一个质量较小的粒子，同时放出能量，当一个镭核(22688Ra)发生衰变时，产生一个2222264＋222，若已知衰变时释放α粒子以及一个氡核(86，过程如下：88→286Rn)RaHeRn的能量(即24粒子与22286核的动能之和)为4.87MeV，求α粒子的动能．HeRn解析：设镭核衰变前是静止的，系统动量为零，由动量守恒定律得mαvα＝mRnvRn(其

8、中vα和vRn是α粒子与氡核的速度)．将上式转变为mαvα2mRnvRn222＝即mαmαvαmRnmRnvRn，即mαkα＝mRnkRn其中Ekα和＝2222EE(EkRn是α粒子与氡核的动能)．同时，由题意知Ekα＋EkRn＝4.87MeV，可解得Ekα＝4.78MeV.答案：4.78MeV9．(14分)在原子反应堆中，用石墨(碳)作减速剂