人教版高中物理选修3-5核裂变名师精编作业（4张）.docVIP

……………………………………………………………名校名师推荐………………………………………………… PAGE PAGE 1 《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：A 2．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：AD 3．2000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108 m的海底．“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eq \o\al(235, 92)U为燃料的反应堆中，eq \o\al(235, 92)U俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种方式可表示为： eq \o\al(235, 92)U＋eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(139, 54)Xe＋eq \o\al(94,38)Sr＋3eq \o\al(1,0)n 其中：mU＝235.043 9 u，mn＝1.008 7 u，mXe＝138.917 8 u，mSr＝93.915 4 u 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1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV，求放出的能量． 解析：裂变前后的质量亏损是： Δm＝(235.043 9＋1.008 7－138.917 8－93.915 4－3×1.008 7)u＝0.193 3 u 由质能方程E＝mc2有ΔE＝Δmc2 即放出的能量ΔE＝Δm×9.3×102 MeV＝1.8×102 MeV. 答案：1.8×102 MeV 6．(12分)每昼夜消耗220 g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200 MeV) 解析：一昼夜消耗的铀所产生的核能 ΔE＝200×106×eq \f(220,235)×6.02×1023×1.6×10－19 J＝1.80×1013J； 电功率P＝eq \f(ΔE×25%,t)＝eq \f(1.80×1013×25%,24×3 600) W＝5.2×107 W. 答案：5.2×107 W 7．(12分)一静止的eq \o\al(232, 92)U核转变为eq \o\al(228, 90)Th核时放出一 个α粒子，已知eq \o\al(232, 92)U、eq \o\al(228, 90)Th、α粒子的原子量分别为 M0、M1、M2，求放出的α粒子的初动能． 解析：首先根据质量关系，可计算出核反应过程中释放出的核能，设eq \o\al(232, 92)U、eq \o\al(228, 90)Th和He核的质量分别为m0、m1、m2，则核反应放出的能量为ΔE＝(m0－m1－m2)c2， 忽略电子质量，一个eq \o\al(232, 92)U原子的质量为eq \f(M0,N)＝m0(N为阿伏加德罗常数)． 同理eq \f(M1,N)＝m1，eq \f(M2,N)＝m2，即ΔE＝eq \f(?M0－M1－M2?c2,N)；因为反应前后总动量守恒，设反应后eq \o\al(228, 90)Th和He核的动量分别为p1和p2，则Ek1＝eq \f(p\o\al(2,1),2m1)，Ek2＝eq \f(p\o\al(2,2),2m2)，故α粒子的初动能为 eq \f(p\o\al(2,2),2m2)＝eq \f(m1ΔE,?m1＋m2?)＝eq \f(m1,M1＋M2)(M0－M1－M2)c2. 答案：eq \f(m1,M1＋M2)(M0－M1－M2)c2 8．(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