4.核裂变与核聚变 课后训练提升 基础巩固 一、选择题（第1~5题为单选题，第6~7题为多选题） 1.目前核电站利用的核反应是() A.裂变，核燃料为铀 B.聚变，核燃料为铀 C.裂变，核燃料为氘 D.聚变，核燃料为氘 答案：A 解析：目前的核电站利用的核反应为铀235的核裂变反应，故选项A正确。 2.核反应堆不锈钢外壳内除核燃料棒和控制棒以外还通入水，这些水除了起冷却 作用外还起了() A.使中子减速的作用 B.使中子加速的作用 C.吸收放射性物质 D.吸收反应发出的射线 答案：A 3.核电站利用核反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电。 反应堆中的核反应方程为经5U+n一°Sr+Xe+10n,已知铀核的质量mu,中子 的质量mn,锶(Sr)核的质量msr,氙(Xe)核的质量mxe,光在真空中的传播速度为c。 则() A.Z=38,A=136 B.Z=48,A=146 C.一个经5U裂变时的质量亏损△m=mU-msr-mxe-l0mn D.一个经5U裂变时释放的能量为(mu-msr-mxe-10mn)c2 答案：A 解析：由质量数与电荷数守恒得235+1=90+A+10,92=Z+54,解得Z=38,A=136,故 选项A正确，B错误；一个经5U裂变时的质量亏损△m=mU-msr-mXxe-9mn根据爱因 斯坦质能方程可知，一个经5U裂变时释放的能量为△E=(mu-msr-mxe-9mn)c2,故选 项C、D错误。 4.太阳就是一个巨大的热核反应堆，氢核聚变成氦核的反应不停地进行着，不断地 放出能量。太阳的总输出功率约为3.8×1026W,太阳在“核燃烧”的过程中“体重 不断减轻。已知光速为3×108/s,估算太阳每秒失去质量的数量级为( A.106 kg B.109 kg
4.核裂变与核聚变 课后· 基础巩固 一、选择题(第 1~5 题为单选题,第 6~7 题为多选题) 1.目前核电站利用的核反应是( ) A.裂变,核燃料为铀 B.聚变,核燃料为铀 C.裂变,核燃料为氘 D.聚变,核燃料为氘 答案:A 解析:目前的核电站利用的核反应为铀 235 的核裂变反应,故选项 A 正确。 2.核反应堆不锈钢外壳内除核燃料棒和控制棒以外还通入水,这些水除了起冷却 作用外还起了( ) A.使中子减速的作用 B.使中子加速的作用 C.吸收放射性物质 D.吸收反应发出的射线 答案:A 3.核电站利用核反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电。 反应堆中的核反应方程为 92 235U+ 0 1n→𝑍 90Sr+54 𝐴 Xe+100 1n,已知铀核的质量 mU,中子 的质量 mn,锶(Sr)核的质量 mSr,氙(Xe)核的质量 mXe,光在真空中的传播速度为 c。 则( ) A.Z=38,A=136 B.Z=48,A=146 C.一个 92 235U 裂变时的质量亏损 Δm=mU-mSr-mXe-10mn D.一个 92 235U 裂变时释放的能量为(mU-mSr-mXe-10mn)c 2 答案:A 解析:由质量数与电荷数守恒得 235+1=90+A+10,92=Z+54,解得 Z=38,A=136,故 选项 A 正确,B 错误;一个 92 235U 裂变时的质量亏损 Δm=mU-mSr-mXe-9mn,根据爱因 斯坦质能方程可知,一个 92 235U 裂变时释放的能量为 ΔE=(mU-mSr-mXe-9mn)c 2 ,故选 项 C、D 错误。 4.太阳就是一个巨大的热核反应堆,氢核聚变成氦核的反应不停地进行着,不断地 放出能量。太阳的总输出功率约为 3.8×1026 W,太阳在“核燃烧”的过程中“体重” 不断减轻。已知光速为 3×108 m/s,估算太阳每秒失去质量的数量级为( ) A.106 kg B.109 kg
C.1012kg D.1015kg 答案B 解析：由爱因斯坦质能方程△E=AmC2得△m-兰=0kg=42x10kg,选项 (3×108)2 A、C、D错误，B正确。 5.“人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是H+H→He+n,反应原料氘 (H)富存于海水中，氚(H)可以用中子轰击锂核(L)得到，则关于中子轰击锂核 (L)产生一个氚核(H田)和一个新核，下列说法正确的是( ) A.该核反应方程为Li+n→He+H B.核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领，但穿透能力较弱 C.在中子轰击锂核(L)的核反应生成物中有α粒子，故该核反应属于α衰变 D.核聚变的条件是要达到高温高压的热核反应状态，故核聚变过程不能释放出核 能 答案B 解析：根据题意可知该反应的核反应方程为Li计n→He+H,故选项A错误； 核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领，但穿透能力较弱，故选项B正确； 在中子轰击锂核(L)的核反应生成物中有α粒子，故该核反应属于人工核转变，故 选项C错误；核聚变的条件是要达到高温高压的热核反应状态，但是核聚变过程 能释放出核能，故选项D错误。 6.“两弹一星”精神彰显了中华民族自强不息的伟大精神。下列核反应方程中，属 于研究“两弹”的基本核反应方程的有( A.4N+He→870+H B.8U→34Th+He C.H+H→4He+n D.经5U+n一8Sr+号6Xe+10n 答案：CD 解析：4N+H®→0+H是卢瑟福利用a粒子轰击氦核打出了质子实验的核反 应方程，故选项A错误；8U→4Th+He是a衰变，故选项B错误 :H+H→He+n是氢弹爆炸聚变反应方程，故选项C正确 5U+n→8Sr+6Xe+10n是原子弹爆炸裂变反应方程，故选项D正确。 7黄旭华，中国核潜艇之父，开拓了中国核潜艇的研制领域，为中国核潜艇事业的发 展做出了重要贡献，2020年1月10日，获国家最高科学技术奖。核潜艇是利用重 核裂变作为动力，关于核反应方程5U+X→4Ba+貂Kr+3n,下列说法正确的有 A.4Ba中有88个中子 B经5U的比结合能比Kr小 C.方程中X是α粒子，具有很强的电离本领
C.1012 kg D.1015 kg 答案:B 解析:由爱因斯坦质能方程 ΔE=Δmc2 得 Δm= Δ𝐸 𝑐 2 = 3.8×10 26 ×1 (3×10 8 ) 2 kg=4.2×109 kg,选项 A、C、D 错误,B 正确。 5.“人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是 1 2H+ 1 3H→2 4He+0 1n,反应原料氘 ( 1 2H)富存于海水中,氚( 1 3H)可以用中子轰击锂核( 3 6Li)得到,则关于中子轰击锂核 ( 3 6Li)产生一个氚核( 1 3H)和一个新核,下列说法正确的是( ) A.该核反应方程为 3 6Li+0 1n→2 4He+1 2H B.核反应生成物中的 α 粒子具有很强的电离本领,但穿透能力较弱 C.在中子轰击锂核( 3 6Li)的核反应生成物中有 α 粒子,故该核反应属于 α 衰变 D.核聚变的条件是要达到高温高压的热核反应状态,故核聚变过程不能释放出核 能 答案:B 解析:根据题意可知该反应的核反应方程为 3 6Li+ 0 1n→ 2 4He+1 3H,故选项 A 错误; 核反应生成物中的 α 粒子具有很强的电离本领,但穿透能力较弱,故选项 B 正确; 在中子轰击锂核( 3 6Li)的核反应生成物中有 α 粒子,故该核反应属于人工核转变,故 选项 C 错误;核聚变的条件是要达到高温高压的热核反应状态,但是核聚变过程 能释放出核能,故选项 D 错误。 6.“两弹一星”精神彰显了中华民族自强不息的伟大精神。下列核反应方程中,属 于研究“两弹”的基本核反应方程的有( ) A. 7 14N+2 4He→8 17O+1 1H B.92 238U→90 234 Th+2 4He C.1 2H+1 3H→2 4He+0 1n D.92 235U+0 1n→38 90 Sr+54 136Xe+100 1n 答案:CD 解析: 7 14N+2 4He→8 17O+1 1H 是卢瑟福利用 α 粒子轰击氦核打出了质子实验的核反 应方程,故选项 A 错误;92 238 U→90 234 Th+2 4He 是 α 衰变,故选项 B 错误 ; 1 2H+1 3H→2 4He+0 1 n 是氢弹爆炸聚变反应方程,故选项 C 正确 ; 92 235U+0 1n→38 90Sr+54 136Xe+100 1n 是原子弹爆炸裂变反应方程,故选项 D 正确。 7.黄旭华,中国核潜艇之父,开拓了中国核潜艇的研制领域,为中国核潜艇事业的发 展做出了重要贡献,2020 年 1 月 10 日,获国家最高科学技术奖。核潜艇是利用重 核裂变作为动力,关于核反应方程 92 235U+X→56 144Ba+36 89Kr+30 1n,下列说法正确的有 ( ) A. 56 144Ba 中有 88 个中子 B.92 235U 的比结合能比 36 89Kr 小 C.方程中 X 是 α 粒子,具有很强的电离本领
D.假设经5U质量为m1,X质量为m2,4Ba质量为m3,2Kr质量为m4,光速为c,则 核反应中释放的能量为(m1-2m2-m3-m4)c2 答案：ABD 解析：4Ba中有144-56=88个中子，选项A正确：由于反应放出核能，生成更加稳 定的原子核，且比结合能越大原子核越稳定，所以5U的比结合能比Kr的小，选 项B正确；方程中X是中子，选项C错误；假设5U质量为m1,X质量为m2,4Ba 质量为m3,Kr质量为m4,光速为c,则核反应中质量亏损△m=(m1+m) (m3+m4+3m2)=m-2m2-m3-m4,释放的能量为△E=△mc2=(m-2m-m3-m4)c2,选项D 正确。 二、计算题 &.用中子轰击铀核C5U),其中可能发生的一个反应是分裂成钡(1Ba)和氪(K) 两部分，放出3个中子。各个核和中子的质量如下：mu=390.3139×1027 kg,mn=1.6749×10-27kg,mBa=234.0016×10-27kg,mKr=152.6047×1027kg。计算结 果保留2位小数。 (1)写出核反应方程。 (2)求出反应中释放的核能。 (3)我国第一座核电站一秦山核电站总装机容量达到650万千瓦，求秦山核电站 一年需要消耗多少千克的裂变原料。 答案：(1)5U+n→Ba+6Kr+3n (2)3.22×1011J (3)2.48×103kg 解析(1)核反应方程：经5U+n→Ba+Kr+3n。 (2)一个铀核发生反应的质量亏损 Am=mu+mn-mBa-mKr-3mn=mu-mBa-mKr-2mn=0.357 8x10-27kg 一个轴核裂变释放能量为△E=△mc2=0.3578×1027×(3×108)2J=3.22×10-11J。 (3)秦山核电站一年需要消耗的裂变原料的质量 m-650x107×365×24x360×390,.3139×10-27kg-2.48×103g。 3.22×1011
D.假设 92 235U 质量为 m1,X 质量为 m2,56 144Ba 质量为 m3,36 89Kr 质量为 m4,光速为 c,则 核反应中释放的能量为(m1-2m2-m3-m4)c 2 答案:ABD 解析: 56 144Ba 中有 144-56=88 个中子,选项 A 正确;由于反应放出核能,生成更加稳 定的原子核,且比结合能越大原子核越稳定,所以 92 235U 的比结合能比 36 89Kr 的小,选 项 B 正确;方程中 X 是中子,选项 C 错误;假设 92 235U 质量为 m1,X 质量为 m2, 56 144Ba 质量为 m3, 36 89Kr 质量为 m4,光速为 c,则核反应中质量亏损 Δm=(m1+m2)- (m3+m4+3m2)=m1-2m2-m3-m4,释放的能量为 ΔE=Δmc2=(m1-2m2-m3-m4)c 2 ,选项 D 正确。 二、计算题 8.用中子轰击铀核( 92 235 U),其中可能发生的一个反应是分裂成钡( 56 141Ba)和氪( 36 92Kr) 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。计算结 果保留 2 位小数。 (1)写出核反应方程。 (2)求出反应中释放的核能。 (3)我国第一座核电站——秦山核电站总装机容量达到 650 万千瓦,求秦山核电站 一年需要消耗多少千克的裂变原料。 答案:(1) 92 235U+0 1 n→56 141Ba+36 92Kr+30 1n (2)3.22×10-11 J (3)2.48×103 kg 解析:(1)核反应方程:92 235U+0 1n→56 141Ba+36 92Kr+30 1n。 (2)一个铀核发生反应的质量亏损 Δm=mU+mn-mBa-mKr-3mn=mU-mBa-mKr-2mn=0.357 8×10-27 kg 一个铀核裂变释放能量为 ΔE=Δmc2=0.357 8×10-27×(3×108 ) 2 J=3.22×10-11 J。 (3)秦山核电站一年需要消耗的裂变原料的质量 m= 650 ×10 7×365 ×24×3 600 3.22×10 -11 ×390.313 9×10-27 kg=2.48×103 kg