第五章分層作業(yè)24核裂變與核聚變A級(jí)必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.重核裂變和輕核聚變是人類獲得核能的兩種主要途徑,關(guān)于裂變和聚變,下列說法正確的是()A.裂變釋放能量,聚變汲取能量B.裂變過程有質(zhì)量虧損,聚變過程無質(zhì)量虧損C.裂變和聚變都可以釋放出巨大的能量D.太陽能來源于太陽內(nèi)部發(fā)生的核裂變2.如圖所示為原子核裂變并發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的示意圖,鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的,一種典型的鈾核裂變對(duì)應(yīng)的核反應(yīng)方程是

92235U+01nX+

38bY+201A.a=53,b=93 B.a=54,b=94C.a=53,b=94 D.a=54,b=933.(2024山東菏澤高二期末)一般核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,通過鈾235鏈?zhǔn)椒磻?yīng)實(shí)現(xiàn)核能的可控釋放。下列關(guān)于核反應(yīng)堆工作的說法正確的是()A.正常運(yùn)行的反應(yīng)堆,水泥防護(hù)層外能檢測到大量α粒子B.中子速度越快越簡單發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)C.通過變更鎘棒的插入深度來限制反應(yīng)速度D.鈾核裂變時(shí)釋放能量的多少與生成物種類無關(guān)4.(2024江西九江高二期末)目前核能發(fā)電都是利用核裂變反應(yīng),其中一個(gè)主要的裂變方程為

92235U+01nX+38A.產(chǎn)物X原子核中含有85個(gè)中子B.太陽輻射能量的主要來源也是重核裂變C.裂變過程中釋放核能是因?yàn)楫a(chǎn)物中新核的比結(jié)合能小D.鍶90也是鈾235的裂變產(chǎn)物,其半衰期為28年,那么經(jīng)過56年鍶90就衰變完了5.(多選)(2024云南昆明高二期末)如圖所示是核電站工作流程圖,關(guān)于核能,下列說法正確的是()A.核反應(yīng)堆可以把核能干脆轉(zhuǎn)化為電能B.核反應(yīng)堆利用的是原子核衰變過程產(chǎn)生的能量C.核反應(yīng)生成物的比結(jié)合能大于反應(yīng)物的比結(jié)合能D.水泥防護(hù)層的作用是屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線6.(多選)(2024河北唐山高二期末)關(guān)于核聚變,下列說法正確的是()A.核聚變可以在常溫下發(fā)生B.太陽釋放的巨大能量是核聚變產(chǎn)生的C.聚變反應(yīng)比較好限制,因此能源危機(jī)立刻會(huì)解決D.“人造太陽”內(nèi)部的反應(yīng)是

12H+17.(2024河北石家莊高二期末)海水中富含氘,氘核

12H可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量,其總效果可用反應(yīng)式612H224He+211H+nX+43.(1)反應(yīng)式中X是什么粒子并確定n的數(shù)值;(2)若0.6kg海水中的氘核全發(fā)生聚變反應(yīng),其釋放的能量為多少M(fèi)eV。B級(jí)關(guān)鍵實(shí)力提升練8.核電站中核反應(yīng)堆的核反應(yīng)方程式

92235U+Ba+

3692Kr+3A.這個(gè)反應(yīng)屬于輕核聚變B.反應(yīng)條件是鈾塊要達(dá)到臨界體積C.由這個(gè)反應(yīng)可知比結(jié)合能為201MeVD.這個(gè)方程式可寫為

92235UBa+

36929.太陽內(nèi)部的核聚變可以釋放出大量的能量,這些能以電磁輻射的形式向四面八方輻射出去,其總功率達(dá)到P0=3.8×1026W。設(shè)太陽上的熱核反應(yīng)是4個(gè)質(zhì)子聚合成1個(gè)氦核同時(shí)放出2個(gè)中微子(質(zhì)量遠(yuǎn)小于電子質(zhì)量,穿透實(shí)力極強(qiáng)的中性粒子,可用υ表示)和另一種帶電粒子(用

10e表示),且知每一次這樣的核反應(yīng)質(zhì)量虧損為5.0×10-29kg,已知真空中的光速c=3×108m/s,電子的電荷量e=1.6×10-19C。則每秒鐘太陽產(chǎn)生中微子的個(gè)數(shù)為(A.8×1037 B.8×1038C.2×1037 D.2×103810.(多選)1932年,考克饒夫和瓦爾頓用質(zhì)子加速器進(jìn)行人工核蛻變?cè)囼?yàn),驗(yàn)證了質(zhì)能關(guān)系的正確性。在試驗(yàn)中,鋰原子核俘獲一個(gè)質(zhì)子后成為不穩(wěn)定的鈹原子核,隨后又蛻變?yōu)閮蓚€(gè)原子核,核反應(yīng)方程為

37Li+Be2X。已知

11H、37Li、X的質(zhì)量分別為m1=1.00728u、m2=7.01601u、m3=4A.鈹原子核內(nèi)的中子數(shù)是4B.X表示的是氚原子核C.質(zhì)量虧損Δm=4.02178uD.釋放的核能ΔE=18.88MeV11.核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,其中一種典型的核裂變反應(yīng)方程為

92235U+01n

3890A.92235U的比結(jié)合能大于B.3890Sr的結(jié)合能大于C.A=136,Z=54D.目前的核電站是利用

12H+112.(2024山東日照高二期末)已知兩個(gè)氘核聚變生成一個(gè)

23He核和一個(gè)中子,氘核質(zhì)量為2.0136u,中子質(zhì)量為1.0087u,23He核的質(zhì)量為3.0150u(質(zhì)量虧損為1u時(shí),釋放的能量為931(1)寫出該反應(yīng)的核反應(yīng)方程。(2)若兩個(gè)速率相等的氘核對(duì)心碰撞聚變成

23He核并放出一個(gè)中子,釋放的核能也全部轉(zhuǎn)化為

23He核與中子的動(dòng)能。反應(yīng)前每個(gè)氘核的動(dòng)能為0

分層作業(yè)24核裂變與核聚變1.C裂變和聚變過程中都釋放能量,故A錯(cuò)誤;裂變和聚變過程中都釋放能量,依據(jù)質(zhì)能方程可知裂變過程和聚變過程都有質(zhì)量虧損,故B錯(cuò)誤;裂變和聚變都可以釋放出巨大的能量,故C正確;太陽能來源于太陽內(nèi)部發(fā)生的核聚變,故D錯(cuò)誤。2.B核反應(yīng)質(zhì)子數(shù)守恒92=a+38核反應(yīng)質(zhì)量數(shù)守恒235+1=140+b+2聯(lián)立得a=54,b=94。故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。3.C正常運(yùn)行的反應(yīng)堆主要的輻射有γ輻射和中子輻射,所以水泥防護(hù)層外不行能檢測到大量α粒子,故A錯(cuò)誤;中子速度越快越不簡單使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生,故B錯(cuò)誤;利用鎘棒對(duì)中子汲取實(shí)力強(qiáng)的特點(diǎn),通過變更鎘棒的插入深度,從而變更中子的數(shù)量來限制反應(yīng)速度,故C正確;核裂變釋放的能量與反應(yīng)前后質(zhì)量虧損有關(guān),鈾核裂變時(shí)會(huì)因生成物種類不同導(dǎo)致質(zhì)量虧損不同,釋放能量不同,故D錯(cuò)誤。4.A設(shè)X原子核中有x個(gè)質(zhì)子,質(zhì)量數(shù)為y,依據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒,則有92=x+38,235+1=y+95+1×2,解得x=54,y=139,則X原子核中含有中子數(shù)為139-54=85,故A正確;太陽內(nèi)部發(fā)生的是輕核聚變,故B錯(cuò)誤;重核裂變釋放核能是因?yàn)樾潞说谋冉Y(jié)合能大于原來重核的比結(jié)合能,故C錯(cuò)誤;依據(jù)半衰期的定義,經(jīng)過56年鍶90剩下原來的四分之一,故D錯(cuò)誤。5.CD核反應(yīng)堆把核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,再轉(zhuǎn)化為電能,故A錯(cuò)誤;核反應(yīng)堆利用的是核裂變過程產(chǎn)生的能量,故B錯(cuò)誤;核反應(yīng)堆中發(fā)生核反應(yīng)要放出熱量,則核反應(yīng)生成物的比結(jié)合能大于反應(yīng)物的比結(jié)合能,故C正確;水泥防護(hù)層的作用是屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線,故D正確。6.BD核聚變屬于熱核反應(yīng),必需在高溫下進(jìn)行,故A錯(cuò)誤;太陽釋放的巨大能量是核聚變產(chǎn)生的,故B正確;要實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng),必需使參與反應(yīng)的輕核充分接近,須要數(shù)百萬度高溫,聚變反應(yīng)一旦實(shí)現(xiàn),可在瞬間產(chǎn)生大量熱能,地球上沒有任何容器能夠承受如此高的溫度,實(shí)現(xiàn)受控?zé)岷朔磻?yīng)還須要很長一段路,故C錯(cuò)誤;“人造太陽”內(nèi)部的反應(yīng)是輕核聚變,反應(yīng)方程為

12H+17.答案(1)中子n=2(2)4.315×1022MeV解析(1)依據(jù)電荷數(shù)守恒可知,X的電荷數(shù)為0,可確定為中子,再依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知n=2。(2)依據(jù)題意可知,0.6kg海水中發(fā)生上述反應(yīng)的次數(shù)m=0.6×1.0×一次反應(yīng)釋放能量43.15MeV,則m次釋放的能量為Q=43.15m可得Q=4.315×1022MeV。8.B這個(gè)反應(yīng)屬于重核裂變,故A錯(cuò)誤;中子由于速度大,假如鈾塊太小中子穿過不留在里面,故反應(yīng)條件是鈾塊要達(dá)到臨界體積,故B正確;201MeV是該反應(yīng)所釋放的能量,而比結(jié)合能是把原子核拆分成單個(gè)核子須要汲取的能量或核子結(jié)合成原子核所釋放的能量,兩者意義不同,故C錯(cuò)誤;

92235U56141Ba+3692Kr+9.D依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,得E0=Δmc2=5.0×10-29×(3×108)2J,每秒太陽發(fā)生的核反應(yīng)的次數(shù)n=ΔEE0=3.8×1026×15.010.AD依據(jù)核反應(yīng)方程滿意質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,可知方程為

37Li+11HBe224He,則Z=4,A=8,鈹原子核內(nèi)的中子數(shù)是4,X表示的是氦核,故A正確,B錯(cuò)誤;核反應(yīng)質(zhì)量虧損為Δm=m1+m2-2m3=0.02027u,則釋放的核能為ΔE=(0.02027×931.5)MeV,解得Δ11.C比結(jié)合能越大,原子核越難分別成單個(gè)核子,即原子核中核子結(jié)合得越堅(jiān)固,原子核越穩(wěn)定,由于

3890Sr比

92235U穩(wěn)定,則

92235U的比結(jié)合能小于

3890Sr的比結(jié)合能,故A錯(cuò)誤;依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有235+1=90+A+10,92=38+Z,解得A=136,Z=54,故C正確;組成原子核的核子數(shù)越多,它的結(jié)合能越大,由于

3890Sr的核子數(shù)為90,小于

Z12.答案(1)12H+12HHe+01n解析(1)兩個(gè)氘核聚變