第六节核裂变一、选择题1.山东荣成石岛湾核电站总装机规模400万千瓦。
核电站与火电站相比较，下列说法错误的是(B)A．核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远大于煤炭C．在经济效益方面核电与火电不相上下D．核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理解析：核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A正确；就可采储量所提供的能量来说，远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B错误；在经济效益方面核电与火电不相上下，C正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理，D正确。
2.关于重核裂变，下列说法正确的是(D)A．重核裂变成中等核要吸收能量B．中子进入铀块中时，一定能发生链式反应C．重核裂变过程中质量数减少D．较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能解题指导：裂变反应特点―→规律―→发生条件解析：中等大小的原子核的平均结合能最大，这些核最稳定。
如果使较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出能量。
由此知A错误，D正确；当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子如果能引起其他铀核裂变，链式反应才能进行，B错误；核反应满足电荷数守恒和质量数守恒，C错误。
,3.(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其中一种裂变反应式是23592U＋10n→14456 Ba＋8936Kr＋310n。
下列说法正确的有(AC)A．上述裂变反应中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析：裂变反应式中的10n为中子，铀块只有体积大于临界体积，才能发生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，A、C对B错；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，D错。
4.(多选)如图是慢中子反应堆的示意图，对核反应堆的下列说法中正确的是(BC)A．铀235容易吸收快中子发生裂变反应B．快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应C．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些D．若要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些解题指导：深入理解核反应堆的工作原理，是处理该类问题的关键。
解析：根据铀235的特点，它更容易吸收慢中子而发生裂变，A 错误；在反应堆中减速剂的作用就是减少快中子能量从而更易让铀235吸收裂变，B 正确；链式反应的剧烈程度取决于裂变释放出的中子总数，镉控制棒可以吸收中子，因而可以控制核反应的快慢，即插入的深，吸收的多，反应将变慢，反之将加快，C 正确，D 错误。
,5.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，它们是( A )A ．原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统B ．原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统C ．原子燃料、慢化剂、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解析：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，它主要由原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统四部分组成，故A 正确。
6．前不久，新华社评出2017年国际十大新闻：朝鲜核导试验半岛局势趋紧列第五。
有关核反应方程，下列说法正确的是( A )A ．238 92U →234 90Th ＋42He 属于α衰变B ．14 7N ＋42He →17 8O ＋11H 是β衰变C ． 核反应方程210 84Po →y 82X ＋42He 中的y ＝206，X 的中子个数为128D ． 铀核裂变的核反应为238 92U →141 36Ba ＋9236Kr ＋210n解析：α衰变是重核自发的放出α粒子的天然放射现象，其中α粒子是42He ，故A正确；14 7N ＋42He →17 8O ＋11H 是发现质子的原子核人工转变，故B 错误；X 的中子个数为206－82＝124，故C 错误；铀核裂变属于重核裂变，不能自发进行，故D 错误。
7.235 92U 吸收一个慢中子后，分裂成136 54Xe 和9038Sr ，还放出( C )A ．1个α粒子B ．3个中子C ．10个中子D ．10个质子解析：设放出的粒子的质量数为x ，电荷数为y ，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒。
由题意可知⎩⎨⎧235＋1＝136＋90＋x 92＝54＋38＋y 则⎩⎨⎧x ＝10y ＝0由此判定该核反应放出的一定是中子，且个数是10，C 选项正确。
8．中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%。
为了实现负责任大国的承诺，我国将新建核电站项目。
目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是( A )A ．235 92U ＋10n ―→9038Sr ＋136 54Xe ＋1010nB ．2411Na ―→2412Mg ＋ 0－1eC ．14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11HD ．238 92U ―→234 90Th ＋42He解析：重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A 是裂变反应，A 正确；B 为β衰变，C 是发现质子的反应，D 是α衰变。
9．1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线。
下列关于这个实验的说法中正确的是( D )A ．这个实验的核反应方程是235 92U ＋10n ―→144 56Ba ＋8936Kr ＋10nB ．这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和C ．这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦的质能方程来计算D ．实验中产生的γ射线穿透能力极强解析：根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：235 92U ＋10n ―→144 56Ba ＋8936Kr ＋310n ，选项A 不正确；铀核裂变过程中产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B 、C 不正确；核反应中产生的γ射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D 正确。
10．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是( C )A．使用浓缩铀B．改变铀块的临界体积C．通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变参与反应的中子数D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度解析：在核反应中，使用的浓缩铀达到临界条件才能发生链式反应；在反应中石墨作为“慢化剂”使快中子减速为慢中子，使铀核能进一步反应，故它们都不是用来控制核反应速度的方法，A、B、D错误。
调节中子数目是控制反应速度的方法，镉棒具有很强的吸收中子的能力，C正确。
11．下列说法正确的是(AC)A．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为42H e＋147N→178O＋11HB．铀核裂变的核反应是23592U→14156Ba＋9236Kr＋210nC．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么，2个质子和2个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2D．铀(23892U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅(20682Pb)的过程中，有4个中子转变成质子解析：根据物理学史知选项A正确；铀核裂变必须吸收慢中子，B错误；根据爱因斯坦质能方程，知C正确；23892U→20682Pb＋842He＋60－1e，有6个中子转变或原子，故D错误。
12．关于原子核反应堆，下列说法正确的是(ABD)A．铀棒是核燃料，裂变时释放核能B．镉棒的作用是控制反应堆的功率C．石墨的作用是吸收中子D．冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能解析：铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，A正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，B正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，C错误；水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，D正确。
13．关于重核的裂变，以下说法正确的是(D)A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能解析：根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程。
其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量，链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积，如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生。
在裂变反应中核子数是不会减小的，如23592U裂变为9038Sr和13654Xe的核反应，其核反应方程为235U＋10n―→9038Sr＋13654Xe＋1010n，92其中各粒子质量分别为m U＝235.0439u，m n＝1.00867u，m Sr＝89.9077u，m Xe＝135.9072u，质量亏损为Δm＝(m U＋m n)－(m Sr＋m Xe＋10m n)＝0.1510u可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此选项A、B、C均错。
重核裂变为中等质量的原子核时，由于核子平均质量小，会发生质量亏损，从而释放出核能。
综上所述，选项D正确。
14．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于23592U的裂变，现有四种说法：①23592U原子核中有92个质子，143个中子；②23592U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为23592U＋10n→13954Xe ＋9538Sr＋210n；③23592U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；④一个23592U裂变能放出200MeV的能量，合3.2×10－11J。
以个说法中完全正确的是(D)A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④解析：由23592U的质量数和电荷数关系易知①正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确；半衰期不受外界因素干扰，故③错误；通过计算知④正确，故答案为D。
15．下面是铀核裂变反应中的一个：23592U＋10n―→13654Xe＋9038Sr＋1010n已知铀235的质量为235.0439u，中子质量为1.0087u，锶90的质量为89.9077 u，氙136的质量为135.9072u，则此核反应中(BD)A．质量亏损为Δm＝235.0439u＋1.0087u－89.9077 u－135.9072uB．质量亏损为Δm＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)uC．释放的总能量为ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×(3×108)2JD．释放的总能量为ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×931.5MeV解析：计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单位，故A错误，B正确；质量单位为“u”时，可直接用“1u的亏损放出能量931.5MeV”计算总能量，故D正确，当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳，故C错误。