課時評價作業(十九)裂變和聚變A級基礎鞏固1．重核裂變和輕核聚變是人類利用核能的兩種主要方法，下列有關它們的說法正確的是()A．裂變和聚變的過程都有質量虧損B．裂變過程有質量虧損，聚變過程質量有所增加C．裂變過程質量有所增加，聚變過程有質量虧損D．裂變和聚變過程中質量都有所增加答案：A2．核裂變反應中釋放出的能量來自()A．核子消失轉化為能量B．原子中電子與原子核的電勢能減小C．入射的中子消失轉化為能量D．原子核的比結合能變大，釋放出能量答案：D3．在核反應堆中，控制鈾235核裂變反應速度的方法是()A．使用濃縮鈾B．改變鈾塊的臨界體積C．通過自動控制裝置，改變鎘棒插入的深度，以控制反應速度D．利用石墨與中子的碰撞來改變中子的速度答案：C4．(多選)一個質子和一個中子結合成氘核，同時放出γ光子，以下說法正確的是()A．反應中氘核的質量一定小于反應前質子和中子的質量之和B．反應前后的質量數不變，因而質量不變C．γ光子的能量為Δmc2，Δm為反應中的質量虧損，c為光在真空中的速度D．核反應方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ答案：ACD5．(多選)用中子(eq\o\al(1,0)n)轟擊鈾核(eq\o\al(235,92)U)產生裂變反應，會產生鋇核(eq\o\al(144,56)Ba)和氪核(eq\o\al(89,36)Kr)并釋放出中子(eq\o\al(1,0)n)，當達到某些條件時可發生鏈式反應；一個鈾核(eq\o\al(235,92)U)裂變時釋放的能量約為200MeV(1eV＝1.6×10－19J)．真空中的光速為3×108m/s，下列說法正確的是()A．eq\o\al(235,92)U的裂變方程為eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nB．eq\o\al(235,92)U的裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．一個eq\o\al(235,92)U裂變時，質量虧損約為7.1×10－28kgD．一個eq\o\al(235,92)U裂變時，質量虧損約為3.6×10－28kg解析：eq\o\al(235,92)U的裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，故A錯誤，B正確；一個鈾核(eq\o\al(235,92)U)裂變時釋放的能量約為200MeV，根據愛因斯坦質能方程得，質量虧損Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(200×106×1.6×10－19,9×1016)kg≈3.6×10－28kg，故C錯誤，D正確．答案：BD6．(2022·江蘇蘇州統考模擬)目前我們學習過的核反應有4種類型，下列核反應方程的類型說法正確的是()①eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e②eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n③eq\o\al(19,9)F＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(22,10)Ne＋eq\o\al(1,1)H④eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nA．①人工核轉變、②核裂變、③核聚變、④衰變B．①衰變、②核裂變、③核聚變、④人工核轉變C．①人工核轉變、②核聚變、③衰變、④核裂變D．①衰變、②核裂變、③人工核轉變、④核聚變解析：①是放射性元素放射出粒子而轉變為另一種元素的過程，屬于原子核的衰變；②是重核分裂成兩個中等質量的原子核，屬于核裂變；③是高能粒子轟擊原子核使之轉變為另一種原子核的過程，屬于原子核的人工轉變；④是輕核結合成較重的原子核，屬于核聚變．所以以上反應類型依次屬于衰變、核裂變、人工轉變、核聚變．答案：DB級能力提升7．(2023·江蘇鹽城中學高三校考期末)(多選)目前科學家正在研究“快中子堆”技術來發電，“快中子堆”技術發電的原理是：快中子反應堆不用eq\o\al(235,92)U，而用eq\o\al(239,94)Pu作燃料，但在堆心燃料eq\o\al(239,94)Pu的外圍放置eq\o\al(238,92)U，eq\o\al(239,94)Pu發生裂變反應時放出來的高速中子(快中子)，被裝在外圍再生區的eq\o\al(238,92)U吸收，eq\o\al(238,92)U吸收快中子后變成eq\o\al(239,92)U，eq\o\al(239,92)U很不穩定，很快發生β衰變變成eq\o\al(239,94)Pu.eq\o\al(239,94)Pu在裂變產生能量的同時，又不斷地將eq\o\al(238,92)U變成可用燃料eq\o\al(239,94)Pu，在一定時間內核燃料越燒越多.eq\o\al(239,92)U發生β衰變時釋放的能量全部轉化為eq\o\al(239,94)Pu和β粒子的動能，設eq\o\al(239,94)Pu、β粒子的質量分別為M、m，則()A．eq\o\al(239,94)Pu與eq\o\al(239,92)U的中子數相同B．eq\o\al(238,92)U吸收快中子后變成鈾eq\o\al(239,92)U屬于核聚變C．eq\o\al(239,92)U經過2次β衰變后變成eq\o\al(239,94)PuD．靜止的eq\o\al(239,92)U發生β衰變釋放出動能為E0的β粒子，該衰變中質量虧損為eq\f(（M＋m）,Mc2)E0解析：eq\o\al(239,94)Pu的中子數為145，eq\o\al(239,92)U的中子數為147，故A錯誤．根據核聚變反應的定義可知該反應不屬于核聚變，故B錯誤．根據eq\o\al(239,92)U→eq\o\al(239,94)Pu＋2eq\o\al(0,－1)e，發生一次β衰變放出一個電子，故eq\o\al(239,92)U經過2次β衰變后變成eq\o\al(239,94)Pu，故C正確．靜止的eq\o\al(239,92)U發生β衰變后滿足動能關系eq\f(EkPu,E0)＝eq\f(m,M)，解得EkPu＝eq\f(m,M)E0.由愛因斯坦質能方程可得E0＋eq\f(m,M)E0＝Δmc2，解得該衰變中質量虧損為Δm＝eq\f(M＋m,Mc2)E0，故D正確．答案：CD8．(多選)根據新華社報道，由我國自行設計、研制的世界上第一套全超導核聚變實驗裝置，又稱“人造太陽”，已完成了首次工程調試．下列關于“人造太陽”的說法正確的是()A．“人造太陽”的核反應方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB．“人造太陽”的核反應方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．“人造太陽”釋放的能量大小計算公式是ΔE＝Δmc2D．“人造太陽”核能大小計算公式是ΔE＝eq\f(1,2)Δmc2解析：“人造太陽”的核反應是氘核和氚核進行的核聚變反應，故A正確；質量較重的鈾核通過核反應產生中等質量的鋇核和氪核，屬于核裂變反應，故B錯誤；核聚變過程中出現質量虧損，根據愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2，可求出核反應釋放的能量，故C正確，D錯誤．答案：AC9．(2022·云南曲靖校考模擬)科學研究表明，太陽核心的溫度極高、壓力極大，使得太陽內部每4個氫核(eq\o\al(1,1)H)轉化為1個氦核(eq\o\al(4,2)He)和幾個正電子并釋放出大量能量．假設生成的所有正電子均定向移動，且正電子在8×10－4s時間內定向移動形成的平均電流為8.0×10－8A，已知電子的電荷量為1.6×10－19C，則在這段時間內發生核聚變的氫核(eq\o\al(1,1)H)的個數為()A．8.0×108 B．4.8×108C．3.2×108 D．2.4×108解析：根據電荷數與質量數守恒可得4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)H＋2eq\o\al(0,1)e，每4個氫核轉化為1個氦核和2個正電子，根據公式可得q＝It＝8×10－4×8.0×10－8C＝6.4×10－11C，正電子個數為n＝eq\f(q,e)＝eq\f(6.4×10－11,1.6×10－19)＝4×108.由上可知發生核聚變的氫核的個數為正電子個數的兩倍，即氫核的個數是8×108.故選A.答案：AC級拓展創新10.eq\o\al(235,92)U受中子轟擊時會發生裂變，產生eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr，同時放出200MeV的能量．現要建設發電能力是50萬千瓦的核電站，用鈾235作為核反應堆的燃料，假設核裂變釋放的能量全部用來發電，那么一天需要的純鈾235的質量為多少？(阿伏伽德羅常量取6.02×1023mol－1，結果保留三位有效數字)解析：核電站每天的發電量為E＝Pt＝50×104×103×24×3600J＝4.32×1013J.根據題意知，核電站一天的發電量就等于核電站在一天時間內鈾235裂變所釋放的總能量，故核電站一天消耗的鈾235的原子數目為N＝eq\f(F,200×106×1.6×10－19J)＝eq\f(4.32×1013,3.2×10－11)個＝1.35×1024個，則核電站一天需要的純鈾235的質量為m＝eq\f(N,NA)·m′＝eq\f(1.35×1024,6.02×1023)×235×10－3kg≈0.527kg.答案：0.527kg11．有一種核聚變反應是由氫的同位素氘(又叫重氫)和氚(又叫超重氫)聚合成氦，并釋放一個中子．若已知氘原子的質量為2.0141u，氚原子的質量為3.0162u，氦原子的質量為4.0026u，中子的質量為1.0087u，1u＝1.66×10－27kg.(1)寫出氘和氚聚合的核反應方程；(2)試計算這個核反應釋放出來的能量；(3)若建一座功率為3.0×105kW的核聚變電站，假設聚變所產生的能量有一半轉變成電能，每年要消耗氘的質量是多少？(一年按3.2×107s計算，光速c＝3.0×108m/s，結果均保留兩位有效數字)解析：(1)核反應方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)H＋