【知识点梳理】
1、一种典型的铀核裂变(用1个中子轰击铀核,裂变成钡和氪同时放出3个中子):
如果放出的中子再去轰击其它铀核再引起新的裂变,如此一代接一代进行下去,叫做核裂变的
链式反应。
2、要使链式反应能进行下去,铀块要达到一定的体积,否则中子在铀块中通过时无法打中铀核而跑到铀块外面去,因此裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的
临界体积。
3、原子核的链式反应中,中子的速度与热运动的速度相当时最适合引发核裂变(太快会与原子核“擦肩而过”),因此在人工控制的链式反应中,要把裂变产生的速度很大的快中子减速,就要放置慢化剂(通常用石墨、重水、普通水),使快中子跟慢化剂中的原子核碰撞后速度降下来。
4、为了控制链式反应速度,就要调节中子的数量,核反应堆中插入一些镉棒来吸收中子使反应速度变慢。
5、在石墨、重水、轻水(普通水)做慢化剂中,普通水中的氢原子与中子的质量相当,减速效果非常好(甚至使链式反应难以进行下去),石墨与重水作慢化剂运行过程中可以产生制造原子弹用的钚(引起国际政治问题),现在有了高浓度的核燃料,所以可以用普通水作慢化剂(因浓度高,吸收掉一些中子也没关系)。
【同步习题】
1、关于重核裂变,下列说法正确的是( )
A.重核裂变为两个中等质量的核时,重核的中子数要比裂变后的两个中等质量核的中子数之和少
B.只要用中子轰击铀块,就一定能发生链式反应
C.为了使裂变的链式反应容易发生,不能利用裂变时产生的中子
D.裂变过程中释放能量,质量亏损
【答案】D
【解析】重核裂变为两个中等质量的核时,会产生2~3个中子,因而裂变后两个中等质量核的中子数之和比重核的少,A错误; 链式反应的发生是有条件的,铀块的体积必须大于其发生链式反应的临界体积,链式反应一旦发生,中子轰击铀核裂变产生的中子再次引起其他铀核的裂变,且能不断继续下去,B、C错误; 重核裂变时质量发生亏损,对外释放能量,D正确
2、关于重核的裂变,以下说法正确的是( )
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,所以核子数要减少
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
【答案】D
【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,A错误.链式反应是有条件的,即铀块的体积必须大于其临界体积,如果体积不够大,中子从铀块中穿过,则链式反应不会发生,B错误.在裂变反应中会释放大量的能量,发生质量亏损,但核子数不变,C错误,D正确
3、2018年6月5日是第47个世界环境日,“绿水青山就是金山银山”,中国向世界发出“绿色治理”的铿锵之音,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.目前核电站获取核能的基本核反应方程可能是( )
【答案】B
【解析】现在的核电站用的是裂变反应获取能量,A是α衰变,故A错误;B是裂变反应,故B正确;C是β衰变,故C错误;D是发现质子的反应,故D错误
4、铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应,则a+b可能是( )
【答案】A
【解析】核反应前后质量数和电荷数都守恒,A都守恒,B质量数不守恒,C电荷数不守恒,D都不守恒,选项A正确
5、在下列描述的核过程的方程中,属于裂变的是( )
【答案】D
【解析】裂变是重核在中子的轰击下裂变成轻核,选项D正确
6、下列说法中正确的是( )
A.根据爱因斯坦质能方程,物体具有的能量和它的质量之间存在着正比关系
B.核反应方程 属于裂变
C.卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构
D.β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
【答案】A
【解析】根据爱因斯坦质能方程,物体具有的能量和它的质量之间存在着正比关系,选项A正确;核反应方程
属于α衰变方程,选项B错误;卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构理论,选项C错误;β衰变中产生的β射线实际上是原子核中的中子转化为质子时放出的电子而形成的,选项D错误
7、当一个铀核裂变时,它所产生的两个核( )
A.含有总质子数比裂变前铀核的质子数少
B.含有的总中子数比裂变前铀核的中子数少
C.比结合能比裂变前铀核的比结合能小
D.可能是多种形式的两个核的组合
【答案】BD
【解析】由于在铀核裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子,与铀核相比,两个新核的总质子数没有发生变化,而总中子数减少,A错误,B正确;裂变发生质量亏损,释放能量,产物的比结合能更大,在铀核裂变反应中,产物并不是唯一的,故C错误,D正确
8、(多选)关于核反应堆,下列说法正确的是( )
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量
【答案】ABD
【解析】铀棒是核燃料,裂变时可放出能量,选项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,选项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,选项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,选项D正确
9、(核电站应用)每昼夜消耗220g铀235的核能发电站,如果效率为25%,它能产生的电功率为多大?(每个铀核裂变时放出的能量为200MeV)
【答案】
10、受中子轰击时会发生裂变,产生和 ,同时放出200MeV的能量.现要建设发电能力是50万千瓦的核电站,用铀235作为原子锅炉的燃料,假设核裂变释放的能量全部被用来发电,那么一天需要纯铀235的质量为多少?(阿伏伽德罗常数取6.02×1023mol-1,铀235的摩尔质量为235g/mol)
【答案】
11、