发布时间 : 星期三 文章高中物理鲁科版选修3-5 第4章 核能--练习及答案更新完毕开始阅读
第四章 核能
第1节 核力与核能
一、核力与核的稳定性
(1)核力
把原子核中的核子维系在一起的力． (2)核力特点
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①核力是短程力，作用范围在2_fm(1 fm＝1015 m)左右，它不能延伸到3_fm以外． ②当两核子间距离减小时，核力也迅速减小，至一定值时，核力表现为斥力．
③核力是一种强相互作用，若两质子之间的距离为1 fm，库仑力是200_N左右，核力必须非常强才能抵消所有质子库仑力的作用． (3)核素
具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子． (4)核素图
用横坐标表示质子数，纵坐标表示中子数，每一种核素用一小方块表示，所得到的图象． (5)核的稳定性
①核素的稳定区：几乎全落在一条曲线上，或紧靠曲线的两侧区域．
②稳定核素的中子数与质子数的关系：随着Z的增加，稳定核素的中子数越来越大于质子数．
二、结合能与质量亏损
(1)结合能
核子结合成原子核所释放的能量． (2)平均结合能
①定义：平均每个核子的结合能．
②意义：平均结合能越大，原子核越难分离成单个核子． (3)质量亏损 ①质量亏损：任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和，这一差值称为质量亏损．
②能量计算：质量亏损说明核子组成原子核放出能量，其大小为ΔE＝Δmc2.
1．下列关于结合能和平均结合能的说法中，正确的是( )
A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能 B．平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也越大
C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都大 D．中等质量的原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大 2．下列关于平均结合能的说法正确的是( )
A．核子数越多，平均结合能越大 B．核子数越多，平均结合能越小 C．结合能越大，平均结合能越大 D．平均结合能越大，原子核越稳定 3．关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中不正确的是( ) A．原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时核力做的功 B．原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功 C．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量
D．不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比轻核的平均结合能大 4．下列说法中正确的是( )
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A．质子与中子的质量不等，但质量数相等
B．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力 C．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同 D．除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力
5．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为 ( )
A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力 B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力 C．核子间存在着强大的核力 D．核子间存在着复杂的磁力
6．对结合能、平均结合能的认识，下列说法正确的是( ) A．一切原子核均具有结合能
B．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量 C．结合能越大的原子核越稳定
D．平均结合能越大的原子核越稳定 7．已知氮核质量mN＝14.007 53 u，氧核质量mO＝17.004 54 u，氦核质量mHe＝4.003 87 u，
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质子质量mH＝1.008 15 u，试判断核反应147N＋2He→8O＋1H是吸能反应，还是放能反应？能量变化多少？
【答案】 吸能反应 1.2 MeV 8．一个锂核(73Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知质子的质量是1.673 6×10－27－－
kg，锂核的质量是11.650 5×1027 kg，氦核的质量是6.646 6×1027 kg. (1)写出上述核反应的方程；
(2)计算上述核反应释放出的能量．(保留3位有效数字)
1412 J 【答案】 (1)73Li＋1H→22He (2)2.78×10
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9．2个质子和1个中子结合可以生成氦3，反应方程式：21→31H＋0n―2He，已知每个质子的质量为1.007 277 u，中子的质量为1.008 665 u，氦32He的质量为3.002 315 u．试求氦3的结合能．
－
【答案】 3.124×10
－12
J或19.47 MeV
第2节 核裂变
一、重核的裂变
(1)定义：重核分裂为质量较小的核，释放出能量的反应． (2)条件：中子轰击铀核，一般分裂为质量差不多的两块． (3)裂变能：核裂变释放的能量，也称核能或原子能．
(4)链式反应：当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子再引起其他铀核裂变，且能不断的继续下去，称为链式反应．
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235U裂变的产物多种多样，其中有代表性的有 (5)反应产物： 92
12359513910n＋ 92U→38Sr＋ 54Xe＋20n 12351419210n＋ 92U→ 56Ba＋36Kr＋30n.
(6)临界体积：能够发生链式反应的铀块的最小体积．
二、裂变反应堆
(1)核反应堆：能维持和控制核裂变的装置．
(2)核反应堆的构成：堆芯、中子反射层、控制系统和防护层等部分． ①堆芯：由燃料棒、减速剂和冷却剂组成．
②中子反射层：反射核裂变中产生的中子，使其进一步参加链式反应． ③控制棒：用能吸收慢中子的镉或硼钢制成，以控制链式反应的速度． (3)核反应堆与原子弹爆炸的比较
原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的，为了用人工方法控制链式反应的速度，使核能比较平缓地释放出来，人们制成了核反应堆(核电站的核心设施)．核反应堆是人工控制链式反应的装置．
(4)核电站发电的主要原理
核燃料裂变释放的能量使反应区温度升高．水或液态的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．反应堆放出的热使水变成水蒸气，这些高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电．这一部分的工作原理和火力发电相同．
三、铀核的裂变及链式反应
1．铀核的裂变
(1)两种典型的裂变反应： 235U＋1n→141Ba＋92Kr＋31n 920 56360235U＋1n→95Sr＋139Xe＋21n 92038 540(2)235 92U核裂变释放的能量是巨大的，平均结合能是7.5 MeV.而中等质量的核的平均结合能是8.5 MeV，裂变反应中每个核子释放的能量约1 MeV. 2．裂变的解释
(1)核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状．
(2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2～3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能． 3．链式反应的条件
铀块的体积等于或大于临界体积(铀块的质量等于或大于临界质量)．
1．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，所以核子数要减小 D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能 2．关于重核裂变，下列说法正确的是( ) 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
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3．（多选）下列关于重核裂变的说法中正确的是( )
A．裂变过程中释放能量 B．裂变过程中吸收能量 C．反应过程中质量增加 D．反应过程中质量减少 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： 235U＋1n→a＋b＋21n 则a＋b可能是( ) 9200
9314192
A.140 54Xe＋36Kr B. 56Ba＋36Kr
9314094
C.141 56Ba＋38Sr D. 54Xe＋38Sr
5．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是( ) A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度 B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量
C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量
D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度 6．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是( ) 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，以控制反应速度 D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度 7．现已建成的核电站的能量来自于( )
A．天然放射性元素衰变放出的能量 B．人工放射性同位素放出的能量 C．重核裂变放出的能量 D．化学反应放出的能量 8．下列核反应中，表示核裂变的是( )
42351921
A.238→234→141 92U― 90Th＋2He B. 92U＋0n― 56Ba＋36Kr＋30n
0941
C.30→30→1215P―14Si＋1e D.4Be＋2He― 6C＋0n 9．利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要因为( ) A．它比较容易发生链式反应 B．能自动裂变，与体积无关
C．铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能
D．铀235价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多 10．铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应( )
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
第3节 核聚变
第4节 核能的利用与环境保护
一、轻核聚变及可控热核聚变反应
(1)轻核聚变
采用轻核聚合成较重核引起结合能变化的方式可获得核能．这样的核反应称为轻核聚变． (2)太阳内部核聚变的反应方程 2H＋3H→4He＋1n. 1120
(3)核子聚变的条件
要使核子发生聚变，必须使核子接近核力能发生作用的范围． (4)物质第四态——等离子态
高温等离子体的密度及维持时间达到一定值时才能实现聚变． (5)约束等离子体的三种方式：引力约束、磁约束、惯性约束．
二、核能的利用及环境保护
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