2019-2020学年人教新课标选修3-5 19.6核裂变 达标作业（解析版)
文档属性
| 名称 | 2019-2020学年人教新课标选修3-5 19.6核裂变 达标作业（解析版) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 136.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-02-11 22:33:34 | ||
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文档简介
19.6核裂变
达标作业（解析版)
1．关于原子核及其变化，下列说法中正确的是（ ）
A．衰变和裂变都能自发的发生
B．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
C．升高温度可以使放射性元素的半衰期缩短
D．同种放射性元素在化合物中的半衰期与单质中的半衰期相等
2．下列核反应方程中属于β衰变的是( )
A． B．
C． D．
3．下列说法正确的是( )
A．研制核武器的钚239()由铀239()经过4次β衰变而产生
B．发现中子的核反应方程是＋→＋
C．20g的经过两个半衰期后其质量变为15g
D．在中子轰击下，生成和的核反应前后，原子核的核子总数减少
4．1933年至1934年间，约里奥居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为，反应生成物像天然放射性元素一样衰变，放出正电子且伴随产生中微子，核反应方程为．则下列说法正确的是
A．当温度、压强等条件变化时，放射性元素的半衰期随之变化
B．中微子的质量数A=0，电荷数Z=0
C．正电子产生的原因可能是核外电子转变成的
D．两个质子和两个中子结合成一个α粒子，则质子与中子的质量之和一定等于α粒子的质量
5．下列关于原子物理知识的叙述正确的是
A．衰变中产生的射线是原子的核外电子挣脱原子核的束缚形成的
B．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．两个轻核结合成一个中等质量的核，存在质量亏损
D．对于一个特定的氡原子，如果知道了半衰期，就能准确的预言它在何时衰变
6．关于原子和原子核，下列说法中正确的是
A．甲图所示的氢原子光谱的分离特征可以用经典物理学解释
B．由乙图可知，原子核中的平均核子质量比的要小
C．要产生丙图所示的链式反应，裂变物质必须具有一定的体积或质量
D．根据丁图可知，1g氡经过38天还剩下0.1g没发生衰变
7．太阳因核聚变释放出巨大的能量，其质量不断减少。太阳光从太阳射到月球表面的时间约500s，月球表面每平米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为1.4×103J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近
A．4×109kg B．4×l012kg C．4×l018kg D．4×1024kg
8．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等。在下列核反应中，属于核裂变反应的是（ ）
A．
B．
C．
D．
9．据国内媒体报道，中国南海“充电宝”的构想即将实现，大陆第一座海上浮动核电站即将建设完成。据专家透露，中国计划建造20个海上浮动核电站，主要用于海水淡化、资源开发以及为护航潜艇和南海各地区供电。此类核电站采用的是“核裂变”技术,受中子轰击时会发生裂变，产生和，同时放出能量，已知每个铀核裂变时释放的能量约为200 MeV，阿伏加德罗常数取NA＝6.0×1023mol－1。则下列说法中正确的是
A．核反应方程为： ( ( (2
B．的结合能比的结合能大
C．只有铀块的体积不小于临界体积时才能发生链式反应
D．若有 1mol的铀发生核反应，且核裂变释放的能量一半转化为电能，则产生的电能约为 9.6×1012J
10．铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是.下列说法正确的有（ ）
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
11．某一年，7颗人造卫星同时接收到来自远方的中子星发射的γ光子，经分析确认，1个负电子和1个正电子湮灭时放出2个频率相同的γ光子．已知负电子、正电子的静止质量m0=9.1×10－31 kg，又已知静止质量为m0的粒子，其能量E和湮灭前的动量p满足关系.式中c为光速，若负电子、正电子的动量为零，(普朗克常量h=6.63×10－34 J·s)，求
（1）写出湮灭的核反应方程；
（2）用动量的有关知识说明上述核反应不可能只放出一个光子；
（3）计算出γ光子的频率．
12．正电子发射计算机断层扫描（Positron emission tomography，简称PET）是一种核医学成像技术，它的基本原理是：将放射性同位素氟-18（BF）注入人体参与人体的代谢过程。氟一在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像（如图1），根据PET原理，回答下列问题：
(1)写出氟-18的衰变的方程式及正负电子发生湮灭的方程式。
(2)设电子质量为m，电荷量为e，光速为c，普朗克常数为h，求探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长，
(3)根据氟-18的衰变规律（如图2）（纵坐标表示任意时刻放射性元素的原子数与的原子数之比），氟-18的半衰期为多长时间？经过5小时人体内氟-18的残留量是初时的百分之几？
13．一种典型的铀核裂变方程是。这个反应中，符号X代表______，若该铀核裂变释放的核能为，则质量亏损是______
14．.是若干核反应的一种，其中为中子，X为未知粒子，y为X的个数，则X是______(选填“质子”“中子”或“电子”)，y=______.
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
A．衰变能自发发生，裂变不能自发发生，A错误；
B．衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，所以电子不是原子核的组成部分，B错误；
CD．元素原子核的半衰期是由元素本身决定，与元素所处的物理和化学状态无关，C错误，D正确。
故选D。
2．B
【解析】
有电子生成的核反应为β衰变，B对；
3．B
【解析】
【详解】
A．根据质量数守恒和电荷数守恒可写出衰变方程：
则发生了2次β衰变，A错误；
B．根据质量数守恒和电荷数守恒可知和史事可得发现中子的人工核转变方程：
＋→＋
故B正确；
C．20g经过两个半衰期后剩下的质量为
，
C错误；
D．重核裂变反应的核反应中质量数即核子数守恒，电荷数都守恒，释放核能对应质量亏损，D错误。
故选B。
4．B
【解析】
【详解】
A．放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项A错误；
B．根据质量数和电荷数守恒可知，中微子的质量数A=0，电荷数Z=0，选项B正确；
C．正电子产生的原因是核内的质子转化为中子时放出的，选项C错误；
D．两个质子和两个中子结合成一个α粒子要释放能量，根据质能方程及质量亏损可知，两个质子与两个中子的质量之和大于α粒子原子核的质量，故D错误；
5．C
【解析】
【详解】
A．β衰变所释放的电子，是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，实质是，而不是核外电子的电离，故A错误；
B．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合能大，原子核不一定越稳定，故B错误；
C．两个轻核结合成一个中等质量的核，会释放一定的能量，根据爱因斯坦质能方程可知存在质量亏损，故C正确；
D．对于一个特定的衰变原子，我们只知道它发生衰变的概率，并不知道它将何时发生衰变，发生多少衰变，大量的衰变原子满足统计规律存在半衰期，故D错误。
故选C。
6．C
【解析】
【详解】
A、经典物理学不能解释氢原子光谱的分离特征，故选项A错误；
B、核子的平均质量，即该种元素的平均分子质量，是原子质量与核子数的比值，原子序数小的原子和原子序数大的原子的平均核子质量大于中等质量的核（铁的平均核子质量最小），所以原子核中的平均核子质量比的要大，故选项B错误；
C、要产生丙图所示的链式反应，裂变物质必须具有一定的体积或质量，故选项C正确；
D、氡核其半衰期为3.8天，1g氡经过38天衰变剩下氡的质量为，故选项D错误；
7．A
【解析】
【详解】
由题可知，太阳每秒钟辐射的能量为：，其中，由爱因斯坦质量方程可知，，代入解得：，故A正确。
8．D
【解析】
【详解】
A．该反应是原子核的人工转变方程，选项A错误；
B．该反应是α衰变方程，选项B错误；
C．该反应是原子核的人工转变方程，选项C错误；
D．该反应是重核裂变方程，选项D正确；
故选D。
9．CD
【解析】
【详解】
A.核反应方程为： ；
B.中的比结合能比大，但结合能较小；
C.发生链式反应的条件这铀块的体积不小于临界体积；
D.由质能方程可计算得产生的电能为9.6×1012J。
故选CD。
10．AC
【解析】
由核反应方程式可以看出该反应生成了2个中子，A正确；铀块体积需达到临界体积才能发生链式反应，所以铀块体积对链式反应的发生有影响．B错误；铀核的链式反应可以通过控制棒进行人工控制，C正确；放射性物质的半衰期是元素本身的属性，与外界物理环境和化学环境均无关，D错误．故选AC．
11．（1）（2）见解析（3）1.24×1020Hz
【解析】
【详解】
（1）核反应方程为；
（2）若只放出一个光子，说明反应后总动量不为零，而反应前总动量为零，违反动量守恒定律，所以只放出一个光子是不可能的．
（3）正、负电子湮灭前的动量为零，则满足：，其中项为零，可知其对应的能量为，光子的能量满足，
由能量守恒有：，即得频率为；
12．(1) ；；(2)；(3)；
【解析】
【详解】
(1)根据质量数与质子数守恒，则有，氟-18的衰变方程：
正负电子湮灭方程：
(2)由质能方程得：
由能量守恒得：
化简得：
(3)氟-18的半衰期为：
当时，由可得：
13．中子
【解析】
【详解】
[1]据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为0，质量数为1，X为中子；
[2]根据质能方程可知，则此反应中发生质量亏损：
14．中子 3
【解析】
【详解】
[1] [2]设X的质量数为m，质子数为n，则在核裂变前后质量数守恒可知
电荷数守恒
解得
m=1
n=0
由此判断粒子为中子，y=3。
达标作业（解析版)
1．关于原子核及其变化，下列说法中正确的是（ ）
A．衰变和裂变都能自发的发生
B．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
C．升高温度可以使放射性元素的半衰期缩短
D．同种放射性元素在化合物中的半衰期与单质中的半衰期相等
2．下列核反应方程中属于β衰变的是( )
A． B．
C． D．
3．下列说法正确的是( )
A．研制核武器的钚239()由铀239()经过4次β衰变而产生
B．发现中子的核反应方程是＋→＋
C．20g的经过两个半衰期后其质量变为15g
D．在中子轰击下，生成和的核反应前后，原子核的核子总数减少
4．1933年至1934年间，约里奥居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为，反应生成物像天然放射性元素一样衰变，放出正电子且伴随产生中微子，核反应方程为．则下列说法正确的是
A．当温度、压强等条件变化时，放射性元素的半衰期随之变化
B．中微子的质量数A=0，电荷数Z=0
C．正电子产生的原因可能是核外电子转变成的
D．两个质子和两个中子结合成一个α粒子，则质子与中子的质量之和一定等于α粒子的质量
5．下列关于原子物理知识的叙述正确的是
A．衰变中产生的射线是原子的核外电子挣脱原子核的束缚形成的
B．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．两个轻核结合成一个中等质量的核，存在质量亏损
D．对于一个特定的氡原子，如果知道了半衰期，就能准确的预言它在何时衰变
6．关于原子和原子核，下列说法中正确的是
A．甲图所示的氢原子光谱的分离特征可以用经典物理学解释
B．由乙图可知，原子核中的平均核子质量比的要小
C．要产生丙图所示的链式反应，裂变物质必须具有一定的体积或质量
D．根据丁图可知，1g氡经过38天还剩下0.1g没发生衰变
7．太阳因核聚变释放出巨大的能量，其质量不断减少。太阳光从太阳射到月球表面的时间约500s，月球表面每平米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为1.4×103J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近
A．4×109kg B．4×l012kg C．4×l018kg D．4×1024kg
8．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等。在下列核反应中，属于核裂变反应的是（ ）
A．
B．
C．
D．
9．据国内媒体报道，中国南海“充电宝”的构想即将实现，大陆第一座海上浮动核电站即将建设完成。据专家透露，中国计划建造20个海上浮动核电站，主要用于海水淡化、资源开发以及为护航潜艇和南海各地区供电。此类核电站采用的是“核裂变”技术,受中子轰击时会发生裂变，产生和，同时放出能量，已知每个铀核裂变时释放的能量约为200 MeV，阿伏加德罗常数取NA＝6.0×1023mol－1。则下列说法中正确的是
A．核反应方程为： ( ( (2
B．的结合能比的结合能大
C．只有铀块的体积不小于临界体积时才能发生链式反应
D．若有 1mol的铀发生核反应，且核裂变释放的能量一半转化为电能，则产生的电能约为 9.6×1012J
10．铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是.下列说法正确的有（ ）
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
11．某一年，7颗人造卫星同时接收到来自远方的中子星发射的γ光子，经分析确认，1个负电子和1个正电子湮灭时放出2个频率相同的γ光子．已知负电子、正电子的静止质量m0=9.1×10－31 kg，又已知静止质量为m0的粒子，其能量E和湮灭前的动量p满足关系.式中c为光速，若负电子、正电子的动量为零，(普朗克常量h=6.63×10－34 J·s)，求
（1）写出湮灭的核反应方程；
（2）用动量的有关知识说明上述核反应不可能只放出一个光子；
（3）计算出γ光子的频率．
12．正电子发射计算机断层扫描（Positron emission tomography，简称PET）是一种核医学成像技术，它的基本原理是：将放射性同位素氟-18（BF）注入人体参与人体的代谢过程。氟一在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像（如图1），根据PET原理，回答下列问题：
(1)写出氟-18的衰变的方程式及正负电子发生湮灭的方程式。
(2)设电子质量为m，电荷量为e，光速为c，普朗克常数为h，求探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长，
(3)根据氟-18的衰变规律（如图2）（纵坐标表示任意时刻放射性元素的原子数与的原子数之比），氟-18的半衰期为多长时间？经过5小时人体内氟-18的残留量是初时的百分之几？
13．一种典型的铀核裂变方程是。这个反应中，符号X代表______，若该铀核裂变释放的核能为，则质量亏损是______
14．.是若干核反应的一种，其中为中子，X为未知粒子，y为X的个数，则X是______(选填“质子”“中子”或“电子”)，y=______.
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
A．衰变能自发发生，裂变不能自发发生，A错误；
B．衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，所以电子不是原子核的组成部分，B错误；
CD．元素原子核的半衰期是由元素本身决定，与元素所处的物理和化学状态无关，C错误，D正确。
故选D。
2．B
【解析】
有电子生成的核反应为β衰变，B对；
3．B
【解析】
【详解】
A．根据质量数守恒和电荷数守恒可写出衰变方程：
则发生了2次β衰变，A错误；
B．根据质量数守恒和电荷数守恒可知和史事可得发现中子的人工核转变方程：
＋→＋
故B正确；
C．20g经过两个半衰期后剩下的质量为
，
C错误；
D．重核裂变反应的核反应中质量数即核子数守恒，电荷数都守恒，释放核能对应质量亏损，D错误。
故选B。
4．B
【解析】
【详解】
A．放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项A错误；
B．根据质量数和电荷数守恒可知，中微子的质量数A=0，电荷数Z=0，选项B正确；
C．正电子产生的原因是核内的质子转化为中子时放出的，选项C错误；
D．两个质子和两个中子结合成一个α粒子要释放能量，根据质能方程及质量亏损可知，两个质子与两个中子的质量之和大于α粒子原子核的质量，故D错误；
5．C
【解析】
【详解】
A．β衰变所释放的电子，是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，实质是，而不是核外电子的电离，故A错误；
B．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合能大，原子核不一定越稳定，故B错误；
C．两个轻核结合成一个中等质量的核，会释放一定的能量，根据爱因斯坦质能方程可知存在质量亏损，故C正确；
D．对于一个特定的衰变原子，我们只知道它发生衰变的概率，并不知道它将何时发生衰变，发生多少衰变，大量的衰变原子满足统计规律存在半衰期，故D错误。
故选C。
6．C
【解析】
【详解】
A、经典物理学不能解释氢原子光谱的分离特征，故选项A错误；
B、核子的平均质量，即该种元素的平均分子质量，是原子质量与核子数的比值，原子序数小的原子和原子序数大的原子的平均核子质量大于中等质量的核（铁的平均核子质量最小），所以原子核中的平均核子质量比的要大，故选项B错误；
C、要产生丙图所示的链式反应，裂变物质必须具有一定的体积或质量，故选项C正确；
D、氡核其半衰期为3.8天，1g氡经过38天衰变剩下氡的质量为，故选项D错误；
7．A
【解析】
【详解】
由题可知，太阳每秒钟辐射的能量为：，其中，由爱因斯坦质量方程可知，，代入解得：，故A正确。
8．D
【解析】
【详解】
A．该反应是原子核的人工转变方程，选项A错误；
B．该反应是α衰变方程，选项B错误；
C．该反应是原子核的人工转变方程，选项C错误；
D．该反应是重核裂变方程，选项D正确；
故选D。
9．CD
【解析】
【详解】
A.核反应方程为： ；
B.中的比结合能比大，但结合能较小；
C.发生链式反应的条件这铀块的体积不小于临界体积；
D.由质能方程可计算得产生的电能为9.6×1012J。
故选CD。
10．AC
【解析】
由核反应方程式可以看出该反应生成了2个中子，A正确；铀块体积需达到临界体积才能发生链式反应，所以铀块体积对链式反应的发生有影响．B错误；铀核的链式反应可以通过控制棒进行人工控制，C正确；放射性物质的半衰期是元素本身的属性，与外界物理环境和化学环境均无关，D错误．故选AC．
11．（1）（2）见解析（3）1.24×1020Hz
【解析】
【详解】
（1）核反应方程为；
（2）若只放出一个光子，说明反应后总动量不为零，而反应前总动量为零，违反动量守恒定律，所以只放出一个光子是不可能的．
（3）正、负电子湮灭前的动量为零，则满足：，其中项为零，可知其对应的能量为，光子的能量满足，
由能量守恒有：，即得频率为；
12．(1) ；；(2)；(3)；
【解析】
【详解】
(1)根据质量数与质子数守恒，则有，氟-18的衰变方程：
正负电子湮灭方程：
(2)由质能方程得：
由能量守恒得：
化简得：
(3)氟-18的半衰期为：
当时，由可得：
13．中子
【解析】
【详解】
[1]据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为0，质量数为1，X为中子；
[2]根据质能方程可知，则此反应中发生质量亏损：
14．中子 3
【解析】
【详解】
[1] [2]设X的质量数为m，质子数为n，则在核裂变前后质量数守恒可知
电荷数守恒
解得
m=1
n=0
由此判断粒子为中子，y=3。