3.5核裂变 达标作业（解析版)
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3.5核裂变
达标作业（解析版)
1．下列说法正确的是
A．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
B．铀核裂变的核反应是
C．原子从低能级向高能级跃迁，不吸收光子也能实现
D．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越大
2．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）（ ）
A． B．
C． D．
3．下列说法中正确的是( )
A．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比射线弱
B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核
C．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是（2m1+2m2-m3）c2
D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核外的电子发生电离产生的
4． 2019 年 4 月 1 日，在中国核能可持续发展论坛上，生态环境部介绍 2019 年会有核电项目陆续开工建设，某核电站获得核能的核反应方程为，已知铀核的质量为 m1，钡核的质量为 m2，氪核的质量为 m3，中子的质量为 m4，下列 说法中正确的是( )
A．该核电站通过核聚变获得核能
B．铀核的质子数为 143
C．在上述核反应中 x=2
D．一个铀核发生上述核反应，释放的能量为（m1-m2-m3-2m4）c2
5．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
6．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
7．1933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
8．下列说法中正确的是
A．铀核裂变的核反应是
B．已知质子、中子、粒子的质量分别为，那么质子和中子结合成一个粒子，释放的能量是
C．铀（）经过多次、β衰变形成稳定的铅（）的过程中，有6个中子转变成质子
D．一个处于n=5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射10种不同频率的电磁波
9．下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A．根据α、β、γ射线的特点可知，射线1是β射线，射线2是α射线，射线3是γ射线
B．氢原子辐射出一个光子后，电势能减小，总能量增大
C．天然放射性元素的半衰期由核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件无关
D．重核的裂变反应方程有：
10．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
11．1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子科学研究表明其核反应过程是：粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核设粒子质量为，初速度为，氮核质量为，质子质量为，氧核的质量为．
写出卢瑟福发现质子的核反应方程；
粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？
求此过程中释放的核能．
12．在反应过程中：
①若质子认为是静止的，测得正电子动量为p1，中子动量为p2，p1、p2方向相同，求反中微子的动量p．
②若质子质量为m1，中子质量为m2，电子质量为m3，m2>m1．要实现上述反应，反中微子能量至少是多少？（真空中光速为c）
13．裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为
235.0439 1.0087 138.9178 93.9154
反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位为单位），已知的质量对应的能量为，此裂变反应释放出的能量是______。
14．铀核裂变的核反应方程是：，这个核反应方程中的表示_________。这个核反应释放出大量核能，已知、、、的质量分别为、、、，真空中的光速为，这个核反应中释放的核能_________。
参考答案
1．C
【解析】A项，1924年，德布罗意大胆的把光的波粒二象性推广到实物粒子，如电子、质子等，他提出实物粒子也具有波动性，故A项错误。
B项，铀核裂变有多种形式，其中一种的核反应方程是 ，故B项错误。
C项，原子从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞，故C项正确。
D项，根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越小，故D项错误。
故选C
2．C
【解析】
【详解】
由质能方程：
其中：
可得：
选项C正确，ABD错误。
故选C。
3．C
【解析】A、β射线是电子流，不是电磁波，穿透本领比γ射线弱，故A错误；
B、半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故B错误；
C、根据爱因斯坦质能方程可得释放的能量是，故C正确；
D、β衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故D错误；
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
A.该核电站利用核裂变获得核能；故A错误；
B.铀核的质子数为92.故B错误；
C. 根据电荷数守恒、质量数守恒，知aX的电荷数为0，质量数为3，又知X的电荷数为0，质量数为1，为中子，a=3，故C错误；
D. 核反应后的中子数是3个，所以中子增加2个，则一个铀核23592U发生上述核反应，释放的能量为（m1-m2-m3-2m4）c2，故D正确；
5．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。
6．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。
7．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；
8．BC
【解析】铀核裂变时要用中子轰击铀核才能产生核反应，则选项A错误； 已知质子、中子、粒子的质量分别为，因两个质子和两个中子结合成一个α粒子，那么质子和中子结合成一个粒子，质量亏损为2m1+2m2-m3，释放的能量是，选项B正确；根据质量数和电荷数守恒知：238-206=4×8，发生8次α衰变；92=82+2×8-6，发生6次β衰变，β衰变的实质即为中子转化为质子同时释放电子，所以有6个中子转变成质子．故C正确；一个处于n=5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中最多能够辐射4种不同频率的电磁波．故D错误．故选BC.
点睛：该题考查原子物理学的几个不同的知识点，都是记忆性的知识点，要牢记．这其中，铀235的裂变是人工可控的核反应，该裂变有多种裂变的方式，但是每一种都要有慢中子的参与，这是该题中容易出错的地方．另外选项D中，要注意“一个”与“一群”的差别．
9．CD
【解析】
【详解】
A．根据α、β、γ射线的特点可知，射线1是α射线，射线2是β射线，射线3是γ射线，选项A错误；
BCD．氢原子辐射出一个光子后，总能量减小，轨道半径减小，电势能减小，选项B错误；
CD正确。
故选CD。
10．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。
11．（1）（2）（3）
【解析】
【分析】
根据质量数和电荷数守恒可以正确书写核反应方程，α粒子轰击静止的氮核过程中动量守恒，因此根据动量守恒和质能方程可正确解答该题；
【详解】
①根据质量数和电荷数守恒可得α粒子轰击氮核方程为：
②设复核的速度为v，由动量守恒定律得：
解得： ③核反应过程中的质量亏损： 反应过程中释放的核能：。
【点睛】
利用动量守恒和质能方程解答原子物理问题是考查的重点，在平时训练中要加强这方面的训练。
12．
【解析】
试题分析：①根据动量守恒定律列式求解反中微子的动量；②根据能量守恒定律和动量守恒定律列式求解反中微子能量．
①以质子的运动方向为正方向，根据动量守恒定律，有：解得： ②根据能量守恒定律，反中微子的能量最小时，有：
故最小能量为：
13．
【解析】
【详解】
[1].此裂变反应的质量亏损为：
由1u的质量对应的能量为
14．
【解析】
【详解】
核反应过程中，电荷数守恒和质量数守恒，故核反应方程为：，故表示,根据质能方程可得，释放的核能。
达标作业（解析版)
1．下列说法正确的是
A．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
B．铀核裂变的核反应是
C．原子从低能级向高能级跃迁，不吸收光子也能实现
D．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越大
2．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）（ ）
A． B．
C． D．
3．下列说法中正确的是( )
A．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比射线弱
B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核
C．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是（2m1+2m2-m3）c2
D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核外的电子发生电离产生的
4． 2019 年 4 月 1 日，在中国核能可持续发展论坛上，生态环境部介绍 2019 年会有核电项目陆续开工建设，某核电站获得核能的核反应方程为，已知铀核的质量为 m1，钡核的质量为 m2，氪核的质量为 m3，中子的质量为 m4，下列 说法中正确的是( )
A．该核电站通过核聚变获得核能
B．铀核的质子数为 143
C．在上述核反应中 x=2
D．一个铀核发生上述核反应，释放的能量为（m1-m2-m3-2m4）c2
5．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
6．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
7．1933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
8．下列说法中正确的是
A．铀核裂变的核反应是
B．已知质子、中子、粒子的质量分别为，那么质子和中子结合成一个粒子，释放的能量是
C．铀（）经过多次、β衰变形成稳定的铅（）的过程中，有6个中子转变成质子
D．一个处于n=5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射10种不同频率的电磁波
9．下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A．根据α、β、γ射线的特点可知，射线1是β射线，射线2是α射线，射线3是γ射线
B．氢原子辐射出一个光子后，电势能减小，总能量增大
C．天然放射性元素的半衰期由核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件无关
D．重核的裂变反应方程有：
10．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
11．1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子科学研究表明其核反应过程是：粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核设粒子质量为，初速度为，氮核质量为，质子质量为，氧核的质量为．
写出卢瑟福发现质子的核反应方程；
粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？
求此过程中释放的核能．
12．在反应过程中：
①若质子认为是静止的，测得正电子动量为p1，中子动量为p2，p1、p2方向相同，求反中微子的动量p．
②若质子质量为m1，中子质量为m2，电子质量为m3，m2>m1．要实现上述反应，反中微子能量至少是多少？（真空中光速为c）
13．裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为
235.0439 1.0087 138.9178 93.9154
反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位为单位），已知的质量对应的能量为，此裂变反应释放出的能量是______。
14．铀核裂变的核反应方程是：，这个核反应方程中的表示_________。这个核反应释放出大量核能，已知、、、的质量分别为、、、，真空中的光速为，这个核反应中释放的核能_________。
参考答案
1．C
【解析】A项，1924年，德布罗意大胆的把光的波粒二象性推广到实物粒子，如电子、质子等，他提出实物粒子也具有波动性，故A项错误。
B项，铀核裂变有多种形式，其中一种的核反应方程是 ，故B项错误。
C项，原子从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞，故C项正确。
D项，根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越小，故D项错误。
故选C
2．C
【解析】
【详解】
由质能方程：
其中：
可得：
选项C正确，ABD错误。
故选C。
3．C
【解析】A、β射线是电子流，不是电磁波，穿透本领比γ射线弱，故A错误；
B、半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故B错误；
C、根据爱因斯坦质能方程可得释放的能量是，故C正确；
D、β衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故D错误；
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
A.该核电站利用核裂变获得核能；故A错误；
B.铀核的质子数为92.故B错误；
C. 根据电荷数守恒、质量数守恒，知aX的电荷数为0，质量数为3，又知X的电荷数为0，质量数为1，为中子，a=3，故C错误；
D. 核反应后的中子数是3个，所以中子增加2个，则一个铀核23592U发生上述核反应，释放的能量为（m1-m2-m3-2m4）c2，故D正确；
5．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。
6．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。
7．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；
8．BC
【解析】铀核裂变时要用中子轰击铀核才能产生核反应，则选项A错误； 已知质子、中子、粒子的质量分别为，因两个质子和两个中子结合成一个α粒子，那么质子和中子结合成一个粒子，质量亏损为2m1+2m2-m3，释放的能量是，选项B正确；根据质量数和电荷数守恒知：238-206=4×8，发生8次α衰变；92=82+2×8-6，发生6次β衰变，β衰变的实质即为中子转化为质子同时释放电子，所以有6个中子转变成质子．故C正确；一个处于n=5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中最多能够辐射4种不同频率的电磁波．故D错误．故选BC.
点睛：该题考查原子物理学的几个不同的知识点，都是记忆性的知识点，要牢记．这其中，铀235的裂变是人工可控的核反应，该裂变有多种裂变的方式，但是每一种都要有慢中子的参与，这是该题中容易出错的地方．另外选项D中，要注意“一个”与“一群”的差别．
9．CD
【解析】
【详解】
A．根据α、β、γ射线的特点可知，射线1是α射线，射线2是β射线，射线3是γ射线，选项A错误；
BCD．氢原子辐射出一个光子后，总能量减小，轨道半径减小，电势能减小，选项B错误；
CD正确。
故选CD。
10．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。
11．（1）（2）（3）
【解析】
【分析】
根据质量数和电荷数守恒可以正确书写核反应方程，α粒子轰击静止的氮核过程中动量守恒，因此根据动量守恒和质能方程可正确解答该题；
【详解】
①根据质量数和电荷数守恒可得α粒子轰击氮核方程为：
②设复核的速度为v，由动量守恒定律得：
解得： ③核反应过程中的质量亏损： 反应过程中释放的核能：。
【点睛】
利用动量守恒和质能方程解答原子物理问题是考查的重点，在平时训练中要加强这方面的训练。
12．
【解析】
试题分析：①根据动量守恒定律列式求解反中微子的动量；②根据能量守恒定律和动量守恒定律列式求解反中微子能量．
①以质子的运动方向为正方向，根据动量守恒定律，有：解得： ②根据能量守恒定律，反中微子的能量最小时，有：
故最小能量为：
13．
【解析】
【详解】
[1].此裂变反应的质量亏损为：
由1u的质量对应的能量为
14．
【解析】
【详解】
核反应过程中，电荷数守恒和质量数守恒，故核反应方程为：，故表示,根据质能方程可得，释放的核能。