2019-2020学年人教新课标选修3-5 19.6核裂变 同步练习（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 同步练习（解析版) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 70.2KB | ||
| 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 | 2020-02-18 00:32:14 | ||
图片预览
文档简介
19.6核裂变
同步练习（解析版)
1.2019 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
2．下列说法正确的是
A．汤姆孙通过α粒子散射实验发现了原子的核式结构
B．放射性元素衰变的快慢由核内部自身的因素决定
C．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征
D．核反应堆中，镉棒能加快链式反应的速度，而重水等慢化剂能减缓链式反应的速度
3．下列关于原子核的说法正确的是（ ）
A．质子由于带正电，质子间的核力表现为斥力
B．原子核衰变放出的三种射线中，α粒子的穿透能力最强
C．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定放出核能
D．铀核发生链式反应后能动延续去，维持该反应不需要其他条件
4．下列说法正确的是
A．β射线是由于原子核内的中子转化产生的
B．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有波动性
C．一个氘核的质量等于一个质子和一个中子的质量之和
D．钴60的半衰期为5.27年，则2个钴60原子核经过5.27年将一定有1个发生衰变
5．中广核集团现拥有大亚湾核电站、岭澳核电站一期、岭澳核电站二期等在运行的核电机组，核电站利用的是（）
A．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．轻核聚变放出的能量
6．1933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e，且伴随产生中微子ν，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
7．2017年3月11日，日本东海岸发生9.0级地震，地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，最终导致福岛第一核电站的6座核反应堆不同程度损坏，向空气中泄漏大量碘131和铯137等放射性物质，这些放射性物质随大气环流飘散到许多国家、4月4日，日本开始向太平洋排放大量带有放射性物质的废水，引起周边国家的指责、以下说法中正确的选项是( )
A．福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电
B．碘131能自发进行β衰变，衰变后生成的新物质原子核比碘131原子核少一个中子而多一个质子
C．铯137进行β衰变时，往往同时释放出γ射线，γ射线具有特别强的穿透能力，甚至能穿透几厘米厚的铅板
D．铯137进入人体后要紧损害人的造血系统和神经系统，其半衰期是30.17年，假如将铯137的温度降低到0度以下，能够延缓其衰变速度。
8．铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应定名为核裂变.1947年中国科学家钱三强、何泽慧在实验中观察到铀核也可能分裂为三部分或四部分，其概率大约是分裂为两部分的概率的千分之三．关于铀核的裂变，下列说法正确的是
A．裂变的产物不是唯一的
B．裂变的同时能放出2~3个或更多个中子
C．裂变能够释放巨大能量，每个核子平均释放的能量在裂变反应中比在聚变反应中的大
D．裂变物质达到一定体积（即临界体积）时，链式反应才可以持续下去
9．关于重核的裂变，以下说法正确的是（ ）
A．核裂变释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量
B．铀核裂变在自然界中会自发地产生
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
10．下列说法正确的是
A．核子结合为原子核时总质量将减小
B．天然放射现象说明原子具有核式结构
C．γ射线具有很强的电离能力
D．原子核发生一次β 衰变核内增加一个质子
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．重核裂变可释放出原子核能，平均每个铀235核分裂放出的热量，请问：：
（1）1kg铀235全部核裂变可以释放出多少核能？（已知235铀235含个原子）
（2）1kg铀235全部核裂变释放的能量是1kg煤完全燃烧放出的能量的多少倍？（煤的热值为）
（3）从这一点看，核电占比烧煤的发电站有什么优势？
13．2019年4月据中国核工业集团有限公司公布的消息，中国“人造太阳”环流器二号M（HL一2M）装置将于今年建成，其科研目标是探索可控核聚变研究，实现“人造太阳”的人类终极能源追求。核反应方程为。已知氘核质量为2. 0136u，氦核质量为3. 0150u，X质量为1. 0087u，1u的质量相当于931. 5MeV的能量，则：
（1）将核反应方程补充完整___________；
（2）求核反应中释放的核能___________（最后结果保留三位有效数字）
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．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；
2．B
【解析】
【详解】
A．卢瑟福通过α粒子散射实验发现了原子的核式结构，选项A错误；
B．放射性元素衰变的快慢由核内部自身的因素决定，与外界条件无关，选项B正确；
C．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征，而不是氦原子光谱的特征，选项C错误；
D．利用镉棒吸收中子，控制链式反应的速度，而重水等慢化剂，使快中子变成慢中子，更能便于链式反应，故D错误。
故选B。
3．C
【解析】
【详解】
A.核力与电荷无关，原子核中质子间的核力都表现为引力，选项A错误；
B.原子核衰变放出的三种射线中，α粒子的速度最小，穿透能力最弱，选项B错误；
C.比结合能小的原子核结合能比结合能大的原子核是有质量亏损，一定会放出核能，选项C正确；
D.铀核发生链式反应后能自动延续下去，要维持链式反应，铀块的体积必须达到其临界体积，选项D错误。
4．A
【解析】
【详解】
A、原子核内的中子转化为一个电子和一个质子产生了β射线，A对；
B、光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性，B错；
C、根据质能方程知道在核反应中存在着质量亏损，所以一个氘核的质量不等于一个质子和一个中子的质量之和，C错；
D、半衰期是统计规律，对单个或者少数是不成立的，D错
故本题答案选：A
5．C
【解析】
【详解】
目前人类能控制缓慢释放能量的核能只有核裂变；故核电站均采用受控热核裂变释放的能量；故选C．
【点睛】
本题考查核电站的原理，要注意明确核电站均为核裂变；目前我们还不能控制核聚变的反应速度．
6．B
【解析】
【详解】
A、放射性元素的半衰期与外界因素无关，故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，故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，故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粒子的质量，故D错误。
7．BC
【解析】
【详解】
A.福岛第一核电站利用的是重核裂变释放的核能进行发电的，故A错误；
B.根据质量数和电荷数守恒可知，碘131能自发进行衰变，衰变之后生成的新物质原子核比碘131原子核少一个种子，多一个质子，故B正确；
C.铯137进行衰变时，往往同时释放出射线，射线具有很强的穿透能力，甚至是能穿透几厘米厚的铅板，故C正确；
D.半衰期只与原子核本身有关，与其他因素无关，故D错误。
8．ABD
【解析】
因铀核也可能分裂为三部分或四部分，则裂变的产物不是唯一的，选项A正确；因裂变是链式反应，则裂变的同时能放出2~3个或更多个中子，在重新轰击铀核发射裂变，选项B正确；核子在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子在聚变中释放的能量一定大，故C错误；裂变物质达到一定体积（即临界体积）时，链式反应才可以持续下去，选项D正确；故选ABD.
9．AD
【解析】
【详解】
ABC.根据重核发生裂变的条件和裂变释放能量的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，因而释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量；重核裂变只能发生在人为核反应中；在裂变反应中核子数是不会减少的，因此A正确，B、C错误。;
D.重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，必然发生质量亏损，从而释放出核能，所以D正确。
10．AD
【解析】
【详解】
A．核子结合为原子核时放出核能，有质量亏损。故A正确。
B．天然放射现象说明原子核还可以再分，故B错误。
C．γ射线具有很弱的电离能力，故C错误。
D.原子核发生一次β衰变，一个中子转化为电子和质子，故核内增加一个质子，故D正确。
故选:AD。
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．（1）（2）倍 （3）1kg铀全部核裂变可以释放出的核能相对于2650吨煤的热量，使用核电既可以节约大量的煤炭，还可以减少煤炭燃烧带来的大气污染
【解析】
【详解】
（1）1kg铀中原子的个数为：
个
1kg铀235全部核裂变可以释放出的核能：
E＝nE0＝2.562×1024×3×10?11＝7.685×1013J
（2）
倍
（3）从（2）可以看出，1kg铀全部核裂变可以释放出的核能相对于2650吨煤的热量，使用核电既可以节约大量的煤炭，还可以减少煤炭燃烧带来的大气污染．
13．
【解析】
【详解】
第一空.根据质量数和电荷数守恒可知核反应方程为：
第二空.反应中的质量亏损：
由爱因斯坦质能方程
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。
同步练习（解析版)
1.2019 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
2．下列说法正确的是
A．汤姆孙通过α粒子散射实验发现了原子的核式结构
B．放射性元素衰变的快慢由核内部自身的因素决定
C．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征
D．核反应堆中，镉棒能加快链式反应的速度，而重水等慢化剂能减缓链式反应的速度
3．下列关于原子核的说法正确的是（ ）
A．质子由于带正电，质子间的核力表现为斥力
B．原子核衰变放出的三种射线中，α粒子的穿透能力最强
C．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定放出核能
D．铀核发生链式反应后能动延续去，维持该反应不需要其他条件
4．下列说法正确的是
A．β射线是由于原子核内的中子转化产生的
B．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有波动性
C．一个氘核的质量等于一个质子和一个中子的质量之和
D．钴60的半衰期为5.27年，则2个钴60原子核经过5.27年将一定有1个发生衰变
5．中广核集团现拥有大亚湾核电站、岭澳核电站一期、岭澳核电站二期等在运行的核电机组，核电站利用的是（）
A．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．轻核聚变放出的能量
6．1933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e，且伴随产生中微子ν，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
7．2017年3月11日，日本东海岸发生9.0级地震，地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，最终导致福岛第一核电站的6座核反应堆不同程度损坏，向空气中泄漏大量碘131和铯137等放射性物质，这些放射性物质随大气环流飘散到许多国家、4月4日，日本开始向太平洋排放大量带有放射性物质的废水，引起周边国家的指责、以下说法中正确的选项是( )
A．福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电
B．碘131能自发进行β衰变，衰变后生成的新物质原子核比碘131原子核少一个中子而多一个质子
C．铯137进行β衰变时，往往同时释放出γ射线，γ射线具有特别强的穿透能力，甚至能穿透几厘米厚的铅板
D．铯137进入人体后要紧损害人的造血系统和神经系统，其半衰期是30.17年，假如将铯137的温度降低到0度以下，能够延缓其衰变速度。
8．铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应定名为核裂变.1947年中国科学家钱三强、何泽慧在实验中观察到铀核也可能分裂为三部分或四部分，其概率大约是分裂为两部分的概率的千分之三．关于铀核的裂变，下列说法正确的是
A．裂变的产物不是唯一的
B．裂变的同时能放出2~3个或更多个中子
C．裂变能够释放巨大能量，每个核子平均释放的能量在裂变反应中比在聚变反应中的大
D．裂变物质达到一定体积（即临界体积）时，链式反应才可以持续下去
9．关于重核的裂变，以下说法正确的是（ ）
A．核裂变释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量
B．铀核裂变在自然界中会自发地产生
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
10．下列说法正确的是
A．核子结合为原子核时总质量将减小
B．天然放射现象说明原子具有核式结构
C．γ射线具有很强的电离能力
D．原子核发生一次β 衰变核内增加一个质子
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．重核裂变可释放出原子核能，平均每个铀235核分裂放出的热量，请问：：
（1）1kg铀235全部核裂变可以释放出多少核能？（已知235铀235含个原子）
（2）1kg铀235全部核裂变释放的能量是1kg煤完全燃烧放出的能量的多少倍？（煤的热值为）
（3）从这一点看，核电占比烧煤的发电站有什么优势？
13．2019年4月据中国核工业集团有限公司公布的消息，中国“人造太阳”环流器二号M（HL一2M）装置将于今年建成，其科研目标是探索可控核聚变研究，实现“人造太阳”的人类终极能源追求。核反应方程为。已知氘核质量为2. 0136u，氦核质量为3. 0150u，X质量为1. 0087u，1u的质量相当于931. 5MeV的能量，则：
（1）将核反应方程补充完整___________；
（2）求核反应中释放的核能___________（最后结果保留三位有效数字）
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．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；
2．B
【解析】
【详解】
A．卢瑟福通过α粒子散射实验发现了原子的核式结构，选项A错误；
B．放射性元素衰变的快慢由核内部自身的因素决定，与外界条件无关，选项B正确；
C．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征，而不是氦原子光谱的特征，选项C错误；
D．利用镉棒吸收中子，控制链式反应的速度，而重水等慢化剂，使快中子变成慢中子，更能便于链式反应，故D错误。
故选B。
3．C
【解析】
【详解】
A.核力与电荷无关，原子核中质子间的核力都表现为引力，选项A错误；
B.原子核衰变放出的三种射线中，α粒子的速度最小，穿透能力最弱，选项B错误；
C.比结合能小的原子核结合能比结合能大的原子核是有质量亏损，一定会放出核能，选项C正确；
D.铀核发生链式反应后能自动延续下去，要维持链式反应，铀块的体积必须达到其临界体积，选项D错误。
4．A
【解析】
【详解】
A、原子核内的中子转化为一个电子和一个质子产生了β射线，A对；
B、光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性，B错；
C、根据质能方程知道在核反应中存在着质量亏损，所以一个氘核的质量不等于一个质子和一个中子的质量之和，C错；
D、半衰期是统计规律，对单个或者少数是不成立的，D错
故本题答案选：A
5．C
【解析】
【详解】
目前人类能控制缓慢释放能量的核能只有核裂变；故核电站均采用受控热核裂变释放的能量；故选C．
【点睛】
本题考查核电站的原理，要注意明确核电站均为核裂变；目前我们还不能控制核聚变的反应速度．
6．B
【解析】
【详解】
A、放射性元素的半衰期与外界因素无关，故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，故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，故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粒子的质量，故D错误。
7．BC
【解析】
【详解】
A.福岛第一核电站利用的是重核裂变释放的核能进行发电的，故A错误；
B.根据质量数和电荷数守恒可知，碘131能自发进行衰变，衰变之后生成的新物质原子核比碘131原子核少一个种子，多一个质子，故B正确；
C.铯137进行衰变时，往往同时释放出射线，射线具有很强的穿透能力，甚至是能穿透几厘米厚的铅板，故C正确；
D.半衰期只与原子核本身有关，与其他因素无关，故D错误。
8．ABD
【解析】
因铀核也可能分裂为三部分或四部分，则裂变的产物不是唯一的，选项A正确；因裂变是链式反应，则裂变的同时能放出2~3个或更多个中子，在重新轰击铀核发射裂变，选项B正确；核子在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子在聚变中释放的能量一定大，故C错误；裂变物质达到一定体积（即临界体积）时，链式反应才可以持续下去，选项D正确；故选ABD.
9．AD
【解析】
【详解】
ABC.根据重核发生裂变的条件和裂变释放能量的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，因而释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量；重核裂变只能发生在人为核反应中；在裂变反应中核子数是不会减少的，因此A正确，B、C错误。;
D.重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，必然发生质量亏损，从而释放出核能，所以D正确。
10．AD
【解析】
【详解】
A．核子结合为原子核时放出核能，有质量亏损。故A正确。
B．天然放射现象说明原子核还可以再分，故B错误。
C．γ射线具有很弱的电离能力，故C错误。
D.原子核发生一次β衰变，一个中子转化为电子和质子，故核内增加一个质子，故D正确。
故选:AD。
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．（1）（2）倍 （3）1kg铀全部核裂变可以释放出的核能相对于2650吨煤的热量，使用核电既可以节约大量的煤炭，还可以减少煤炭燃烧带来的大气污染
【解析】
【详解】
（1）1kg铀中原子的个数为：
个
1kg铀235全部核裂变可以释放出的核能：
E＝nE0＝2.562×1024×3×10?11＝7.685×1013J
（2）
倍
（3）从（2）可以看出，1kg铀全部核裂变可以释放出的核能相对于2650吨煤的热量，使用核电既可以节约大量的煤炭，还可以减少煤炭燃烧带来的大气污染．
13．
【解析】
【详解】
第一空.根据质量数和电荷数守恒可知核反应方程为：
第二空.反应中的质量亏损：
由爱因斯坦质能方程
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。