2019-2020学年粤教版选修3-5 4.5裂变和聚变 达标作业（解析版)

4.5裂变和聚变
达标作业（解析版)
1．2011年3月，日本地震引发海啸，继而福岛核电站（世界最大的核电站）发生核泄漏。关于核电站和核辐射，下列说法中正确的是（　　）
A．核反应堆发生的是轻核聚变反应
B．铀核裂变的核反应是：
C．放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关
D．衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
2．下列说法正确的是
A．阴极射线和射线的本质都是电子流，在原子内的来源是相同的
B．太阳辐射的能量主要来源于太阳中的裂变反应
C．用频率大于某金属极限频率的单色光照射该金属．若增大入射光的频率，则单位时间内逸出的光电子一定增多
D．放射性元素的半衰期，与该元素所处的物理化学状态无关
3．近期热映的《流浪地球》这部电影获得了极大的好评，也涉及了许多物理知识，如氦闪、地球刹车和逃逸、木星的引力弹弓效应．太阳发生氦闪之前进行的是氢聚变，关于核反应的类型，下列表述正确的是
A．是衰变
B．是衰变
C．是核聚变
D．是核裂变
4．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．甲图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
B．乙图表明，随着温度的升高黑体辐射强度的极大值向波长较小的方向移动
C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由α粒子组成
D．丁图中，链式反应属于轻核裂变
5．下列说法正确的是（　　）
A．射线是原子核外电子被电离形成的电子流
B．，其中X为中子
C．，X是的同位素
D．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
6．下列说法正确的是（　　）
A．铀核裂变的核反应方程是
B．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越短能量越大
C．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
D．一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n=3激发态后，最多发射出三种频率的光子
7．下列说法正确的是 （ ）
A．γ射线比α射线的贯穿本领强
B．外界环境温度升高，原子核的半衰期变大
C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应
D．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子
8．氘核和氚核发生核反应的方程为，则粒子X是
A．电子 B．正电子 C．中子 D．质子
9．我国自主研究制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献.下列核反应方程中属于聚变反应的是（ 　）
A．＋→＋
B．＋→＋
C．＋→＋
D．＋→＋＋3
10．关于下列四幅图说法正确的是
A．图甲，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的“西瓜模型”
B．乙图中1为α射线，它的电离能力很弱，穿透能力很强
C．图丙，用中子轰击铀核使其发生裂变，原子弹、核电站都利用了链式反应
D．图丁，汤姆孙通过对阴极射线研究，发现了电子并揭示了原子核内还有复杂结构
11．(1)太阳和许多恒星发光是内部核聚变的结果，核反应方程 是太阳内部的许多核反应中的一种，其中为正电子，ve为中微子，确定核反应方程中a、b的值；
(2)一静止的核经α衰变成为核，释放出的总动能为4.27 MeV.问此衰变后核的动能为多少MeV(保留一位有效数字)?
12．一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH＝1.0073u，中子质量mn＝1.0087u，氚核质量rn＝3.0180u（lu＝931MeV/C2，结果小数点后保留两位小数）．求：
（1）写出聚变方程．
（2）释放出的核能多大？
（3）平均每个核子释放的能量是多大？
13．在下列描述核反应过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．属于原子核人工转变的是_______(填正确答案标号)
A．
B．
C．
D．
E．
F．
14．补全下列三个方程中，并在括号内写出核反应的类型
①__________,_________.
②__________; ______________
③__________, __________ .
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
核电站核反应堆发生的是重核裂变，故A错误。铀核裂变的核反应是，故B错误。放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关，故C正确。β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子和电子，电子释放出来，故D错误。
2．D
【解析】
【详解】
阴极射线和射线的本质都是电子流，但是阴极射线的来源是原子核外的电子，而射线的来源是原子核内的中子转化为质子时产生的电子流，故A错；太阳辐射的能量主要来源于太阳中的聚变反应，故B错；光照频率影响的时电子的最大初动能，影响光电子数的是光照强度，故C错，元素的半衰期与物理和化学变化无关，无论是风吹雨淋还是火烤等都不影响其半衰期，故D正确．
3．A
【解析】
【分析】
根据题中“核反应的类型…”可知，本题考察核反应的类型，应根据核反应中聚变、裂变、衰变和人工转变的特点分析推断．
【详解】
A：是α衰变，故A项正确．
B：是人工转变，故B项错误．
C：是人工转变，故C项错误．
D：是β衰变，故D项错误．
4．B
【解析】
【详解】
甲图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出了原子的核式结构理论，选项A错误；乙图表明，随着温度的升高黑体辐射强度的极大值向波长较小的方向移动，选项B正确；丙图中，由左手定则可知，射线丙由电子组成，射线乙为γ射线为电磁波，射线甲由α粒子组成，选项C错误；丁图中，链式反应属于重核裂变，选项D错误.
5．C
【解析】
【详解】
β射线中的电子是由于原子核内中子衰变为一个质子和一个电子形成的。故A错误；根据质量数和核电荷数守恒，，其中X为正电子。故B错误；，X是是的同位素。故C正确；太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变。故D错误。
6．B
【解析】
【详解】
铀核裂变有多种形式，其中一种的核反应方程是，A错误；根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越短能量大，B正确；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，C错误；一群基态的氢原子吸收光子跃迁到激发态后，最多发射出三种频率的光子，而一个基态的氢原子吸收光子跃迁到激发态后，最多辐射出两种频率的光子，D错误．
7．A
【解析】
【详解】
γ射线比α射线的贯穿本领强，选项A正确；外界环境不影响原子核的半衰期，选项B错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变反应，选项C错误；β衰变是原子核内的中子转化为质子时放出的负电子，与原子的外层电子无关，选项D错误。
8．C
【解析】
【详解】
根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，则X为中子，故选C.
9．A
【解析】
【详解】
＋→＋是聚变，故A正确；＋→＋是人工核反应，故B错误；＋→＋是人工核反应，故C错误；＋→＋＋3是裂变，故D错误；故选A
10．C
【解析】
【详解】
图甲，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，选项A错误；由左手定则可知，乙图中1为α射线，它的电离能力很强，穿透能力很弱，选项B错误；图丙，用中子轰击铀核使其发生裂变，原子弹、核电站都利用了链式反应，选项C正确；图丁，汤姆孙通过对阴极射线研究，发现了电子并揭示了原子内还有复杂结构，选项D错误.
11．（1）a=1,b=2（2）0.07 MeV
【解析】（1）根据核反应的质量数及电荷数守恒可知a=1,b=2
（2）据题意知：此α衰变的衰变方程为：
根据动量守恒定律得：mαvα＝mThvTh，①
式中，mα和mTh分别为α粒子和Th核的质量，vα和vTh分别为α粒子和Th核的速度的大小，由题设条件知：
mα＋mTh＝Ek，②
③
式中Ek＝4.27 MeV是α粒子与Th核的总动能．
由①②③式得： mTh＝Ek， ④
代入数据得，衰变后核的动能： mTh＝0.07 MeV.⑤
点睛：首先要知道核反应的质量数及电荷数守恒；知道原子核在发生衰变过程中属于反冲现象，满足动量守恒及能量守恒关系，把动量守恒和能量守恒结合起来列出等式求解是常见的方法．
12．（1） （2）6.24MeV（3）2.08MeV
【解析】
（1）根据电荷数守恒、质量数守恒可知，核反应方程式为：；（2）该核反应中质量亏损：△m=1.0073u+2×1.0087u-3.0180u=0.0067u，则释放的核能：△E=△mc2=0.0067×931MeV=6.24MeV．
（3）平均每个核子释放的能量：
点睛：解决本题的关键知道在核反应中电荷数守恒、质量数守恒，掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用．
13．C AB E F D
【解析】
【详解】
C的反应是一个反应物、两个生成物，生成物中一个是α粒子，是α衰变，A和B的反应是一个反应物、两个生成物，其中一个生成物是电子，属于β衰变；裂变是重核裂变成中等质量的核，属于裂变的是E，聚变是轻核反应生成中等质量的核，属于聚变的是F．D属于人工转变，是发现质子的反应．
14． ；重核裂变； ；轻核裂变； ；人工转变；
【解析】
【详解】
根据方程式前后守恒即可推算，①；属于重核裂变；②；属于轻核聚变；③；属于人工转变方程．