高中物理人教版选修3-5 同步测试题 第十九章 第6节核裂变 Word版含解析

1．(核裂变)(多选)下列说法正确的是(　　)
A．裂变与衰变相同，也能自发进行
B．核反应堆中链式反应速度可人工控制
C．核电站用的核燃料必须是纯铀棒
D．核武器——原子弹，应用的是重核裂变
答案　BD
解析　裂变不能自发进行，A错误；核电站用的核燃料是铀棒，其成分是天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%)，不是纯铀棒，C错误；镉棒控制核反应堆中链式反应速度，B正确；原子弹应用的是重核裂变，D正确。
2．(重核裂变)(多选)当一个重核裂变时，它所产生的两个核(　　)
A．含有的质子数比裂变前重核的质子数少
B．含有的中子数比裂变前重核的中子数少
C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量
D．可能是多种形式的两个核的组合
答案　BD
解析　由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子，质子数没有发生变化，而两个新核的中子数减少，A错误，B正确；反应前后质量发生了亏损而释放出能量，并不等于俘获中子时得到的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，故C错误，D正确。
3．(重核裂变)(多选)关于重核的裂变，以下说法中正确的是(　　)
A．一种重核只能存在一种裂变方式
B．一种重核可以有多种裂变方式
C．重核核子的平均质量比中等质量核的核子的平均质量大，因而裂变时，存在质量亏损，释放大量核能
D．中等质量核的核子平均质量比重核的核子平均质量大，因而裂变时存在质量亏损，释放大量核能
答案　BC
解析　一种重核可以有多种裂变方式，A错误，B正确；重核核子的平均质量比中等质量核的核子的平均质量大，C正确，D错误。
4．(综合)下列方程中，表示核裂变的是(　　)
A.U→Th＋He
B.U＋n→Ba＋Kr＋3n
C.6C→7N＋　0－1e
D.Be＋He→6C＋n
答案　B
解析　裂变是重核分裂成中等质量的原子核的核反应，选项B正确。选项A为α衰变，选项C为β衰变，选项D为发现中子的人工核转变，A、C、D错误。
5．(核能的利用)(多选)人类通过链式反应来利用核能的方式有下列哪两类(　　)
A．利用可控制的快中子链式反应，制成原子弹
B．利用不可控制的快中子链式反应，制成原子弹
C．利用可控制的慢中子链式反应，建成核反应堆
D．利用不可控制的慢中子链式反应，建成核反应堆
答案　BC
解析　原子弹爆炸时，铀块的体积大于临界体积，快中子直接被铀核吸收，发生裂变反应，放出核能，链式反应速度不可控制，极短的时间内释放出大量的核能，A错误，B正确；核反应堆释放核能的速度是稳定的，利用可控制的慢中子链式反应建成，C正确，D错误。因此答案选B、C。
6．(核电站)(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．核能发电对环境的污染比火力发电要小
B．核能发电对环境的污染比火力发电要大
C．目前所有核电站都只利用重核裂变释放大量的核能
D．核能是非常清洁的能源，无任何污染
答案　AC
解析　目前核电站都用核裂变，核能是比较清洁的能源，但也有一定的污染，故A、C正确，B、D错误。
7．(核反应堆)镉棒在核反应堆中的作用是(　　)
A．使快中子变慢中子
B．使慢中子变快中子
C．使反应速度加快
D．控制反应速度，调节反应速度的快慢
答案　D
解析　在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用，A、B错误；镉棒起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用，C错误，D正确。
B组：等级性水平训练
8．(综合)(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．铀核裂变的核反应是U→Ba＋Kr＋2n
B．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
C．铀(U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅(Pb)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够辐射10种不同频率的电磁波
答案　BC
解析　铀核裂变有多种裂变的方式，但是每一种都要有慢中子的参与，即反应方程的前面也要有中子。故核反应方程：U＋n→Ba＋Kr＋3n。故A错误；质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，减小的质量是(2m1＋2m2－m3)，根据质能方程得：释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2。故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。
9．(综合)2011年，日本发生9级地震，福岛第一核电站严重受损，大量放射性铯Cs和碘I进入大气和海水，造成对空气和海水的放射性污染。下列说法正确的是(　　)
A．核反应堆中的核废料不再具有放射性，对环境不会造成影响
B．铀核裂变的一种可能核反应是U→Cs＋Rb＋2n
C．放射性碘I发生β衰变的方程为I→Xe＋e
D.U裂变形式有多种，每种裂变产物不同，质量亏损不同，但释放的核能相同
答案　C
解析　核反应堆中的核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下，故A错误；铀核裂变U 需俘获中子才能进行，故B错误；U裂变形式有多种，质量亏损不同，则利用ΔE＝Δmc2知释放的核能不同，故D错误。C正确。
10．(核裂变、质能关系)已知U(质量为235.0439 u)裂变后生成Ba(质量为140.9139 u)和Kr(质量为91.8973 u)，同时放出3个中子(每个中子质量为1.0087 u)，则1 kg铀235全部裂变所放出的能量相当于多少优质煤完全燃烧时放出的能量？(1 kg优质煤完全燃烧时能产生3.36×107 J的热量)
答案　2.45×106 kg
解析　本题考查裂变过程中释放核能问题。核反应方程为：U＋n→Ba＋Kr＋3n。
质量亏损为：
Δm＝(mU＋mn)－(mBa＋mKr＋3mn)
＝(235.0439＋1.0087) u－(140.9139＋91.8973＋3×1.0087) u
＝0.2153 u。
释放的核能为：
ΔE0＝0.2153×931.5 MeV≈201 MeV，
已知235 g铀235有6.02×1023个铀235核，那么1 kg铀235内大约有×6.02×1023≈2.56×1024个铀235核，由此可知1 kg铀235全部裂变放出能量为
ΔE＝2.56×1024×201 MeV＝5.15×1026 MeV＝5.15×1032 eV＝8.24×1013 J，
则相当于优质煤的质量为：
M＝kg≈2.45×106 kg。
11．(综合)一个钚的同位素Pu静止在匀强磁场中，垂直于磁场方向释放一个α粒子，变成铀的同位素，同时辐射能量为E的光子(动量不计)。钚核质量为M0，α粒子质量为m，反冲铀核质量为M，真空中的光速为c。
(1)写出核衰变方程；
(2)α粒子和铀核的动能各是多少？
答案　(1)Pu→He＋U
(2)　
解析　(1)衰变方程为：Pu→He＋U。
(2)由能量守恒定律及ΔE＝Δmc2得，α粒子和反冲核的总动能为Eα＋EU＝(M0－m－M)c2，不计光子动量，根据动量守恒，α粒子和反冲核动量大小相等，方向相反，而动能Ek＝，所以＝，则α粒子动能Eα＝(Eα＋EU)＝，铀核动能EU＝(Eα＋EU)＝。