康南民族高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.5核裂变 质量检测（含解析）
文档属性
| 名称 | 康南民族高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.5核裂变 质量检测（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 286.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 06:35:18 | ||
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文档简介
3.5核裂变
1．下列说法中正确的是（ ）
A．天然放射现象是原子核受激发放出射线的现象
B．把放射性元素放入温度很低的冷冻室中，半衰期变长
C．衰变的实质原子外层电子释放出来
D．大多数核电站是利用重核裂变释放的核能
2．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．汤姆逊通过分析甲图中的α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型
B．乙图表明当一定频率的光照射到金属板，金属板会有光电子射出
C．丙图表示的是磁场对α、β和γ射线的作用情况，其中①是β射线，②是γ射线
D．丁图表示的核反应属于重核裂变，是人工无法控制的核反应
3．有一种典型的铀核裂变，生成钡和氪，同时放出3个中子，其核反应方程可表示为，已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程中，X粒子是正电子
B．核反应方程中，X粒子是质子
C．、和相比，核的比结合能最大，所以最稳定
D．裂变产物的结合能之和大于反应前铀核的结合能
4．在2011年3月日本发生9级大地震，在日本核电站周围检测到放射性物质铯137（Cs）和239钚（Pu）。核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的元素，钚的一种同位素Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为，则下列说法中正确的是（ ）
A．铀235裂变的方程可能为
B．10个Pu经过24100年后一定还剩余5个
C．衰变过程中总静质量不变
D．衰变方程中的X含有143个中子
5．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．
6．链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是( )
A．质子 B．中子 C．β粒子 D．α粒子
7．中国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站位于山东省威海市荣成石岛湾。目前核电站使用的核燃料基本都是浓缩铀，有一种典型的铀核裂变方程是。下列关于x的说法正确的是（ ）
A．x是粒子，具有很强的电离本领
B．x是中子，中子是查德威克通过实验最先发现的
C．x是中子，中子是卢瑟福通过实验最先发现的
D．x是粒子，穿透能力比较弱
8．下列说法正确的是（ ）
A．玻尔通过对氢原子光谱的研究提出了原子的核式结构模型
B．核反应完成后产生的核废料是绿色无污染的
C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
D．是重核的裂变
9．1933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不会发生变化
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，则两个质子与两个中子的质量之和一定大于α粒子的质量
10．一个铍原子核（）俘获一个核外电子（通常是最靠近原子核的K壳层的电子）后发生衰变，生成一个锂核（ ），并放出一个不带电的质量接近零的中微子νe，人们把这种衰变称为“K俘获”。静止的铍核发生零“K俘获”，其核反应方程为已知铍原子的质量为MBe=7.016929u，锂原子的质量为MLi=7.016004u，1u相当于9.31×102MeV。下列说法正确的是
A．中微子的质量数和电荷数均为零
B．锂核（）获得的动能约为0.86MeV
C．中微子与锂核（）的动量之和等于反应前电子的动量
D．中微子与锂核（）的能量之和等于反应前电子的能量
11．氘核和氚核聚变的核反应方程为，的比结合能是2.78MeV，的比结合能是1.09MeV，的比结合能是7.03MeV，则该核反应_____（选填“吸收”或“释放”）了_____MeV能量。
12．铀核裂变的一种方式是，该反应的质量亏损是0.2u，1u相当于931.5MeK的能量。
(1)核反应方程中的X是____________。
(2)该反应放出的能量是_______J。
13．镭核发生衰变放出一个粒子变为氡核，已知镭核质量为，氡核质量为，放出粒子的质量为，已知的质量对应的能量.
（1）写出核反应方程；
（2）求镭核衰变放出的能量；
（3）若镭核衰变前静止，且衰变放出的能量均转变为氢核和放出的粒子的动能，求放出粒子的动能.
14．中子的发现是守恒定律在核反应过程中的重要应用,1930年发现用钋放出的α射线轰击Be核时产生一种射线,其贯穿能力极强,能穿透几厘米厚的铝板,当时著名物理学家居里夫人也不知道这是一种什么射线．1932年,英国青年物理学家查德威克用这种射线分别轰击氢原子和氮原子,结果打出了一些氢核和氮核．若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰,测出被打出的氢核最大速度为vH=3.5×107 m/s,被打出的氮核的最大速度 vN=4.7×106 m/s,假定正碰时无能量损失,设未知射线中粒子的质量为m,初速为v,被打出的核质量为m'．
(1)推导出被打出的核的速度v'的表达式;
(2)根据上述数据,推算出未知射线中粒子的质量m与质子质量之比．(氮核质量mN为氢核质量mH的14倍)
参考答案
1．AD
【解析】
A．天然放射现象中的γ射线是伴随着原子核的衰变产生的，也可以说是原子核受激发产生的，故A正确；
B．把放射性元素的半衰期与外界条件无关，选项B错误；
C．衰变的实质是原子核内的中子转化为质子时放出的负电子，选项C错误；
D．大多数核电站是利用重核裂变释放的核能，选项D正确。
故选AD。
2．B
【解析】
A．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，A选项错误；
B．根据光电效应的规律可知，入射光的频率大于金属的极限频率时，才会有光电子射出，B选项正确；
C．根据左手定则可知，射线①带正电，①是α射线，②不偏转，是γ射线，C选项错误；
D．丁图表示的核反应属于重核裂变，是人工可以控制的核反应，D选项错误。
故选B。
3．D
【解析】
AB．根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为0，质量数为1，X为中子，故AB错误。
C．由图可知，在Fe26附近原子核的比结合能最大，然后随核子数的增大，比结合能减小，、和相比，核的比结合能最大，所以最稳定，选项C错误；
D．因裂变放出能量，则裂变产物的结合能之和大于反应前铀核的结合能，故D正确。
故选D。
4．D
【解析】
A．由质量数和电荷数守恒可知，此方程不可能，故A错误；
B．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对10个原子核不适用，故B错误；
C．衰变过程中有能量放出，由爱因斯坦质能方程可知，衰变过程中总静质量发生亏损，故C错误；
D．由质量数和电荷数守恒可知X具有92个质子，质量数应为235，所以中子数为143，故D正确。
故选D。
5．C
【解析】
由质能方程：
其中：
可得：
选项C正确，ABD错误。
故选C。
6．B
【解析】
重核裂变时放出中子，中子再轰击其他重核发生新的重核裂变，形成链式反应，B项正确．
7．B
【解析】
AD． 根据该反应的特点可知，该核反应为重核裂变，x为中子。故AD错误；
BC． 根据物理学史可知，中子是查得威克通过实验最先发现的，故B正确C错误。
故选B。
8．D
【解析】
A．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论，故A错误；
B．核反应堆用过的核废料具有很强的放射性，对环境危害很大，不能随意处置，需要装入特制的容器，深埋地下，故B错误；
C．天然放射现象中的γ射线是电磁波，在电场和磁场中不发生偏转，故C错误；
D．是铀核俘获中子的裂变方程，属于重核的裂变，故D正确。
故选D。
9．ABD
【解析】
A．放射性元素的半衰期与外部条件无关，当温度、压强等条件变化时，放射性元素的半衰期不会发生变化，选项A正确；
B．根据核反应的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，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正确。
故选ABD。
10．AC
【解析】
反应方程为，根据质量数和电荷数守恒可知中微子的质量数和电荷数均为零，A正确；根据质能方程，质量减少，为释放的核能，不是锂核获得的动能，B错误；衰变过程中内力远大于外力，故反应前后动量守恒，故中微子与锂核（）的动量之和等于反应前电子的动量，C正确；由于反应过程中存在质量亏损，所以中微子与锂核（）的能量之和小于反应前电子的能量，D错误．
11．放出 17.6
【解析】
[1]．和的比结合能比的比结合能小，核反应，会出现质量亏损，该核反应会释放出大量的能量；
[2]．氘核的比结合能是1.09MeV，氚核的比结合能是2.78MeV，氦核的比结合能是7.03MeV，根据能量守恒定律可知，核反应过程中释放的核能是
（4×7.03-2×1.09-3×2.78）MeV=17.6?MeV
12．
【解析】
(1)[1]根据质量数和电荷数守恒得：质量数为0，核电荷数为－1，故此粒子是电子即
(2)[2]根据爱因斯坦质能方程可知，该反应放出的能量是
13．（1） （2） （3）
【解析】
（1）核反应（衰变）方程为
.
（2）镭核衰变放出的能量为
（3）镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得
又根据衰变放出的能量转变为氡核和粒子的动能，则
联立以上两式可得：
则放出粒子的动能为.
14．(1) (2)
【解析】
(1)未知射线其实是中子流,中子与静止的核正碰过程中应遵守两个守恒定律,即系统动量守恒与机械能守恒．
则据动量守恒有
mv=mv″+m'v'(v″为中子的末速度)．
据机械能守恒有
联立两式解得：
(2)据上式可得
两式相除可得
解得
1．下列说法中正确的是（ ）
A．天然放射现象是原子核受激发放出射线的现象
B．把放射性元素放入温度很低的冷冻室中，半衰期变长
C．衰变的实质原子外层电子释放出来
D．大多数核电站是利用重核裂变释放的核能
2．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．汤姆逊通过分析甲图中的α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型
B．乙图表明当一定频率的光照射到金属板，金属板会有光电子射出
C．丙图表示的是磁场对α、β和γ射线的作用情况，其中①是β射线，②是γ射线
D．丁图表示的核反应属于重核裂变，是人工无法控制的核反应
3．有一种典型的铀核裂变，生成钡和氪，同时放出3个中子，其核反应方程可表示为，已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程中，X粒子是正电子
B．核反应方程中，X粒子是质子
C．、和相比，核的比结合能最大，所以最稳定
D．裂变产物的结合能之和大于反应前铀核的结合能
4．在2011年3月日本发生9级大地震，在日本核电站周围检测到放射性物质铯137（Cs）和239钚（Pu）。核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的元素，钚的一种同位素Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为，则下列说法中正确的是（ ）
A．铀235裂变的方程可能为
B．10个Pu经过24100年后一定还剩余5个
C．衰变过程中总静质量不变
D．衰变方程中的X含有143个中子
5．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．
6．链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是( )
A．质子 B．中子 C．β粒子 D．α粒子
7．中国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站位于山东省威海市荣成石岛湾。目前核电站使用的核燃料基本都是浓缩铀，有一种典型的铀核裂变方程是。下列关于x的说法正确的是（ ）
A．x是粒子，具有很强的电离本领
B．x是中子，中子是查德威克通过实验最先发现的
C．x是中子，中子是卢瑟福通过实验最先发现的
D．x是粒子，穿透能力比较弱
8．下列说法正确的是（ ）
A．玻尔通过对氢原子光谱的研究提出了原子的核式结构模型
B．核反应完成后产生的核废料是绿色无污染的
C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
D．是重核的裂变
9．1933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不会发生变化
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，则两个质子与两个中子的质量之和一定大于α粒子的质量
10．一个铍原子核（）俘获一个核外电子（通常是最靠近原子核的K壳层的电子）后发生衰变，生成一个锂核（ ），并放出一个不带电的质量接近零的中微子νe，人们把这种衰变称为“K俘获”。静止的铍核发生零“K俘获”，其核反应方程为已知铍原子的质量为MBe=7.016929u，锂原子的质量为MLi=7.016004u，1u相当于9.31×102MeV。下列说法正确的是
A．中微子的质量数和电荷数均为零
B．锂核（）获得的动能约为0.86MeV
C．中微子与锂核（）的动量之和等于反应前电子的动量
D．中微子与锂核（）的能量之和等于反应前电子的能量
11．氘核和氚核聚变的核反应方程为，的比结合能是2.78MeV，的比结合能是1.09MeV，的比结合能是7.03MeV，则该核反应_____（选填“吸收”或“释放”）了_____MeV能量。
12．铀核裂变的一种方式是，该反应的质量亏损是0.2u，1u相当于931.5MeK的能量。
(1)核反应方程中的X是____________。
(2)该反应放出的能量是_______J。
13．镭核发生衰变放出一个粒子变为氡核，已知镭核质量为，氡核质量为，放出粒子的质量为，已知的质量对应的能量.
（1）写出核反应方程；
（2）求镭核衰变放出的能量；
（3）若镭核衰变前静止，且衰变放出的能量均转变为氢核和放出的粒子的动能，求放出粒子的动能.
14．中子的发现是守恒定律在核反应过程中的重要应用,1930年发现用钋放出的α射线轰击Be核时产生一种射线,其贯穿能力极强,能穿透几厘米厚的铝板,当时著名物理学家居里夫人也不知道这是一种什么射线．1932年,英国青年物理学家查德威克用这种射线分别轰击氢原子和氮原子,结果打出了一些氢核和氮核．若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰,测出被打出的氢核最大速度为vH=3.5×107 m/s,被打出的氮核的最大速度 vN=4.7×106 m/s,假定正碰时无能量损失,设未知射线中粒子的质量为m,初速为v,被打出的核质量为m'．
(1)推导出被打出的核的速度v'的表达式;
(2)根据上述数据,推算出未知射线中粒子的质量m与质子质量之比．(氮核质量mN为氢核质量mH的14倍)
参考答案
1．AD
【解析】
A．天然放射现象中的γ射线是伴随着原子核的衰变产生的，也可以说是原子核受激发产生的，故A正确；
B．把放射性元素的半衰期与外界条件无关，选项B错误；
C．衰变的实质是原子核内的中子转化为质子时放出的负电子，选项C错误；
D．大多数核电站是利用重核裂变释放的核能，选项D正确。
故选AD。
2．B
【解析】
A．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，A选项错误；
B．根据光电效应的规律可知，入射光的频率大于金属的极限频率时，才会有光电子射出，B选项正确；
C．根据左手定则可知，射线①带正电，①是α射线，②不偏转，是γ射线，C选项错误；
D．丁图表示的核反应属于重核裂变，是人工可以控制的核反应，D选项错误。
故选B。
3．D
【解析】
AB．根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为0，质量数为1，X为中子，故AB错误。
C．由图可知，在Fe26附近原子核的比结合能最大，然后随核子数的增大，比结合能减小，、和相比，核的比结合能最大，所以最稳定，选项C错误；
D．因裂变放出能量，则裂变产物的结合能之和大于反应前铀核的结合能，故D正确。
故选D。
4．D
【解析】
A．由质量数和电荷数守恒可知，此方程不可能，故A错误；
B．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对10个原子核不适用，故B错误；
C．衰变过程中有能量放出，由爱因斯坦质能方程可知，衰变过程中总静质量发生亏损，故C错误；
D．由质量数和电荷数守恒可知X具有92个质子，质量数应为235，所以中子数为143，故D正确。
故选D。
5．C
【解析】
由质能方程：
其中：
可得：
选项C正确，ABD错误。
故选C。
6．B
【解析】
重核裂变时放出中子，中子再轰击其他重核发生新的重核裂变，形成链式反应，B项正确．
7．B
【解析】
AD． 根据该反应的特点可知，该核反应为重核裂变，x为中子。故AD错误；
BC． 根据物理学史可知，中子是查得威克通过实验最先发现的，故B正确C错误。
故选B。
8．D
【解析】
A．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论，故A错误；
B．核反应堆用过的核废料具有很强的放射性，对环境危害很大，不能随意处置，需要装入特制的容器，深埋地下，故B错误；
C．天然放射现象中的γ射线是电磁波，在电场和磁场中不发生偏转，故C错误；
D．是铀核俘获中子的裂变方程，属于重核的裂变，故D正确。
故选D。
9．ABD
【解析】
A．放射性元素的半衰期与外部条件无关，当温度、压强等条件变化时，放射性元素的半衰期不会发生变化，选项A正确；
B．根据核反应的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，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正确。
故选ABD。
10．AC
【解析】
反应方程为，根据质量数和电荷数守恒可知中微子的质量数和电荷数均为零，A正确；根据质能方程，质量减少，为释放的核能，不是锂核获得的动能，B错误；衰变过程中内力远大于外力，故反应前后动量守恒，故中微子与锂核（）的动量之和等于反应前电子的动量，C正确；由于反应过程中存在质量亏损，所以中微子与锂核（）的能量之和小于反应前电子的能量，D错误．
11．放出 17.6
【解析】
[1]．和的比结合能比的比结合能小，核反应，会出现质量亏损，该核反应会释放出大量的能量；
[2]．氘核的比结合能是1.09MeV，氚核的比结合能是2.78MeV，氦核的比结合能是7.03MeV，根据能量守恒定律可知，核反应过程中释放的核能是
（4×7.03-2×1.09-3×2.78）MeV=17.6?MeV
12．
【解析】
(1)[1]根据质量数和电荷数守恒得：质量数为0，核电荷数为－1，故此粒子是电子即
(2)[2]根据爱因斯坦质能方程可知，该反应放出的能量是
13．（1） （2） （3）
【解析】
（1）核反应（衰变）方程为
.
（2）镭核衰变放出的能量为
（3）镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得
又根据衰变放出的能量转变为氡核和粒子的动能，则
联立以上两式可得：
则放出粒子的动能为.
14．(1) (2)
【解析】
(1)未知射线其实是中子流,中子与静止的核正碰过程中应遵守两个守恒定律,即系统动量守恒与机械能守恒．
则据动量守恒有
mv=mv″+m'v'(v″为中子的末速度)．
据机械能守恒有
联立两式解得：
(2)据上式可得
两式相除可得
解得