邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5:3.5核裂变 巩固练习(含解析)

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名称 邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5:3.5核裂变 巩固练习(含解析)
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资源类型 教案
版本资源 教科版
科目 物理
更新时间 2020-07-12 06:51:42

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3.5核裂变
1.据BBC报道,前英国政府辐射事务顾问巴斯比博士表示,日本核电站的问题极为严重,尤其令人担心的是福岛核电站三号反应堆.他称,该反应堆现在遇到了麻烦,因为它使用的是一种不同的燃料:它不是铀,而是一种铀钚混合燃料,而钚是极为危险的,因此一旦这种物质泄漏出来,将使海啸灾难雪上加霜.钚是世界上毒性第二大的物质(世界上毒性第一大的物质为钋).一片药片大小的钚,足以毒死2亿人,5克的钚足以毒死所有人类.钚的毒性比砒霜大4.86亿奥倍,一旦泄露入太平洋全人类都玩完!239Pu,半衰期24390年.关于钚的危害的认识,你认为错误的是( )
A.钚是具有很强的放射性 B.钚是重金属,进入人体会破坏细胞基因从而导致癌
C.钚的半衰期比铀要长的多 D.钚核的裂变反应能放出巨大的能量
2.下列说法中不正确的是( )
A.是聚变
B.是裂变
C.是α衰变
D.是裂变
3.核反应堆不锈钢外壳内除核燃料棒和控制棒以外还通入水,这些水除了起冷却作用外还起了(  )
A.使中子减速的作用 B.使中子加速的作用
C.吸收放射性物质 D.吸收反应发出的射线
4.现代技术的发展促进了人们对原子、原子核的认识,下列说法正确的是(  )
A.汤姆孙根据α粒子散射实验结果,提出了原子的核式结构模型
B.β衰变说明原子核内部存在自由电子
C.卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变,核反应方程为
D.核反应过程中如果核子的平均质量减小,则要吸收核能
5.钍基熔盐堆核能系统(TMSR)是第四代核能系统之一.其中钍基核燃料铀由较难裂变的钍吸收一个中子后经过若干次β衰变而来;铀的一种典型裂变产物是钡和氪.以下说法正确的是
A.题中铀核裂变的核反应方程为
B.钍核衰变的快慢由原子所处的化学状态和外部条件决定
C.钍核经过2次β衰变可变成镤
D.在铀核裂变成钡和氪的核反应中,核子的比结合能减小
6.下列四幅图中所涉及物理知识的论述中,正确的是(  )
A.图甲中,全息照片的拍摄利用了光的干涉原理
B.图乙中,核反应堆中常用的慢化剂有石墨、重水和普通水
C.图丙中,变压器的铁芯由彼此绝缘的薄硅钢片叠压而成,可以减小涡流
D.图丁中,紫外线照射锌板发生了光电效应,验电器带上了负电
7.人们发现,不同的原子核,其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系.下列关于原子结构和核反应的说法正确的是( )
A.由图可知,原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损,要吸收能量
B.由图可知,原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损,要放出核能
C.在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度
D.在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏
8.下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是(  )
A.如图甲,一重原子核衰变成粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
B.如图乙,铀核裂变的核反应方程可能是:
C.如图丙,一个原来静止的原子核,由于衰变放射出某种粒子,结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片,则此为衰变,1和2的径迹均是顺时针方向
D.如图丁,卢瑟福通过此实验建立了原子核式结构模型。实验时,若将荧光屏和显微镜分别放在位置1、2、3.则能观察到粒子数量最多的是位置1
9.关于近代物理学,下列说法正确的是(  )
A.α射线、β射线和γ射线是三种波长不同的电磁波
B.一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出6种不同频率的光
C.重核裂变过程生成中等质量的核,反应前后质量数守恒,但质量一定减少
D.10个放射性元素的原子核在经一个半衰期后,一定有5个原子核发生衰变
10.下列四幅图涉及到不同的物理知识,其中说法正确的是(  )
A.图甲:用紫外线灯照射锌板时,锌板将会带上负电荷,验电器指针张开
B.图乙:卢瑟福通过α粒子散射实验,发现了质子和中子
C.图丙:氢原子能级是分立的,原子发射光子的频率是不连续的
D.图丁:铀核裂变中放出新的中子又引起新的裂变,形成链式反应
11.100年前,卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子。后来,人们用α粒子轰击60Ni核也打出了质子:,该反应中的X是_________(选填“电子”、“正电子”或“中子”)。此后,对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能。目前人类获得核能的主要方式是_________(选填“核衰变”、“核裂变”或“核聚变”)。
12.核能与其他能源相比具有能量大、地区适应性强的优势。在核电站中,核反应堆释放的核能转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能。
(1)核反应方程式,是反应堆中发生的许多核反应中的一种,为中子,X为待求粒子,a为X的个数,则X为_______,a=_______。
以分别表示核的质量,分别表示中子、质子的质量,c为真空中的光速,则在上述核反应过程中放出的核能=_____________。
(2)已知有一种同位素,比核多2个中子。某时刻,有一个这样的同位素核由静止状态发生衰变时放出的粒子的速度大小为,已知锕系元素周期表部分如图。
试写出衰变的方程____________,并求出衰变后的残核初速度___________。
13.一个静止的镭核发生衰变放出一个粒子变为氡核,已知镭核226质量为226.0254 u,氡核222质量为222.0163u,放出粒子的质量为4.0026 u,1u相当于931.5 MeV的能量。(计算结果保留小数点后两位)
(1)写出核反应方程;
(2)求镭核衰变放出的能量;
(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能,求放出粒子的动能。
14.2009年12月28日,山东海阳核电站一期工程举行开工仪式。工程规划建设两台125万千瓦的AP1000三代核电机组。如果铀235在中子的轰击下裂变为和,质量mU = 235.0439 u,mn = 1.0087 u,mSr = 89.9077 u,mXe = 135.9072 u。(1 u质量对应的能量为931 MeV)
(1)写出裂变方程;
(2)求出一个铀核裂变放出的能量;
(3)若铀矿石的浓度为3%,一期工程建成后,一年将消耗多少吨铀矿石?
参考答案
1.D
【解析】
A.由题意描述可知,钚有很强的放射性,射线对环境会造成污染危害,故A正确;
B.钚进入人体会导致基因突变,使正常组织发生癌变,故B正确;
C.钚半衰期比铀要长,因此其危害性大,故C正确;
D.钚核的裂变反应能放出巨大的能量可以为人类服务,这不算是其危害性,故D错误.
本题选错误的,故选D.
2.D
【解析】
A.是两个轻核聚变为中核的核反应,属于轻核聚变,故A正确,A不合题意;
B.是重核在中子的轰击下变成两个中核,同时再生成中子继续反应,属于重核裂变,B项正确,B项不合题意;
C.是Ra不稳定自发的衰变,生成物有氦核,属于α衰变,故C项正确,C项不合题意;
D.是Na不稳定自发的衰变,生成物有电子,属于衰变,故D项错误,D项符合题意。
故选D。
3.A
【解析】
核反应堆不锈钢外壳内除核燃料棒和控制棒以外还通入水,这些水除了起冷却作用外还起了使中子减速的作用,故BCD错误,A正确。
故选A。
4.C
【解析】
A.卢瑟福根据α粒子散射实验结果,提出了原子的核式结构模型,不是汤姆逊,故A错误;
B.β衰变放出的电子是由原子核里的中子转变而来,故B错误;
C.卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变,核反应方程为
发现了质子,故C正确;
D.核反应过程中如果核子的平均质量减小,根据爱因斯坦的质能方程,可知应放出核能,故D错误。
故选C。
5.A
【解析】
A.根据质量数守恒与电荷数守恒可知,铀核裂变的核反应方程为:,选项A正确;
B.原子核的半衰期由核内部自身因素决定,与原子所处的化学状态和外部条件无关,故B错误;
C.钍核()经过1次β衰变可变成镤(),选项C错误;
D.重核裂变的过程中释放能量,所以重核分裂成中等大小的核,核子的比结合能增大,故D错误;
6.ABC
【解析】
A.图甲中,全息照片的拍摄利用了光的干涉原理,利用两束光的干涉记录被摄物体的信息,所以A正确;
B.图乙中,核反应堆中常用的慢化剂有石墨、重水和普通水,所以B正确;
C.图丙中,变压器的铁芯内会产生涡流,所以由彼此绝缘的薄硅钢片叠压而成,可以减小涡流,减少能量的损失,所以C正确;
D.图丁中,紫外线照射锌板发生了光电效应,从锌板上会放出光电子,导致锌板失去电子带正电,锌板与验电器相连,所以验电器带正电,所以D错误。
故选ABC。
7.BCD
【解析】
A.由图可知,原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损,要放出能量,A错误;
B.由图可知,原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损,要放出核能,B正确;
C.在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度,C正确;
D.在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏,D正确。
故选BCD。
8.AC
【解析】
A.如图甲,一重原子核衰变成粒子和另一原子核,该过程释放核能,生成的产物更稳定,因此衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能,故A正确;
B.如图乙,铀核裂变的核反应方程为
用中子轰击铀核才能发生反应,故B错误;
C.如图丙,原子核衰变过程系统动量守恒,由动量守恒定律可知,衰变生成的两粒子动量方向相反,粒子速度方向相反,由左手定则知:若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆,若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆,所以为电性相同的粒子,可能发生的是衰变,由左手定则可知,两粒子都沿顺时针方向做圆周运动,故C正确;
D.根据粒子散射实验的统计结果,大多数粒子能按原来方向前进,少数粒子方向发生了偏移,极少数粒子偏转超过,甚至有的被反向弹回,所以在相等时间内3处闪烁次数最多,故D错误;
故选AC。
9.BC
【解析】
A.α射线是氦核流、β射线是电子流、γ射线是电磁波,选项A错误;
B.根据知,一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出6种不同频率的光,选项B正确;
C.重核裂变过程生成中等质量的核,反应前后质量数守恒,由于释放能量,有质量亏损,质量减小,选项C正确;
D.半衰期是个统计规律,对大量的原子核适用,选项D错误。
故选BC。
10.CD
【解析】
A.图甲:用紫外线灯照射锌板时,发生光电效应现象,锌板带正电,选项A错误;
B.图乙:卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,得出原子的核式结构模型,没有发现质子和中子,选项B错误;
C.图丙:玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的,选项C正确;
D.图丁:用中子轰击铀核使其发生裂变,铀核裂变中放出新的中子又引起新的裂变,使裂变反应不断地进行下去,形成链式反应,选项D正确。
故选CD。
11.中子 核裂变
【解析】
[1].反应中的X质量数为1,电荷数为0,为中子;
[2].目前人类获得核能的主要方式是核裂变。
12.X为中子 3
【解析】
(1)[1][2]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,知X的电荷数为0,质量数为1,为中子,a=3
[3]根据爱因斯坦质能方程得,释放的核能
(2)[4]根据电荷数守恒、质量数守恒写出衰变方程
[5]设衰变后的残核初速度大小为v,规定放出的α粒子的速度方向为正方向,由动量守恒定律,得
解得
13.(1) ;(2)6.055MeV;(3)5.95MeV
【解析】
(1)由质量数与核电荷数守恒可知,该反应方程中放射出一个粒子,核衰变反应方程为
(2)该核衰变反应中质量亏损为
根据爱因斯坦质能方程得,释放出的核能
(3)衰变的过程中动量守恒,若衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能,规定粒子运动的方向为正方向,则
联立解得
14.(1);(2)140.3 MeV;(3)45.7 t
【解析】
(1)铀核裂变需要中子的轰击,根据质量数和电荷数守恒知铀核裂变方程为
(2)裂变过程的质量亏损
释放的能量
(3)核电站一年的发电量