四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.5核裂变 同步练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.5核裂变 同步练习（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 295.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 11:14:34 | ||
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文档简介
3.5核裂变
1．现有核电站是利用核能发电，对于缓解能源危机起到了重要作用。我们现在利用核能发电主要是利用了（ ）
A．重核的裂变 B．轻核的聚变 C．两种方式共存 D．核能发电对环境污染严重
2．2019年1月3日，“玉兔二号”月球车与“嫦娥四号”着陆器分离，实现月球背面着陆。“玉兔二号”搭载了一块核电池，利用衰变为释放能量，可在月夜期间提供一定的电能。已知的质量为mPu，的质量为mU，真空中的光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．发生β衰变后产生的新核为
B．衰变为，中子数减少2
C．温度升高时，的衰变会加快
D．衰变为释放的能量为(mPu－mU)c2
3．物理知识在科技上具有非常广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．根据法拉第电磁感应定律，可以解释理想变压器的变压原理
B．根据欧姆定律，可知远距离高压输电线上的电流随输送电压的提升而增大
C．根据爱因斯坦光电效应方程，可以解释霓虹灯的发光现象
D．根据玻尔的原子模型理论，可以计算所有核反应中释放出的核能
4．下列说法正确的是（ ）
A．结合能越大原子核一定越稳定
B．线状谱和吸收光谱都可以用作光谱分析
C．核力存在于原子核内任意两个核子之间
D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损
5．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：，则可能是（ ）
A． B．
C． D．
6．日本福岛核事故是世界上最大的核事故之一，2019年2月13日日本宣布福岛核电站核残渣首次被“触及”，其中部分残留的放射性物质半衰期可长达1570万年，下列有关说法正确的是
A．衰变成的核反应方程为
B．的比结合能大于的比结合能
C．天然放射现象中产生的α射线的速度与光速相当，穿透能力很强
D．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，不会改变放射性元素的半衰期
7．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（ ）
A．温度越高，放射性元素的半衰期越大
B．氢原子吸收能量发生能级跃迁后，绕核运动的核外电子动能减小
C．核裂变释放的核能是太阳向外辐射能量的主要来源
D．射线是放射性元素的核外电子脱离原子核束缚形成的高速电子流
8．下列说法正确的是（ ）
A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的
C．核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引力，有时表现为斥力
D．原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量
9．根据所学的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．β衰变的本质是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流
B．根据玻尔的原子理论，氢原子从基态跃迁到激发态需要吸收能量
C．铀核裂变的一种核反应为
D．在光电效应实验中，某金属的截止频率为，若用频率为的单色光照射该金属会发生光电效应
10．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，竖直放置的肥皂膜上出现的水平条纹是光的干涉现象
D．如图丁，在振荡电路产生振荡电流时，电路中的电流和电容器中的电荷量不会同时达到最大值
11．为了能有效地控制裂变的________速度，就必须建立一种装置，使重核不但能进行链式反应，而且中子的________是可以控制的，这种装置叫做________.
12．利用________工作时释放出的能量使水汽化形成蒸汽以推动汽轮机组发电，这就是________的工作原理．
13．氡是一种放射性气体，主要来源于不合格的水泥、墙砖、石材等建筑材料．呼吸时氡气会随气体进入肺脏，氡衰变时放出射线，这种射线像小“炸弹”一样轰击肺细胞，使肺细胞受损，从而引发肺癌、白血病等．若有一静止的氡核发生衰变，放出一个速度为、质量为m的粒子和一个质量为M的反冲核钋此过程动量守恒，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为粒子和钋核的动能。
（1）写衰变方程；
（2）求出反冲核钋的速度；计算结果用题中字母表示
（3）求出这一衰变过程中的质量亏损。计算结果用题中字母表示
14．一个静止的铀核（原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核（原子质量为228.0287u）．（已知1u相当于931.5MeV的能量）
（1）写出铀核的衰变反应方程
（2）算出该衰变反应中释放出的核能
（3）若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？
参考答案
1．A
【解析】
核能发电是利用铀原子核裂变时发出的核能来发电的，即利用了重核的裂变，故A正确，BCD错误。
故选A。
2．B
【解析】
AB．衰变为，根据质量数守恒与电荷数守恒可知衰变方程为
则发生的是衰变，其质量数减少4，核电荷数减少2，故中子数减少2，故A错误，B正确；
C．半衰期与外界因素无关，即温度升高时，的衰变快慢不变，故C错误；
D．核反应过程中的质量亏损为
核反应的过程中释放的能量
故D错误。
故选B。
3．A
【解析】
A．根据法拉第电磁感应定律，可以解释理想变压器的变压原理：互感现象，故A正确；
B．输送电压一定时，根据公式可知输送电压越大，电流越小，输电线路为非纯电阻电路，
不能根据欧姆定律分析电流大小，故B错误；
C．根据玻尔的原子模型理论，可以解释霓虹灯的发光现象，故C错误；
D．根据爱因斯坦质能方程，可以计算所有核反应中释放出的核能，故D错误。
故选A。
4．B
【解析】
A．比结合能的大小反应原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核越稳定，故A错误；
B．线状谱和吸收光谱都可以用作光谱分析，故B正确；
C．核力是短程力，只存在于邻近的核子之间，故C错误；
D．原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误。
故选B。
5．B
【解析】
核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒。
A.质量数不守恒，选项A不符合题意；
B.质量数和电荷数都守恒，选项B符合题意；
C.电荷数不守恒，选项C不符合题意；
D.质量数和电荷数都不守恒，故选项D不符合题意。
6．D
【解析】
裂变反应要有多个中子参与，且在书写裂变反应方程时，两边的中子不能消掉，选项A错误；裂变反应要放出大量的能量，且生成的新物质更稳定，比结合能更大，则的比结合能小于的比结合能，选项B错误；天然放射现象中产生的γ射线的速度与光速相当，穿透能力很强，选项C错误；将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，不会改变放射性元素的半衰期，选项D正确.
7．B
【解析】
A．放射性元素的半衰期与温度无关，故A错误；
B．原子吸收能量发生跃迁后，绕核运动的电子距核更远，动能减小，故B正确；
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，故C错误；
D．射线来源于原子核内部，故D错误。
故选B。
8．ABC
【解析】
A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构，故A正确；
B．β衰变所释放的电子不是来源于原子核外面的电子，而是原子核内的中子转化成质子时所产生的，故B正确；
C．相邻的质子与质子、中子与质子、中子与中子既不会融合在一起(斥力)，又相距一定距离组成原子核(引力)，故C正确；
D．由于质量亏损，原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故D错误。
故选ABC。
9．BC
【解析】
A．衰变释放的电子来自原子核，不是核外电子，故A错误；
B．根据玻尔的原子理论，氢原子从基态跃迁到激发态需要吸收光子能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差，B正确；
C．根据质量数和电荷数守恒可知铀核裂变的一种核反应为，C正确；
D．只要入射光的频率低于金属的截止频率，就不可能发生光电效应，D错误。
故选BC。
10．ACD
【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可能是：用中子轰击铀核才能发生反应，故B错误；
C．如图丙，竖直放置的肥皂膜上出现的水平条纹是光的薄膜干涉现象，故C正确；
D．如图丁，当电容器刚放电时，电荷量最大时，因线圈的自感现象，回路中的电流从零开始变大，说明电磁感应电路中的电流和电容器中的电荷量不会同时达到最大值，故D正确．
【点睛】
见解析
11．链式反应 再生率 核反应堆
【解析】
[1][2]核裂变就是指较大的原子核利用中子轰击裂变成两个较小的原子的过程，这些中子再引起其他铀核裂变就可以使裂变反应不断进行下去，这种反应叫做链式反应；要使核能长期释放，必须有效地控制这种反应的速度，就必须建立一种装置，使重核不但能进行链式反应，而且中子的再生率是可以控制的，
[3]核反应堆就是一种能控制这种反应速度的装置。
12．反应堆 核电站
【解析】
[1][2]利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站，所以核电站的工作原理是利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电。
13．（1）；（2），负号表示方向与离子速度方向相反；（3）
【解析】
（1）由质量数和核电荷数守恒定律可知，核反应方程式为
（2）核反应过程动量守恒，以离子的速度方向为正方向
由动量守恒定律得
解得，负号表示方向与离子速度方向相反
（3）衰变过程产生的能量
由爱因斯坦质能方程得
解得
14．（1） （2）5.50MeV （3）5.4MeV
【解析】
（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得，；
（2）质量亏损△m=232.0372u -228.0287u -4.0026u =0.0059u????
根据爱因斯坦质能方程得，△E=△mc2=0.0059×931MeV=5.50MeV??
（3）根据动量守恒定律得，钍核和α粒子动量大小相等，方向相反，有pTh=pα
因为Ek=
则．
则
点睛：解决本题的关键知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，以及掌握爱因斯坦质能方程，知道在衰变的过程中动量守恒．
1．现有核电站是利用核能发电，对于缓解能源危机起到了重要作用。我们现在利用核能发电主要是利用了（ ）
A．重核的裂变 B．轻核的聚变 C．两种方式共存 D．核能发电对环境污染严重
2．2019年1月3日，“玉兔二号”月球车与“嫦娥四号”着陆器分离，实现月球背面着陆。“玉兔二号”搭载了一块核电池，利用衰变为释放能量，可在月夜期间提供一定的电能。已知的质量为mPu，的质量为mU，真空中的光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．发生β衰变后产生的新核为
B．衰变为，中子数减少2
C．温度升高时，的衰变会加快
D．衰变为释放的能量为(mPu－mU)c2
3．物理知识在科技上具有非常广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．根据法拉第电磁感应定律，可以解释理想变压器的变压原理
B．根据欧姆定律，可知远距离高压输电线上的电流随输送电压的提升而增大
C．根据爱因斯坦光电效应方程，可以解释霓虹灯的发光现象
D．根据玻尔的原子模型理论，可以计算所有核反应中释放出的核能
4．下列说法正确的是（ ）
A．结合能越大原子核一定越稳定
B．线状谱和吸收光谱都可以用作光谱分析
C．核力存在于原子核内任意两个核子之间
D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损
5．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：，则可能是（ ）
A． B．
C． D．
6．日本福岛核事故是世界上最大的核事故之一，2019年2月13日日本宣布福岛核电站核残渣首次被“触及”，其中部分残留的放射性物质半衰期可长达1570万年，下列有关说法正确的是
A．衰变成的核反应方程为
B．的比结合能大于的比结合能
C．天然放射现象中产生的α射线的速度与光速相当，穿透能力很强
D．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，不会改变放射性元素的半衰期
7．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（ ）
A．温度越高，放射性元素的半衰期越大
B．氢原子吸收能量发生能级跃迁后，绕核运动的核外电子动能减小
C．核裂变释放的核能是太阳向外辐射能量的主要来源
D．射线是放射性元素的核外电子脱离原子核束缚形成的高速电子流
8．下列说法正确的是（ ）
A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的
C．核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引力，有时表现为斥力
D．原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量
9．根据所学的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．β衰变的本质是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流
B．根据玻尔的原子理论，氢原子从基态跃迁到激发态需要吸收能量
C．铀核裂变的一种核反应为
D．在光电效应实验中，某金属的截止频率为，若用频率为的单色光照射该金属会发生光电效应
10．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，竖直放置的肥皂膜上出现的水平条纹是光的干涉现象
D．如图丁，在振荡电路产生振荡电流时，电路中的电流和电容器中的电荷量不会同时达到最大值
11．为了能有效地控制裂变的________速度，就必须建立一种装置，使重核不但能进行链式反应，而且中子的________是可以控制的，这种装置叫做________.
12．利用________工作时释放出的能量使水汽化形成蒸汽以推动汽轮机组发电，这就是________的工作原理．
13．氡是一种放射性气体，主要来源于不合格的水泥、墙砖、石材等建筑材料．呼吸时氡气会随气体进入肺脏，氡衰变时放出射线，这种射线像小“炸弹”一样轰击肺细胞，使肺细胞受损，从而引发肺癌、白血病等．若有一静止的氡核发生衰变，放出一个速度为、质量为m的粒子和一个质量为M的反冲核钋此过程动量守恒，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为粒子和钋核的动能。
（1）写衰变方程；
（2）求出反冲核钋的速度；计算结果用题中字母表示
（3）求出这一衰变过程中的质量亏损。计算结果用题中字母表示
14．一个静止的铀核（原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核（原子质量为228.0287u）．（已知1u相当于931.5MeV的能量）
（1）写出铀核的衰变反应方程
（2）算出该衰变反应中释放出的核能
（3）若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？
参考答案
1．A
【解析】
核能发电是利用铀原子核裂变时发出的核能来发电的，即利用了重核的裂变，故A正确，BCD错误。
故选A。
2．B
【解析】
AB．衰变为，根据质量数守恒与电荷数守恒可知衰变方程为
则发生的是衰变，其质量数减少4，核电荷数减少2，故中子数减少2，故A错误，B正确；
C．半衰期与外界因素无关，即温度升高时，的衰变快慢不变，故C错误；
D．核反应过程中的质量亏损为
核反应的过程中释放的能量
故D错误。
故选B。
3．A
【解析】
A．根据法拉第电磁感应定律，可以解释理想变压器的变压原理：互感现象，故A正确；
B．输送电压一定时，根据公式可知输送电压越大，电流越小，输电线路为非纯电阻电路，
不能根据欧姆定律分析电流大小，故B错误；
C．根据玻尔的原子模型理论，可以解释霓虹灯的发光现象，故C错误；
D．根据爱因斯坦质能方程，可以计算所有核反应中释放出的核能，故D错误。
故选A。
4．B
【解析】
A．比结合能的大小反应原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核越稳定，故A错误；
B．线状谱和吸收光谱都可以用作光谱分析，故B正确；
C．核力是短程力，只存在于邻近的核子之间，故C错误；
D．原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误。
故选B。
5．B
【解析】
核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒。
A.质量数不守恒，选项A不符合题意；
B.质量数和电荷数都守恒，选项B符合题意；
C.电荷数不守恒，选项C不符合题意；
D.质量数和电荷数都不守恒，故选项D不符合题意。
6．D
【解析】
裂变反应要有多个中子参与，且在书写裂变反应方程时，两边的中子不能消掉，选项A错误；裂变反应要放出大量的能量，且生成的新物质更稳定，比结合能更大，则的比结合能小于的比结合能，选项B错误；天然放射现象中产生的γ射线的速度与光速相当，穿透能力很强，选项C错误；将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，不会改变放射性元素的半衰期，选项D正确.
7．B
【解析】
A．放射性元素的半衰期与温度无关，故A错误；
B．原子吸收能量发生跃迁后，绕核运动的电子距核更远，动能减小，故B正确；
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，故C错误；
D．射线来源于原子核内部，故D错误。
故选B。
8．ABC
【解析】
A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构，故A正确；
B．β衰变所释放的电子不是来源于原子核外面的电子，而是原子核内的中子转化成质子时所产生的，故B正确；
C．相邻的质子与质子、中子与质子、中子与中子既不会融合在一起(斥力)，又相距一定距离组成原子核(引力)，故C正确；
D．由于质量亏损，原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故D错误。
故选ABC。
9．BC
【解析】
A．衰变释放的电子来自原子核，不是核外电子，故A错误；
B．根据玻尔的原子理论，氢原子从基态跃迁到激发态需要吸收光子能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差，B正确；
C．根据质量数和电荷数守恒可知铀核裂变的一种核反应为，C正确；
D．只要入射光的频率低于金属的截止频率，就不可能发生光电效应，D错误。
故选BC。
10．ACD
【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可能是：用中子轰击铀核才能发生反应，故B错误；
C．如图丙，竖直放置的肥皂膜上出现的水平条纹是光的薄膜干涉现象，故C正确；
D．如图丁，当电容器刚放电时，电荷量最大时，因线圈的自感现象，回路中的电流从零开始变大，说明电磁感应电路中的电流和电容器中的电荷量不会同时达到最大值，故D正确．
【点睛】
见解析
11．链式反应 再生率 核反应堆
【解析】
[1][2]核裂变就是指较大的原子核利用中子轰击裂变成两个较小的原子的过程，这些中子再引起其他铀核裂变就可以使裂变反应不断进行下去，这种反应叫做链式反应；要使核能长期释放，必须有效地控制这种反应的速度，就必须建立一种装置，使重核不但能进行链式反应，而且中子的再生率是可以控制的，
[3]核反应堆就是一种能控制这种反应速度的装置。
12．反应堆 核电站
【解析】
[1][2]利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站，所以核电站的工作原理是利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电。
13．（1）；（2），负号表示方向与离子速度方向相反；（3）
【解析】
（1）由质量数和核电荷数守恒定律可知，核反应方程式为
（2）核反应过程动量守恒，以离子的速度方向为正方向
由动量守恒定律得
解得，负号表示方向与离子速度方向相反
（3）衰变过程产生的能量
由爱因斯坦质能方程得
解得
14．（1） （2）5.50MeV （3）5.4MeV
【解析】
（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得，；
（2）质量亏损△m=232.0372u -228.0287u -4.0026u =0.0059u????
根据爱因斯坦质能方程得，△E=△mc2=0.0059×931MeV=5.50MeV??
（3）根据动量守恒定律得，钍核和α粒子动量大小相等，方向相反，有pTh=pα
因为Ek=
则．
则
点睛：解决本题的关键知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，以及掌握爱因斯坦质能方程，知道在衰变的过程中动量守恒．