四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.5核裂变 跟踪训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.5核裂变 跟踪训练（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 315.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 12:56:52 | ||
图片预览
内容文字预览
3.5核裂变
1．一个氘核和一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，其聚变反应方程为。已知氘核、氚核和氦核的结合能分别为E1、E2、E3，光在真空中的传播速度为c。在上述聚变反应方程中质量亏损为（ ）
A． B．
C． D．
2．我国第一代核潜艇总设计师黄旭华院士于2019年9月29日获颁“共和国勋章”。核动力潜艇上核反应堆中可能的一个核反应方程为(其中△E为释放出的核能)。下列说法正确的是（ ）
A．该核反应属于原子核的衰变 B．核反应方程式中x=2
C．的比结合能为 D．核的比结合能小于核的比结合能
3．下列说法中正确的是（ ）
A．光的反射现象和光电效应现象，说明光具有波粒二象性
B．若某元素的半衰期是2小时，则64g该元素经过6小时后还有4g未衰变
C．质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，一个质子和一个中子结合成一个氘核，释放的能量是
D．紫外线照射某种金属时能发生光电效应现象，若增加紫外线照射的强度，则从全属表面逸出的光电子的最大初动能会增大
4．用轰击产生了m个某种粒子，核反应方程为，则（ ）
A．方程式中的m=3
B．方程式中的X是α粒子
C．的比结合能一定小于的比结合能
D．该反应需要吸收热量
5．下列说法正确的是（ ）
A．贝克勒尔通过实验最早发现了电子
B．若使放射性物质的温度升高，则其半衰期增大
C．核反应属于重核的裂变
D．核反应堆用过的废料清洁无污染，没有放射性
6．2019年4月1日，在中国核能可持续发展论坛上，生态环境部介绍2019年会有核电项目陆续开工建设。某核电站获得核能的核反应方程为，己知铀核的质量为m1，钡核的质量为m2，氪核的质量为m3，中子n的质量为m4，下列说法中正确的是（ ）
A．该核电站通过核聚变获得核能
B．铀核的质子数为235
C．在上述核反应方程中x=3
D．一个铀核发生上述核反应，释放的能量为（m1-m2-m3-m4）c2
7．下列四幅图的有关说法中正确的是
A．若两球质量相等，碰后m2的速度一定为v
B．射线甲由粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷
C．粒子散射实验说明了原子中存在一个很小的核
D．该链式反应属于原子核的衰变
8．下列说法中正确的是（ ）
A．氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，电子的动能增加，电势能减少，原子的总能量减少
B．射线是原子核发出的一种粒子流，它的电离能力在、、三种射线中是最弱的
C．原子核反应过程中的质量亏损现象违背了能量守恒定律
D．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中并大辐度降低其温度，它的半衰期不发生改变
9．下列说法正确的是（ ）
A．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据
B．考古专家测出某具骸骨lg碳样品中 的含量为活着的生物体lg碳样品中含量的 ，已知的半衰期为5730年，则该生物死亡时距今约11460年
C．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为 → +x可以判断x为β射线
D．核反应堆利用石墨吸收中子控制核反应速度
10．下列对物理知识的理解正确的有________．
A．α射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住
B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
C．放射性元素钋的半衰期为138天，100 g的钋经276天，已发生衰变的质量为75 g
D．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，释放的能量是(m1＋m2－m3)c2
11．为了核电站的安全，防止放射性物质的泄漏，核电站设置了四道屏障，即________、________、________、________.
12．核电站发电过程中的能量转化情况是：________能通过热交换器转化为内能，又通过汽轮机转化为________能，最后通过发电机转化为________能．
13．太阳能是由太阳内部的热核反应释放出的光能、热能及辐射能量组成。它每年辐射到地球上的能量达1813亿吨标准煤，相当于全世界年需要能量总和的5000倍。太阳的热核反应有很多种，其中一种是由氘核和氚核结合成氦核。
(1)写出该核反应方程式；
(2)若反应放出17.6MeV的能量，则核反应生成物的总质量与核反应前物质的总质量相比变化了多少？（结果保留两位有效数字）
14．用一个中子轰击U，可发生裂变反应生成Ba和Kr，已知U的质量为235.0439u，Ba的质量为140.9139u，Kr的质量为91.8973u，中子质量为1.0087u，1u相当于931Mev,阿伏伽德罗常数NA=6.02×10??mol-1,
（1）请写出裂变中的核反应方程，
（2）求一个U在裂变反应中释放的核能
（3）1克U全部反应释放的能量为多少？
参考答案
1．B
【解析】
反应过程释放的核能为
根据爱因斯坦质能方程有
解得质量亏损为，故B正确，ACD错误。
故选B。
2．D
【解析】
A．用中子轰击铀核的核反应方程为原子核的裂变，故A错误；
B．由核反应遵循质量数与电荷数守恒，可知x=3故B错误；
C．△E是该核反应释放的能量，不是核的结合能，则的比结合能不等于,故C错误；
D．中等质量原子核的比结合能较大，核的比结合能小于核的比结合能，故D正确。
故选D。
3．C
【解析】
A．光的反射现象不能说明光的本性，光电效应现象说明光具有微粒性，选项A错误；
B．若某元素的半衰期是2小时，则64g该元素经过6小时后还有未衰变，选项B错误；
C．质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，一个质子和一个中子结合成一个氘核，释放的能量是，选项C正确；
D．光电子的最大初动能与光强无关，只与入射光的频率有关，选项D错误。
故选C。
4．A
【解析】
A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，方程式中的m=3，选项A正确；
B．方程式中的X是中子，选项B错误；
C．根据比结合能曲线可知，中等质量的原子核比结合能大，轻核和重核的比结合能小，即的比结合能一定大于的比结合能，选项C错误；
D．该反应放出热量，选项D错误。
故选A。
5．C
【解析】
A．贝克勒尔通过实验最早发现放射性现象，汤姆逊最早发现了电子，选项A错误；
B．放射性物质的半衰期与外界条件无关，选项B错误；
C．核反应属于重核的裂变，选项C正确；
D．核反应堆用过的废料仍有放射性，有污染，选项D错误。
故选C。
6．C
【解析】
A．核电站获得核能的途径是核裂变，故A错误.
B．铀核的质子数为92，故B错误.
C．根据质量数守恒可知x=3，故C正确.
D．一个铀核发生上述核反应，由质能方程可得：
故D错误.
7．C
【解析】
A．两球质量相等，若发生的碰撞为弹性碰撞，即动量守恒、能量守恒，可知两球的速度交换，若发生的碰撞为非弹性碰撞，则碰后的速度不为，故A错误；
B．根据左手定则，甲向左偏，知甲带负电，故B错误；
C．粒子散射实验现象为绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了较大的偏转，并有极少数粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来，卢瑟福根据该实验现象提出了原子核式结构模型，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，所以粒子散射实验说明了原子中存在一个很小的核，故C正确；
D．该链式反应属于重核裂变，不是衰变，故D错误；
故选C。
8．AD
【解析】
A．氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，能量减小，电子的轨道半径减小，根据，知电子的动能增大，所以电势能减小，A正确；
B．射线是原子核发出的一种氦核流，在、、三种射线中电离能力最强，穿透能力最弱，B错误；
C．原子核反应过程中的质量亏损现象不违背了能量守恒定律，质量亏损以能量的形式释放出来，C错误；
D．半衰期的大小与温度无关，D正确。
故选AD。
9．BC
【解析】
A． 原子的特征谱线说明原子只能处于不连续的、分立的能级上，是原子具有分立能级的有力证据。故A错误；
B． 考古专家测出某具骸骨lg碳样品中 的含量为活着的生物体lg碳样品中含量的，经过2个半衰期，故该生物死亡时距今约11460年，故B正确；
C． 根据电荷数守恒、质量数守恒知，x的电荷数为-1，质量数为0，可知x为电子。故C正确；
D． 镉具有很大的中子吸收界面，所以用来吸收裂变产生的中子。故D错误。
故选：BC。
10．AC
【解析】
A、α射线在空气中的射程只有几厘米，只要一张纸就能挡住．A正确
B、根据德布罗意波长计算表达式，又，质子的质量大于电子，当它们动能相等时，质子的动量大于电子，所以质子的德布罗意波长比电子小．B错误
C、元素钋的半衰期为138天，经276天发生两次衰变，质量变成原来的1/4，所以已发生衰变的质量为75 g，C正确
D、根据质能方程可得，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，D错误
11．陶瓷芯块 燃料包壳 压力壳 安全壳
【解析】
[1][2][3][4]在核电站中，为了核电站的安全，防止放射性物质泄漏，在核燃料和环境外部空气之间共设置了四道屏障，第一道屏障是燃料芯块，放在氧化铀陶瓷芯块中，使绝大部分裂变产物和气体产物保存在芯块内；第二道屏障是燃料包壳。燃料芯块密封在锆合金制造的包壳中，构成核燃料芯棒，锆合金具有足够的强度且在正常运行温度下不与水发生反应；第三道屏障是压力容器和管道构成反应堆冷却剂系统，将核燃料芯棒封闭在厚度20cm以上的钢质耐高压系统中，避免放射性物质泄漏到反应堆厂房内；第四道屏障是反应堆安全壳，用预应力钢筋混凝土构筑而成，壁厚近100cm，内表面加有钢衬，抗御来自内部或外界的飞出物，防止放射性物质进入环境，所以核电站设置了四道屏障，即陶瓷芯块、燃料包壳、压力壳、安全壳。
12．核 机械 电
【解析】
[1]核电站发电过程中的能量转化情况：在核电站中将核能先通过热交换器转化为介质的内能，[2]再通过汽轮机推动发电机的转子转动，转化为机械能，[3]并在发电机中最终转化为电能。
13．(1)；(2)
【解析】
(1)由质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为
(2)根据得
14．（1）；（2）△E=2×102 MeV；（3）1Kg铀235完全裂变时释放的能量E=5.18×1023MeV
【解析】
（1）根据质量数和电荷数守恒可得该核反应方程为：
；
（2）反应前后质量亏损为：△m=0.2153u
根据根据爱因斯坦质能方程△E=△mc2可以求出释放能量为：
△E=△mc2=0.2153×931MeV=2×102 MeV
（3）1g铀235的摩尔数为n=≈4.3×10﹣3；
1g铀235个数为N=4.3×10﹣3×6.02×1023=2.59×1021个；
因此1g铀235完全裂变时释放的能量E=2.59×1021×2×102 MeV=5.18×1023MeV
1．一个氘核和一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，其聚变反应方程为。已知氘核、氚核和氦核的结合能分别为E1、E2、E3，光在真空中的传播速度为c。在上述聚变反应方程中质量亏损为（ ）
A． B．
C． D．
2．我国第一代核潜艇总设计师黄旭华院士于2019年9月29日获颁“共和国勋章”。核动力潜艇上核反应堆中可能的一个核反应方程为(其中△E为释放出的核能)。下列说法正确的是（ ）
A．该核反应属于原子核的衰变 B．核反应方程式中x=2
C．的比结合能为 D．核的比结合能小于核的比结合能
3．下列说法中正确的是（ ）
A．光的反射现象和光电效应现象，说明光具有波粒二象性
B．若某元素的半衰期是2小时，则64g该元素经过6小时后还有4g未衰变
C．质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，一个质子和一个中子结合成一个氘核，释放的能量是
D．紫外线照射某种金属时能发生光电效应现象，若增加紫外线照射的强度，则从全属表面逸出的光电子的最大初动能会增大
4．用轰击产生了m个某种粒子，核反应方程为，则（ ）
A．方程式中的m=3
B．方程式中的X是α粒子
C．的比结合能一定小于的比结合能
D．该反应需要吸收热量
5．下列说法正确的是（ ）
A．贝克勒尔通过实验最早发现了电子
B．若使放射性物质的温度升高，则其半衰期增大
C．核反应属于重核的裂变
D．核反应堆用过的废料清洁无污染，没有放射性
6．2019年4月1日，在中国核能可持续发展论坛上，生态环境部介绍2019年会有核电项目陆续开工建设。某核电站获得核能的核反应方程为，己知铀核的质量为m1，钡核的质量为m2，氪核的质量为m3，中子n的质量为m4，下列说法中正确的是（ ）
A．该核电站通过核聚变获得核能
B．铀核的质子数为235
C．在上述核反应方程中x=3
D．一个铀核发生上述核反应，释放的能量为（m1-m2-m3-m4）c2
7．下列四幅图的有关说法中正确的是
A．若两球质量相等，碰后m2的速度一定为v
B．射线甲由粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷
C．粒子散射实验说明了原子中存在一个很小的核
D．该链式反应属于原子核的衰变
8．下列说法中正确的是（ ）
A．氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，电子的动能增加，电势能减少，原子的总能量减少
B．射线是原子核发出的一种粒子流，它的电离能力在、、三种射线中是最弱的
C．原子核反应过程中的质量亏损现象违背了能量守恒定律
D．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中并大辐度降低其温度，它的半衰期不发生改变
9．下列说法正确的是（ ）
A．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据
B．考古专家测出某具骸骨lg碳样品中 的含量为活着的生物体lg碳样品中含量的 ，已知的半衰期为5730年，则该生物死亡时距今约11460年
C．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为 → +x可以判断x为β射线
D．核反应堆利用石墨吸收中子控制核反应速度
10．下列对物理知识的理解正确的有________．
A．α射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住
B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
C．放射性元素钋的半衰期为138天，100 g的钋经276天，已发生衰变的质量为75 g
D．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，释放的能量是(m1＋m2－m3)c2
11．为了核电站的安全，防止放射性物质的泄漏，核电站设置了四道屏障，即________、________、________、________.
12．核电站发电过程中的能量转化情况是：________能通过热交换器转化为内能，又通过汽轮机转化为________能，最后通过发电机转化为________能．
13．太阳能是由太阳内部的热核反应释放出的光能、热能及辐射能量组成。它每年辐射到地球上的能量达1813亿吨标准煤，相当于全世界年需要能量总和的5000倍。太阳的热核反应有很多种，其中一种是由氘核和氚核结合成氦核。
(1)写出该核反应方程式；
(2)若反应放出17.6MeV的能量，则核反应生成物的总质量与核反应前物质的总质量相比变化了多少？（结果保留两位有效数字）
14．用一个中子轰击U，可发生裂变反应生成Ba和Kr，已知U的质量为235.0439u，Ba的质量为140.9139u，Kr的质量为91.8973u，中子质量为1.0087u，1u相当于931Mev,阿伏伽德罗常数NA=6.02×10??mol-1,
（1）请写出裂变中的核反应方程，
（2）求一个U在裂变反应中释放的核能
（3）1克U全部反应释放的能量为多少？
参考答案
1．B
【解析】
反应过程释放的核能为
根据爱因斯坦质能方程有
解得质量亏损为，故B正确，ACD错误。
故选B。
2．D
【解析】
A．用中子轰击铀核的核反应方程为原子核的裂变，故A错误；
B．由核反应遵循质量数与电荷数守恒，可知x=3故B错误；
C．△E是该核反应释放的能量，不是核的结合能，则的比结合能不等于,故C错误；
D．中等质量原子核的比结合能较大，核的比结合能小于核的比结合能，故D正确。
故选D。
3．C
【解析】
A．光的反射现象不能说明光的本性，光电效应现象说明光具有微粒性，选项A错误；
B．若某元素的半衰期是2小时，则64g该元素经过6小时后还有未衰变，选项B错误；
C．质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，一个质子和一个中子结合成一个氘核，释放的能量是，选项C正确；
D．光电子的最大初动能与光强无关，只与入射光的频率有关，选项D错误。
故选C。
4．A
【解析】
A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，方程式中的m=3，选项A正确；
B．方程式中的X是中子，选项B错误；
C．根据比结合能曲线可知，中等质量的原子核比结合能大，轻核和重核的比结合能小，即的比结合能一定大于的比结合能，选项C错误；
D．该反应放出热量，选项D错误。
故选A。
5．C
【解析】
A．贝克勒尔通过实验最早发现放射性现象，汤姆逊最早发现了电子，选项A错误；
B．放射性物质的半衰期与外界条件无关，选项B错误；
C．核反应属于重核的裂变，选项C正确；
D．核反应堆用过的废料仍有放射性，有污染，选项D错误。
故选C。
6．C
【解析】
A．核电站获得核能的途径是核裂变，故A错误.
B．铀核的质子数为92，故B错误.
C．根据质量数守恒可知x=3，故C正确.
D．一个铀核发生上述核反应，由质能方程可得：
故D错误.
7．C
【解析】
A．两球质量相等，若发生的碰撞为弹性碰撞，即动量守恒、能量守恒，可知两球的速度交换，若发生的碰撞为非弹性碰撞，则碰后的速度不为，故A错误；
B．根据左手定则，甲向左偏，知甲带负电，故B错误；
C．粒子散射实验现象为绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了较大的偏转，并有极少数粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来，卢瑟福根据该实验现象提出了原子核式结构模型，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，所以粒子散射实验说明了原子中存在一个很小的核，故C正确；
D．该链式反应属于重核裂变，不是衰变，故D错误；
故选C。
8．AD
【解析】
A．氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，能量减小，电子的轨道半径减小，根据，知电子的动能增大，所以电势能减小，A正确；
B．射线是原子核发出的一种氦核流，在、、三种射线中电离能力最强，穿透能力最弱，B错误；
C．原子核反应过程中的质量亏损现象不违背了能量守恒定律，质量亏损以能量的形式释放出来，C错误；
D．半衰期的大小与温度无关，D正确。
故选AD。
9．BC
【解析】
A． 原子的特征谱线说明原子只能处于不连续的、分立的能级上，是原子具有分立能级的有力证据。故A错误；
B． 考古专家测出某具骸骨lg碳样品中 的含量为活着的生物体lg碳样品中含量的，经过2个半衰期，故该生物死亡时距今约11460年，故B正确；
C． 根据电荷数守恒、质量数守恒知，x的电荷数为-1，质量数为0，可知x为电子。故C正确；
D． 镉具有很大的中子吸收界面，所以用来吸收裂变产生的中子。故D错误。
故选：BC。
10．AC
【解析】
A、α射线在空气中的射程只有几厘米，只要一张纸就能挡住．A正确
B、根据德布罗意波长计算表达式，又，质子的质量大于电子，当它们动能相等时，质子的动量大于电子，所以质子的德布罗意波长比电子小．B错误
C、元素钋的半衰期为138天，经276天发生两次衰变，质量变成原来的1/4，所以已发生衰变的质量为75 g，C正确
D、根据质能方程可得，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，D错误
11．陶瓷芯块 燃料包壳 压力壳 安全壳
【解析】
[1][2][3][4]在核电站中，为了核电站的安全，防止放射性物质泄漏，在核燃料和环境外部空气之间共设置了四道屏障，第一道屏障是燃料芯块，放在氧化铀陶瓷芯块中，使绝大部分裂变产物和气体产物保存在芯块内；第二道屏障是燃料包壳。燃料芯块密封在锆合金制造的包壳中，构成核燃料芯棒，锆合金具有足够的强度且在正常运行温度下不与水发生反应；第三道屏障是压力容器和管道构成反应堆冷却剂系统，将核燃料芯棒封闭在厚度20cm以上的钢质耐高压系统中，避免放射性物质泄漏到反应堆厂房内；第四道屏障是反应堆安全壳，用预应力钢筋混凝土构筑而成，壁厚近100cm，内表面加有钢衬，抗御来自内部或外界的飞出物，防止放射性物质进入环境，所以核电站设置了四道屏障，即陶瓷芯块、燃料包壳、压力壳、安全壳。
12．核 机械 电
【解析】
[1]核电站发电过程中的能量转化情况：在核电站中将核能先通过热交换器转化为介质的内能，[2]再通过汽轮机推动发电机的转子转动，转化为机械能，[3]并在发电机中最终转化为电能。
13．(1)；(2)
【解析】
(1)由质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为
(2)根据得
14．（1）；（2）△E=2×102 MeV；（3）1Kg铀235完全裂变时释放的能量E=5.18×1023MeV
【解析】
（1）根据质量数和电荷数守恒可得该核反应方程为：
；
（2）反应前后质量亏损为：△m=0.2153u
根据根据爱因斯坦质能方程△E=△mc2可以求出释放能量为：
△E=△mc2=0.2153×931MeV=2×102 MeV
（3）1g铀235的摩尔数为n=≈4.3×10﹣3；
1g铀235个数为N=4.3×10﹣3×6.02×1023=2.59×1021个；
因此1g铀235完全裂变时释放的能量E=2.59×1021×2×102 MeV=5.18×1023MeV