2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：4.2核裂变 同步练习（含解析）

4.2核裂变
1．用中子轰击原子核产生裂变反应，可能的裂变方程为+→Y++3，方程中的单个原子核、Y、及单个中子的质量分别为m1、m2、m3、m4，的半衰期为T,核的比结合能比Y核的小，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是
A．Y原子核中含有56个中子
B．若提高的温度，的半衰期将会小于T
C．方程中的核反应释放的能量为(m1－m2－m3－2m4)c2
D．原子核比Y原子核更稳定
2．已知真空中的光速，下列说法正确的是
A．铋210的半衰期为5天，经过10天，32个铋210衰変后还剩下8个
B．用中子轰击铀核的核反应方程为，属于原子核的衰变
C．若核反应释放出的能量，则该过程质量亏损约为
D．某原子核吸收一个中子后，放出一个电子，最后分裂为两个粒子，则
3．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．核反应堆用过的废料清洁无污染，没有放射性
D．核反应属于重核的裂变
4．2020年3月15日中国散列中子源（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。下列关于中子研究的说法正确的是（　　）
A．α粒子轰击，生成并产生了中子
B．经过4次α衰变，2次β衰变后，新核与原来的原子核相比中子数少了10个
C．γ射线实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D．核电站可通过“慢化剂”控制中子数目来控制核反应的速度
5．关于结合能、质量亏损、核能，下列说法正确的是（　　）
A．原子核是否稳定，由原子核的结合能大小决定（有一定关系）
B．在重核裂变的过程中存在质量亏损，原子核的质量转变成能量释放出来
C．质子与中子发生核反应，生成氘核，放出的能量为E，则氘核的结合能是E（事实能否发生?）
D．根据公式△E=△mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同
6．原子弹和核能发电的工作原理都是核裂变。一种典型的铀核裂变的核反应方程是，则下列说法正确的是（　　）
A．X原子核中含有86个中子，裂变后的总质量数减少 B．X原子核中含有144个核子，裂变后的总质量数不变
C．X原子核中含有144个核子，裂变后的总质量数减少 D．X原子核中含有86个中子，裂变后的总质量数增加
7．山东海阳核电站是中国核电AP1000技术的标志性项目，其反应堆的核反应方程为，下列说法中正确的是（　　）
A．该反应中X是质子 B．该反应中X是电子
C．中有88个中子 D．的结合能比的结合能大
8．第一代核弹头为原子弹，主要利用铀235或钚239等重原子核的裂变链式反应原理制成。典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子，核反应方程为+→++x， 则该核反应方程中x和y分别为（ ）
A．10和36 B．3和36 C．36和3 D．2和36
9．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
10．有中子轰击原子核产生裂变反应，其可能的裂变方程为→ ，、、、的质量分别为m1、m2、m3、m4，原子核的半衰期为T，其比结合能小于原子核的比结合能，光在真空中的传播速度为c，下列叙述正确的是（　　）
A．原子核比原子核更稳定
B．原子核中含有56个中子
C．裂变时释放的能量为（m1-2m2-m3-m4）c2
D．若提高的温度，的半衰期将会小于T
11．.是若干核反应的一种，其中为中子，X为未知粒子，y为X的个数，则X是______(选填“质子”“中子”或“电子”)，y=______.
12．铀核产生链式反应的条件是________，能够产生链式反应的铀块体积叫做________．
13．海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应产生一个核和一个粒子，其中氘核的质量为2.013 0 u，氦核的质量为3.015 0 u，中子的质量为1.008 7 u．(1 u＝931.5 MeV)，求：
(1)写出核反应方程；
(2)核反应中释放的核能；
(3)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，反应中产生的粒子和氦核的动能．
14．静止的镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn．已知镭核226质量为226.0254u，氡核222质量为222.0163u，放出粒子质量为4.0026u．
（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的粒子的动能，求放出粒子的动能．
参考答案
1．C
【解析】
A．由质量数和电荷数守恒可得：Y原子核的质量数A=235+1-89-3=144，核电荷数Z=92-36=56，故中子数N=144-56=88，故A错误；
B．半衰期的大小与温度、压强等因素无关，由原子核内部因素决定，故B错误；
C．根据爱因斯坦质能方程知，裂变时释放的能量，故C正确；
D．原子核的比结合能小于Y原子核的比结合能，故Y原子核比原子核更稳定，故D错误。
2．C
【解析】
A.半衰期是针对大量原子核的衰变行为的统计规律，少数原子核不适用此规律；A项错误.
B.是原子核的裂变；B项错误.
C.根据，可得；C项正确.
D.根据质量数和电荷数守恒可知，，则；D项错误.
3．D
【解析】
A．汤姆孙通过实验最早发现电子，故A错误；
B．放射性物质的半衰期与外界的物理和化学状态无关，只取决于原子核的内部结构，故B错误；
C．核反应堆用过的废料仍然有放射性，故C错误；
D．核反应，属于重核的裂变，D正确；
故选D。
4．B
【解析】
A．根据质量数守恒和电荷数守恒知，
故A错误；
B．每次α衰变，质量数少4，电荷数少2，中子数少2；每次β衰变一个中子转化成一个质子和一个电子，中子数少1；所以4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少4×2+2×1=10，故B正确；
C．γ射线实质光子流，故C错误；
D．镉棒可以吸收中子，核反应堆中，通过改变镉棒插入的深度，可以控制核反应的速度，故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
A．原子核是否稳定，与原子核的比结合能有关，与结合能无关，故A错误；
B．在重核裂变的过程中存在质量亏损，从而放出能量，但不能说是由原子核的质量转变成能量，故B错误；
C．质子与中子发生核反应，生成氘核，放出的能量为E，根据结合能的定义可知，核的结合能是E，故C正确；
D．聚变反应和裂变反应前后质量亏损一般不同，释放的核能不同，故D错误。
故选C。
6．B
【解析】
ABCD．根据质量数守恒，则X的质量数
m=235+1-89-3=144
可知X原子核中含有144个核子；根据核电荷数守恒，得
z=92-36=56
所以X中的中子数
n=m-z=144-56=88
可知X原子核中含有88个中子；在核反应的过程中，质量数是守恒的。总质量数既不减小，也不增加，故ACD错误，B正确。
故选B。
7．C
【解析】
AB．设反应物的电荷数为x，则
解得
根据质量数守恒可知
所以反应物为中子，故AB错误；
C．中的中子数为
故C正确；
D．是重核，其原子核质量大于，结合能也更大，故D错误。
故选C。
8．B
【解析】
根据核反应中质量数守恒，有
235+1=144+89+x
解得x=3；再根据电荷数守恒，有
92+0=56+y+0
解得y=36，B项正确，ACD错误。
故选B。
9．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。
10．AC
【解析】
A．比结合能的大小反应原子核的稳定程度，的比结合能小于原子核的比结合能，所以原子核比原子核更稳定，故A正确；
B．由原子核的组成特点可知，原子核中含有56个质子，中子数为：144?56=88个，故B错误；
C．由于核裂变的过程中释放能量，根据爱因斯坦质能方程得：
△E=△m?c2=(m1?2m2?m3?m4)c2
故C正确；
D．原子核的半衰期是由放射性元素本身决定的，与环境的温度、压强等无关，故D错误．
故选AC．
11．中子 3
【解析】
[1] [2]设X的质量数为m，质子数为n，则在核裂变前后质量数守恒可知
电荷数守恒
解得
m=1
n=0
由此判断粒子为中子，y=3。
12．中子的再生率大于1 临界体积
【解析】
[1][2]．铀核产生链式反应的条件是中子的再生率大于1，能够产生链式反应的铀块体积叫做临界体积．
13．(1)＋→＋ (2) 2.14 MeV (3)2.13 MeV　0.71 MeV
【解析】
(1)核反应方程为：＋→＋.
(2)核反应中的质量亏损为Δm＝2mH－mHe－mn
由ΔE＝Δmc2可知释放的核能：
ΔE＝(2mH－mHe－mn)c2＝2.14 MeV
(3)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即mHevHe＋mnvn＝0；反应前后系统的总能量守恒，即mHev＋mnv＝ΔE＋2EkH，又因为mHe∶mn＝3∶1，所以
vHe∶vn＝1∶3
由以上各式代入已知数据得：
EkHe＝0.71 MeV，Ekn＝2.13 MeV
14．（1）（2）6.05MeV（3）5.94 MeV
【解析】
试题分析：（1）根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程；（2）根据爱因斯坦质能方程求出释放的核能；（3）根据动量守恒定律与能量守恒定律写出相应的方程，即可求出放出粒子的动能．
（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，选择
粒子运动的方向为正方向，则：
联立方程，代入数据得