山东省怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：4.2核裂变 学业测评（含解析）

4.2核裂变
1．下列说法正确的是（　　）
A．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，但能量不一定守恒
B．铀核裂变的核反应是
C．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
D．两个轻核结合成质量较大的核，该原子核的比结合能减小
2．下列关于核反应的说法，正确的是（　　）
A．是衰变方程，是核裂变方程
B．是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程
C．衰变为，经过3次衰变，2次衰变
D．铝核Al被粒子击中后产生的反应生成物是磷，同时放出一个质子
3．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：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了原子核的内部结构模型
B．图乙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能
C．图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子特征光谱也是不连续的
D．图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构
4．中国核学会发布消息称，截至201 9年6月底，中国大陆在运核电机组47台，装机容量4873万千瓦，位居全球第三。铀核（）是获得核能的主要原料之一，其中一种核反应方程为并释放核能，下列说法正确的是（　　）
A．该核反应是重核裂变，产物的结合能之和大于铀核（）的结合能
B．该核反应在中子的轰击下发生，核反应为人工转变
C．X原子核中的核子数为140个，中子数为84个
D．因为裂变时释放能量，根据E=mc2，所以裂变后的总质量数减少
5．2019年11月6日，中俄关于徐大堡核电站全部商务合同签署完毕，标志着中俄迄今最大核能合作项目进入新的阶段。目前商业运转中的核能发电厂都是利用核裂变反应而发电，下列核反应方程式中，表示重核裂变过程的是（　　）
A． B．
C． D．
6．作为我国核电走向世界的“国家名片”，华龙一号是当前核电市场上接受度最高的三代核电机型之一，是我国核电创新发展的重大标志性成果，其国内外示范工程按期成功的建设，对我国实现由核电大国向核电强国的跨越具有重要意义。已知发电站的核能来源于的裂变，现有四种说法
①原子核中有92个质子，143个中子；
②的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为：；
③是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；
④一个裂变能放出200MeV的能量，合3.2×10-11J。
以上说法中完全正确的是（　　）
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④
7．有关原子结构和原子核的认识，下列说法正确的是（ ）
A．爱因斯坦最先发现天然放射现象
B．伦琴射线的发现揭示了原子具有核式结构
C．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关
D．在核裂变方程中，X原子核的质量数是142
8．核电站利用原子核裂变的链式反应获得能量进行发电。已知是核电站常用的核燃料，其常见的核反应方程为、。则下列说法正确的是（　　）
A．X是粒子
B．两个核反应一定都有质量亏损
C．的结合能小于的结合能
D．要使链式反应发生，裂变物质的体积要小于它的临界体积
9．关于核电站的核反应堆，下列说法正确的是（ ）
A．利用热中子是因为热中子的速度快，增加反应速度
B．在铀棒的周围放重水或普通水的目的是冷却反应堆
C．控制棒通过减速中子达到控制反应速度的目的
D．若核反应剧烈，可将控制棒插入深一些，减慢反应速度
10．轴核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应是+→++3。下列说法正确的有（　　）
A．上述裂变反应中伴随着中子放出
B．铀块体积对链式反应的发生有影响
C．铀核的半衰期会受到环境温度的影响
D．铀核的链式反应可人工控制
11．重核裂变时放出的________引起其他重核的裂变，可以使裂变________，这就是链式反应．为了使链式反应容易发生，最好是利用________．
12．重核受到其他粒子轰击时分裂成________或________中等质量的核的过程称为________．裂变过程中放出________并释放大量________.
13．有一种聚变反应是四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子。求：
（1）该聚变反应释放多少能量？
（2）若氢完全聚变，能释放多少能量？
（3）氢完全聚变，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能？（已知煤的热值，氢核质量为，氦核质量为，电子的质量为）
14．的质量是，质子的质量是，中子的质量是。则：
（1）一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？
（2）氚核的结合能和比结合能各是多少？
（3）如果这些能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？
参考答案
1．C
【解析】
A．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，能量也一定守恒，选项A错误；
B．铀核裂变的核反应必须有中子参加，方程是，选项B错误；
C．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，选项C正确；
D．两个轻核结合成质量较大的核时，核子有质量亏损，该原子核的比结合能增加，选项D错误。
故选C。
2．C
【解析】
A．核反应方程放射出电子，是衰变方程，是衰变方程，故A错误；
B．核反应方程是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，是原子弹的核反应方程，故B错误；
C．在衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在衰变的过程中，电荷数多1，质量数不变，设经过了次衰变，则有
解得
经过了次衰变，则有
解得
故C正确；
D．铝核被粒子击中后产生的反应生成物是磷，同时放出一种粒子，根据质量数和电荷数守恒可知放出的粒子质量数为1，电荷数为0，该粒子为中子，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
A．图甲：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，并没有得出内部结构，故A错误；
B．用中子轰击铀核使其发生裂变，裂变反应会释放出巨大的核能，故B错误；
C．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即原子特征光谱也是不连续的，故C正确；
D．图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子有一定结构，天然放射现象的发现揭示了原子核内还有复杂结构，故D错误。
故选C。
4．A
【解析】
A．结合质量数守恒与电荷数守恒可知，铀核裂变的产物为氙核和锶核，并会释放能量，则裂变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能，故A正确；
B．该核反应为重核裂变，不是人工转变，故B错误；
C．X原子核中的核子数为（235+1）-（94+2）=140个，中子数为140-（92-38）=86个，故C错误；
D．裂变时释放能量，出现质量亏损，但是总质量数不变，故D错误。
故选A。
5．A
【解析】
A．是重核裂变，选项A正确；
B．是衰变，选项B错误；
C．是查德威克发现中子的核反应方程，选项C错误；
D．是轻核聚变，选项D错误．
故选A。
6．D
【解析】
由的质量数和电荷数关系可知，原子核中有92个质子，143个中子，①正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确；半衰期不受外界因素影响，故③错误；通过计算知：200MeV=200×109×1.6×10-19J= 3.2×10-11J。④正确。
故选D。
7．C
【解析】
A．最先发现天然放射现象的是贝克勒尔，选项A错误；
B．α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，选项B错误；
C．在光电效应中，光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，选项C正确；
D．根据质量数和电荷数守恒可知，在核裂变方程中，X原子核的质量数是144，选项D错误。
故选C。
8．BC
【解析】
A．核反应方程守核电荷数守恒和质量数守恒，两个核反应方程分别是
故是中子，选项A错误；
B．两个核反应都释放出了能量用于发电，故这两个核反应都一定有质量亏损，选项B正确；
C．比结合越大，原子核越牢固，故的比结合能大于的比结合能，但是由于的核子数较少，故的结合能小于的结合能，选项C正确；
D．要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积，选项D错误。
故选BC。
9．D
【解析】
ABC．因为核裂变产生的是速度很大的快中子，中子速度不能太快，否则会和铀核擦肩而过，铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变，所以必须控制好中子的速度，为了使快中子减速，在铀棒的周围放重水或普通水，目的就是起到使中子冷却达到减速的目的，故ABC错误；
D．根据核反应堆，控制棒的作用可知，控制棒插入深一些，让它吸收多中子，中子数减少，反应速率会慢一些，故D正确。
故选D。
10．ABD
【解析】
A．由核反应方程式可以看出上述裂变反应中伴随着中子放出，A正确；
B．铀块体积需达到临界体积才能发生链式反应，所以铀块体积对链式反应的发生有影响。B正确；
C．放射性物质的半衰期是元素本身的属性，与外界物理环境和化学环境均无关，C错误。
D．铀核的链式反应可以通过控制棒进行人工控制，D正确。
故选ABD。
11．中子 持续不断进行 铀235
【解析】
[1][2][3]．重核裂变时放出的中子引起其他重核的裂变，可以使裂变持续不断进行，这就是链式反应．为了使链式反应容易发生，最好是利用铀235.
12．两块 两块以上 重核裂变 中子 能量
【解析】
[1][2][3]．重核受到其他粒子轰击时分裂成两块或两块以上中等质量的核的过程称为重核裂变．
[4][5]．裂变过程中放出中子并释放大量能量.
13．（1）（2）（3）
【解析】
（1）核反应方程为：
所以
。
（2）1g氢完全聚变释放的能量为
（3）相当于煤完全燃烧的质量为：
kg。
14．（1）释放核能；7.97MeV（2）7.97MeV；2.66MeV（3）1.92×1021Hz
【解析】
（1）一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是，
反应前各核子总质量为:
反应后新核的质量为:
质量亏损为
因反应的的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为放出能量的反应。
释放的核能为
（2）氚核的结合能即为
它的比结合能为MeV
（3）放出光子的频率为
。