山东省寿光中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：4.2核裂变 跟踪训练（含解析）

4.2核裂变
1．链式反应发生的条件是（　　）
A．中子的再生率要小于1 B．中子的再生率要不大于1
C．燃料块的体积不能小于临界体积 D．燃料块的体积不能大于临界体积
2．下面关于原子核的裂变和聚变的说法中正确的是( )
A．铀235裂变后的生成物是多种多样的，但都要发生质量亏损
B．能否发生链式反应，与铀块的体积大小无关
C．要使轻原子核发生聚变，必须使它们间的距离至少接近到10-10m
D．太阳发出的光和热，来自原子核的裂变反应
3．以下叙述正确的是
A．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
B．有10个放射性元素的原子核，当有5个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期
C．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能减小
D．重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能
4．在核反应堆中，为了使快中子的速度减慢，可选用作为中子减速剂的物质是（ ）
A．氢 B．镉 C．氧 D．水
5．下列关于核反应及衰变的表述正确的有
A．β衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
B．中，X表示
C．是轻核聚变
D．一群氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只能辐射出两种不同频率的光子
6．下列四幅图分别对应着四种说法，其中正确的是
A．氢原子辐射出一个光子后，电势能增大，动能减小
B．重核的裂变反应方程可以有
C．根据α、β、γ射线的特点可知，射线1是α射线，射线2是β射线，射线3是γ射线
D．天然放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件有关
7．下列说法中正确的有______
A．“康普顿效应”说明了光具有波动性
B．目前的核电站、核潜艇在利用核能时，发生的核反应均是重核裂变
C．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
D．结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢，原子核越稳定
8．下列说法正确的是
A．原子核是否稳定，与原子核的结合能大小无关
B．放射性元素衰变快慢，与温度高低、压强大小无关
C．铀核（)裂变一旦发生就能自动延续下去，与铀块体积大小无关
D．原子核只要发生衰变，产生的新核核子数一定减少，与它发生何种衰变无关
9．“核反应堆”是通过可控的链式反应实现核能的释放．如图所示核燃料是铀，在铀棒周围要放“慢化剂”，快中子和慢化剂中的碳原子核磁撞后，中子能量减少变为慢中子．碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核是弹性正碰，且认为磁撞前碳核都是静止的，则（　　）
A．铀核裂变的核反应是
B．镉棒的作用是与铀棒发生化学反应，消耗多余的铀原子核，从而达到控制核反应速度的目的
C．由于中子相对碳核质量很小，经过一次碰撞，中子将失去绝大部分动能
D．铀（）经过多次α、β衰变形成稳定的铅（）的过程中，有6个中子转变成质子
10．下列图中，图1为三种射线在磁场中的轨迹图，图2为电磁炉示意图，图3中L为电阻极小的自感线图，A、B、C为三个相同的灯泡，图4为核反应堆示意图。下列说法正确的是（　　）
A．图1中β射线的电性为负，是原子核外的电子
B．图2中锅体中的涡流是由恒定磁场产生的
C．图3中S合后，灯泡B、C先亮而A后亮
D．图4中核反应堆的锅棒作用是为了调节中子数目，以控制反应速度
11．铀核裂变的核反应方程是：，这个核反应方程中的表示_________。这个核反应释放出大量核能，已知、、、的质量分别为、、、，真空中的光速为，这个核反应中释放的核能_________。
12．原子核释放能量的方式有_____、_____和_____．
13．一静止的氡核Rn发生α衰变转变成钋核Po，已知放出的α粒子的质量为m，速度为v0。假设氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能。
（1）试写出氡核衰变的核反应方程。
（2）求出氡核发生衰变时的质量亏损。（已知光在真空中的速度为c）
14．一个氢原子的质量为1.6736×10-27kg，一个锂原子的质量为11.6505×10-27kg，一个氦原子的质量为6.6467×10-27kg。一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子。
（1）写出核反应方程，并计算该反应释放的核能是多少？
（2）1mg锂原子发生这样的反应共释放多少核能？(结果保留3位有效数字)
参考答案
1．C
【解析】
链式反应发生的条件是：（1）中子的再生率要大于1，（2）燃料块的体积不能小于临界体积。
A．描述与分析不符，故A错误.
B．描述与分析不符，故B错误.
C．描述与分析相符，故C正确.
D．描述与分析不符，故D错误.
2．A
【解析】
A. 铀235裂变后的生成物是多种多样的，但都要发生质量亏损，因为要释放核能，故A正确；
B. 铀块的体积太小，不能发生链式反应，故B错误；
C. 要使轻原子核发生聚变，必须使它们间的距离至少接近到10-15m，故C错误；
D. 太阳发出的光和热，来自原子核的聚变反应，故D错误。
3．D
【解析】
A.紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能与频率有关，与光强无关.故选项A不符合题意.
B.放射性元素的半衰期是统计概念，需要对大量原子核才有意义.故选项B不符合题意.
C.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大.故选项C不符合题意.
D.重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能.故选项D符合题意.
4．D
【解析】
试题分析：在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂，D正确
考点：核反应堆
【名师点睛】了解核反应堆的原理及减速剂的作用；在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。
5．C
【解析】
A、衰变中产生的射线实际上是原子核中的中子转变成质子，而放出电子，故选项A错误；
B、根据质量数和电荷数守恒得中的质量数为17+1?14=4，质子数8+1?7=2，所以表示?，故选项B错误；
C、轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，是轻核聚变，故选项C正确；
D、一群氢原子从的能级向低能级跃迁时，会辐射种不同频率的光，故选项D错误；
6．C
【解析】
A.一个氢原子放出光子，原子能量减小，根据，得：，电子的动能增大，电势能减小，故A错误；
B.重核的裂变是重核俘获一个慢中子后才能发生的，所以核反应方程有：．故B错误；
C.三种射线的穿透本领不同，根据α、β、γ射线的特点可知，射线1的穿透本领最弱，是α射线，射线3的穿透本领最强，是γ射线，射线2是β射线，故C正确；
D. 天然放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件无关，故D错误；
7．BC
【解析】
A．康普顿效应说明光具有粒子性，A错误；
B．目前的核电站、核潜艇在利用核能时，发生的核反应均是重核裂变，B正确；
C．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正确；
D．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，D错误；
8．AB
【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，故选项A符合题意；
B.放射性元素衰变快慢，由元素本身的性质决定，与物理状态无关，故选项B符合题意；
C.铀核()裂变即使发生了，如果铀块体积小于临界体积，则核反应不能持续下去，故选项C不符合题意；
D.发生衰变，产生的新核的核子数不变，故选项D不符合题意。
9．CD
【解析】
A.铀核吸收一个慢中子后才能发生链式反应，该核反应方程中，等号两侧的中子不能约掉故选项A不符合题意.
B.核反应堆中，镉棒的作用是吸收中子，以控制反应速度故.选项B不符合题意.
C.取碰撞前中子的速度方向为正方向，根据动量守恒有：
mv0＝mv1+12mv2
依据能量守恒有：
联立可得：
所以中子损失的动能为：
可知中子经过一次碰撞，中子将失去绝大部分动能.故选项C符合题意.
D、铀（）经过衰变形成稳定的铅（）的过程中，需经过238-2064=8 次α衰变和 6次β衰变，每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子.故选项D符合题意.
10．CD
【解析】
A.图1中β射线为电子，是原子核中子衰变成一个质子和电子而来，故A项与题意不相符；
B.图2中锅体中的涡流是由周期性变化的磁场产生的，故B项与题意不相符；
C.图3中S合后，由于L的阻抗作用，灯泡B、C先亮而A后亮。故C项与题意相符；
D.图4中核反应堆的镉棒作用是为了调节中子数目，以控制反应速度，故D项与题意相符。
11．
【解析】
核反应过程中，电荷数守恒和质量数守恒，故核反应方程为：，故表示,根据质能方程可得，释放的核能。
12．裂变 聚变 衰变
【解析】
1938年，物理学家用中子轰击铀，使铀这种重原子核分裂成两块中等质量的原子核，同时放出大量的能量，这种原子核反应叫做重核裂变，核裂变是目前利用核能的主要形式．后来，物理学家又发现了轻核在一定条件下能聚合成质量较大的核，同时也能放出大量的能量，这种反应称为轻核聚变．两种核反应都可产生很大的能量；类似的人工核转变，还有衰变;
[1].[2].[3] .原子核释放能量的方式有裂变、聚变和衰变．
13．（1）Rn→Po+He.；（2）
【解析】
（1）衰变的核反应方程：Rn→Po+He.
（2）由动量守恒定律：0=mv0－Mv
其中
由 .
得
14．（1） 2.76×10-12J （2）2.37×108J
【解析】
（1）根据题意可知该反应的核反应方程为.
根据质能方程得ΔE=(mLi+mp－2mα）c2，
代入数据得ΔE=2.76×10－12J.
（2）1mg锂原子核的个数，释放的总核能E=nΔE=2.37×108J.