上海市丰华高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：5.2裂变及其应用 课时训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 上海市丰华高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：5.2裂变及其应用 课时训练（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 453.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-17 18:07:50 | ||
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文档简介
5.2裂变及其应用
1．下列说法中正确的是（ ）
A．铀核裂变的某种核反应方程是
B．已知质子、中子、粒子的质量分别为、、，那么2个质子和2个中子结合成一个粒子，释放的能量是
C．卢瑟福通过粒子散射实验验证了在原子核内部存在质子
D．一群处于能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射12种不同频率的电磁波
2．如图所示，下列说法正确的是
A．图1中，问左偏转的射线是β射线
B．图2中，发生光电效应时，入射光的强度增强，打出的光电子最大初动能增加
C．图3中，铀235的裂变方程为
D．图4中，一个处于n=4能级氢原子向低能级跃迁时，可能发出16种不同频率的光
3．3．铀核裂变的核反应方程有多种，其中一种为：，△E表示核反应释放的能量并且△E＝201MeV，则核反应方程中X、Y的值和核反应发生的质量亏损△m为
A．X＝33 ，Y＝3 ，△m＝2.23×10－15Kg
B．X＝33 ，Y＝2 ，△m＝2.23×10－15Kg
C．X＝36 ，Y＝3 ，△m＝3.57×10－28Kg
D．X＝36 ，Y＝2 ，△m＝3.57×10－28Kg
4．19世纪末20世纪初物理学发展进入了一个新的时代，关于近代物理学，下列说法中正确的是（ ）
A．天然放射性现象中产生的射线速度与光速相当，贯穿能力很强
B．核反应方程： ，则是质子，
C．天然放射现象说明原子核内部有复杂的结构
D．玻尔首先发现电子并提出氢原子轨道模型
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a+b可能是 ( )
A． B． C． D．
6．下列说法中正确的是
A．发生β衰变时，原子核发出电子，说明电子是原子核的组成部分
B．α粒子的散射实验表明原子具有核式结构模型，还可确定各种元素原子核的电荷数
C．铀核裂变的核反应方程可能是
D．组成原子核的核子越多，它的结合能越大，比结合能越大，原子核越稳定
7．下列有关说法正确的是
A．铀核发生α衰变时，释放出α粒子和一定的能量，目前核电站利用的就是这一自发释放的能量
B．如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应，改用红光一定不能发生光电效应
C．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会释放出一定频率的光子
D．机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性
8．关于轻核聚变和重核裂变，下列说法正确的是
A．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积
B．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能
C．我国已建成生产的秦山和大亚湾核电站，前者是利用核聚变释放核能，后者是利用核裂变释放核能
D．一个质子和两个中子聚变成一个氚核，已知质子质量为1.0073u，中子质量为1.0087u，氚核质量为3.0180u，则该反应中释放的核能约为6.24Mev(1u=-931.5Mev)
9．下列说法中正确的是（? ）
A．β射线的本质是电子流，所以β衰变说明原子核是由质子、中子、电子组成
B．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素
C．核反应中释放的能量可由 计算，有些化学反应也释放能量，这两种情况产生的能量的本质是一样的
D．某种色光照射金属发生光电效应，若增大光照强度，则单位时间内发射的光电子数增加
10．已知： 、、、的质量分别为、、、，关于核反应方程，下列说法正确的是（ ）
A．这是核裂变反应
B．这是核聚变反应
C．反应中放出的能量为
D．反应中放出的能量为
11．以下是四个核反应方程，请把X1、X2、X3和X4代表的核符号填写在核反应方程后面的空格内.
（1） （2）
（3） （4）
则X1：__________；X2：__________；X3：__________；X4___________.
12．某核反应方程为H＋H―→He＋X.已知H的质量为2.0136 u，H的质量为3.0180 u，He的质量为4.0026 u，X的质量为1.0087 u．则X是________，该反应________(选填“吸收”或“释放”)能量________________ MeV（取3位有效数字）．（1 u相当于931. 5 MeV的能量）
13．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．
14．大亚湾核电站的某反应堆的输出功率恒为，反应堆的效率是，每个铀核裂变时释放的能量为.试求：
(1)核电站在一年的不间断工作中将获得多少核能？
(2)此核电站在一年的不间断工作中消耗多少克含5%的浓缩铀235？
15．受中子轰击时会发生裂变，产生和，同时放出的能量，现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料，假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多少？（阿伏加德罗常数取）
参考答案
1．B
【解析】A、铀核裂变的核反应是，故A错误；
B、已知质子、中子、粒子的质量分别为、、，那么2个质子和2个中子结合成一个粒子，根据质能方程可得释放的能量是，故B正确，
C、.卢瑟福通过粒子散射实验验证了原子核式结构模型，故C错误；
D、一群处于能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射 种不同频率的电磁波，故D错误；
故选B。
2．C
【解析】图1中，因为β射线是高速电子流，则由左手定则可知向右偏转的射线是β射线，选项A错误；图2中，发生光电效应时，入射光的频率增强，打出的光电子最大初动能增加，选项B错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，图3的裂变方程正确，即选项C正确；图4中，一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光，即n=4能级到n=3能级，n=3能级到n=2能级，n=2能级到n=1能级，故D错误,故选C.
3．C
【解析】由核电荷数守恒可知，X=92-56=36，由质量数守恒可知，Y=235+1-141-92=3，由质能方程得：△m==3.57×10-28kg．故选C.
点睛：写核反应方程式时要注意：核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，应用质能方程即可求出质量亏损．
4．C
【解析】天然放射现象中产生的射线速度是光速的十分之一，电离能力较强，穿透能力较弱，故A错；B中核反应方程的不是质子，是中子，故B错；天然放射现象说明原子核内部有复杂结构，所以C选线正确；汤姆生发现电子，波尔提出氢原子轨道模型，故D错误．故选C.
5．A
【解析】
核反应前后质量数和电荷数都守恒，A都守恒，B质量数不守恒，C电荷数不守恒，D都不守恒，则A正确．故选A.
6．BCD
【解析】发生β衰变时，原子核发出的电子是核内中子转化为质子时放出的，电子不是原子核的组成部分，选项A错误； α粒子的散射实验表明原子具有核式结构模型，还可确定各种元素原子核的电荷数，选项B正确；裂变是重核在中子轰击下裂变成轻核，铀核裂变的核反应方程可能是，选项C正确；组成原子核的核子越多，它的结合能越大；比结合能是结合能与核子数之比，比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确；故选BCD.
7．CD
【解析】核电站利用的是铀核的裂变反应释放的能量，选项A错误；紫光的频率大于红光，如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应，改用红光不一定能发生光电效应，选项B错误；氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会释放出一定频率的光子，选项C正确；机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性，选项D正确；故选CD.
8．BD
【解析】由核聚变的条件为需要高温，发生核聚变时不需要达到临界体积，A错误；发生聚变反应时，要求两核子应能达到较近的距离，故应使原子核有足够大的动能，B正确；目前的核电站均采用核裂变；聚变的应用尚在试验阶段，C错误；该核反应中质量亏损，则释放的核能，D正确．
9．BD
【解析】β衰变是由于原子核内中子转化为为一个质子同时释放一个电子，故A错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭（Ra）两种新元素，故B正确；虽然两种情况下的反应均释放能量，但两者本质不相同，故C错误；某种频率的光照射某金属能发生光电效应，若增加入射光的强度，就增加了单位时间内射到金属上的光子数，则单位时间内发射的光电子数将增加，故D正确；故选BD．
点睛：该题考查多个记忆性的知识点的内容，解答的关键是要掌握光电效应方程的内容，知道β衰变的实质及核反应与化学反应的区别．
10．BC
【解析】聚变是质量数较小的核聚变生成质量数较大的核，故B正确，A错误；由质能方程知反应中放出的能量为（m1+m2-m3-m4）c2，故C正确，D错误。所以BC正确，AD错误。
11．
【解析】
【分析】
【详解】
根据质量数和电荷数守恒得X1的电荷数为0，质量数为1，所以X1是中子；
同理X2的电荷数为1，质量数为0，所以X2为正电子；
X3的电荷数为2，质量数为4，所以X3是氦原子核；
X4的电荷数为-1，质量数为0，所以X4是负电子 ．
12． 中子 释放 18.9
【解析】核反应方程为，根据核反应方程质量数和核电荷数守恒得：X的质量数为1，核电荷数为0．所以X是中子；反应前质量为2.0136u+3.018u=5.0316u，反应后质量为4.0026u+1.0087u=5.0113u，反应过程质量亏损为，反应过程释放的能量．
13．（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
14．（1）；（2）
【解析】
【详解】
(1)电站在一年的不间断工作中将获得电能：
核电站在一年的不间断工作中将获得核能：
(2)设核电站在一年的不间断工作中消耗为克，核裂变释放的能量为：
联立解得：
则含5%铀235的浓缩铀的质量为，则有：
所以可得：
15．0.527kg
【解析】
【详解】
每天发电的总量
。
要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目
（个）
则对应的质量
答案：0.527kg
1．下列说法中正确的是（ ）
A．铀核裂变的某种核反应方程是
B．已知质子、中子、粒子的质量分别为、、，那么2个质子和2个中子结合成一个粒子，释放的能量是
C．卢瑟福通过粒子散射实验验证了在原子核内部存在质子
D．一群处于能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射12种不同频率的电磁波
2．如图所示，下列说法正确的是
A．图1中，问左偏转的射线是β射线
B．图2中，发生光电效应时，入射光的强度增强，打出的光电子最大初动能增加
C．图3中，铀235的裂变方程为
D．图4中，一个处于n=4能级氢原子向低能级跃迁时，可能发出16种不同频率的光
3．3．铀核裂变的核反应方程有多种，其中一种为：，△E表示核反应释放的能量并且△E＝201MeV，则核反应方程中X、Y的值和核反应发生的质量亏损△m为
A．X＝33 ，Y＝3 ，△m＝2.23×10－15Kg
B．X＝33 ，Y＝2 ，△m＝2.23×10－15Kg
C．X＝36 ，Y＝3 ，△m＝3.57×10－28Kg
D．X＝36 ，Y＝2 ，△m＝3.57×10－28Kg
4．19世纪末20世纪初物理学发展进入了一个新的时代，关于近代物理学，下列说法中正确的是（ ）
A．天然放射性现象中产生的射线速度与光速相当，贯穿能力很强
B．核反应方程： ，则是质子，
C．天然放射现象说明原子核内部有复杂的结构
D．玻尔首先发现电子并提出氢原子轨道模型
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a+b可能是 ( )
A． B． C． D．
6．下列说法中正确的是
A．发生β衰变时，原子核发出电子，说明电子是原子核的组成部分
B．α粒子的散射实验表明原子具有核式结构模型，还可确定各种元素原子核的电荷数
C．铀核裂变的核反应方程可能是
D．组成原子核的核子越多，它的结合能越大，比结合能越大，原子核越稳定
7．下列有关说法正确的是
A．铀核发生α衰变时，释放出α粒子和一定的能量，目前核电站利用的就是这一自发释放的能量
B．如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应，改用红光一定不能发生光电效应
C．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会释放出一定频率的光子
D．机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性
8．关于轻核聚变和重核裂变，下列说法正确的是
A．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积
B．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能
C．我国已建成生产的秦山和大亚湾核电站，前者是利用核聚变释放核能，后者是利用核裂变释放核能
D．一个质子和两个中子聚变成一个氚核，已知质子质量为1.0073u，中子质量为1.0087u，氚核质量为3.0180u，则该反应中释放的核能约为6.24Mev(1u=-931.5Mev)
9．下列说法中正确的是（? ）
A．β射线的本质是电子流，所以β衰变说明原子核是由质子、中子、电子组成
B．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素
C．核反应中释放的能量可由 计算，有些化学反应也释放能量，这两种情况产生的能量的本质是一样的
D．某种色光照射金属发生光电效应，若增大光照强度，则单位时间内发射的光电子数增加
10．已知： 、、、的质量分别为、、、，关于核反应方程，下列说法正确的是（ ）
A．这是核裂变反应
B．这是核聚变反应
C．反应中放出的能量为
D．反应中放出的能量为
11．以下是四个核反应方程，请把X1、X2、X3和X4代表的核符号填写在核反应方程后面的空格内.
（1） （2）
（3） （4）
则X1：__________；X2：__________；X3：__________；X4___________.
12．某核反应方程为H＋H―→He＋X.已知H的质量为2.0136 u，H的质量为3.0180 u，He的质量为4.0026 u，X的质量为1.0087 u．则X是________，该反应________(选填“吸收”或“释放”)能量________________ MeV（取3位有效数字）．（1 u相当于931. 5 MeV的能量）
13．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．
14．大亚湾核电站的某反应堆的输出功率恒为，反应堆的效率是，每个铀核裂变时释放的能量为.试求：
(1)核电站在一年的不间断工作中将获得多少核能？
(2)此核电站在一年的不间断工作中消耗多少克含5%的浓缩铀235？
15．受中子轰击时会发生裂变，产生和，同时放出的能量，现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料，假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多少？（阿伏加德罗常数取）
参考答案
1．B
【解析】A、铀核裂变的核反应是，故A错误；
B、已知质子、中子、粒子的质量分别为、、，那么2个质子和2个中子结合成一个粒子，根据质能方程可得释放的能量是，故B正确，
C、.卢瑟福通过粒子散射实验验证了原子核式结构模型，故C错误；
D、一群处于能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射 种不同频率的电磁波，故D错误；
故选B。
2．C
【解析】图1中，因为β射线是高速电子流，则由左手定则可知向右偏转的射线是β射线，选项A错误；图2中，发生光电效应时，入射光的频率增强，打出的光电子最大初动能增加，选项B错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，图3的裂变方程正确，即选项C正确；图4中，一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光，即n=4能级到n=3能级，n=3能级到n=2能级，n=2能级到n=1能级，故D错误,故选C.
3．C
【解析】由核电荷数守恒可知，X=92-56=36，由质量数守恒可知，Y=235+1-141-92=3，由质能方程得：△m==3.57×10-28kg．故选C.
点睛：写核反应方程式时要注意：核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，应用质能方程即可求出质量亏损．
4．C
【解析】天然放射现象中产生的射线速度是光速的十分之一，电离能力较强，穿透能力较弱，故A错；B中核反应方程的不是质子，是中子，故B错；天然放射现象说明原子核内部有复杂结构，所以C选线正确；汤姆生发现电子，波尔提出氢原子轨道模型，故D错误．故选C.
5．A
【解析】
核反应前后质量数和电荷数都守恒，A都守恒，B质量数不守恒，C电荷数不守恒，D都不守恒，则A正确．故选A.
6．BCD
【解析】发生β衰变时，原子核发出的电子是核内中子转化为质子时放出的，电子不是原子核的组成部分，选项A错误； α粒子的散射实验表明原子具有核式结构模型，还可确定各种元素原子核的电荷数，选项B正确；裂变是重核在中子轰击下裂变成轻核，铀核裂变的核反应方程可能是，选项C正确；组成原子核的核子越多，它的结合能越大；比结合能是结合能与核子数之比，比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确；故选BCD.
7．CD
【解析】核电站利用的是铀核的裂变反应释放的能量，选项A错误；紫光的频率大于红光，如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应，改用红光不一定能发生光电效应，选项B错误；氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会释放出一定频率的光子，选项C正确；机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性，选项D正确；故选CD.
8．BD
【解析】由核聚变的条件为需要高温，发生核聚变时不需要达到临界体积，A错误；发生聚变反应时，要求两核子应能达到较近的距离，故应使原子核有足够大的动能，B正确；目前的核电站均采用核裂变；聚变的应用尚在试验阶段，C错误；该核反应中质量亏损，则释放的核能，D正确．
9．BD
【解析】β衰变是由于原子核内中子转化为为一个质子同时释放一个电子，故A错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭（Ra）两种新元素，故B正确；虽然两种情况下的反应均释放能量，但两者本质不相同，故C错误；某种频率的光照射某金属能发生光电效应，若增加入射光的强度，就增加了单位时间内射到金属上的光子数，则单位时间内发射的光电子数将增加，故D正确；故选BD．
点睛：该题考查多个记忆性的知识点的内容，解答的关键是要掌握光电效应方程的内容，知道β衰变的实质及核反应与化学反应的区别．
10．BC
【解析】聚变是质量数较小的核聚变生成质量数较大的核，故B正确，A错误；由质能方程知反应中放出的能量为（m1+m2-m3-m4）c2，故C正确，D错误。所以BC正确，AD错误。
11．
【解析】
【分析】
【详解】
根据质量数和电荷数守恒得X1的电荷数为0，质量数为1，所以X1是中子；
同理X2的电荷数为1，质量数为0，所以X2为正电子；
X3的电荷数为2，质量数为4，所以X3是氦原子核；
X4的电荷数为-1，质量数为0，所以X4是负电子 ．
12． 中子 释放 18.9
【解析】核反应方程为，根据核反应方程质量数和核电荷数守恒得：X的质量数为1，核电荷数为0．所以X是中子；反应前质量为2.0136u+3.018u=5.0316u，反应后质量为4.0026u+1.0087u=5.0113u，反应过程质量亏损为，反应过程释放的能量．
13．（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
14．（1）；（2）
【解析】
【详解】
(1)电站在一年的不间断工作中将获得电能：
核电站在一年的不间断工作中将获得核能：
(2)设核电站在一年的不间断工作中消耗为克，核裂变释放的能量为：
联立解得：
则含5%铀235的浓缩铀的质量为，则有：
所以可得：
15．0.527kg
【解析】
【详解】
每天发电的总量
。
要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目
（个）
则对应的质量
答案：0.527kg
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