上海市龙柏高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：5.2裂变及其应用 配套作业（含解析）

5.2裂变及其应用
1．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．
2．典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子：，铀235质量为m1，中子质量为m2，钡144质量为m3，氪89的质量为m4．下列说法正确的是( )
A．该核反应类型属于人工转变
B．该反应放出能量(m1-xm2-m3-m4)c2
C．x的值是3
D．该核反应比聚变反应对环境的污染较少
3．在核反应方程式U＋n→Sr＋Xe＋kX中(　 　)
A．X是质子，k＝9 B．X是质子，k＝10
C．X是中子，k＝9 D．X是中子，k＝10
4．下列说法错误的是
A．铯137进行衰变时，往往同时释放出射线， 射线具有很强的穿透能力，甚至能穿透几厘米厚的铅板
B．光是电磁波的一种，它和射线本质相同
C．中子被吸收， 会裂变，发生链式反应，产生核能
D．氢原子会辐射光子，形成氢光谱，它只包含有可见光、紫外线，
5．5．关于下面四个装置说法正确的是
A．图甲实验可以说明α粒子的贯穿本领很强
B．图乙的实验现象可以用爱因斯坦的质能方程解释
C．图丙是利用α射线来监控金属板厚度的变化
D．图丁中进行的是裂变反应
6．下列说法正确的是(　　)
A．23290Th经过6次α衰变和4次β 衰变后成为稳定的原子核20882Pb
B．在核反应堆中，为使快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水和普通水
C．当用蓝色光照射某金属表面时有光电子逸出，则改用红光照射也一定会有光电子逸出
D．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变该放射性元素的半衰期
7．下列说法中正确的是
A．23290Th 衰变成20882Pb要经过 6 次 a 衰变和 4 次 β 衰变
B．汤姆孙的 a粒子散射实验揭示了原子具有核式结构
C．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
D．质能方程反映出能量与质量是统一的
8．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．射线甲是α粒子流，具有很强的穿透能力
C．在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
D．链式反应属于重核的裂变
9．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
10．太阳内部有多种热核反应，其中的一个反应方程是：21H+31H→42He+x.若已知21H的质量为m1，31H的质量为m2，42He的质量为m3，x的质量为m4，则下列说法中正确的是：
A．21H和31H在常温下就能够发生聚变
B．x是中子
C．这个反应释放的核能为ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2
D．我国大亚湾核电站就是利用轻核的聚变释放的能量来发电的
11．2011年3月11日在日本海域发生强烈地震，强震引发了福岛核电站危机.核中的发生着裂变反应，试完成下列反应方程式：235 92U+1 0n→141 56Ba+92 36Kr+____；已知235 92U、141 56Ba、92 36Kr和中子的质量分别是mU、mBa、mKr、mn，该反应中一个裂变时放出的能量为____.(已知光速为c)
12．2011年3月11日在日本海域发生强烈地震，强震引发了福岛核电站危机.核中的U发生着裂变反应，试完成下列反应方程式：235 92U+1 0n→141 56Ba+92 36Kr+____；已知235 92U、141 56Ba、92 36Kr和中子的质量分别是mU、mBa、mKr、mn，该反应中一个U裂变时放出的能量为____.(已知光速为c)
13．一个静止的氡核，放出一个α粒子后衰变为钋核 ，同时放出一定的能量。已知M氡＝222.086 63 u、mα＝4.002 6 u、M钋＝218.076 6 u，1 u相当于931.5 MeV的能量。
（1）写出上述核反应方程；
（2）求出发生上述核反应放出的能量。
14．用一个中子轰击92235U，可发生裂变反应生成Ba和Kr，已知U的质量为235.043 9u，Ba的质量为140.9139u，Kr的质量为91.8973u，中子质量为1.008 7u，
（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）lgU全部反应释放的能量为多少？
15．太阳能资源，不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射能，而且也包括像所有矿物燃料能、水能、风能等间接的太阳能资源，严格地说，除了地热能、潮汐能和原子核能以外，地球上所有其他能源全部来自太阳能，太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这种核反应释放出的能量就是太阳能的能源。
(1)写出核反应方程。
(2)若mH=1.007 3 u,mHe=4.002 6 u,me=0.000 55 u,则该反应中的质量亏损是多少u？
如果1 u相当于931.5 MeV的能量，则该反应中释放的能量是多少MeV？
参考答案
1．D
【解析】
根据核反应的特点可知，核反应前后质量数和电荷数都守恒，根据各选项中的数据可知，A质量数和电荷数都不守恒，B质量数不守恒，C电荷数不守恒，只有D中质量数和电荷数都守恒，故D正确．故选D．
点睛：本题考查了重核裂变前后质量数和电荷数都守恒，根据两个守恒仔细计算即可，属于基础题目．
2．C
【解析】
该核反应是核裂变，可以自发进行，不是人工控制的，故A错误；上面核反应方程中，根据质量数守恒，有：235+1=144+89+x，解得：x=3，故C正确；根据爱因斯坦质能方程，该反应放出能量为： ，故B错误；该核反应比聚变反应对环境的污染大 ，故D错误．所以C正确，ABD错误．
3．D
【解析】根据核反应过程前后，质量数守恒，电荷数守恒可知，k个X的为零，质量数为10，所以X是中子，k＝10，D正确、ABC错误。
故选：D。
4．D
【解析】A、铯137进行β衰变时释放出γ射线，γ射线具有很强的穿透能力，甚至能穿透几厘米厚的铅板，故A正确；
B、光和γ射线本质相同，都是电磁波的一种，故B正确；
C、吸收中子后会裂变，发生链式反应，释放核能，故C正确；
D. 氢原子光谱为不连续的明线光谱，自无线电波、微波、红外光、可见光、到紫外光区段都有可能有其谱线，故D错误。
本题选择错误答案，故选：D。
5．CD
【解析】A图是α粒子散射实验，α粒子打到金箔上发生了散射，说明α粒子的贯穿本领较弱．故A错误；B图是实验室光电效应的实验，该实验现象可以用爱因斯坦的光电效应方程解释，故B错误；C图，因为α射线穿透能力较弱，金属板厚度的微小变化会使穿过铝板的α射线的强度发生较明显变化，即可以用α射线控制金属板的厚度．故C正确；D装置是核反应推的结构，进行的是核裂变反应，故D正确．故选CD．
点睛：本题要求熟悉近代物理中的各种装置，能够知道其工作的原理，要注意掌握α、β、γ三种射线的特性，电离本领依次减弱，穿透本领依次增强，能在生活中加以利用．
6．AB
【解析】发生α衰变是放出42He，发生β衰变是放出电子　0－1e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋82＝90,4x＋208＝232，解得x＝6，y＝4，故衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，A正确；在核反应堆中，为使快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，故B正确；发生光电效应的条件是入射光的频率大于等于金属的极限频率，红光的频率小于蓝光，不一定有光电效应现象，故C错误；放射性元素的半衰期只由自身性质决定，与外界无关，故D错误．故选AB.
点睛：本题考查了衰变的实质、核反应、光电效应、半衰期等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基本规律和基本概念，注意半衰期的大小与原子核所处的物理环境和化学状态无关．
7．AD
【解析】A、衰变成时，质量数减小24，而质子数减小8，对于衰变质量数不变，质子数在增加1，因此经过6次衰变，而衰变质量数减小4，质子数减小2，所以要经过4次衰变，故A正确；
B、卢瑟福的粒子散射实验提出原子核式结构学说，故B错误；
C、β衰变的实质是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时产生一个电子，这个电子以射线的形式释放出去，同时辐射出光子，故C错误；
D、质能方程告诉了我们质量和能量之间的关系，但是并非指质量可以转化为能量，故D正确。
点睛：本题较为简单，考查了解识记级别的知识，熟读教材是解决这类题目的必由之路．故要加强对基本知识的积累，注意衰变与 衰变的区别，理解原子的核式结构内容，并掌握衰变中电子的由来，最后掌握质能方程中质量与能量的关系。
8．CD
【解析】
A图中，两球碰撞过程动量守恒，碰撞过程机械能不增加，如果两球质量相等，则碰撞后的速度不大于v，但不是一定等于v，A错误；B图中，由左手定则可知，丙带正电，则丙射线由α粒子组成，具有很强的电离能力，B正确；C图中图中光的颜色保持不变的情况下，光照越强，光电子数目越多，则饱和光电流越大，C正确；D图中的链式反应属于重核裂变，故D错误；
9．AC
【解析】
【分析】
【详解】
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．
10．BC
【解析】该反应属于核聚变反应，故应在高温高压下才能反应，A错误；根据质量数守恒可知x的质量数：m=2+3-4=1；电荷数：z=1+1-2=0，可知x是中子，B正确；由质能方程可知：质量亏损为；释放的核能为，C正确；我国大亚湾核电站就是利用重核的裂变释放的能量来发电的，故D错误．
11． (mU－mBa－mKr－2mn)c2
【解析】试题分析：核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒；根据爱因斯坦质能方程列式求解裂变时放出的能量．
反应方程式中，根据质量数守恒，X的总的质量数为： ，X的总的电荷数为，故X是3个中子，即为；一个裂变时放出的能量为
12． (mU－mBa－mKr－2mn)c2　
【解析】核反应方程式为： ，根据质量数守恒，X的总的质量数为：235+1-141-92=3，X的总的电荷数为：92-56-36=0，故X是3个中子，即，一个裂变时放出的能量为： 。
13．（1）（2）6.92 MeV
【解析】(1)
(2)质量亏损Δm＝222.086 63 u－4.002 6 u－218.076 6 u＝0.007 43 u　
根据质能方程，核反应放出的能量ΔE＝Δmc2＝6.92 MeV
14．（1）核反应方程为：
（2）1个235U原子核在裂变中释放出的能量是2×102 MeV；
（3）1g铀235完全裂变时释放的能量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：
，
根据根据爱因斯坦质能方程可以求出释放能量为：
；
（3）1g铀235的摩尔数为： ；
1Kg铀235个数为： 个；
因此1Kg铀235完全裂变时释放的能量： ；
答：（1）核反应方程为：
（2）1个235U原子核在裂变中释放出的能量是2×102 MeV；
（3）1g铀235完全裂变时释放的能量5.18×1023MeV．
15．（1） （2）23.75MeV
【解析】（1）核反应方程为：
（2）核反应的质量亏损为：
．
该核反应释放的能量为：．