2017-2018学年物理 6.2 核裂变和核变反应堆同步练习 新人教版选修2-3.doc

6.2核裂变和核变反应堆同步练习一、单选题1. 贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用.下列属于放射性衰变的是()A. 614C714N+10eB. 92235U+01n53131I+39103Y+201nC. 12H+13H24He+01nD. 24He+1327Al1530P+01n【答案】A【解析】解：A、A选项的反应释放出电子，属于衰变，故A正确；B、B选项属于重核裂变，故B错误；C、B选项属于轻核聚变，故C错误；D、D选项是发现中子的反应，不是放射性衰变，故D错误故选：A2. 有关下列四幅图的说法正确的是() A. 甲图中，球m1以速度v碰撞静止球m2，若两球质量相等，碰后m2的速度一定为vB. 乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C. 丙图中，射线甲由粒子组成，射线乙为射线，射线丙由粒子组成D. 丁图中，链式反应属于轻核聚变【答案】B【解析】解：A、甲图中，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m2的速度不大于v，但不是一定等于v，故A错误；B、乙图中，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，故B正确；C、丙图中，由左手定则可知，甲带正电，则甲射线由粒子组成，乙不带电，射线乙是射线，丙射线粒子带负电，则丙射线由电子组成，故C错误；D、图4中链式反应属于重核裂变，故D错误；故选：B 3. 下面列出的是一些核反应方程49Be+12H510B+Y 24He+24He37Li+Z 1530P1430Si+X 其中()A. X是质子，Y是中子，Z是正电子B. X是正电子，Y是质子，Z是中子C. X是中子，Y是正电子，Z是质子D. X是正电子，Y是中子，Z是质子【答案】D【解析】解：根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为1，质量数为0，则X为正电子；Y的电荷数为0，质量数为1，则Y为中子；Z的电荷数为1，质量数为1，则Z是质子故选：D4. 下列说法中不正确的是()A. 目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变B. 原子核内的中子转化成质子和电子，产生的电子发射到核外就是射线C. 氢原子从激发态向基态跃迁时，电子的动能增加，电势能减少，原子总能量减少D. 氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核，经7.6天后一定剩下1个原子核【答案】D【解析】解：A、核电站的能量来自于重核裂变，故A正确B、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，故B正确；C、根据牛顿第二定律，结合库仑力提供向心力，当从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，电子的动能增加，电势能减小，原子的总能量减小，故C正确；D、半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用.故D错误；本题选择错误的，故选：D5. 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：92235U+01na+b+201n，则a+b可能是()A. 54140Xe+3693KrB. 56141Ba+3692KrC. 56141Ba+3893SrD. 54140Xe+3894Sr【答案】D【解析】解：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都不守恒，B质量数不守恒，C电荷数不守恒，D正确故选：D 6. 2017年量子通信卫星“墨子号”首席科学家潘建伟获得“物质科学奖”。对于有关粒子的研究，下列说法正确的是()A. 在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应B. 铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化C. 轻核聚变的过程质量增大，重核裂变的过程有质量亏损D. 比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时一定吸收能量【答案】A【解析】解：A、在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应，故A正确。B、半衰期的大小与温度无关，由原子核内部因素决定，故B错误。C、轻核聚变和重核裂变都有质量亏损，都向外辐射能量，故C错误。D、比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时有质量亏损，释放核能，故D错误。故选：A。7. 国家大科学工程-中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是()A. 714N俘获一个粒子，产生817O并放出一个粒子B. 1327Al俘获一个粒子，产生1530P并放出一个粒子C. 511B俘获一个质子，产生48Be并放出一个粒子D. 36Li俘获一个质子，产生23He并放出一个粒子【答案】B【解析】解：A、714N俘获一个粒子，产生817O后，新粒子的质量数为14+417=1，电荷数为：7+28=1，所以粒子为质子。故A错误；B、1327Al俘获一个粒子，产生1530P后，粒子的质量数为27+430=1，电荷数为：13+215=0，所以粒子为中子。故B正确；C、511B俘获一个质子，产生48Be后，粒子的质量数为11+18=4，电荷数为：5+14=2，所以粒子为粒子。故C错误；D、36Li俘获一个质子，产生23He后，粒子的质量数为6+13=4，电荷数为：3+12=2，所以粒子为粒子。故D错误故选：B。二、多选题8. 核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，增加患癌的风险.已知钚的一种同位素94239Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为94239PuX+24He+，则下列说法中正确的是()A. 衰变发出的射线是波长很短的光子，穿透能力很强B. 上述衰变方程中的X含有143个中子C. 8个94239Pu经过24100年后一定还剩余4个D. 衰变过程中总质量不变【答案】AB【解析】解：A、衰变发出的射线是电磁波，是波长很短的光子，穿透能力很强，故A正确B、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92，质量数为235，则中子数为143，故B正确C、半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，故C错误D、衰变的过程中有能量放出，可知有质量亏损，故D错误故选：AB9. 一个原子核baX进行一次衰变后成为原子核dcY，然后又进行一次衰变，成为原子核gfZ；baXdcYgfZ，它们的质量数a，c，f及电荷数b，d，g之间应有的关系是()A. a=f+4B. c=f+1C. g=d+1D. b=g+1【答案】ACD【解析】解：baX进行一次衰变后成为原子核dcY，方程式为：baXdcY+24He，根据电荷数守恒、质量数守恒知，a=c+4，b=d+2，又进行一次衰变，成为原子核gfZ，方程式为：dcYgfZ+10e，根据电荷数守恒、质量数守恒知，c=f，d=g1，可知a=f+4，g=d+1，b=g+1，故A、C、D正确，B错误。故选：ACD。10. 科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X+Y24He+13H+4.9MeV和12H+13H24He+X+17.6MeV.下列表述正确的有()A. X是中子B. Y的质子数是3，中子数是6C. 两个核反应都没有质量亏损D. 氘和氚的核反应是核聚变反应【答案】AD【解析】解：A、根据核反应方程：12H+13H24He+X，X的质量数：m1=2+34=1，核电荷数：z1=1+12=0，所以X是中子。故A正确；B、根据核反应方程：X+Y24He+13H，X是中子，所以Y的质量数：m2=4+31=6，核电荷数：z2=2+10=3，所以Y的质子数是3，中子数是3.故B错误；C、根据两个核反应方程可知，都有大量的能量释放出来，所以一定都有质量亏损。故C错误；D、氘和氚的核反应过程中是质量比较小的核生成质量比较大的新核，所以是核聚变反应。故D正确。故选：AD。11. 已知氘核的平均结合能是1.09MeV，质量为m1，氚核的平均结合能是2.78MeV，质量为m2，氦核的平均结合能是7.03MeV，质量为m3，中子的质量为m4，在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，则下列说法中正确的是()A. 这个核反应质量亏损为m=m1+m2m3B. 核反应方程为12H+13H24He+01nC. 核反应过程中释放的核能是17.6MeVD. 目前核电站都采用上述核反应发电【答案】BC【解析】解：A、根据质量数与质子数守恒知同时有一个中子生成，反应方程为12H+13H24He+01n，依据质量亏损定义，则有：m=m1+m2m3m4，故A错误；B、1个氘核和1个氚核结合生成1个氮核，根据质量数与质子数守恒知同时有一个中子生成，反应方程为12H+13H24He+01n.故B正确；C、氘核的比结合能是1.09MeV，氚核的比结合能是2.78MeV，氦核的比结合能是7.03MeV，根据能量守恒定律可知，核反应过程中释放的核能是：47.0321.0932.78=17.6MeV.故C正确D、1个氘核和1个氚核结合生成1个氮核及一个中子，这是聚变反应，而目前核电站都采用核裂变发电.故D错误；故选：BC12. 下列关于核反应的说法中正确的是() A. 目前已建成的核电站的能量都来自于重核裂变B. 重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少C. 由图可知，原子D和E聚变成原子核F要吸收能量D. 由图可知，原子核A裂变成原子核B和C要放出核能【答案】AD【解析】解：A、目前世界上正在工作的核电站都是利用原子核的裂变反应释放核能的，核聚变反应目前还没有能很好的控制，故A正确；B、重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，但核子数不变，故B错误；C、由图可知，原子D和E聚变成原子核F，是轻核聚变，要放出能量，故C错误；D、由图可知，原子核A裂变成原子核B和C是重核裂变，要放出能量，故D正确；故选：AD 三、计算题13. 原来静止的原子核abX，发生衰变后放出一个动能为E0的粒子，求：(1)生成的新核动能是多少？(2)如果衰变释放的能量全部转化为粒子及新核的动能，释放的核能E是多少？(3)亏损的质量m是多少？【答案】解：(1)衰变方程为：abX24He+a2b4Y 在衰变过程中动量守恒：mv=mYvY，和生成核的动量P相等，所以EKYEK=EKYE0=mmY=4b4，解得：EKY=4b4E0 (2)由能量守恒，释放的核能：E=E0+EKY =E0+4b4E0 =bE0b4 (3)由质能关系E=mc2，解得m=bE0(b4)C2答：(1)生成的新核动能是多少4b4E0 (2)如果衰变释放的能量全部转化为粒子及新核的动能，释放的核能E是bE0b4 (3)亏损的质量m是bE0(b4)C2【解析】(1)首先要书写衰变方程.在衰变过程中，遵守动量守恒，根据动量守恒定律和动量与动能的关系，列式求解动能(2)根据能量守恒定律求解释放的核能E(3)由质能关系E=mc2，求解亏损的质量m衰变过程类比于爆炸，满足动量守恒和能量守恒，同时注意动量与动能的关系式14. 一静止的铀核92238U发生衰变后变为钍核Th，放出的粒子速度为0.1c(c是光在真空中的速度)，不考虑相对论效应。试写出该衰变的核反应方程；求钍核的速度大小。【答案】解：质量数与电荷数守恒得方程：92238U90234Th+24He设钍核的质量为M，反冲速度为v，由动量守恒定律 0=m(0.1c)Mv其中mM=4234，得：v=1585c答：衰变的核反应方程为92238U90234Th+24He钍核的速度大小为1585c【解析】根据质量数守恒与电荷数守恒即可写出衰变方程，根据动量守恒定律列方程求解钍核的速度大小。本题明确核反应中的两个守恒；关键根据动量守恒定律求解反应后新核的速度。15. 1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子.科学研究表明其核反应过程是：粒子轰击静止的氮核(714N)后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核.设粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核的质量为m3(1)写出卢瑟福发现质子的核反应方程_ ；(2)粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？(3)求此过程中释放的核能【答案】714N+24He817O+11H【解析】解：(1)根据质量数和电荷数守恒可得粒子轰击氮核方程为：714N+24He817O+11H(2)设复核的速度为v，由动量守恒定律得：m1v0=(m1+m2)v解得：v=m1v0m1+m2(3)核反应过程中的质量亏损：m=m1+m2m0m3反应过程中释放的核能：E=mc2=(m1+m2m0m3)c2答：(1)粒子轰击氮核的核反应方程为714N+24He817O+11H.(2)复核的速度为v=m1v0m1+m2(3)该核反应过程中释放的核能为(m1+m2m0m3)c2根据质量数和电荷数守恒可以正确书写核反应方程，粒子轰击静止的氮核过程中动量和能量守恒，因此根据动量守恒和质能方程可正确解答该题利用动量守恒和能量守恒解答原子物理问题是考查的重点，在平时训练中要加强这方面的训练