高中物理19.6核裂变课后课时精练新人教版选修3-5
人教版高中物理选修3-5第十九章第6节核裂变 同步练习(包含答案)
人教版高中物理选修3-5重核的裂变 同步练习(一)1．关于铀核裂变，下列说法正确的是．（ ）A ．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种B ．铀核裂变时还能同时释放2-3个中子C ．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235D ．铀块的体积对链式反应无影响2．在核反应堆外修建很厚的水泥层，是为了防止．（ ）A ．核爆炸B ．放射线外泄C ．快中子外泄D ．慢中子外泄3．下列四种原子核中平均质量最小的是．（ ）A ．铁56B ．氦4C ．铀238D ．钍234 4．铀235容易俘获哪一种粒子而发生裂变释放核能．（ ）A ．快中子B ．慢中子C ．α粒子D ．质子5．下列核反应中，表示核裂变的是： （ ）A ．B ．23592U+ 10n → 13956Br+ 9136KrC ．146C →147N+e 01-D ．94Be+42He → 126C+ 10n6．补充下面的裂变方程23592U+ 10n → 9038Sr+ 13654Xe +（ ）7．铀238俘获中子后形成铀239，再经两次β衰变，可成为原子反应堆中的燃料钚239．写出其方程式______________________________________________________________．He Th U 422349023892+→8．一个铀235原子核吸收一个中子后，裂变成两个新的原子核，并放出两个中子．经测量，这两个新原子核的质量分别为232.32×10-27kg 和155.94×10-27kg ．已知铀235原子核的质量为390.3×10-27kg ，中子质量为1.67×10-27kg ．则一个铀235原子核裂变时释放的核能为______J=______eV ．9．世界上第一座原子能发电站每秒需要28.5×106J 的能量，设一个铀235的原子核裂变时能放出约196MeV 的能量，它一天需要多少铀燃料？相当于多少燃烧值为2.9×107J/kg 的煤完全燃烧放出的能量？10．在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势。
人教版物理高二选修3-519.6重核的裂变同步训练(解析版)
人教版物理高二选修3-5 19.6重核的裂变同步训练一、选择题1、下列说法正确的是（）A、 H+ H→ He+ n是核聚变反应B、比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定C、α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流D、从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子的频率大2、已知氘核的平均结合能是1.09MeV ，氚核的平均结合能是2.78MeV ，氦核的平均结合能是7.03MeV ．在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核并放出17.6MeV的能量，下列说法正确的是（）A、这是一个裂变反应B、核反应方程式为 H+ H→ He+ nC、目前核电站都采用上述核反应发电D、该核反应不会有质量亏损3、在下列四个核反应方程中，符号“X”表示中子的是（）A、 A+ n→ Mg+XB、 Na→ Mg+XC、 Be+ He→ C+XD、 U→ Np+X4、下列说法正确的是（）A、α粒子散射实验表明了原子核具有复杂结构B、晶体熔化时吸收热量，分子平均动能增大C、布伞有小孔但不漏水是由于液体表面张力的作用D、方程式 U→ TH+ He是重核裂变反应方程5、下列说法中不正确的是（）A、β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B、目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变C、一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子D、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型6、在下列叙述中，不正确的是（）A、光电效应现象说明光具有粒子性B、重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损C、玛丽居里最早发现了天然放射现象D、若黄光照射某金属能发生光电效应，用紫光照射该金属一定能发生光电效应7、下列说法正确的是（）A、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B、汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，说明原子是有复杂结构的C、卢瑟福发现了中子、查德威克发现了质子D、一束光照射到某金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短8、下列说法正确的是（）A、卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，发现了原子是可以再分的B、β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱C、原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最大能量D、裂变时释放能量是因为发生了亏损质量9、下列说法中正确的是（）A、α粒子散射实验表明了原子核具有复杂结构B、石墨在反应堆起到降低核反应速度的作用C、燃料铀在反应堆中发生裂变反应D、将铀棒插入得更深些，反应堆的核反应速度将降低10、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、水B、镉C、氧D、氢11、下列说法正确的是（）A、TH核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4B、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C、若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小D、β射线是由原子核外的电子电离产生12、下列说法正确的是（）A、88226Ra衰变为86222Rn要经过1次α衰变和1次β衰变B、23592U+10n→14156Ba+9236KR+310n此方程是核裂变方程C、42He+94Be→126C+X此方程中X是质子D、12H+13H→10n+X此方程中X是质子13、二十世纪初，为了研究物质的内部结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子，如图中M是显微镜，S是荧光屏，窗口F处装有银箔，氮气从阀门T充入，A是放射源．则该装置是（）A、卢瑟福的α粒子散射实验装置B、卢瑟福发现质子的实验装置C、汤姆生发现电子的实验装置D、查德威克发现中子的实验装置14、下列说法正确的是（）A、同一元素的两种同位素具有相同的质量数B、 C的半衰期会随着周围环境的温度的变化而改变C、在核聚变反应中，反应物的总质量等于生成物的总质量D、在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转15、下列说法中不正确的是（）A、目前已经建成的核电站的能量来自于重核裂变B、自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能C、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型D、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加二、填空题16、用动能为Ek1的中子轰击静止的锂核（36Li），发生核反应，产生动能为Ek2的氚核和一个α粒子，并放出能量，写出核反应方程式________．17、氦3是一种十分清洁、安全的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义．研究发现在太阳内部两个氘核可聚变成氦3，则两个氘核聚变成 He核的核反应方程为________．18、能的转化有方向性，符合能量守恒的过程________（选填“一定”或“不一定”）能发生．核电站是利用________（选填“重核裂变”或“化学反应”）获得核能并将其转为电能．19、如图所示实验装置可实现原子核的人工转变，当装置的容器内通入气体B时，荧光屏上观察到闪光．图中气体B是________，使荧光屏出现闪光的粒子是________．20、核反应堆中的燃料是________．用石墨、重水等作为________，使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核吸收．用镉棒来________，以控制反应的________，再用水等流体在反应堆内外循环流动，传输反应中产生的热量．三、解答题21、关于人类对原子核的研究，历史上曾用α粒子轰击氮14发现了质子．设α粒子的运动方向为正方向，已知碰撞前氮14静止不动，α粒子速度为v0=3×107m/s，碰撞后氧核速度为v1=0.8×107m/s，碰撞过程中各速度始终在同一直线上，请写出这个核反应的方程式，并求碰撞后质子的速度大小．（保留两位有效数字）22、核电站利用原子核链式反应放出的世大能量进行发电， U是核电站常用的核燃料， U受一个中子轰击后裂变成Ba和KR两部分，并产生多少个中子？要使链式反应发生，裂变物质的体积跟它的临界体积关系？23、铀核裂变的一种方式是： U+ n→ Nd+ ZR+3 n+8X ，该反应的质量亏损是0.2U ， 1U相当于931.5MeV的能量．(1)核反应方程中的X是什么？(2)该反应放出的能量是多少J？（结果保留3位有效数字）24、一质子束入射到静止靶核AL上．产生如下核反应：P+ AL→X+n ，式中P代表质子．n代表中子，X代表核反应产生的新核，由反应式可知．新核X的质子数为多少？中子数为多少？25、静止的镭226（ Ra）发生α衰变，生成氡222（ Ra），如果衰变中放出的能量都转化为α粒子和氡核的动能．(1)写出衰变方程；(2)求α粒子与氡核的动能之比；(3)若α粒子与氡核的运动方向与匀强磁场的方向垂直，画出轨迹示意图，并计算轨道半径之比．答案解析部分一、选择题1、【答案】 A【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、核反应是由两个轻核经聚变生成中等质量核的过程；故属于核聚变反应；故A正确；B、比结合能反映原子核的牢固程度；比结合能越大，原子核越稳定．故B错误；C、α射线和β射线分别是带正电的氦核流和带负电的电子流，而γ射线不带电；故C错误；D、从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出能量小，光子能量公式E= ，所以从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长短，故D不正确；故选：A．【分析】本题考查了玻尔原子理论：从高轨道向低轨道跃迁时减少的能量以光子的形式辐射出去；所有的激发态都是不稳定的，都会继续向基态跃迁．能级间跃迁辐射或吸收光子的能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，则波长越小；比结合能越大，则原子核越牢固．2、【答案】 B【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，这是聚变反应．故A错误；B、1个氘核和1个氚核结台生成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 H+ H→ He+ n ．故B正确；C、目前核电站都采用核裂变发电．故C错误；D、该反应放出热量，所以一定有质量亏损．故D不正确．故选：B【分析】1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，这是聚变反应；由质量数守恒和电荷数守恒判定反应方程是否正确；由质能方程判断出释放的核能；目前核电站都采用核裂变发电．3、【答案】 C【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为13+0﹣12=1，质量数为27+1﹣27=1，为质子．故A错误．B、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为11﹣12=﹣1，质量数为24﹣24=0，为电子．故B错误．C、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为4+2﹣6=0，质量数为9+4﹣12=1．为中子．故C正确．D、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92﹣93=﹣1，质量数为239﹣239=0，为电子．故D错误．故选：C．【分析】根据电荷数守恒、质量数守恒确定X的电荷数和质量数，从而判断是否是中子．4、【答案】 C【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、a粒子散射实验说明原子具有核式结构，不能说明原子核具有复杂结构；故A错误；B、晶体熔化时吸收热量，温度不一定升高，分子平均动能不一定增大；故B错误；C、布伞有小孔但不漏水是由于液体表面张力的作用；故C正确；D、将方程式 U→ TH+ He是a衰变反应，故D错误；故选：C【分析】a粒子散射实验说明原子具有核式结构，温度是分子平均动能的标志，重核裂变是质量数较大的核反应生成质量数较小的核．5、【答案】 A【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、β衰变放出的电子是由中子转变成质子而产生的，不是原子核内的，故A错误；B、已建成的核电站的能量来自于重核裂变，故B正确；C、从n=3的激发态跃迁到基态时，根据数学组合 =3，能辐射3种不同频率的光子，故C正确；D、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射，绝大多数不偏转，从而提出了原子核式结构模型，故D正确；故选：A【分析】β衰变是中子转变成质子而放出的电子；核电站的能量来自于重核裂变；n=3的激发态跃迁到基态时，根据数学组合，即可求解；α粒子散射实验提出原子核式结构模型；6、【答案】C【考点】光电效应【解析】【解答】A、光电效应是金属中的电子吸收能量后，飞出金属表面的现象；说明光具有粒子性；故A正确．B、重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损；故B正确；C、贝可勒尔发现天然放射现象中，原子核发生衰变，生成新核，同时有中子产生，因此说明了原子核可以再分；故C错误；D、因紫光的频率高于黄光的频率；故若黄光照射某金属能发生光电效应，用紫光照射该金属一定能发生光电效应半衰期的大小与所处的物理环境和化学状态无关，由原子核内部因素决定．故D正确．故选：C．【分析】光电效应是金属中的电子逸出金属的现象；贝可勒尔发现天然放射现象；根据氢原子能量的变化得出轨道半径的变化，结合库仑引力提供向心力得出电子动能的变化，抓住原子能量等于动能和电势能之和得出电势能的变化7、【答案】 B【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，故A不正确B、汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，说明原子是有复杂结构的，故B正确C、卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中子，故C错误；D、一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，说明入射频率小于极限频率，则该束光的波长太长，故D错误；故选：B【分析】太阳内部的核聚变反应；α粒子散射实验，表明原子具有核式结构；卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中；不能发生光电效应，是入射频率小于极限频率，该束光的波长太长；8、【答案】 D【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型；故A错误；B、β射线的本质的电子流，γ射线是电磁波，故B错误；C、根据分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能，所以原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量．故C不正确；D、根据爱因斯坦质能方程可知，裂变时释放能量是因为发生了亏损质量，故D正确；故选：D【分析】卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型．比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量．用于表示原子核结合松紧程度．结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量．自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能．9、【答案】 C【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、a粒子散射实验说明原子具有核式结构，不能说明原子核具有复杂结构；故A错误；B、石墨在反应堆中起到将快中子转换为热中子的作用，可以加快核反应速度；故B错误；C、核反应堆中的燃料铀发生裂变反应，从而释放出大量热量；故C正确；D、将铀棒插入的更深一些后，与中子接触的铀原子增大，反应堆的核反应速度将加快，故D错误；故选：C．【分析】原子核反应堆中铀棒是核反应堆的燃料，镉棒是吸收中子的材料，慢化剂（如石墨、重水等）起减慢裂变产生的快中子的速度，冷却剂把反应堆的热量传递出去，同时使反应堆冷却．10、【答案】 A【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】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，故A正确．故选：A．【分析】解决本题应掌握：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．11、【答案】 B【考点】核裂变与核聚变核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，质量数减少了4，中子数减少2，【解析】【解答】A、Tn故A错误；B、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，B正确；C、半衰期与外界因素无关，故温度改变时，半衰期不变；故C错误；D、β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子．故D错误．故选：B【分析】α衰变生成氦原子核，质量数少4，质子数少2，太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，半衰期与外界因素无关，β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子．12、【答案】 B【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、设经过X次α衰变、Y次β衰变，则由226﹣222=4X ， 88﹣2X+Y=86，解得X=1，Y=0，故A错误；B、裂变是质量较重的核裂变为质量中等的核，则23592U+10n→14156Ba+9236KR+310n此方程是核裂变方程，故B 正确；C 、根据质量数和电荷数守恒知：X 为10n ， 即为中子，故C 不正确；D 、根据质量数和电荷数守恒知：X 为42n ， 即为氦核，故D 错误；故选：B【分析】由质量数和电荷数守恒判断衰变次数，裂变是质量较重的核裂变为质量中等的核，由质量数和电荷数守恒判断X ．13、【答案】B【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】本装置是卢瑟福通过用α粒子轰击氮核发现了质子的装置，故B 正确．故选：B【分析】明确卢瑟福发现质子的实验装置即可解题．14、【答案】 D【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A 、同一元素的两种同位素具有相同的质子数、不同的质量数．故A 错误．B 、半衰期由元素本身决定，与原子核所处环境、状态无关，故B 错误．C 、在核聚变反应中，伴随能量的产生，故反应物的总质量不可能等于生成物的总质量，质量要发生亏损，故C 错误．D 、在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，故D 正确．故选：D ．【分析】同位素具有相同的质子数、不同的质量数．半衰期由元素本身决定，与原子核所处环境、状态无关．在核聚变反应中，质量要发生亏损．在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转．15、【答案】 B【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A 、已建成的核电站的能量来自于重核裂变，故A 正确；B 、自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能．故B 错误；C 、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射，绝大多数不偏转，从而提出了原子核式结构模型，故C 正确；D 、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，克服库仑力做功，电子的电势能增大，动能减小，原子总能量增加．故D 正确．故选：B【分析】核电站的能量来自于重核裂变；结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量．自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能．α粒子散射实验提出原子核式结构模型；玻尔理论，电子半径变大时，动能减小，电势能增大，而原子总能量增大．二、填空题16、【答案】 36Li+01n ﹣→13H+24He+4.8MeV【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】由题意可知反应物及生成物，根据质量数和电荷数守恒可得36Li+01n ﹣→13H+24He+4.8MeV故答案为：36Li+01n ﹣→13H+24He+4.8MeV【分析】由题意可知由中子轰击锂核生成氚核和一个α粒子；根据质量数和电荷数守恒可正确书写出该核反应方程．17、【答案】 n H+ H → He+ n【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】根据质量数守恒和核电荷数守恒知，聚变的核反应方程：n H+ H → He+ n 故答案为： H+ H → He+ n【分析】根据核反应过程遵循质量数守恒和核电荷数守恒求出新核的质量数、核电荷数从而确定新核，并最终写出核反应方程式．18、【答案】 不一定；重核裂变【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】能的转化有方向性，符合能量守恒定律过程并不一定能发生；如内能不能全部转化为机械能，除非引起其他方面的变化；现阶段的核电站均是采用重核裂变而获得电能的；故答案为：不一定，重核裂变【分析】根据热力学第二定律可明确能量守恒的方向性；明确核电站是利用重核裂变而放出核能驱动发电机发电的．19、【答案】 氮气；质子【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】该装置是卢瑟福第一次完成了原子核的人工转变并发现了质子的实验装置，图中气体B 是氮气，核反应方程为24He+714N →817O+11H ， 可知使荧光屏出现闪光的粒子是质子．故答案为：氮气，质子．【分析】卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子，并首次实现原子核的人工转变．20、【答案】铀；慢化剂；吸收中子；速度【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】核反应堆中的燃料是铀，用石墨、重水作为慢化剂，使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核吸收．用镉棒来吸收中子，以控制反应速度．故答案为：铀，慢化剂，吸收中子，速度．【分析】核反应堆中的燃料是铀，石墨、重水等可以作为慢化剂，镉棒可以吸收中子，控制反应速度．三、解答题21、【答案】解答：根据质量数和电荷数守恒可得α粒子轰击氮核方程为：147N+42He→178O+11H根据动量守恒定律得，m He v 0=m 0v 1+m H v解得v=﹣1.6×107m/s碰撞后质子的速度大小为1.6×107m/s答：核反应的方程式为147N+42He→178O+11H ， 碰撞后质子的速度大小为1.6×107m/s ．【考点】动量守恒定律，核裂变与核聚变【解析】【分析】根据质量数和电荷数守恒可以正确书写核反应方程，α粒子轰击静止的氮核过程中动量守恒，因此根据动量守恒可正确解答该题．22、【答案】解答： U受一个中子轰击后裂变成 Ba和 KR两部分，根据根据电荷数和质量数守恒有：92=56+36，235+1=144+89+X×1，解得X=3，所以中子个数为3．链式反应的条件：大于临界体积，因此当物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行．【考点】核裂变与核聚变【解析】【分析】正确解答本题需要掌握：聚变和裂变反应的特点以及应用；质量数和电荷数守恒在核反应中的应用以及质子数、中子数、质量数等之间关系．23、【答案】（1）根据质量数和电荷数守恒得：质量数为0，核电荷数为﹣1，故此粒子是电子（2）该核反应质量亏损为：△m=0.2U=0.2×931.5MeV=2.98×10﹣11J【考点】核裂变与核聚变【解析】【分析】①根据质量数和电荷数守恒进行配平．②先求出铀核裂反应过程质量的亏损△m ，再爱因斯坦质能方程求放出的能量．24、【答案】解答：质子的电荷数为1，质量数为1，中子的电荷数为0，质量数为1．根据电荷数守恒、质量数守恒，X的质子数为1+13﹣0=14，质量数为1+27﹣1=27．因为质量数等于质子数和中子数之和，则新核的中子数为27﹣14=13．故答案为：14，13．【考点】核裂变与核聚变【解析】【分析】根据电荷数守恒、质量数守恒，得出新核的质子数和中子数．25、【答案】（1）衰变方程22688Ra→42He+22286Rn（2）生成的原子核动量守恒，设α粒子质量为m ，氡的质量为M ，由MV=mv知V：v′=m：M=4：222=2：111则：mv′2：MV2= ×4×1112：×222×22=111：2（3）α粒子与氡核在匀强磁场中做方向相反的匀速圆周运动，则由：R= 知半径与电荷数成反比所以Rα：RRn=qRn：qα=86：2=43：1【考点】核裂变与核聚变【解析】【分析】（1）由质数和核电荷数守恒写核反应方程．（2）由动量守恒知速度之比，再求动能之比．（3）由动量守恒定律和半径公式求半径之比．。
2020学年高中物理 19.6核裂变课时训练(含解析)新人教版选修3-5
19.6核裂变【小题达标练】一、选择题1.(多选)当一个重核裂变时,它所产生的两个核( )A.含有的质子数比裂变前重核的质子数少B.含有的中子数比裂变前重核的中子数少C.裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D.可能是多种形式的两个核的组合【解析】选B、D。
由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子,质子数没有发生变化,而两个新核的中子数减少,A错误,B正确;反应前后质量发生了亏损而释放出能量,并不等于俘获中子的能量,在裂变反应中,产物并不是唯一的,故C错误,D 正确。
【总结提升】重核裂变的实质(1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核,使之分裂成中等质量的原子核,同时释放大量的能量,放出更多的中子的过程。
(2)重核的裂变是放能核反应,原因是核反应前后质量有亏损,根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要小。
所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量,而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量。
2.(2020·汕头高二检测U吸收一个慢中子后分裂成Kr和Ba,还放出( )A.1个α粒子B.3个中子C.10个中子D.10个质子【解析】选B。
根据质量数守恒、电荷数守恒可得还放出3个中子,B项正确。
3.(2020·南昌高二检测)中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%。
为了实现负责任大国的承诺,我国将新建核电站项目。
目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是( )A U n Sr Xe+1nB Na Mg eC N He O HD U Th He【解析】选A。
重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核,A 是裂变反应,A正确;B为β衰变,C是发现质子的反应,D是α衰变。
4.一个铀235吸收一个中子后的核反应方程是U n Xe Sr+n,放出的能量为E,铀235核的质量为M,中子的质量为m,氙136核的质量为m1,锶90核的质量为m2,真空中光速为c,则释放的能量E等于( )A.(M-m1-m2-10m)c2 B.(M+m-m1-m2)c2C.(M-m1-m2-9m)c2 D.(m1+m2+9m-M)c2【解析】选C。
2020高中物理 第十九章 原子核 第6节 核裂变课时作业 新人教版选修3-5
第十九章 第六节 核裂变基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1.23592U 吸收一个慢中子后，分裂成13654Xe 和9038Sr ，还放出( C ) A ．1个α粒子 B ．3个中子 C ．10个中子D ．10个质子解析：设放出的粒子的质量数为x ，电荷数为y ，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒。
由题意可知⎩⎪⎨⎪⎧235＋1＝136＋90＋x 92＝54＋38＋y 则⎩⎪⎨⎪⎧x ＝10y ＝0 由此判定该核反应放出的一定是中子，且个数是10，C 选项正确。
2．中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%。
为了实现负责任大国的承诺，我国将新建核电站项目。
目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是( A )A ．23592U ＋10n ―→9038Sr ＋13654Xe ＋1010n B ．2411Na ―→2412Mg ＋ 0－1e C ．147N ＋42He ―→178O ＋11H D ．23892U ―→23490Th ＋42He解析：重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A 是裂变反应，A 正确；B 为β衰变，C 是发现质子的反应，D 是α衰变。
3．1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线。
下列关于这个实验的说法中正确的是( D )A ．这个实验的核反应方程是23592U ＋10n ―→14456Ba ＋8936Kr ＋10nB ．这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和C ．这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦的质能方程来计算D ．实验中产生的γ射线穿透能力极强解析：根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：23592U ＋10n ―→14456Ba ＋8936Kr ＋310n ，选项A 不正确；铀核裂变过程中产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B 、C 不正确；核反应中产生的γ射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D 正确。
高中物理选修3-5课时作业4：19.6-8 核裂变 核聚变 粒子和宇宙
第6讲核裂变第7讲核聚变第8讲粒子和宇宙(时间：60分钟)题组一对核裂变的理解1．一个235 92U核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为235 92U＋10n―→X＋9438Sr ＋210n，则下列叙述正确的是()A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少[答案] A[解析]X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140，B错误；中子数为140－(92－38)＝86，故A正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，故C、D 错误．2．关于核反应堆，下列说法正确的是()A．铀棒是核燃料，裂变时释放核能B．镉棒的作用是控制反应堆的功率C．石墨的作用是吸收中子D．冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能[答案]ABD[解析]铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，故B正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故C错误；水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，故D正确．3．链式反应中，重核裂变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是()A．质子B．中子C．β粒子D．α粒子[答案] B[解析]在重核的裂变中，铀235需要吸收一个慢中子后才可以发生裂变，所以重核裂变时放出的可使裂变反应不断进行下去的粒子是中子．4．秦山核电站第三期工程的两个6×105 kW发电机组已实现并网发电. 发电站的核能来源于23592U的裂变，下列说法正确的是()A．反应堆中核反应速度通常是采用调节23592U的体积来控制的B.23592U的一种可能的裂变是23592U＋10n→13954Xe＋9538Sr＋210nC.23592U是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短D．一个23592U裂变能放出200 MeV的能量，即3.2×10－11 J[答案]BD[解析]反应堆中核反应速度由控制棒(镉棒)吸收中子的多少来控制，A错；23592U裂变有多种可能性，B对；放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与温度、压强等外界条件无关，C错；通过计算知，D正确．题组二对核聚变的理解5．关于核聚变，以下说法不正确．．．的是()A．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁B．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15 m以内，核力才能起作用D．地球聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核[答案] B[解析]与裂变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理．但核聚变发电还没有投入实际运行，所以B项是不正确的．6．重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是()A．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损B．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加C．裂变过程和聚变过程都有质量增加D．裂变过程和聚变过程都有质量亏损[答案] D[解析]重核裂变和轻核聚变都能释放巨大的能量，由爱因斯坦质能方程知两过程均会有质量亏损．7．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为1H＋12 6C―→13 7N＋Q1，11H＋15 7N―→12 6C＋X＋Q21方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：A．X是32He，Q2>Q1B．X是42He，Q2>Q1C．X是32He，Q2<Q1D．X是42He，Q2<Q1[答案] B[解析]根据核反应中质量数与电荷数守恒容易求得新核X的质量数为4、电荷数为2，即X是42He；根据表中提供的数据，可以求得第2个核反应的质量亏损大，根据爱因斯坦质能方程必然有Q1<Q2.8．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是()A．“人造太阳”的核反应方程是21H＋31H→42He＋10nB．“人造太阳”的核反应方程是235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310nC．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多D．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同[答案]AC[解析]21H＋31H→42He＋10n是氢核聚变方程，故A项正确；根据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，故C项正确．题组三综合应用9．下列说法正确的是( )A.15 7N ＋11H ―→12 6C ＋42He 是α衰变方程B.11H ＋21H ―→32He ＋γ是核聚变反应方程C.238 92U ―→234 90Th ＋42He 是核裂变反应方程D.42He ＋2713Al ―→3015P ＋10n 是原子核的人工转变方程[答案] BD[解析] 选项A 、D 为原子核的人工转变，选项B 为轻核聚变，选项C 为原子核的衰变，故选项B 、D 正确．10．在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．(1)核反应方程235 92U ＋10n ―→141 56Ba ＋9236Kr ＋a X 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，10n 为中子，X 为待求粒子，a 为X 的个数，则X 为________，a ＝________.以m U 、m Ba 、m Kr 分别表示235 92U 、141 56Ba 、9236Kr 的质量，m n 、m p分别表示中子、质子的质量，c 为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE ＝________.(2)有一座发电能力为P ＝1.00×106kW 的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能ΔE ＝2.78×10－11 J ，铀核的质量m U ＝390×10－27 kg ，求每年(1年＝3.15×107 s)消耗的235 92U 的质量．[答案] (1)10n 3 (m U －m Ba －m Kr －2m n )c 2 (2)1 103.7 kg[解析] (1)由反应方程可知：X 为10n ，a 为3，释放的能量为ΔE ＝(m U －m Ba －m Kr －2m n)c 2. (2)因核电站发电效率为40%，故核电站消耗235 92U 的功率为P ′＝P 40%＝1.00×10640%kW ＝2.5×106 kW. 核电站每年消耗235 92U 的能量为W ＝P ′t ＝2.5×109×3.15×107 J ＝7.875×1016 J产生这些能量消耗的铀核的数目：n ＝W ΔE ＝7.875×10162.78×10－11≈2.83×1027(个) 每年消耗235 92U 的质量为 M ＝nm U ＝2.83×1027×390×10－27 kg ＝1 103.7 kg.11．如下一系列核反应是在恒星内部发生的：p ＋12 6C ―→13 7N13 7N ―→13 6C ＋e ＋＋μp ＋13 6C ―→14 7Np ＋14 7N ―→15 8O15 8O ―→15 7N ＋e ＋＋μp ＋15 7N ―→12 6C ＋α其中p 为质子，α为α粒子，e ＋为正电子，μ为一种中微子．已知质子的质量m p ＝1.672 648×10－27 kg ，α粒子的质量m α＝6.644 929×10－27 kg ，正电子的质量m e ＝9.11×10－31 kg ，中微子的质量可忽略不计．真空中的光速c ＝3×108 m/s.试计算该系列反应完成后释放的能量．[答案] 3.95×10－12 J[解析] 为求出系列反应完成后释放的能量，将题中所给的各核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为4p ―→α＋2e ＋＋2μ.设反应后释放的能量为Q ，根据质能关系和能量守恒得Q ＝(4m p －m α－2m e )c 2代入数据可得Q ≈3.95×10－12 J.12．一个原来静止的锂核(63Li)俘获一个速度为7.7×104 m /s 的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为1.0×103 m/s ，方向与中子的运动方向相反．(1)试写出核反应方程；(2)求出氦核的速度大小；(3)若让一个氘核和一个氚核发生聚变时可产生一个氦核，同时放出一个中子，求这个核反应释放出的能量．(已知氘核质量为m D ＝2.014 102 u ，氚核质量为m T ＝3.016 050 u ，氦核质量m He ＝4.002 603 u ，中子质量m n ＝1.008 665 u,1 u ＝1.660 6×10－27 kg)[答案] (1)63Li ＋10n ―→31H ＋42He (2)2×104 m/s(3)2.82×10－12 J[解析] (1)63Li ＋10n ―→31H ＋42He(2)取中子的运动方向为正方向，由动量守恒定律得m n v 0＝－m T v 1＋m He v 2v 2＝m n v 0＋m T v 1m He＝1×7.7×104＋3×1.0×1034m/s ＝2×104 m/s(3)质量亏损为Δm ＝m D ＋m T －m He －m n＝(2.014 102＋3.016 050－4.002 603－1.008 665) u ＝0.018 884 u ≈3.136×10－29 kg根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2＝3.136×10－29×(3×108)2 J ≈2.82×10－12 J。
人教版高中物理选修3-5课时练习-核裂变
第十九章 第六节请同学们认真完成 [练案15]基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1.235 92U 吸收一个慢中子后，分裂成136 54Xe 和9038Sr ，还放出( C ) A ．1个α粒子B ．3个中子C ．10个中子D ．10个质子解析：设放出的粒子的质量数为x ，电荷数为y ，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒。
由题意可知⎩⎪⎨⎪⎧235＋1＝136＋90＋x 92＝54＋38＋y 则⎩⎪⎨⎪⎧x ＝10y ＝0 由此判定该核反应放出的一定是中子，且个数是10，C 选项正确。
2．中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%。
为了实现负责任大国的承诺，我国将新建核电站项目。
目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是( A )A ．235 92U ＋10n ―→9038Sr ＋136 54Xe ＋1010nB ．2411Na ―→2412Mg ＋0－1e C ．14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11HD ．238 92U ―→234 90Th ＋42He 解析：重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A 是裂变反应，A 正确；B 为β衰变，C 是发现质子的反应，D 是α衰变。
3．1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线。
下列关于这个实验的说法中正确的是( D )A ．这个实验的核反应方程是235 92U ＋10n ―→144 56Ba ＋8936Kr ＋10n B ．这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和C ．这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦的质能方程来计算D ．实验中产生的γ射线穿透能力极强解析：根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：235 92U ＋10n ―→144 56Ba ＋8936Kr ＋310n ，选项A 不正确；铀核裂变过程中产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B 、C 不正确；核反应中产生的γ射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D 正确。
高中物理选修3-5课时作业8：19.6 核裂变
19.6 核裂变1．当一个重核裂变时，它所产生的两个核()A．含有的质子数比裂变前重核的质子数少B．含有的中子数比裂变前重核的中子数少C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可能是多种形式的两个核的组合2．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是()A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度3．一个235 92U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为235U＋10n―→X＋9438Sr＋210n，则下列叙述正确的是()92A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少4．利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要因为()A．它比较容易发生链式反应B．能自动裂变，与体积无关C．铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能D．铀235价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多5．人类通过链式反应来利用核能的方式有下列哪两类()A．利用可控制的快中子链式反应，制成原子弹B．利用不可控制的快中子链式反应，制成原子弹C．利用可控制的慢中子链式反应，建成原子反应堆D．利用不可控制的慢中子链式反应，建成原子反应堆6．原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它的主要组成部分是()A．原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统B．原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统C．原子燃料、调速剂、碰撞系统和热系统D．原子燃料、中子源、原子能聚存和输送系统7．1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV的能量，则1 g纯铀235完全发生核反应放出的能量为(N A为阿伏加德罗常数)()A．N A×196 MeV B．235N A×196 MeVC．235×196 MeV D.N A235×196 MeV8．贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫油炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病．下列叙述错误的是()A．铀238的衰变方程式为：238 92U―→234 90Th＋42HeB.235 92U和238 92U互为同位素C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变D．贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性9．裂变反应是目前核能利用中常用反应，以原子核235 92U为燃料的反应堆中，当235 92U俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：23592U＋10n―→139 54Xe＋9438Sr＋310n235．0439 1.0087138.917893.9154反应方程下方的数字是上面方程中从左到右各原子的静止质量(以原子质量单位u为单位)．已知1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV，此裂变应释放出的能量是多少MeV?10．曾落在日本广岛上的原子弹，相当于2万吨TNT炸药放出的能量．原子弹放出的能量约8.4×1013 J，试问有多少个235 92U原子核进行分裂？该原子弹中含铀235 92U的质量最小限度为多少千克？(一个铀235 92U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV)[能力提升题]1．一个铀235吸收一个中子后的核反应是235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋1010n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于()A．(M－m1－m2)c2B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2D．(m1＋m2＋9m－M)c22．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慢化剂．中子在重水中可与21H核碰撞减速，在石墨中与12 6C核碰撞减速．上述碰撞可简化为弹性碰撞模型．某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作慢化剂，哪种减速效果更好？3．一个铀235俘获一个速度为1.00×104 m/s的中子后，裂变为两个新核，同时放出两个中子．其中一个中子的速度为8.69×106 m/s，方向与原中子方向相同；另一个中子的速度为8.68×106 m/s，方向与原中子方向相反，两个新核中有一个是9538Sr.现让这两个新核垂直进入同一匀强磁场，求它们在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径之比多大？周期之比多大？4．原来静止的原子核b a X，发生α衰变后放出一个动能为E0的α粒子，求：(1)生成的新核动能是多少？(2)如果α粒子及新核的动能全部来源于衰变中，释放的核能ΔE是多少？(3)亏损的质量Δm是多少？详解[答案]19.6 核裂变基础经典题1．选BD由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子，质子数没有发生变化，而两个新核的中子数减少，A错误，B正确；反应前后质量发生了亏损而释放出能量，并不等于俘获中子的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，故C错误，D正确．2．选C镉棒并不能释放中子，也不能使中子减速，对铀核裂变也没有阻碍作用，而是利用其对中子吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故C正确．3．选A X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误．中子数为140－(92－38)＝86个，A正确．裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错．4．选A核电站利用核能发电，它的核心设施是核反应堆．反应堆中的核反应主要是铀235吸收慢中子后发生的裂变，反应堆利用浓缩铀制成铀棒，作为核燃料，选项A正确．5．选BC原子弹爆炸时，铀块的体积大于临界体积，快中子直接被铀核吸收，发生裂变反应，放出核能，链式反应速度不可控制，极短的时间内释放出大量的核能；原子反应堆释放核能的速度是稳定的，链式反应的速度可以控制，因此[答案]选B、C.6．选A核反应堆的主要部分包括①燃料，即浓缩铀235；②慢化剂，采用石墨、重水和普通水；③控制棒，控制链式反应的速度；④冷却系统，水或液态钠等流体在反应堆外循环流动，把反应堆的热量传输出去用于发电，故A正确，B、C、D错．7．选D由于1 mol的铀核质量为235 g,1 g铀235的物质的量为1235mol，因此1 g铀235释放的能量E＝N A235×196 MeV，故D正确．8．选D铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A正确．铀238和铀235质子数相同，互为同位素，B 正确．核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C 正确．贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D 错．9．[解析]裂变前后的质量亏损是Δm ＝(235.0439＋1.0087－138.9178－93.9154－3×1.0087) u ，由ΔE ＝Δmc 2得亏损的质量转化成能量为ΔE ＝Δm ×9.3×102 MeV ≈1.8×102 MeV .[答案]180 MeV10．[解析]一个235 92U 原子核分裂时所产生的能量约为 200 MeV ＝200×106eV ＝2.0×108×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J.设共有n 个235 92U 核发生裂变：n ＝8.4×10133.2×10－11个≈2.6×1024个， 铀的质量m ＝235×10－3×2.6×10246.02×1023 kg ≈1.015 kg. [答案]2.6×1024个 1.015 kg能力提升题1．选C 铀235裂变时的质量亏损：Δm ＝M ＋m －m 1－m 2－10m ＝M －m 1－m 2－9m .由质能方程可得ΔE ＝Δmc 2＝(M －9m －m 1－m 2)c 2.2．[解析]设中子质量为m n ，靶核质量为m ，由动量守恒定律：m n v 0＝m n v 1＋m v 2由能量守恒：12m n v 20＝12m n v 21＋12m v 22 解得：v 1＝m n －m m n ＋mv 0 在重水中靶核质量：m H ＝2m n ，v 1H ＝m n －m H m n ＋m Hv 0＝－13v 0， 在石墨中靶核质量：m C ＝12m n ，v 1C ＝m n －m C m n ＋m Cv 0＝－1113v 0 与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好．[答案]重水3．[解析]在核裂变过程中遵循动量守恒定律，由题意知被俘获的中子的动量与裂变时放出的两个中子的总动量相等，故两个新核的总动量为零，也即两个新核的总动量大小相等、方向相反．由于洛伦兹力提供向心力，可知新核在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径：R ＝m v qB. 由于两个新核的动量大小相等，进入的是同一个匀强磁场，故m v 、B 均相同，故可知它们的半径之比等于它们电荷量的反比．由题意可写出裂变方程：235 92U ＋10n ―→9538Sr ＋A Z X ＋210n 由质量数守恒可解得新核X 的质量数A ＝235＋1－95－2×1＝139由电荷数守恒可得新核X 的电荷数Z ＝92－38＝54故两新核在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径之比为：R 1∶R 2＝54∶38＝27∶19.新核在磁场中做匀速圆周运动的周期：T ＝2πR v把半径R 代入得：T ＝2πm qB可见，两个新核做匀速圆周运动的周期之比与它们的质量成正比，与它们的电荷量成反比，即T 1T 2＝95139×5438＝135139. [答案]两新核做匀速圆周运动的半径之比为27∶19，周期之比为135∶139.4．[解析](1)衰变方程为：b a X ―→42He ＋b －4a －2Y在衰变过程中动量守恒m αv α＝m Y v Y又因为E k ＝p 22m ，所以E Y E 0＝m αm Y ＝4b －4，E Y ＝4b －4E 0 (2)由能量守恒，释放的核能ΔE ＝E 0＋E Y ＝E 0＋4b －4E 0＝bE 0b －4. (3)由质能关系ΔE ＝Δmc 2，解得Δm ＝bE 0(b －4)c 2[答案](1)4b －4E 0 (2)bE 0b －4 (3)bE 0(b －4)c 2。
【配套K12】高中物理 19.6 核裂变课时作业(含解析)新人教版3-5
核裂变基础达标54Xe和9438Sr，并放出( )1.23592U吸收一个慢中子后，分解成139A．一个α粒子 B．一个氘核C．三个中子 D．两个中子【解析】核反应方程为235 92U＋10n→139 54Xe＋9438Sr＋310n，故C正确．【答案】 C2．为使链式反应平稳进行，可采用下列办法中的( )A．铀块可制成任何的体积B．铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核C．通过慢化剂将产生的中子减速D．用镉棒作为慢化剂使中子减速【解析】使铀块发生链式反应的体积应大于临界体积，故A错误；铀核裂变释放出的为快中子，不能直接再去轰击铀核，必须用慢化剂减速，而镉棒是用于控制中子数量的，故C正确，B、D错误．【答案】 C3．一个235 92U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为235 92U＋10n→X ＋9438Sr＋210n，则下列叙述正确的是( )A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少【解析】首先根据裂变反应中质量数、电荷数守恒确定X的核电荷数和核子数，然后由于235 92U裂变为中等质量的原子核，平均结合能增加，必定释放能量，发生质量亏损进行分析判断．【答案】 A4．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是( )A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度【解析】镉棒并不能释放中子，也不能使中子减速，对铀核裂变也没有阻碍作用，而是利用对中子吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故C正确．【答案】 C5．镉棒在核反应堆中所起的作用是( )A．使快中子变成慢中子B．使慢中子变成快中子C．使反应速度加快D．控制反应速度，调节反应速度的快慢【解析】在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用．镉棒又叫控制棒，起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用，故D正确．【答案】 D6．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等，在下列核反应中，属于核裂变反应的是( )A.10 5B＋10n→73Li＋42HeB.238 92U→234 90Th＋42HeC.14 7N＋42He→17 8O＋11HD.235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n【解析】核裂变反应是指重核分裂成中等质量的核的反应，裂变时放出2～3个中子(1)54Xe(2)氙核质量为＋13664Xet＝1.0×10＝Δm·＋13664Xe。
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×196
MeV
1
NA
解析： 1 g 纯铀 235 物质的量为 235 mol ，其包含的铀核数为 235，故其完全反应放出的能
NA 量为 235×196 MeV， D正确。
答案： D
10.29325U 受中子轰击时会发生裂变，产生 14156Ba 和9326Kr，同时放出 200 MeV 的能量。现要
建设发电能力是 50 万千瓦的核电站，用 29325U 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 的质量为多大？ ( 阿伏加德罗常数为 6.02 ×10 23
2/4
mol－ 1) 解析： 铀 235 释放的能量等于一天发电的电能。计算出 能，也就是一天所需的铀 235 释放的核能，进而求得铀 先根据发电功率计算出每天应发电能的总量为： E＝24×3.6 ×10 3× P＝4.32 ×10 13 J 。 要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目为
解析： 镉棒并不能释放中子，也不能使中子减速，对铀核裂变也没有阻碍作用，而是利用
其对中子吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故
C 正确。
答案： C
3．关于重核的裂变，以下说法中正确的是 ( )
A．一种重核只能存在一种裂变方式
B．一种重核可以有多种裂变方式
C．重核核子的平均质量比中等质量核的核子的平均质量大，因而裂变时，存在质量亏损，
r ，设 α 粒子质量为
m，质子的电荷量为 e，试求：
(1) 衰变后 α 粒子的速率 vα 和动能 Ekα；
(2) 衰变后 Y 核的速率 vY和动能 EkY；
(3) 衰变前 X 核的质量 MX。
v2α 解析： (1) 因为 Bqvα＝ m r ，α 粒子的带电荷量为
2Ber
1
q＝ 2e，有 vα＝ m ， Ekα＝ 2mv2α ＝
应，放出核能，链式反应速度不可控制，极短的时间内释放出大量的核能；原子反应堆释
放核能的速度是稳定的，链式反应的速度可以控制，因此答案选
B、 C。
答案： BC
7．镉棒在核反应堆中的作用是 (
)
A．使快中子变慢中子
B．使慢中子变快中子
C．使反应速度加快
D．控制反应速度，调节反应速度的快慢
解析： 在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用，镉棒起吸收中子、控制反应速度、
答案： 140 86
9． 1 个铀 235 吸收 1 个中子发生核反应时，大约放出 全发生核反应放出的能量为 ( NA 为阿伏加德罗常数 )( A． NA×196 MeV B． 235NA×196 MeV C．235×196 MeV
196 MeV 的能量，则 1 g 纯铀 235 完 )
NA
D. 235
19.6 核裂变课后课时精练
1．下列说法正确的是 (
)
A．裂变与衰变相同，也能自发进行
B．铀块的体积对链式反应有影响
C．核电站应用的是原子核的天然放射性
D．核反应堆中链式反应速度可人工控制
E．核电站用的核燃料必须是纯铀棒
F．核武器——原子弹，应用的是重核裂变
解析： 裂变不能自发进行， A 错，原子核的天然放射较慢， C错。
MX＝m＋ M＋Δ m＝ m＋ M＋
c2
( ＋ )。 mM
2Ber 2B2e2r2
2Ber 2B2e2r2
答案： (1)
(2)
m
m
M
M
2B2e2r2 1 1 (3) m＋ M＋ C2 ( m＋ M)
4/4
调节功率大小的作用。
答案： D
8．一个 29325U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程式为
29325U ＋ 10
n―→X＋ 9348Sr＋ 210n，X 原子核中含有多少个核子？多少个中子？
解析： 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。
(2) α 粒子和反冲核的总动能为 Eα＋ EU＝ ( M0－m－ M) ×931.5 － E＝ 4.26 MeV
不计光子动量，根据动量守恒，α 粒子和反冲核动量大小相等，方向相反，而动能
p2 Ek＝ 2m
Eα M
M
所以 EU＝m则 α 粒子动能 Eα＝ M＋m( Eα＋ EU) ＝ 4.19 MeV
α 粒子，变
成铀的同位素，同时辐射能量为 E＝ 0.09 MeV 的光子。钚离子质量为 M0＝ 238.999655u ，α
粒子质量 m＝ 4.001509 u ，反冲铀核质量为 M＝ 234.993470 u 。
(1) 写出核衰变方程；
(2) α 粒子和铀核的动能各是多少 MeV。
解析： (1)23994Pu ―→42He＋ 29325U ＋ E
m 铀核动能 EU＝M＋ m( Eα＋ EU) ＝0.07 MeV 。
答案： (1)23994Pu ―→42He＋ 29325U ＋ E
(2)4.19 MeV 0.07 MeV
12．处于静止状态的某原子核 X，发生 α 衰变后变成质量为 M的原子核 Y，被释放的 α 粒
子垂直射入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，测得其圆周运动的半径为
答案： BDF
2．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是
()
A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度
B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量
C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量
D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度
A.29328U ―→29304Th ＋42He
B.29325U ＋ 10n―→ 15369Ba ＋ 9346Kr ＋ 301n
C.14 6C―→ 147N＋ 0－1e
1/4
D.94Be＋ 42He―→ 126 C ＋ 10n
解析： 裂变是重核分裂成中等质量的原子核的核反应，选项
B 正确。选项 A 为 α 衰变，选
B．核能发电对环境的污染比火力发电要大
C．所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能
D．核能是非常清洁的能源，无任何污染
解析： 目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核裂变在核反应堆中应用的是比较清洁的
能源，但也有一定的污染，故 A、 C 正确， B、 D 错误。
答案： AC
5．下列核反应中，表示核裂变的是 ( )
50 万千瓦的核电站一天发出的电 235 的质量。
4.32 ×1013 n＝ 2×108×1.6 ×10－
19＝1.35 ×10 24。
则对应的质量为
n
1.35
m＝ NA· μ＝ 6.02
×1024 ×1023
×235×10
－3
kg
＝ 0.527
kg
。
答案： 0.527 kg
11．一个钚的同位素 29349Pu 静止在匀强磁场中，离子垂直于磁场方向释放一个
项 C 为 β 衰变，选项 D 为发现中子的人工核转变。
答案： B
6．人类通过链式反应来利用核能的方式有式反应，制成原子弹
B．利用不可控制的快中子链式反应，制成原子弹
C．利用可控制的慢中子链式反应，建成原子反应堆
D．利用不可控制的慢中子链式反应，建成原子反应堆
解析： 原子弹爆炸时，铀块的体积大于临界体积，快中子直接被铀核吸收，发生裂变反
2B2e2r2 m。
(2) 由动量守恒 mvα－ MvY＝ 0，
2Ber
1
2B2e2r2
所以 vY＝ M ， EkY＝ 2Mv2Y＝ M 。
(3) 由质能方程：Δ E＝Δ mc2，而 Δ E＝ Ekα＋ EkY，
2B2e2r2 1 1
所以 Δ m＝
c2
(
m＋
) M
，
衰变前 X 核的质量：
3/4
2B2e2r2 1 1
释放大量核能
D．中等质量核的核子平均质量比重核的核子平均质量大，因而裂变时存在质量亏损，释放
大量核能
解析： 一种重核可以有多种裂变方式， A 错， B 对，重核核子的平均质量比中等质量核的核
子的平均质量大， C对， D 错。
答案： BC
4．下列说法中正确的是 (
)
A．核能发电对环境的污染比火力发电要小