沪科版选修35裂变及其应用 第1课时 作业.doc

5.2裂变及其应用1链式反应中，重核在裂变时放出的粒子可引起其他重核的裂变，这种粒子是（ ）a. 电子 b. 中子 c. 质子 d. 粒子【答案】 b【解析】链式反应中，重核在裂变时放出的中子可引起其他重核的裂变，形成链式反应，故选b.2关于核反应，下列说法正确的是（）a. 氢弹和原子弹都是利用的重核裂变b. 在核反应过程中，质量守恒c. 半衰期越大，原子核衰变越快d. 目前，各个国家的核能发电都利用的重核裂变【答案】 d【解析】原子弹是利用核裂变，氢弹是利用核聚变，a错误；在核反应过程中，质量数守恒，有质量亏损，所以质量不守恒，b错误；半衰期越大，原子核衰变越慢，c错误；由于轻核聚变条件不好到达，所以目前，各个国家的核能发电都利用的重核裂变，d正确3下列说法正确的是a. 氢原子的发射光谱是连续光谱b. 比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固c. 光子具有波粒二象性，其他的微观粒子不具有波粒二象性d. 氢核、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，当氢核与中子结合为氘核时， 放出的能量为(m1m2m3)c2【答案】 d【解析】 氢原子的发射光谱是明线光谱，不是连续光谱，选项a错误； 比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，选项b错误； 光子具有波粒二象性，其他的微观粒子也具有波粒二象性，选项c错误； 氢核、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，根据质能方程可知，当氢核与中子结合为氘核时， 放出的能量为(m1m2m3)c2，选项d正确；故选d.4一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为，下列说法正确的是a. 衰变后钍核与粒子的动能之比为1：1b. 衰变后钍核与粒子的动量大小之比为1：1c. 铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间d. 衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量【答案】 b点睛：本题考查了原子核的衰变，知道半衰期的定义，注意衰变过程中动量守恒，总动量为零，以及知道动量和动能的大小关系5以下说法正确的是a. 紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应,当增大紫外线的照射强度时,从金属锌板表面逸出的光电子的最大初动能也增大b. 如果一个电子的德市罗意波长和一个中子的德布罗意波长相等，则它们的动量相等c. 现在很多手表的指针上涂有一种新型发光材料，白天外层电子吸收光子跃迁到高能级轨道，晚上向低能级轨道跃迁放出光子，其放出光子的波长一定吸收光子的波长相等d. 原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损【答案】 b【解析】根据ekm=h-w，可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，与入射光的强度无关，故a错误；根据 可知，如果一个电子的德市罗意波长和一个中子的德布罗意波长相等，则它们的动量相等，选项b正确；原子由高能轨道向低能级辐射光子时，不止放出一种波长的光子，所以不是跟吸收的光的波长完全一致，故c错误原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故d错误；故选b.6用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、，原子核的半衰期为,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.下列叙述正确的是a.原子核中含有56个中子 b. 若提高的温度,的半衰期将会小于 c. 裂变时释放的能量为 d. 原子核比原子核更稳定【答案】 c【解析】根据质量数和电荷数守恒原子，则y原子核中电荷数为92-36=56，质量数为235+1-3=233，则中子数为177，故a错误半衰期的大小与温度、压强等因素无关，由原子核内部因素决定，故b错误根据爱因斯坦质能方程知，裂变时释放的能量e=mc2=（m1-2m2-m3-m4）c2，故c正确原子核的比结合能比y原子核的比结合能小，可知y原子核比原子核更稳定，故d错误故选c点睛：解决本题的关键知道质量数、电荷数、中子数之间的关系，掌握爱因斯坦质能方程，知道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铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变的核反应方程是，则下列叙述正确的是a. x原子核中含有144个核子b. x原子核中含有86个中子c. 因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少d. 核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和【答案】 a【解析】根据质量数守恒与电荷数守恒即可判断出x中的质子数与中子数；根据质量亏损，结合爱因斯坦质能方程求出释放的能量铀核裂变放出的能量很高，反应前后质量数守恒，有质量亏损根据质量数守恒，则x的质量数：m=235+1-89-3=144，可知x原子核中含有144个核子；根据核电荷数守恒，得：z=92-36=56，所以x中的中子数：n=m-z=144-56=88，可知x原子核中含有88个中子，故a正确b错误；在核反应的过程中，质量数是守恒的总质量数既不减小，也不增加，由于存在质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，cd错误8由图可知，下列判断正确的是a. 质子和中子的质量之和小于氘核的质量b. 质子和中子的质量之和等于氘核的质量c. 氘核分解为质子和中子时要吸收能量d. 质子和中子结合成氘核时要吸收能量【答案】 c【解析】中子和质子结合成氘核时释放能量，由质能方程知质子和中子的质量之和大于氘核的质量故ab错误氘核的结合能是2.2mev，将氘核分解为一个中子和一个质子时要吸收能量故c正确中子和质子结合成氘核时释放能量为2.2mev故d错误故选c.点睛：核子结合成原子核与原子核分解为核子是逆过程，质量的变化相等，能量变化也相等9核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚（pu）是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏人体细胞，提高患癌症的风险。已知钚的一种同位素 的半衰期为24100年，其衰变方程为puxhe，下列有关说法正确的是a. x原子核中含有143个中子b. 100个经过24100年后一定还剩余50个c. 由于衰变时释放巨大能量，根据emc2，衰变过程总质量增加d. 衰变发出的射线是频率很高的光子，具有很强的穿透能力【答案】 ad【解析】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a正确半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用故b错误由于衰变时释放巨大能量，根据e=mc2，衰变过程总质量减小故c错误衰变发出的放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力故d正确故选d点睛：本题考查了核反应方程、半衰期、质能方程、射线的形状等基础知识点，比较简单，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点10下列说法中正确的是（ ）a. 电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性b. 衰变是原子核内部一个质子转化成一个中子的过程c. 裂变物质的体积小于临界体积时，链式反应不能进行d. 235u的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短【答案】 ac【解析】 电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性，选项a正确； 衰变是原子核内部一个中子转化成一个质子子的过程，选项b错误； 裂变物质的体积小于临界体积时，链式反应不能进行，选项c正确；半衰期与外界环境无关，选项d错误；故选ac.11根据如图所给图片及课本中有关历史事实,结合有关物理知识,判断下列说法正确的是( )a. 图1是发生光电效应现象的示意图，发生光电效应现象的条件是入射光的波长大于金属的“极限波长”b. 图2是链式反应的示意图，发生链式反应的条件之一是裂变物质的体积大于等于临界体积c. 图3是氢原子能级图，一个处于n=4能级的氢原子，跃迁可以产生6种光子d. 图4是衰变规律的示意图，原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性【答案】 bd【解析】a、根据光电效应方程，入射光的波长必须小于极限波长，才能发生光电效应，故a错误；b、当不是临界体积时，不会发生持续的裂变链式反应，有利于裂变燃料的贮存；当超过临界体积，则可发生持续的裂变反应，故b正确；c、处于能级的氢原子向较低能级跃迁，最终跃迁到基态，跃迁情况可能是： ，释放1种频率的光子， ， ，释放2种频率的光子， ，释放3种频率的光子，故c错误；d、原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性，故d正确。点睛：解决本题的关键熟练掌握光电效应发生条件，同时要知道原子的能级跃迁是原子物理中的基础知识，要熟练掌握，同时明确能级和产生光子种类之间关系，注意临界体积与放射元素的原子序数范围，最后理解一个原子与大量原子跃迁的光子种类的区别。12在正、负电子对撞机中，一个负电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子。设正、负电子的静止质量均为m，对撞前的动能均为e，光在真空中的速度为c，普朗克常量为h，则对撞前后比较：（1）质量亏损m=_（2）转化成光子在真空中的波长= _【答案】 点睛：本题要知道光子的质量为零，运用能量守恒定律时，电子对撞前的动能不能忘记.13氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为： ，式中x是某种粒子。已知： 和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5mev/c2，c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知，粒子x是_，该反应释放出的能量为_ mev（结果保留3位有效数字）【答案】 中子 17.6mev【解析】由核电荷数守恒可知，x粒子的核电荷数为1+1-2=0，由质量数守恒可知，x粒子的质量数为2+3-4=1，则x粒子是中子；核反应过程中释放的能量为； 2一个原来静止的锂核(li)俘获一个速度为7.7104m/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1.0103 m/s，方向与中子的运动方向相反计算结果保留两位有效数字。(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，写出该核反应方程，并求这个核反应释放出的能量(已知氘核质量为md2.014102u，氚核质量为mt3.016050u，氦核质量mhe4.002603u，中子质量mn1.008665u，1u1.66061027kg)【答案】 (1) linhhe(2)2.0104m/s (3)2.81012j【解析】根据质量数守恒和电荷数书写核反应方程；根据动量守恒定律求解氦核的速度；求出质量亏损，再根据爱因斯坦质能方程求解核反应释放出的能量。（1）核反应方程为： （2）取中子的运动方向为正方向，由动量守恒定律： ，代入数据解得： 。（3）质量亏损为：mmdmtmhemn(2.0141023.0160504.0026031.008665) u0.018884u3.1361029kg根据爱因斯坦质能方程：emc23.1361029(3108)2j2.81012j.点睛：本题主要考查了核反应方程，在反应过程中遵循能量守恒定律和动量守恒定律。14已知铀235的质量为235.043 9 u,钡141的质量为140.913 9 u,氪92 的质量为91.897 3 u,每个中子质量为1.0087 u,1 kg铀235发生的铀核裂变所放出的能量相当于多少吨优质煤完全燃烧时放出的能量?(1 kg优质煤完全燃烧时能产生 2.9107 j的热量)【答案】 2.84103 t【点睛】解决本题的关键知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，以及掌握爱因斯坦质能方程和能量守恒定律15假设某航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程式是( ).（1）在括号内填写前的系数；（2）用m1、m2、m3分别表示、核的质量，m表示中子的质量，则上述反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能e是多少？（3）假设核反应堆的功率p6.0105 kw，若一个铀235核裂变产生的能量为2.81011 j，则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少kg铀235？(铀235的摩尔质量m0.235 kg/mol，一个月约为t2.6106 s，阿伏加德罗常数na6.01023 mol1，计算结果保留两位有效数字)【答案】 （1）3（2）(m1m2m32m)c2（3）22 kg【解析】(1)由质量数与核电荷数守恒可知，产生的中子数为3；(2)由题意知，质量亏损为m=m1-m2-m3-2m，由质能方程可知，释放的核能为：(3)一个月内核反应产生的总能量为：e=pt同时所以解得：【点睛】核反应过程中质量数与核电荷数守恒，应用质量数与核电荷数守恒、应用质能方程即可正确解题，注意计算的正确性16一个锂核(73li)受到一个质子(11h)轰击变为2个粒子(42he)。已知质子的质量为1.672610-27kg,锂原子的质量为11.650510-27kg,一个粒子的质量为6.646710-27kg。(1)写出该核反应的方程。(2)该核反应释放的核能是多少?(真空中光速c=3.0108m/s)【答案】 （1）（2）2.67310-12j【解析】（1）（2）e=mc2解得：e=(11.650 510-27kg+1.672 610-27kg-26.646 710-27kg)(3108m/s)2=2.67310-12j17一个静止的铀核23290u（原子质量为232.0372u）放出一个粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核 22890 th（原子质量为228.0287u）（已知原子质量单位1u=1.671027kg，1u相当于931.5mev的能量）（1）写出铀核的衰变反应方程；（2）求该衰变反应中释放出的核能为多少mev。【答案】 （1） 23290u22890 th+24he （2） 5.50 mev【解析】（1）由质量数与核电荷数守恒可知，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；18三个粒子结合成一个碳，已知质量为， 粒子质量为， 。(1)写出上述核反应方程；(2)这个核反应放出的能量是多少?（答案保留三位有效数字）【答案】 （1）+ （2）【解析】（1）+ （无也给分）(2) ， 19钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和a粒子，而铀核激发态立即衰变为铀核，并放出能量为e的光子已知、和a粒子的质量分别为mpu、mu和ma写出衰变方程已知衰变放出的光子的动量可忽略，求a粒子的动能ea【答案】 【解析】根据质量数和电荷数守恒可得衰变方程为上述衰变过程的质量亏损为 放出的能量为此能量是的动能， 粒子