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在核反应方程式unsrxekx中( )a. x是质子，k9 b. x是质子，k10c. x是中子，k9 d. x是中子，k10【答案】 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，k10，d正确、abc错误。故选：d。2下列说法正确的是a. 氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下1个原子核了b. 原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是粒子，这就是衰变的实质c. 光子的能量由光的强度所决定d. 只要有核反应发生，就一定会释放出核能【答案】 b【解析】半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变无意义，选项a错误；原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是粒子，这就是衰变的实质，选项b正确；光子的能量由光的频率所决定，选项c错误；有核反应发生，必须要有质量亏损才会释放出核能，选项d错误；故选b.3下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( )a. 氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大b. 射线是高速运动的电子流c. 太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变d. bi的半衰期是5天，100gbi经过10天后还剩下50g【答案】 a【解析】氢原子辐射光子后，原子的能级降低，核外电子的半径减小，则根据，则，则其绕核运动的电子动能增大，选项a正确；射线是高速运动的电子流，选项b错误； 太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核的聚变，选项c错误； 的半衰期是5天，100g 经过10天后还剩下，选项d错误；故选a.4一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c下列说法正确的是（）a. 核反应方程是h+nh+b. 聚变反应中的质量亏损m=m1+m2m3c. 辐射出的光子的能量e=（m3m1m2）cd. 光子的波长【答案】 b【解析】a、该核反应方程质量数不守恒，a错误；b、聚变反应中的质量亏损，b正确；c、聚变反应中亏损的质量转化为能量以光子的形式放出，故光子能量为，c错误；d、根据，得光子的波长为：，d错误；故选b。5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6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 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. b衰变中产生的b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【答案】 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、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。7有关近代物理知识，下列说法正确的是（ ）a. 碘131的半衰期为8天，1g碘131经过64天后未衰变的为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. 铀235的裂变方程可能为d. 处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定不会大于吸收光子的频率【答案】 ad【解析】碘131的半衰期为8天，1g碘131经过64天后未衰变的为，选项a正确； 比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，选项b错误；裂变反应中反应物中应该有中子，选项c错误； 处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定不会大于吸收光子的频率，选项d正确；故选ad.8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。9一个中子和一个质子能结合成一个氘核，请写出该核反应方程式：_；已知中子的质量是mn，质子的质量是mp，氘核的质量是md，光在真空的速度为c，氘核的结合能的表达式为_【答案】 (mn+mp-md)c2【解析】核反应方程为：氘核的结合能等于中子和质子结合成氘核释放的能量，根据质能方程知，e=（mn+mp-md）c210电子的静止质量m09.111031 kg.(1)试用焦和电子伏为单位来表示电子的静质能(2)静止电子经过106 v电压加速后，其质量和速率各是多少？【答案】 (1)8.21014 j0.51 mev(2)2.95m00.94c【解析】(1)由质能方程得：emc29.111031(3108)2 j8.21014 jev0.51 mev.(2)由能量关系得：eu(mm0)c2，解得mm0kg9.111031 kg2.691030 kg2.95 m0.结果表明速度已非常大，所以.解得：vc 3108ms10.94c.点睛：本题考查了电子的静质能、电子质量与速度，应用质能方程、相对论公式即可解题，解题时注意单位换算11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12中国科学院某实验室工作人员，用初速度为vo的粒子，轰击静止的氮原子核，产生了质子.若某次碰撞可看做对心正碰，碰后释放的核能全部转化为动能，新核与质子同方向运动，且垂直磁场方向，通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为117.写出核反应方程.求出质子的速度. (质子中子的质量均为m)估算核反应中的质量亏损.【答案】 2v0【解析】根据质量数守恒和核电荷数守恒书写核反应方程由核反应中动量守恒求质子的速度根据能量守恒定律求出放出的核能，再根据爱因斯坦质能方程求质量亏损由质量数守恒及电荷数守恒可得：核反应方程为粒子、新核的质量分别为4m、17m，质子的速度为v，选取粒子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得： 解出核反应中放出的核能为由爱因斯坦质能方程有联立解得13用中子轰击li发生核反应，生成氚核和粒子，并放出4.8 mev的能量(1 u相当于931.5 mev的能量)。(1)写出核反应方程；(2)求出质量亏损；(3)若中子和li是以等值反向的动量相碰,则生成的氚核和粒子的动能之比是多少?【答案】 （1） （2） （3）【解析】（1）核反应方程： （2）根据质能方程 可得： （或8.3510-31kg）（3）设m1、m2、v1、v2分别为氦核和氚核的质量和速度根据动量守恒： 所以粒子和氚核的动能之比为： 14一个静止的铀核23290u（原子质量为232.037 2u）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228.028 7u）（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)算出该衰变反应中释放出的核能；(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则粒子的动能为多少？【答案】 23290u22890 th+24he 5.50 mev 5.4 mev【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒23290u22890 th+24he质量亏损m=mummth=0.0059 ue=mc2=0.0059931.5 mev=5.50 mev系统动量守恒，钍核和粒子的动量大小相等，即根据动量守恒定律得，pth=p根据动能与动量的关系： ekth+ek=e所以钍核获得的动能解得：e=5.50 mev0.09 mev=5.4 mev15一静止的核衰变为核时，放出一个粒子，已知的质量为m1， 的质量为m2， 粒子质量为m3，光在真空中的速度为。若释放的核能全部转化为系统的动能，请写出衰变方程并求出粒子的动能。【答案】 【解析】根据质量数守恒和电子数守恒，可得核反应方程为根据动量守恒定律由能量守恒解得， 粒子的动能16卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子，发现质子的核反应为： ，已知氮核质量为