学年高中物理第十九章原子核.核裂变课后巩固训练新人教版选修

PAGE19.6核裂变[基础达标练]1．(多选)下列说法正确的是()A．裂变与衰变相同，也能自发进行B．核反应堆中链式反应速度可人工控制C．核电站用的核燃料必须是纯铀棒D．核武器——原子弹，应用的是重核裂变答案BD解析裂变不能自发进行，A错误；核电站用的核燃料是铀棒，其成分是天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%)，不是纯铀棒，C错误；镉棒控制核反应堆中链式反应速度，B正确；原子弹应用的是重核裂变，D正确。2．(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答案BD解析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，并不等于俘获中子时得到的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，故C错误，D正确。3．(多选)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，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，释放大量核能答案BC解析一种重核可以有多种裂变方式，A错误，B正确；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正确，D错误。4．(多选)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B．核能发电对环境的污染比火力发电要大C．目前所有核电站都只利用重核裂变释放大量的核能D．核能是非常清洁的能源，无任何污染答案AC解析目前核电站都用核裂变，核能是比较清洁的能源，但也有一定的污染，故A、C正确，B、D错误。5．下列方程中，表示核裂变的是()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeB.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,56)Ba＋eq\o\al(94,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eD.eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n答案B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，选项C为β衰变，选项D为发现中子的人工核转变，A、C、D错误。6．(多选)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，建成核反应堆D．利用不可控制的慢中子链式反应，建成核反应堆答案BC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，A错误，B正确；核反应堆释放核能的速度是稳定的，利用可控制的慢中子链式反应建成，C正确，D错误。因此答案选B、C。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答案D解析在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用，A、B错误；镉棒起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用，C错误，D正确。8．(多选)下列说法中正确的是()A．铀核裂变的核反应是eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nB．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2C．铀(eq\o\al(238,92)U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅(eq\o\al(206,82)Pb)的过程中，有6个中子转变成质子D．一个处于n＝5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能够辐射10种不同频率的电磁波答案BC解析铀核裂变有多种裂变的方式，但是每一种都要有慢中子的参与，即反应方程的前面也要有中子。故核反应方程：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n。故A错误；质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，减小的质量是(2m1＋2m2－m3)，根据质能方程得：释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2。故B正确；根据质量数和电荷数守恒知：238－206＝4×8，发生8次α衰变；92＝82＋2×8－6，发生6次β衰变，β衰变的实质即为中子转化为质子同时释放电子，所以有6个中子转变成质子。故C正确；一个处于n＝5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中最多能够辐射4种不同频率的电磁波。故D错误。[题组通关练]9．(1)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，贫铀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：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeB.eq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U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．贫铀炸弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性(2)一个钚的同位素eq\o\al(239,94)Pu静止在匀强磁场中，垂直于磁场方向释放一个α粒子，变成铀的同位素，同时辐射能量为E＝0.09MeV的光子(动量不计)。钚核质量为M0＝238.999655u，α粒子质量m＝4.001509u，反冲铀核质量为M＝234.993470u。①写出核衰变方程；②α粒子和铀核的动能各是多少MeV。答案(1)D(2)①eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(235,92)U②4.19MeV0.07MeV解析(1)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。贫铀炸弹的穿甲力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度的铀合金组成，所以其穿透力远远超过一般炸弹，D错误。(2)①eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(235,92)U＋E②α粒子和反冲核的总动能为Eα＋EU＝(M0－m－M)×931.5MeV－E≈4.26MeV，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Ek＝eq\f(p2,2m)，所以eq\f(Eα,EU)＝eq\f(M,m)，则α粒子动能Eα＝eq\f(M,M＋m)·(Eα＋EU)≈4.19MeV，铀核动能EU＝eq\f(m,M＋m)(Eα＋EU)≈0.07MeV。10．(1)2011年，日本发生9级地震，福岛第一核电站严重受损，大量放射性铯eq\o\al(137,55)Cs和碘eq\o\al(131,53)I进入大气和海水，造成对空气和海水的放射性污染。下列说法正确的是()A．核反应堆中的核废料不再具有放射性，对环境不会造成影响B．铀核裂变的一种可能核反应是eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(137,55)Cs＋eq\o\al(96,37)Rb＋2eq\o\al(1,0)nC．放射性碘eq\o\al(131,53)I发生β衰变的方程为eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(0,－1)eD.eq\o\al(235,92)U裂变形式有多种，每种裂变产物不同，质量亏损不同，但释放的核能相同(2)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。答案(1)C(2)①eq\f(2Ber,m)eq\f(2B2e2r2,m)②eq\f(2Ber,M)eq\f(2B2e2r2,M)③m＋M＋eq\f(2B2e2r2,c2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,m)＋\f(1,M)))解析(1)核反应堆中的核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下，故A错误；铀核裂变eq\o\al(235,92)U需俘获中子才能进行，故B错误；eq\o\al(235,92)U裂变形式有多种，质量亏损不同，则利用ΔE＝Δmc2知释放的核能不同，故D错误。C正确。(2)①因为Bqvα＝meq\f(v\o\al(2,α),r)，α粒子的电荷量为q＝2e，有vα＝eq\f(2Ber,m)，Ekα＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,α)＝eq\f(2B2e2r2,m)。②由动量守恒mvα－MvY＝0，所以vY＝eq\f(2Ber,M)，EkY＝eq\f(1,2)M