19.6 核的裂变 习题
人教新课标选修3-5 19.6核裂变 达标作业(解析版)
金戈铁骑金戈铁骑19.6核裂变 达标作业（解析版)1．关于原子核及其变化，下列说法中正确的是（ ） A ．衰变和裂变都能自发的发生B ．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分C ．升高温度可以使放射性元素的半衰期缩短D ．同种放射性元素在化合物中的半衰期与单质中的半衰期相等 2．下列核反应方程中属于β衰变的是( ) A ． B ．C ．D ．3．下列说法正确的是( ) A ．研制核武器的钚239(23994Pu )由铀239(23992U )经过4次β衰变而产生B ．发现中子的核反应方程是94Be ＋42He →126C ＋10n C ．20g 的23892U 经过两个半衰期后其质量变为15gD ．23892U 在中子轰击下，生成9438Sr 和14054Xe 的核反应前后，原子核的核子总数减少4．1933年至1934年间，约里奥居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为274301132150Al He P n +→+，反应生成物3015P 像天然放射性元素一样衰变，放出正电子01e 且伴随产生中微子A Z ν，核反应方程为3030015141AZ P P e ν→++．则下列说法正确的是A ．当温度、压强等条件变化时，放射性元素3015P 的半衰期随之变化 B ．中微子的质量数A =0，电荷数Z =0C ．正电子产生的原因可能是核外电子转变成的D ．两个质子和两个中子结合成一个α粒子，则质子与中子的质量之和一定等于α粒子的质量5．下列关于原子物理知识的叙述正确的是A ．β衰变中产生的β射线是原子的核外电子挣脱原子核的束缚形成的B ．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定C ．两个轻核结合成一个中等质量的核，存在质量亏损D ．对于一个特定的氡原子，如果知道了半衰期，就能准确的预言它在何时衰变 6．关于原子和原子核，下列说法中正确的是A ．甲图所示的氢原子光谱的分离特征可以用经典物理学解释B ．由乙图可知，原子核中的平均核子质量比的要小C ．要产生丙图所示的链式反应，裂变物质必须具有一定的体积或质量D ．根据丁图可知，1g 氡经过38天还剩下0.1g 没发生衰变7．太阳因核聚变释放出巨大的能量，其质量不断减少。
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高中物理选修3-5同步练习试题解析重核的裂变1．下列核反应中，表示核裂变的是()A.238 92U→234 90Th＋42HeB.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310nC.3015P→3014Si＋01eD.94Be＋42He→12 6C＋10n解析：重核的裂变是指重核在中子的轰击下分裂成中等质量原子核的核反应，故B正确。
答案：B2．关于铀核裂变，下述说法正确的是()A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核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．铀块的体积对产生链式反应无影响解析：铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子的情况。
铀235受慢中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小。
而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故上述选项B、C正确。
答案：B、C3．关于重核的裂变，以下说法正确的是()A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能解析：根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程。
因其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量。
链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积。
如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生。
在裂变反应中核子数是不会减小的，如235 92U裂变为9038Sr和136 54Xe的核反应，其核反应方程为235U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋1010n，92其中各粒子质量分别为m U＝235.043 9 u，m n＝1.008 67 u，m Sr＝89.907 7 u，m Xe＝135.907 2 u。
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＝Δmc2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 ＝200×106 eV ＝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 ＋m v 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。
高中物理第十九章原子核19.6重核的裂变同步训练含解析新人教版选修3_50902229
19.6重核的裂变一、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E k 1的中子轰击静止的锂核（36Li ），发生核反应，产生动能为E k2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 v0=m0v1+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．。
【人教版】物理选修3-5：19.6《核裂变》(附答案)
核裂变
1．核裂变：重核分裂为质量较小的核， 释放出核能的反应。
2．链式反应：由重核裂变产生的中子 使裂变反应一代接一代继续下去的 过程。
3．链式反应的条件：发生裂变物质的 体积大于临界体积，或裂变物质的 质量大于临界质量。
一、核裂变 1．核裂变 重核被 中子 轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并 放出 核能 的过程。 2．铀核裂变 用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的， 其中一种典型的反应是29325U＋10n→14546Ba＋8396Kr＋ 310n 。
(3)常见的裂变方程： ①29325U＋10n→15349Xe＋9358Sr＋210n。 ②29325U＋10n→15464Ba＋3869Kr＋310n。 2．链式反应的条件 (1)铀块的体积大于临界体积。 (2)铀块的质量大于临界质量。 以上两个条件满足一个，则另一个条件自动满足。 3．裂变反应的能量：铀核裂变为中等质量的原子核，发生质 量亏损，所以放出能量。一个铀 235 核裂变时释放的能量如果按 200 MeV 估算，1 kg 铀 235 全部裂变放出的能量相当于 2 800 t 标 准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温。
放射现象，属于核反应。 (2)铀核裂变的核反应方程是唯一的吗？
提示：不是。铀核裂变的生成物并不确定，所以其核反应方
程不是唯一的。
(3)慢化剂的作用是什么？是为了减慢裂变速度吗？ 提示：慢化剂的作用是使快中子减速，以便于中子与铀核 作用发生链式反应，不是为了减慢裂变速度，而是为了提 高中子的利用率。
[典例] 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
高中物理 .6 核裂变课时训练高二物理试题
实蹲市安分阳光实验学校19.6 核裂变一、单项选择1、核电站的核能来源于核的裂变．下列说法中正确的是（）A ．U 原子核中有92个质子，143个中子B．U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短C．反后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理D．一个U 核裂变的质量亏损为△m=0.2155u ，则释放的核能约201MeV2、下列说法正确的是（）A．某放射性元素，当它与其它元素形合物时，其半衰期将发生改变B．20个U原子核经过一个半衰期后，还有10个未发生衰变C．光波不同于机械波，它是一种概率波D ．U→Th+He是核裂变反方程3、秦山核电站第三期工程的两个6×105kW发电机组已实现并发电．发电站的核能来源于的U裂变，下列说法正确的是（）A．反堆中核反速度通常是采用调节 U的体积来控制的B ． U的一种可能的裂变是 U+ n→ Xe+ Sr+2 nC． U是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短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必减少二、多项选择4、下列说法中正确的是（）A．铀核裂变的核反是U→Ba+Kr+2n B．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（U）经过多次α、β衰变形成稳的铅（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5、下列说法中正确的是（）A．核电站造成的污染远小于相发电能力的火电站B．原子核反堆主要由核燃料、漫化剂、冷却系统和控制调节系统组成C．铀块的体积对产生链式反无影响D．重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少三、计算题6、在核反堆里，中子的速度不能太快，否则会与铀235原子核“擦肩而过”，铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变．家常用石墨作减速剂，使铀核裂变所产生的快中子通过与碳核不断的碰撞而被减速．假设中子与碳核发生的是没有机械能损失的弹性正碰，且碰撞前碳核是静止的．已知碳核的质量近似为中子质量的12倍，中子原来的动能为E0，试求：经过一次碰撞后中子的能量变为多少？7、1964年10月16日，我国在疆罗布泊沙漠地进行了第一颗原子弹爆炸，结束了中国无核时代.(1)原子弹爆炸实际上是利用铀核的裂变释放出巨大的能量，由于裂变物质的体积超过临界体积而爆炸.①完成核裂变反方程Xe 14054+n 10→( )Xe+Sr 9438+2n 10+200百万电子伏特②铀原子核裂变自动持续下去的反过程叫什么？产生这种反的条件必须是什么？(2)为了防止铀核裂变产物放出的各种射线危害人体和污染环境，需采用哪些措施？(举两种) 19.6参考答案1.A2.C3.B4.BC5.AB6、【答案】弹性正碰遵循动量守恒和能量守恒两个规律．设中子的质量m ，碳核的质量M.7、【答案】(1)①Xe 14054 ②链式反 中子再生率大于1(2)核反堆外面需要修建很厚的水泥防护层，用来屏蔽射线；放射性废料要装入特制的容器，埋入地层深处进行处理.。
人教版选修3-5同步练习：19.6重核的裂变(3)(含答案)
重核的裂变 同步练习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2344．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+ 10n 6．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______________________________________________________________．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？HeTh U 422349023892+→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。
课时作业13：19.6-19.8核裂变 核聚变 粒子和宇宙
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．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答案C解析使铀块发生链式反应的体积应大于等于临界体积，故A错误；铀核裂变释放出的为快中子，不能直接去轰击另外的铀核，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．3．(多选)为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风能和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断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．现有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D．现有核电站既可以利用重核裂变，又可以利用轻核聚变释放大量的原子能答案AC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，故A、C正确，B、D错误．4．(多选)核电站的核能来源于235 92U核的裂变，下列说法中正确的是()A．反应后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理B.235 92U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，如139 54Xe和9538Sr，反应方程式为235 92U ＋10n→139 54Xe＋9538Sr＋210nC.235 92U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D.235 92U原子核中有92个质子、143个中子E．一个235 92U核裂变的质量亏损为Δm＝0.215 5 u，则释放的核能约201 MeV答案BDE解析反应后的核废料仍然具有放射性，需要进一步处理，故A错误；发生核反应的过程满足电荷数和质量数守恒，可判断B正确；半衰期的大小由原子核内部因素决定，与外部环境无关，故C错误；92为U元素的质子数，中子数为：235－92＝143.故D正确；根据质能方程与质量亏损可知，裂变时释放的能量是ΔE＝Δm·c2＝0.215 5×931.5 MeV≈201 MeV，故E正确．题组二对核聚变的理解5．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是()A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多B．聚变反应每个核子释放的平均能量一定比裂变反应大C．聚变反应中粒子的比结合能变小D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增大答案B解析在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，故A错误；由于聚变反应中释放出巨大的能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D错误．6．以下说法正确的是()A．聚变是裂变的逆反应B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C．聚变必须将反应物加热至数百万摄氏度以上高温，显然是吸收能量D．裂变与聚变均可释放巨大的能量答案D解析裂变是重核分裂成中等质量的核，而聚变则是轻核聚合成为较重的核，无直接关联，并非互为逆反应，A、B错；要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要达到数百万摄氏度高温，但聚变一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，因此，总的说来，聚变反应还是释放能量，故正确答案为D.7．(多选)据《中国科技报》报道，我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称为“人造太阳”)已经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235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310nB．“人造太阳”的核反应过程中一定发生质量亏损，该过程释放的核能可以用ΔE＝Δmc2来计算C．“人造太阳”的核反应方程是21H＋31H→42He＋10nD．“人造太阳”的核反应必须在极高温度下，使参与核反应的原子核间的距离接近到10－15 m的范围以内才能够发生答案BCD解析人造太阳的核聚变是氘核和氚核进行的核聚变反应，A错误，C正确；核聚变过程中出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2可求出核反应释放的能量，B正确；聚变反应必须在极高温度下，使参与核反应的原子核间的距离接近到10－15 m的范围以内才能够发生，故D正确．8．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<Q2.9．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.3 MeV的能量，当三个α粒子结合成一个碳(C)核时，放出7.26 MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时，释放的能量约为()A．21.04 MeV B．35.56 MeVC．77.64 MeV D．92.16 MeV答案D解析6个中子和6个质子可结合成3个α粒子，放出能量3×28.3 MeV＝84.9 MeV,3个α粒子再结合成一个碳核，放出7.26 MeV 能量，故6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放能量为84.9 MeV ＋7.26 MeV ＝92.16 MeV .题组三 综合应用10．设氢弹内装的是氘和氚，试求在氢弹中当合成1 kg 的氦时所释放出的能量．(氘核21H 的质量为2.013 6 u ，氚核31H 的质量为3.016 6 u ，氦核42He 的质量为4.002 6 u ，中子的质量为1.008 7 u)答案 2.64×1027 MeV解析 氘和氚在高温下聚变生成氦，核聚变方程为21H ＋31H →42He ＋10n当一个氘核21H 与一个氚核31H 发生反应时放出的能量为ΔE ＝Δmc 2＝(2.013 6＋3.016 6－4.002 6－1.008 7)×931.5 MeV ≈17.6 MeV .1 kg 氦(42He)中所含的原子核数目为N ＝nN A ＝1 0004.002 6×6.02×1023个≈1.5×1026个． 这样合成1 kg 42He 时所放出的总能量为E ＝N ΔE ＝1.5×1026×17.6 MeV ＝2.64×1027 MeV .11．两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量m D ＝2.013 6 u ，氦核质量m He ＝3.015 0 u ，中子质量m n ＝1.008 7 u.(1)计算释放出的结合能；(2)若反应前两氘核的动能均为E k0＝0.35 MeV ，它们正撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应产生的氦核和中子的动能各为多大？答案 (1)3.26 MeV (2)0.99 MeV 2.97 MeV解析 (1)核反应方程为：21H ＋21H →32He ＋10n反应质量亏损Δm ＝2m D －m He －m n ＝0.003 5 u.由质能方程得释放核能ΔE ＝Δm ×931.5 MeV ＝0.003 5×931.5 MeV ≈3.26 MeV.(2)将两氘核作为一个系统，由动量守恒有0＝m He v He ＋m n v n ①由能量守恒有：12m He v 2He ＋12m n v 2n ＝ΔE ＋2E k0② 由①②代入数据可得E kHe ＝0.99 MeV ，E kn ＝2.97 MeV.12．现有的核电站常用的核反应之一是：235 92U ＋10n →143 60Nd ＋Zr ＋310n ＋80－1e ＋ν(1)核反应方程中的ν是反中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数．(2)已知铀核的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，钕(Nd)核的质量为142.909 8 u，锆核的质量为89.904 7 u，试计算1 kg铀235裂变释放的能量为多少焦耳？(已知1 u质量相当于931.5 MeV的能量，且1 u＝1.660 6×10－27kg)答案(1)4090(2)8.1×1013 J解析(1)锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－146＝90.(2)1 kg铀235中铀核的个数为n＝1235.043 9×1.660 6×10－27≈2.56×1024(个)不考虑核反应中生成的电子质量，1个铀235核裂变产生的质量亏损为Δm＝0.212 u，释放的能量为ΔE＝0.212×931.5 MeV≈197.5 MeV则1 kg铀235完全裂变释放的能量为E＝nΔE＝2.56×1024×197.5 MeV＝5.056×1026 MeV≈8.1×1013 J.。
核裂变 每课一练 (含解析) (36)
D．放射性同位素在发生衰变时，出现质量亏损，且衰变前后的总质量数变化
3．原子弹威力巨大，其主要原料有铀和钚，若有一铀原子核发生了如下的裂变反应： 则 可能是
A． B．
C． D．
4．下列说法正确的是（）
A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量
A项：质量数： ，电荷数： 可知质量数与电荷数都守恒，故A是可能的；
B项：质量数： ，质量数不守恒；电荷数： ，电荷数也不守恒 故B错误；
C项：质量数： ，质量数不守恒；电荷数： 电荷数守恒，故C错误；
D项：质量数： ，电荷数： ，电荷数不守恒 故D错误；
故应选A．
4．A
【解析】光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，则不但具有能量，也具有动量，故A正确；比结合能越大的原子核越稳定，B错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，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；
5．B
【解析】
【详解】
在反应过程中的质量亏损
根据爱因斯坦质能方程得
故选B．
6．C
【解析】
【详解】
爱因斯坦提出的质能方程 告诉我们，物体具有的能量与它的质量成正比，故A正确；公式 中 是亏损质量， 是释放的核能，故B正确．公式 中的E是物体具有的能量，m是物体的质量，不是参与核反应的核子的总质量，是质量亏损，故C错误．核反应中若质量亏损，就要释放能量，所以一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损，故D正确．本题选择不正确的，故选C.
同位素
90Sr
210Po
238Pu
19.6核裂变 同步训练题精选 人教版高中物理选修3-5
高中物理选修3-5习题精选第十九章原子核第6节核裂变一、选择题（本题共12小题，每小题5分.共60分,在每小题给出的四个选项中，第1-7题为单选题，第8-12题为多选题。
全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）。
1..关于重核裂变,下列说法正确的是()A.重核裂变为两个中等质量的核时,重核的中子数要比裂变后的两个中等质量核的中子数之和少B.只要用中子轰击铀块,就一定能发生链式反应C.为了使裂变的链式反应容易发生,不能利用裂变时产生的中子D.裂变过程中释放能量,质量亏损2.关于重核的裂变,以下说法正确的是()A.核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B.中子从铀块中通过时,一定发生链式反应C.重核裂变释放出大量能量,产生明显的质量亏损,所以核子数要减少D.由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量,所以重核裂变为中等质量的核时,要发生质量亏损,放出核能3.2018年6月5日是第47个世界环境日,“绿水青山就是金山银山”,中国向世界发出“绿色治理”的铿锵之音,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.目前核电站获取核能的基本核反应方程可能是 () A. U Th He B. U n Sr Xe+1nC. Na Mg eD. N He O H4.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U n→a+b+n,则a+b可能是( )A Xe SrB Ba KrC Ba SrD Xe Kr5.在下列描述的核过程的方程中,属于裂变的是( )A C N eB U Th HeC H H He nD U n Xe Sr+n6.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U n→X Kr+n,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144个核子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.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增加7下列说法中正确的是( )A.根据爱因斯坦质能方程,物体具有的能量和它的质量之间存在着正比关系B.核反应方程U Th He属于裂变C.卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构D.β衰变中产生的β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8.(核裂变方程)(多选)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,但只能裂变成两种不同的核B.铀核裂变时可能同时释放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.铀块的体积对产生链式反应无影响9.(多选)当一个铀核裂变时,它所产生的两个核()A.含有总质子数比裂变前铀核的质子数少B.含有的总中子数比裂变前铀核的中子数少C.比结合能比裂变前铀核的比结合能小D.可能是多种形式的两个核的组合10.(多选)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量11.(多选)关于铀核裂变,下述说法正确的是( )A.铀核裂变的产物是多种多样的,但只能裂变成两种不同的核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.铀块的体积对产生链式反应无影响12.(多选)用中子n)轰击铀核U)产生裂变反应,会产生钡核Ba)和氪Kr)并释放中子n),当达到某些条件时可发生链式反应,—个铀核U)裂变时,释放的能量约为200 MeV(1 eV=1.6×10-19 J).以下说法正确的是( )A U的裂变方程为U Ba Kr nB U的裂变方程为U n Ba Kr+nC U发生链式反应的条件与铀块的体积有关D.—个U裂变时,质量亏损约为3.6×10-28 kg二、填空题(每空3分，共9分)13.核反应方程:铀核裂变产物多种多样,典型的裂变反应方程是.14.2011年3月11日在日本海域发生强烈地震,强震引发了福岛核电站危机.核电站中的U发生着裂变反应,试完成下列反应方程U n Ba Kr+ ;已知U Ba Kr和中子的质量分别是m U,m Ba,m Kr,m n,该反应中一个U裂变时放出的能量为(已知光速为c).三、计算题。
山东省沂水县第一中学高二物理：19.6重核的裂变同步练
19．6 重核的裂变★新课标要求（一）知识与技术1．明白核裂变的概念，明白重核裂变中能释放出庞大的能量。
2．明白什么是链式反映。
3．会计算重核裂变进程中释放出的能量。
4．明白什么是核反映堆。
了解常常利用裂变反映堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。
（二）进程与方式1．通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培育学生的逻辑推理能力及应用教学图像处置物理问题的能力。
2．通过让学生自己阅读讲义，查阅资料，培育学生归纳与归纳知识的能力和提出问题的能力。
（三）情感、态度与价值观1．激发学生酷爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培育学生大体的科学素养，通过核能的利用，试探科学与社会的关系。
2．通过教学，让学生熟悉到和平利用核能及开发新能源的重要性。
3．确立世界是物质的，物质是运动转变的，而转变进程必然遵循能量守恒的观点。
★教学重点1．链式反映及其释放核能的计算。
2．重核裂变的核反映方程式的书写。
★教学难点通过核子平均质量与原子序数的关系，推理得出由质量数较大的原子核割裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。
★教学方式教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
★课时安排1 课时★教学进程（一）引入新课教师：大家都明白在第二次世界大战即将结束的时候，美国于1945年8月6日、9日前后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹，霎时间，这两座曾经十分美丽的城市变成一片废墟．大家还明白目前世界上有少数国家建成了许多核电站，我国也接踵建成了浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站等。
我想，此刻大家必然想明白原子弹爆炸及核发电的原理，那么，咱们这节课就来学习裂变，通过学习，大家就会对上述问题有初步的了解。
（二）进行新课 1．核裂变（fission ）教师总结：重核割裂成质量较小的核，释放出核能的反映，称为裂变。
注意：不是所有的核反映都能放出核能，有的核反映，反映后生成物的质量比反映前的质量大，如此的核反映不放出能量，反而在反映进程中要吸收大量的能量。
人教版物理选修3-5作业课件：19-6 核裂变
二、非选择题
8.
235 92
U受中子轰击时会发生裂变，产生
139 56
Ba和
94 36
Kr，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，用铀235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的质量为多少？(阿伏加德罗常数取6.02×1023 mol－1)
解析：要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于临界 体积，但铀核的质量无论怎样，只要组成铀块的体积小于临界体 积，则不会发生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些 快中子不能直接引发新的裂变．如果铀块的质量大，则其体积大， 若超过临界体积则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确．
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( C )
4．1938年哈恩用中子轰击铀核(
235 92
U)，发现产物中有原子核钡(
144 56
Ba)、氪(
89 36
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29325U＋01n→15464Ba＋8396Kr＋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
第十九章 原子核
课时6 核裂变
课
课
课
前
堂
后
预
检
巩
习
测
固
作
作
作
业
业
业
课前基预础习训作练业
一、选择题
1．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( B )
A．质子
B．中子
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19. 6 核裂变习题
基础巩固
1．现已建成的核电站的能量来自于( )
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．人工放射性同位素放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．化学反应放出的能量
答案：C
2．(双选)当一个重核裂变时，它所产生的两个核( )
A．是稳定的
B．含有的中子数较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．可以是多种形式的两个核的组合
解析：重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2～ 3个中子，故中子数会减少，重核裂变的产物是多种多样的，选项B、D正确．
答案：BD
3．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于235 92U的裂变，现有四种说法：
①23592U原子核中有92个质子，143个中子；
②23592U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，核反应方程为23592U＋10n→139 54Xe＋9538Sr＋210n；
③23592U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；
④一个23592U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11 J.
以上说法中完全正确的是( )
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：23592U有核子数235个，质子数92个，中子数235－92＝143，①对；裂变反应式满足质量数守恒，电荷数也守恒，②对；半衰期与温度无关，③错；根据爱因斯坦质能方程知④正确，所以D项正确．
答案：D
4．在核反应方程式235 92U＋10n―→9038Sr＋136 54Xe＋k X中( )
A．X是中子，k＝9 B．X是中子，k＝10
C．X是质子，k＝9 D．X是质子，k＝10
解析：核反应方程应遵循电荷数守恒和质量数守恒，在题目所给的核反应中，设X的质子数x，则核反应方程的左边质子数为92＋0＝92，右边质子数为38＋54＋x＝92，x＝0，X 的质子数为0，所以X为中子，左边质量数为235＋1＝236，右边质量数为90＋136＋k×1＝236，k＝10，所以k的数值为10.
答案：B
5．一个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：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．
答案：A
6．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、调节功率大小的作用．
答案：D
7．为使链式反应平稳进行，可采用下列的办法( )
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．用镉棒可作为慢化剂使中子减速
解析：由于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：C
8．(双选)山东荣成石岛湾核电站总装机规模400万千瓦．核电站与火电站相比较，其优势在于( )
A．核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量
B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远多于煤炭
C．核电站造成的污染大于相等发电能力的火电站
D．核电站比火电站更容易建造
解析：核电站与火电站相比，相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多，地球上可开采核矿石储量所能提供的能量约为煤、石油的15倍，只要措施得当，核电站造成的污染很小，核能属于清洁能源，A、B均正确，C错误；核电站的建造难度较大，D错误．答案：AB
能力提升
9．一个铀235吸收一个中子发生核反应时大约放出196 MeV的能量，则1 g纯23592U 完全发生核反应时放出的能量为(N A为阿伏加德罗常数)( )
A．N A×196 MeV B．235N A×196 MeV
C ．235×196 MeV
D .N A 235
×196 MeV
解析：由于1 mol 的铀核质量为235 g,1 g 铀235的摩尔数为1235
，因此1 g 铀235释放的能量E ＝N A 235
×196 MeV，故D 正确． 答案：D
10．用中子轰击铀核(235 92U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(141 56Ba)和氪(9236Kr)两部分，放出3个中子．
各个核和中子的质量如下： m U ＝390.313 9×10－27 kg ，
m n ＝1.674 9×10－27 kg ，
m Ba ＝234.001 6×10－27 kg ，
m Kr ＝152.604 7×10－27 kg.
试写出核反应方程，算出反应中释放的核能．
解析：根据反应前后的质量数守恒、核电荷数守恒和反应中的能量守恒，就可以写出核反应方程．
根据该反应前后的质量亏损，用爱因斯坦的质能方程就可算出释放的核能．
此铀核裂变方程为：
1
0n ＋235 92U→141 56Ba ＋9236Kr ＋31
0n 则核反应前后的质量亏损为：
Δm ＝m U ＋m n －m Ba －m Kr －3m n ＝0.357 8×10－27 kg
由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为：
ΔE ＝Δmc 2＝0.357 8×10
－27×(2.997 9×108)2 ≈3.215 7×10
－11 (J)． 答案：10n ＋235 92U→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n
3．215 7×10
－11 J
11．每昼夜消耗220 g 铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率是多大？(每个铀核裂变时放出的能量为200 MeV)
解析：220 g 铀235中含铀核数量为：
N ＝220235×6.02×1023≈5.64×1023(个)． N 个铀核裂变放出的能量为：
E ＝5.64×1023×200≈1.13×1026 (MeV)．
转化成的电能：
E 电＝E ×25%＝2.83×1025 MeV
＝2.83×1025×106×1.6×10－19 J ≈4.53×1012
J. 一昼夜时间为：t ＝24×3 600＝86 400 (s)．
所以电功率：P ＝E 电t ＝4.53×1012
86 400
≈5.24×107 (W)． 答案：5.24×107 W
12．某一年，7颗人造卫星同时接收到来自远方的中子星发射的γ光子，经分析确认，1个负电子和1个正电子湮灭时放出2个频率相同的γ光子．已知负电子、正电子的静止质量m 0＝9.1×10
－31 kg ，又已知静止质量为m 0的粒子，其能量E 和湮灭前的动量p 满足关系E 2＝c 2p 2＋m 20v 4.式中c 为光速，若负电子、正电子的动量为零，求：
(1)写出湮灭的核反应方程式．
(2)用动量的有关知识说明上述核反应不可能只放出一个光子．
(3)计算出γ光子的频率．
解析：(1)核反应方程式为： 0－1e ＋0
1e→2γ.
(2)若只放出一个光子，说明反应后总动量不为零，而反应前总动量为零，违反动量守恒定律，所以只放出一个光子是不可能的．
(3)正、负电子湮灭前的动量为零，即c 2p 2项为零，可知其对应的能量为E ＝m 0c 2，光子的能量满足ε＝hν，由能量守恒有：m 0c 2＋m 0c 2＝2hν，即得频率为 ν＝m 0c 2h ＝9.1×10－31×3×108
26.63×10
－34Hz ＝1.24×1020
Hz. 答案：见解析。