高中_物理_物理选修_选修3-5_高中物理人教版选修3-5习题含*_高中物理人教版选修3-5习题第19章原子核第6节含*

.ks5u.第十九章　第六节基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4～6题为多选题)1．(汕头2014～2015学年高二下学期检测)eq\o\al(235,92)U吸收一个慢中子后，*成eq\o\al(136,54)Xe和eq\o\al(90,38)Sr，还放出eq\x(导学号96140453)(　　)A．1个α粒子B．3个中子C．10个中子D．10个质子*：C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eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(235＋1＝136＋90＋x,92＝54＋38＋y))　则eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝10,y＝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．(南昌2014～2015学年高二下学期检测)*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eq\x(导学号96140454)(　　)A．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n―→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)nB．eq\o\al(24,11)Na―→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)eC．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He―→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HD．eq\o\al(238,92)U―→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He*：A解析：重核的裂变是指质量数较大的原子核*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．(济南市部分重点高中2014～2015学年高二下学期联考)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*线。下列关于这个实验的说法中正确的是eq\x(导学号96140455)(　　)A．这个实验的核反应方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n―→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋eq\o\al(1,0)nB．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*线穿透能力极强*：D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：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n―→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，选项A不正确；铀核裂变过程中产生γ*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*线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D正确。4．关于铀核裂变，下述说法正确的是eq\x(导学号96140456)(　　)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*：BC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*，但裂变成两块的情况多，也有的*成多块，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，且可以俘获各种能量的中子而引起裂变，而铀238只有俘获能量在1MeV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，须使铀块体积超过临界体积。故上述选项B、C正确。5．关于原子核反应堆，下列说法正确的是eq\x(导学号96140457)(　　)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*：ABD解析：铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，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，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，C错误。水或液态金属*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，D正确。6．(重庆一中2015～2016学年高二下学期期中)下列说法正确的是eq\x(导学号96140458)(　　)A．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB．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)nC．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么，2个质子和2个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2D．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4个中子转变成质子*：AC解析：根据物理学史知选项A正确；铀核裂变必须吸收慢中子，B错误；根据爱因斯坦质能方程，知C正确；eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(206,82)Pb＋8eq\o\al(4,2)He＋6eq\o\al(0,－1)e，有6个中子转变或原子，故D错误。二、非选择题7．2015年9月3日，是我国纪念*战争和世界反法西斯战争胜利70周年。1945年7月，为了加速日本*国主义的灭亡，促使日本早日无条件投降，美国在日本的广岛、长崎投下了两枚原子*。落在日本广岛的原子*，其*力相当于2×104tTNT*的能量(约8.4×1013J)，由此可知该原子*中铀235的质量是多少千克？(已知裂变的核反应方程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＋201MeV，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023)eq\x(导学号96140459)*：1.02kg解析：由核反应方程知，一个铀核裂变能放出201MeV的能量，1mol铀核裂变放出的能量为ΔE1＝6.02×1023×201MeV＝1.936×1013J,1mol铀核的质量为0.235kg，则原子*中铀核的质量为m＝eq\f(E,ΔE1)×0.235kg＝eq\f(8.4×1013,1.936×1013)×0.235kg＝1.02kg。能力提升一、选择题(1、2题为单选题，3、4题为多选题)1．(枣庄2014～2015学年高二下学期检测)2020年以前我国将新增投产2300万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法错误的是eq\x(导学号96140460)(　　)A．核燃料释放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大于煤炭C．在经济效益方面核电与火电不相上下D．核反应堆用过的核废料具有很强的辐**，要做特殊处理*：B解析：核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量A项正确；就可采储量所提供的能量来说，远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B项错；在经济效益方面核电与火电不相上下，C项正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐**，要做特殊处理，D正确。2．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eq\o\al(235,92)U的裂变，现有四种说法：①eq\o\al(235,92)U原子核中有92个质子，143个中子；②eq\o\al(235,92)U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n；③eq\o\al(235,92)U是天然放**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eq\o\al(235,92)U裂变能放出200MeV的能量，合3.2×10－11J。以个说法中完全正确的是eq\x(导学号96140461)(　　)A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④*：D解析：由eq\o\al(235,92)U的质量数和电荷数关系易知①正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确；半衰期不受外界因素干扰，故③错误；通过计算知④正确，故*为D。3．下面是铀核裂变反应中的一个：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n―→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n已知铀235的质量为235.0439u，中子质量为1.0087u，锶90的质量为89.9077u，氙136的质量为135.9072u，则此核反应中eq\x(导学号96140462)(　　)A．质量亏损为Δm＝235.0439u＋1.0087u－89.9077u－135.9072uB．质量亏损为Δm＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)uC．释放的总能量为ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×(3×108)2JD．释放的总能量为ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×931.5MeV*：BD解析：计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单位，故A错，B对；质量单位为“u”时，可直接用“1u的亏损放出能量931.5MeV”计算总能量，故D对，当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳，故C错。4．(清远市2013～2014学年高二下学期期末)2011年3月由9.0级地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，导致大量eq\o\al(131,53)I泄露在大气中，eq\o\al(131,53)I是一种放**物质，会发生β衰变而变成Xe元素。下列说法中正确的是eq\x(导学号96140463)(　　)A．福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电B．eq\o\al(131,53)I发生β衰变的方程式为eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(0,－1)eC．eq\o\al(131,53)I原子核内有53个质子，78个中子D．如果将*131的温度降低到0度以下，可以延缓其衰变速度*：BC解析：核电站是利用核裂变来发电，A错；根据原子核的结构和方程式书写规则可判BC正确；衰变与物质所处的物理、化学状态无关，D错。二、非选择题5．在各种能源中，核能具有能量密度大、地区适宜*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。eq\x(导学号96140464)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＋aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，eq\o\al(1,0)n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X＝________，a＝________，以mU、mBa、mKr分别表示eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(141,56)Ba、eq\o\al(92,36)Kr核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中的传播速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE＝________。*：eq\o\al(1,0)n　3　Δmc2＝(mU－mBa－mKr－2mn)c2解析：铀235裂变除生成eq\o\al(141,56)Ba、eq\o\al(92,36)Kr外，还产生适当数目的中子，即式中的X为中子，由电荷数和质量数守恒得产生的中子的个数为a＝235＋1－141－92＝3。反应过程中的质量亏损Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝mU－mBa－mKr－2mn，故核能ΔE＝Δmc2＝(mU－mBa－mKr－2mn)c26．(湖北省部分重点中学2015～2016学年高二下学期期中)在所有能源中，核能具有能量密度大、区域适应*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，释放出大量的核能。eq\x(导学号96140465)(1)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＋aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，则a的值为多少，X表示哪一种核？(2)上述反应中，分别用mU、mB、mK表示eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(141,56)Ba、eq\o\al(92,36)Kr的质量，用mn和mp表示中子和质子的质量，则该反应过程中释放的核能为多少？(3)有一座核能发电站，发电能力P＝1×106kW，核能转化为电能的效率η＝45%，设反应堆中发生的裂变反应全是(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能ΔE＝2.78×10－11J，铀核的质量mU＝3.9×10－25kg，求每年需要消耗的铀的质量。(结果保留2位有效数字)*：(1)3　中子　(2)(mU－mB－mk－2mn)c2　(3)0.98t解析：(1)根据质量数和核电荷数守恒可得：X的电荷数为0，质量数为1，X为中子，a＝3。(2)反应过程中质量亏损为Δm＝mU－mB－mK－2mn，根据质能方程：ΔE＝Δmc2，可得该反应过程中释放的核能：ΔE＝(mU－mB－mK－2mn)c2；(3)该核能发电站一年发出的电能为：W1＝Pt＝1×109×365×24×3600J＝3.1536×1016J需要核反应产生的能量为：W＝eq\f(W1,η)＝7.008×1016J这么多核能需要燃烧的铀核质量为m＝eq\f(WmU,2.78×10－11)代入数据，解得：m＝980kg＝0.98t