高中物理选修三5.4核裂变和聚变练习5（含答案）

鲁科版（2019）高中物理（选择）必修第三册5.4核裂变和聚变同步练习一、单选题1．由原子核的衰变规律可知()A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线B．放射性元素发生β衰变时,新核的化学性质不变C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D．放射性元素发生正电子衰变时,新核质量数不变,核电荷数增加1二、解答题2．两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量mD＝2.0136u，氦核质量mHe＝3.0150u，中子质量mn＝1.0087u。(1)计算释放出的结合能；(2)若反应前两氘核的动能均为Ek0＝0.35MeV，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？3．一静止的氡核Rn发生α衰变转变成钋核Po，已知放出的α粒子的质量为m，速度为v0．假设氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能．（1）试写出氡核衰变的核反应方程．（2）求出氡核发生衰变时的质量亏损．（已知光在真空中的速度为c）4．用一个中子轰击U，可发生裂变反应生成Ba和Kr，已知U的质量为235.0439u，Ba的质量为140.9139u，Kr的质量为91.8973u，中子质量为1.0087u，1u相当于931Mev,阿伏伽德罗常数NA=6.02×10²³mol1,（1）请写出裂变中的核反应方程，（2）求一个U在裂变反应中释放的核能（3）1克U全部反应释放的能量为多少？5．静止的锂核（）俘获一个速度为7.7×106m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核（），它的速度大小是8.0×106m/s，方向与反应前的中子速度方向相同。①写出此核反应的方程式；②求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；③此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据。6．科学家们研究出了一种能使铀238变成高效燃料，从而使核燃料越烧越多的“魔炉”——快中子增殖反应堆、该型反应堆中使用的核燃料是钚239，它裂变并释放出快中子，被装在反应区周围的铀238吸收后变成铀239，铀239极不稳定，经过两次β衰变后变成钚239。请据此回答下列问题。（1）请解释快中子增殖反应堆燃料增殖的秘密。（2）根据材料中提供的信息，写出相关的核反应方程，并指明核反应类型。7．一个镭核发生衰变放出一个粒子变为氡核，已知镭核226质量为226.0254u，氡核222质量为222.0163u，放出粒子的质量为4.0026u，1u相当于931.5MeV的能量。(1)写出核反应方程；(2)求镭核衰变放出的能量。（结果保留3位有效数字）8．海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能．两个氘核的核反应为，其中氘核的质量为2.0136u，氦核的质量为3.0150u，中子的质量为1.0087u．1u相当于931.5MeV的能量．求：(1)核反应中释放的核能；（结果保留两位小数）(2)在两个氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．（结果保留两位小数）参考答案试题解析1．C【解析】一次衰变不可能同时产生α射线和β射线,只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线;原子核发生衰变后,新核的核电荷数发生了变化,故新核(新的物质)的化学性质应发生改变;发生正电子衰变,新核质量数不变,核电荷数减少1．故选C.2．(1)3.26MeV；(2)EkHe＝0.99MeV，Ekn＝2.97MeV【解析】(1)核反应方程为12H＋12H→01n＋13He设反应质量亏损Δm＝2mD－mHe－mn＝0.0035u由质能方程得释放核能ΔE＝Δm×931.5MeV＝0.0035×931.5MeV＝3.26MeV(2)将两氘核作为一个系统，由动量守恒有0＝mHevHe＋mnvn由能量守恒有mHevHe2＋mnvn2＝ΔE＋2Ek0代入数据可得EkHe＝0.99MeVEkn＝2.97MeV3．（1）Rn→Po+He.；（2）【解析】（1）衰变的核反应方程：Rn→Po+He.（2）由动量守恒定律：0=mv0－Mv其中由.得4．（1）；（2）△E=2×102MeV；（3）1Kg铀235完全裂变时释放的能量E=5.18×1023MeV【解析】（1）根据质量数和电荷数守恒可得该核反应方程为：；（2）反应前后质量亏损为：△m=0.2153u根据根据爱因斯坦质能方程△E=△mc2可以求出释放能量为：△E=△mc2=0.2153×931MeV=2×102MeV（3）1g铀235的摩尔数为n=≈4.3×10﹣3；1g铀235个数为N=4.3×10﹣3×6.02×1023=2.59×1021个；因此1g铀235完全裂变时释放的能量E=2.59×1021×2×102MeV=5.18×1023MeV5．①；②，方向与反应前中子的速度方向相反；③见解析。【解析】①根据电荷数守恒、质量数守恒可知②设中子（）、氦核（）和氚核（）的质量分别为m1、m2、m3，速度分别为v1、v2、v3，由动量守恒定律得解得即方向与反应前中子的速度方向相反。③反应前的总动能反应后的总动能代入数据可知，反应中发生了质量亏损。6．(1)见解析；(2)见解析。【解析】(1)钚239裂变并释放出快中子，被装在反应区周围的铀238吸收后变成铀239，铀239极不稳定，经过两次β衰变后变成钚239。这样的过程周而复始，从而使核燃料越烧越多。(2)钚239裂变的核反应方程铀238吸收中子的核反应方程(原子核的人工转变)铀239经过两次β衰变后变成钚2397．(1)；(2)6.05MeV【解析】(1)根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为：(2)该核反应中质量亏损为根据爱因斯坦质能方程得8．（1）3.26MeV（2）2.97MeV

0.99MeV【解析】（1）先求出核反应中质量亏损，再由爱因斯坦质能方程，求出核反应中释放的核能；（2）两氘核对心碰撞过程，遵守动量守恒和能量守恒根据动量守恒和能量守恒列方程求解；【详解】（1）质量亏