滬科版選修35 裂變及其應(yīng)用 第1課時(shí) 作業(yè).doc

5.2裂變及其應(yīng)用1下列關(guān)于放射性元素的半衰期的說(shuō)法正確的是 ( )a. 同種放射性元素，在化合物中的半衰期比在單質(zhì)中長(zhǎng)b. 放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，它是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用c. 氡的半衰期是3.8天，若有4 g氡原子核，則經(jīng)過(guò)7.6天就只剩下1 gd. 氡的半衰期是3.8天，若有4個(gè)氡原子核，則經(jīng)過(guò)7.6天就只剩下一個(gè)【答案】 bc2下列四幅圖的有關(guān)說(shuō)法中，正確的是()a. 若兩球質(zhì)量相等，碰后m2的速度一定為vb. 射線甲是粒子流，具有很強(qiáng)的穿透能力c. 在光顏色保持不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大d. 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核的裂變【答案】 cd【解析】?jī)汕蛉舭l(fā)生彈性碰撞，質(zhì)量相等將交換速度；粒子是氦原子核，帶正電，穿透能力較弱根據(jù)左手定則判斷射線甲的電性；根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律分析飽和光電流與入射光強(qiáng)度的關(guān)系；鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核的裂變解：a、若兩球質(zhì)量相等，只有當(dāng)兩球發(fā)生彈性碰撞時(shí)，才交換速度，碰后m2的速度為v，若是非彈性碰撞，碰后m2的速度小于v故a錯(cuò)誤b、由軌跡知，甲粒子所受的洛倫茲力方向向左，根據(jù)左手定則判斷可知，該射線帶負(fù)電，是粒子對(duì)于粒子是氦原子核，帶正電，穿透能力較弱故b錯(cuò)誤c、在光顏色保持不變的情況下，入射光的頻率不變，截止電壓不變，由圖看出，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的光電子越多，形成的飽和光電流越大故c正確d、核裂變是指重核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)由較大的核變成兩個(gè)較小原子核的現(xiàn)象故d正確故選cd3下列說(shuō)法正確的是a. 氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜b. 比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固c. 光子具有波粒二象性，其他的微觀粒子不具有波粒二象性d. 氫核、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，當(dāng)氫核與中子結(jié)合為氘核時(shí)， 放出的能量為(m1m2m3)c2【答案】 d【解析】 氫原子的發(fā)射光譜是明線光譜，不是連續(xù)光譜，選項(xiàng)a錯(cuò)誤； 比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固，選項(xiàng)b錯(cuò)誤； 光子具有波粒二象性，其他的微觀粒子也具有波粒二象性，選項(xiàng)c錯(cuò)誤； 氫核、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，根據(jù)質(zhì)能方程可知，當(dāng)氫核與中子結(jié)合為氘核時(shí)， 放出的能量為(m1m2m3)c2，選項(xiàng)d正確；故選d.4太陽(yáng)內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個(gè)質(zhì)子(h)聚變?yōu)?個(gè)氦核(he)的熱核反應(yīng)，核反應(yīng)方程是4hhe2x，這個(gè)核反應(yīng)釋放出大量核能已知質(zhì)子、氦核、x的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c.下列說(shuō)法中正確的是( )a. 方程中的x表示中子(n)b. 方程中的x表示電子(e)c. 這個(gè)核反應(yīng)中質(zhì)量虧損m4m1m2d. 這個(gè)核反應(yīng)中釋放的核能e(4m1m22m3)c2【答案】 d【解析】由核反應(yīng)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可推斷出x為，ab錯(cuò)誤；質(zhì)量虧損為：m=4m1-m2-2m3釋放的核能為e=mc2=（4m1-m2-2m3）c2，c錯(cuò)誤、d正確故選d5一個(gè)原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為，則下列說(shuō)法正確的是a. x是原子核中含有86個(gè)中子b. x是原子核中含有141個(gè)核子c. 因?yàn)榱炎冡尫拍芰浚鶕?jù)emc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加d. 因?yàn)榱炎冡尫拍芰?，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)減少【答案】 a【解析】設(shè)x的原子核中含有x個(gè)質(zhì)子，質(zhì)量數(shù)為y，根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒有：92=x+38，235+1=y+94+2，解得x=54，y=140，所以x的中子數(shù)為：y-x=86，故a正確；根據(jù)a選項(xiàng)的論述可知x含義質(zhì)量數(shù)為140，即核子數(shù)為140，故b錯(cuò)誤；裂變反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)不會(huì)增加，裂變過(guò)程存在質(zhì)量有虧損，質(zhì)量不守恒，故cd錯(cuò)誤。所以a正確，bcd錯(cuò)誤。6由圖可知，下列判斷正確的是a. 質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和小于氘核的質(zhì)量b. 質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和等于氘核的質(zhì)量c. 氘核分解為質(zhì)子和中子時(shí)要吸收能量d. 質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時(shí)要吸收能量【答案】 c【解析】中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)釋放能量，由質(zhì)能方程知質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和大于氘核的質(zhì)量故ab錯(cuò)誤氘核的結(jié)合能是2.2mev，將氘核分解為一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子時(shí)要吸收能量故c正確中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)釋放能量為2.2mev故d錯(cuò)誤故選c.點(diǎn)睛：核子結(jié)合成原子核與原子核分解為核子是逆過(guò)程，質(zhì)量的變化相等，能量變化也相等7有中子轟擊原子核產(chǎn)生裂變反應(yīng)，其可能的裂變方程為 ，、的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，原子核的半衰期為t，其比結(jié)合能小于原子核的比結(jié)合能，光在真空中的傳播速度為c，下列敘述正確的是（）a. 原子核比原子核更穩(wěn)定b. 原子核中含有56個(gè)中子c. 裂變時(shí)釋放的能量為（m1-2m2-m3-m4）c2d. 若提高的溫度，的半衰期將會(huì)小于t【答案】 ac【解析】a、比結(jié)合能的大小反應(yīng)原子核的穩(wěn)定程度，的比結(jié)合能小于原子核的比結(jié)合能，所以原子核比原子核更穩(wěn)定，故a正確；b、由原子核的組成特點(diǎn)可知，原子核中含有56個(gè)質(zhì)子，中子數(shù)為：14456=88個(gè)，故b錯(cuò)誤；c、由于核裂變的過(guò)程中釋放能量，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程得：e=mc2=(m12m2m3m4)c2，故c正確；d、原子核的半衰期是由放射性元素本身決定的，與環(huán)境的溫度、壓強(qiáng)等無(wú)關(guān)，故d錯(cuò)誤。故選：ac。8下列五幅圖的有關(guān)說(shuō)法中不正確的是 ( )a. 原子中的電子繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)行軌道的半徑是任意的b. 發(fā)現(xiàn)少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原子的質(zhì)量絕大部分集中在很小的空間范圍c. 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了光具有粒子性d. 射線甲由粒子組成，每個(gè)粒子帶兩個(gè)單位正電荷e. 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核的裂變【答案】 ad9電子的靜止質(zhì)量m09.111031 kg.(1)試用焦和電子伏為單位來(lái)表示電子的靜質(zhì)能(2)靜止電子經(jīng)過(guò)106 v電壓加速后，其質(zhì)量和速率各是多少？【答案】 (1)8.21014 j0.51 mev(2)2.95m00.94c【解析】(1)由質(zhì)能方程得：emc29.111031(3108)2 j8.21014 jev0.51 mev.(2)由能量關(guān)系得：eu(mm0)c2，解得mm0kg9.111031 kg2.691030 kg2.95 m0.結(jié)果表明速度已非常大，所以.解得：vc 3108ms10.94c.點(diǎn)睛：本題考查了電子的靜質(zhì)能、電子質(zhì)量與速度，應(yīng)用質(zhì)能方程、相對(duì)論公式即可解題，解題時(shí)注意單位換算10假設(shè)某航空母艦的動(dòng)力來(lái)自核反應(yīng)堆，其中主要的核反應(yīng)方程式是( ).（1）在括號(hào)內(nèi)填寫(xiě)前的系數(shù)；（2）用m1、m2、m3分別表示、核的質(zhì)量，m表示中子的質(zhì)量，則上述反應(yīng)過(guò)程中一個(gè)鈾235核發(fā)生裂變產(chǎn)生的核能e是多少？（3）假設(shè)核反應(yīng)堆的功率p6.0105 kw，若一個(gè)鈾235核裂變產(chǎn)生的能量為2.81011 j，則該航空母艦在海上航行一個(gè)月需要消耗多少kg鈾235？(鈾235的摩爾質(zhì)量m0.235 kg/mol，一個(gè)月約為t2.6106 s，阿伏加德羅常數(shù)na6.01023 mol1，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【答案】 （1）3（2）(m1m2m32m)c2（3）22 kg【解析】(1)由質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒可知，產(chǎn)生的中子數(shù)為3；(2)由題意知，質(zhì)量虧損為m=m1-m2-m3-2m，由質(zhì)能方程可知，釋放的核能為：(3)一個(gè)月內(nèi)核反應(yīng)產(chǎn)生的總能量為：e=pt同時(shí)所以解得：【點(diǎn)睛】核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒，應(yīng)用質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒、應(yīng)用質(zhì)能方程即可正確解題，注意計(jì)算的正確性11中國(guó)科學(xué)院某實(shí)驗(yàn)室工作人員，用初速度為vo的粒子，轟擊靜止的氮原子核，產(chǎn)生了質(zhì)子.若某次碰撞可看做對(duì)心正碰，碰后釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，新核與質(zhì)子同方向運(yùn)動(dòng)，且垂直磁場(chǎng)方向，通過(guò)分析偏轉(zhuǎn)半徑可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為117.寫(xiě)出核反應(yīng)方程.求出質(zhì)子的速度. (質(zhì)子中子的質(zhì)量均為m)估算核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損.【答案】 2v0【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程由核反應(yīng)中動(dòng)量守恒求質(zhì)子的速度根據(jù)能量守恒定律求出放出的核能，再根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程求質(zhì)量虧損由質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒可得：核反應(yīng)方程為粒子、新核的質(zhì)量分別為4m、17m，質(zhì)子的速度為v，選取粒子的速度方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律得： 解出核反應(yīng)中放出的核能為由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程有聯(lián)立解得12鐳核發(fā)生衰變放出一個(gè)粒子變?yōu)殡焙?。已知鐳核226質(zhì)量為226.025 4 u,氡核222質(zhì)量為222.016 3 u,放出粒子質(zhì)量為4.002 6 u。（1）寫(xiě)出核反應(yīng)方程;（2）求鐳核衰變放出的能量;（3）若衰變放出的能量均轉(zhuǎn)變?yōu)殡焙撕头懦龅牧Ｗ拥膭?dòng)能,求放出粒子的動(dòng)能?！敬鸢浮?（1）（2）6.05mev（3）5.94 mev【解析】（1）根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒寫(xiě)出核反應(yīng)方程；（2）根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程求出釋放的核能；（3）根據(jù)動(dòng)量守恒定律與能量守恒定律寫(xiě)出相應(yīng)的方程，即可求出放出粒子的動(dòng)能（1）由質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒可知，該反應(yīng)方程中放射出一個(gè)粒子；核衰變反應(yīng)方程為： （2）該核衰變反應(yīng)中質(zhì)量虧損為： ，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程得，釋放出的核能；（3）衰變的過(guò)程中動(dòng)量守恒，若衰變放出的能量均轉(zhuǎn)變?yōu)殡焙撕头懦龅牧Ｗ拥膭?dòng)能，選擇粒子運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较颍瑒t： 聯(lián)立方程，代入數(shù)據(jù)得13三個(gè)粒子結(jié)合成一個(gè)碳，已知質(zhì)量為， 粒子質(zhì)量為， 。(1)寫(xiě)出上述核反應(yīng)方程；(2)這個(gè)核反應(yīng)放出的能量是多少?（答案保留三位有效數(shù)字）【答案】 （1）+ （2）【解析】（1）+ （無(wú)也給分）(2) ， 14用一個(gè)中子轟擊92235u，可發(fā)生裂變反應(yīng)生成ba和kr，已知u的質(zhì)量為235.043 9u，ba的質(zhì)量為140.9139u，kr的質(zhì)量為91.8973u，中子質(zhì)量為1.008 7u，（1）請(qǐng)寫(xiě)出裂變中的核反應(yīng)方程，（2）求一個(gè)u在裂變反應(yīng)中釋放的核能（3）lgu全部反應(yīng)釋放的能量為多少？【答案】 （1）核反應(yīng)方程為： （2）1個(gè)235u原子核在裂變中釋放出的能量是2102 mev；（3）1g鈾235完全裂變時(shí)釋放的能量5.181023mev（3）1g鈾235的摩爾數(shù)為： ；1kg鈾235個(gè)數(shù)為： 個(gè)；因此1kg鈾235完全裂變時(shí)釋放的能量： ；答：（1）核反應(yīng)方程為： （2）1個(gè)235u原子核在裂變中釋放出的能量是2102 mev；（3）1g鈾235完全裂變時(shí)釋放的能量5.181023mev15h的質(zhì)量是3.016 050 u，質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u，中子的質(zhì)量是1.008 665 u則：一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合為氚核時(shí)，是吸收還是放出能量？該能量為多少？【答案】 放出能量 【解析】 (1)根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合為氚核時(shí)得：h+2nh2個(gè)中子和1個(gè)質(zhì)子結(jié)合成h時(shí)：m=2mn+mpmh=1.007277u+21.008665u3.016050u=0.008557u，發(fā)生了質(zhì)量虧損，所以將放出能量；根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程,放出的能量為：e=mc2=0.008557931.5=7.97mev，16裂變反應(yīng)是目前核能利用中常用的反應(yīng)，以原子核為燃料的反應(yīng)堆中，當(dāng)俘獲一個(gè)慢中子后發(fā)生的裂變可以有多種方式。其中一種可表示為：反應(yīng)前后原子核的靜止質(zhì)量分別為mu = 23