高中物理选修1-2第3章第4节第5节同步练习

1高中物理选修1-2同步练习1.一个23592U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23592U＋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减少答案：AD2.下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是()A.3015P→3014Si＋01eB.21H＋31H→42He＋10nC.146C→147N＋0－1eD.23892U→23490Th＋42He解析：选B.轻核结合成质量较大的核叫聚变，故正确答案为B.3.现有三个核反应方程：①2411Na→2412Mg＋0－1e；②23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n；③21H＋31H→42He＋10n.下列说法正确的是()A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变解析：选C.裂变是重核变为中等质量的核，②是裂变；衰变有α衰变和β衰变，α衰变的结果是释放氦核，β衰变的结果是从中子中释放电子，①是β衰变；聚变是质量较小的核结合成质量较大的核，③是聚变．综上所述C正确．4.重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径．下列说法中正确的是()A．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损B．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加C．裂变过程和聚变过程都有质量增加D．裂变过程和聚变过程都有质量亏损答案：D5.氘和氚发生聚变反应的方程式是21H＋31H→42He＋10n＋17.6MeV.若有2g氘和3g氚全部发生聚变，求释放的能量．阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1.解析：由核反应方程可知1个氘核和1个氚核聚变成氦核时放出17.6MeV和1个中子，则1mol的氘和1mol氚全部聚变成1mol氦核时释放的能量为ΔE＝17.6×NA＝17.6×6.02×1023MeV＝1.06×1025MeV.即2g氘和3g氚全部发生核聚变释放的能量为1.06×1025MeV.2答案：1.06×1025MeV一、选择题1.目前核电站利用的核反应是()A．裂变、核燃料为铀B．聚变、核燃料为铀C．裂变、核燃料为氘D．聚变、核燃料为氘解析：选A.目前核电站是利用铀235裂变反应放出的能量发电的．故选项A正确．2.现已建成的核电站发电的能量来自于()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解析：选C.现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出的核能发电，故C项正确．3.太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着激烈地()A．衰变反应B．人工核反应C．裂变反应D．热核反应解析：选D.太阳内部时刻都在进行着轻核的聚变，即热核反应．4.重核的裂变就是()A．重核分裂成核子的核反应B．重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应C．重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应D．中等质量的核分裂为质量很少的轻核的核反应答案：C5.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．聚变需将反应物加热至数百万度以上高温，显然是吸收能量D．裂变和聚变均可释放巨大能量解析：选D.聚变是轻核聚合成质量较大的核，裂变是重核分裂成中等质量的核，二者无直接关系，故A错误；聚变和裂变在能量流向上也无直接关系，故B错误；聚变反应是热核反应，需数百万度的高温，但聚变反应一旦开始所释放的能量就远远大于所吸收的能量，因此聚变反应是释放能量的，故C错误，D正确．6.(2012·广东六校高二联考)2011年3月11日，日本发生9.0级大地震并引发海啸，致使福岛核电站的5个机组停转，于12日首次出现核泄漏，大批居民被疏散．该核电站的核反应方程可能为()A.42He＋147N→178O＋11HB.94Be＋42He→126C＋10nC.23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310nD.21H＋31H→42He＋10n解析：选C.现在的技术条件下，核电站中都是用重核的裂变反应产生的热量来发电的，只有C项可能．7.在核反应方程式23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋kX中()3A．X是中子，k＝9B．X是中子，k＝10C．X是质子，k＝9D．X是质子，k＝10解析：选B.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方程中，设X的质子数为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，则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，则k的数值为10，故B选项正确．8.热核反应是一种理想能源的原因是()①就每一个核子平均来说，比重核裂变时释放的能量多②对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理③热核反应的原料在地球上储量丰富④热核反应的速度容易控制A．①②③④B．①②③C．①②④D．②③④解析：选B.热核反应温度高、反应速度难以控制．9.下列核反应中，表示核裂变的是()A.23892U→23490Th＋42HeB.23592U＋10n→13956Ba＋9436Kr＋310nC.3015P→3014Si＋01eD.94Be＋42He→126C＋10n解析：选B.裂变是重核俘获中子后变成中等质量的原子核，同时还要放出几个中子．10.一个铀235吸收一个中子后发生的反应方程式是23592U＋10n→13654Xe＋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)c2解析：选C.铀235裂变时的质量亏损为Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得E＝Δm·c2＝(M－m1－m2－9m)c2.二、非选择题11.(2011·高考浙江自选模块)(1)在核反应堆中，铀核吸收中子会发生裂变，裂变的产物是多样的，所生成的核往往还会衰变，其中一个衰变过程可表述为13153I→13154Xe＋________＋ΔE.试问式中空格应为何种粒子？(2)13153I的半衰期为8天．开始时核废料中有N0个13153I核，经过16天，还有________个13153I核．(3)核电站的固体废料放射性比较强，要在核电站内的专用废物库放置5年，且在放置的初始阶段要对固体废料进行冷却处理．请简述需要进行冷却处理的理由．解析：(1)由核反应过程中质量数和核电核数守恒，得该粒子质量数为0，核电荷数为－1，核反应方程为13153I→13154Xe＋0－1e＋ΔE，空格中粒子为电子．(2)由半衰期定义得剩余13153I核数N＝N0·12168＝14N0.(3)核电站的固体废料放射性比较强，能放出γ射线，放出巨大能量．且刚开始放射性比较强，释放出的能量比较大，温度升高快，必须在初始阶段对核固体废料进行冷却处理．4答案：(1)0－1e电子(2)14N0(3)见解析12.已知一个铀235核裂变时能释放200MeV的能量，问1kg铀完全裂变能释放多少能量？相当于多少吨燃烧值为2.94×107J/kg的煤所放出的能量？解析：首先应求出1kg铀235中含有的原子核数，然后可根据已知条件求解．1kg铀235中含有的原子核数为1000235×6.02×1023≈2.562×1024个．每个铀核裂变能放出200MeV的能量，则1kg铀释放的能量为ΔE＝2.562×1024×200MeV＝5.124×1026MeV，＝5.124×1032×1.6×10－19J＝8.2×1013J.设与1kg铀235相当的优质煤是mkg，则有m×2.94×107J/kg＝8.2×1013J.m＝8.2×10132.94×107kg＝2.789×106kg＝2789t.答案：8.2×1013J2789t