2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 5.5核能的利用与环境保护 同步练习（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
5.5核能的利用与环境保护 同步练习（解析版）
1．2020年12月1日报道：中国科学院成都研究所的“人工太阳”将在2020年年底投入使用，这一科技成果令世界各国科学界刮目相看。人工太阳是利用氘核核聚变实现的，反应方程是，下列说法正确的是（　　）
A．该反应过程中满足电荷守恒和质量守恒
B．重核裂变比轻核聚变更为安全、清洁
C．聚变反应相比裂变反应中平均每个核子释放的能量多
D．目前核反应堆产生的能量主要来自轻核聚变
2．中国是核电大国，到2020年1月，已经建成19座核电站，核电站是利用原子核发生裂变反应时所产生的核能来进行发电的。关于原子核与核能，以下说法正确的是（　　）
A．组成原子核的核子之间只存在引力
B．核反应中由于核子数减少而导致质量亏损
C．比结合能越大的原子核越稳定，核子平均质量越小
D．核电站利用中等质量的原子核分裂成质量较小的原子核来获取核能
3．2020年I月10日，工程院院士黄旭华获得国家最高科学技术奖，他为核潜艇研制和跨越式发展作出了巨大贡献，下列说法正确的是（　　）
A．核潜艇的核反应也叫热核反应
B．原子弹中铀或钚的质量可小于临界质量
C．核潜艇的核反应堆是利用镉棒控制核反应速度
D．核聚变和核裂变都能放出核能，故一切核反应都应放出核能
4．关于原子核，下列说法正确的是（　　）
A．原子核能发生β衰变说明原子核内存在电子
B．核反应堆利用镉棒吸收中子控制核反应速度
C．轻核的聚变反应可以在任何温度下进行
D．一切核反应都只释放核能
5．2020年3月5日消息，我国自主知识产权三代核电“华龙一号”首堆福清5号机组建设顺利，预计今年并网发电。下列关于核电站的说法中正确的是（　　）
A．核反应方程可能是：
B．核反应过程中质量和质量数都发生了亏损
C．在核反应堆中利用控制棒吸收中子从而减小中子对环境的影响
D．我国现已建成的核电站发电的能量来自于重核裂变放出的能量
6．原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．核比核更稳定
B．核的结合能约为14MeV
C．三个中子和三个质子结合成核时吸收能量
D．在核反应中，要吸收热量
7．下列说法中正确的是（　　）
A．天然放射现象是原子核受激发放出射线的现象
B．把放射性元素放入温度很低的冷冻室中，半衰期变长
C．衰变的实质原子外层电子释放出来
D．大多数核电站是利用重核裂变释放的核能
8．太阳能源于其内部的聚变反应，太阳质量也随之不断减少。设每次聚变反应可看作4个氢核结合成1个氦核，太阳每秒钟辐射的能量约为4.0×1026J。下列说法正确的是（　　）
A．该聚变反应在常温下也容易发生
B．太阳每秒钟减少的质量约4.4×109kg
C．该聚变的核反应方程是
D．目前核电站采用的核燃料主要是氢核
9．下列说法正确的是（　　）
A．贝克勒尔通过实验最早发现了电子
B．若使放射性物质的温度升高，则其半衰期增大
C．核反应属于重核的裂变
D．核反应堆用过的废料清洁无污染，没有放射性
10．核电被视为人类解决能源问题的终极方案，我国在核电应用和研究方面目前都处于国际一流水平，以下关于轻核聚变和重核裂变的说法正确的是（　　）
A．经轻核聚变过程后核子的平均质量增大
B．经重核裂变过程后原子核的比结合能减小
C．经轻核聚变过程后原子核的比结合能增大
D．目前我国核电站还主要是利用轻核聚变释放的能量来发电
11．2020年3月15日中国散列中子源利（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。CNSN是我国重点建设的大科学装置，将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。下列关于中子研究的说法正确的是（ ）
A．α粒子轰击，生成，并产生了中子
B．经过4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个
C．放射性β射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度
12．1933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＋→＋，反应生成物像天然放射性元素一样衰变，放出正电子e，且伴随产生中微子ν，核反应方程为→＋＋。则下列说法正确的是(　　)
A．当温度、压强等条件变化时，放射性元素的半衰期随之变化
B．中微子的质量数A＝0，电荷数Z＝0
C．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
13．下列说法正确的是
A．在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应
B．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化
C．比结合能越小，原子核结合得越牢固，原子核越稳定
D．轻核聚变后，比结合能减少，因此反应中释放能量
14．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
15．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
16．下列判断正确的是（　　）
A．水底同一深度并列红、黄、绿、紫四个小球，从水面正上方观察紫球最浅
B．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应现象
C．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度
17．假定第1代中子数为2，此后，每一个核裂变都产生2个中子，那么第10代中子数是多少？第100代中子数是多少？想一想链式反应的威力，并与同学交流。
18．秦山核电站第一期工程于1984年开工，1991年建成并投入运行。工程装机容量为300MW，如果的完全裂变时产生的能量为，并且假定产生的能量都变成了电能，那么每年要消耗多少千克？（一年按365天计算）
参考答案
1．C
【详解】
A．核反应过程中前后质量不守恒，故A错误；
B．轻核聚变相比重核裂变更为安全、清洁，故B错误；
C．聚变反应相比裂变反应中平均每个核子释放的能量多，C正确；
D．目前核反应堆产生的能量主要来自重核裂变，D错误；
故选C。
2．C
【详解】
A．组成原子核的核子之间存在核力的作用，核力有时表现为斥力，有时表现为引力，选项A错误；
B．核反应中核子数并没有减少，由于核子的平均质量减少而导致质量亏损，选项B错误；
C．比结合能越大的原子核越稳定，核子平均质量越小，选项C正确；
D．核电站利用质量较大的原子核分裂成两个或两个以上中等质量核来获取核能，选项D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．核潜艇是利用重核裂变释放的核能来发电的，不属于热核反应，故A错误；
B．发生链式反应的条件是裂变物质的体积必须大于或等于临界体积，或裂变物质的质量必须大于或等于临界质量，故原子弹铀或钚元素的质量必须大于或等于临界质量，故B错误；
C．核潜艇是利用重核裂变释放的核能来发电的，故核潜艇的核反应堆是利用镉棒控制核反应速度，故C正确；
D．重核裂变和轻核聚变都有质量亏损，均向外界释放核能，但并不是一切核反应都能释放核能，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】
A．原子核是由质子和中子组成的，衰变是中子释放一个电子转变为质子产生，所以A错误；
B．核反应堆利用镉棒吸收中子达到控制核反应速度，所以B正确；
C．轻核的聚变反应在几百万度的高温下才能进行，所以C错误；
D．核反应不都是释放能量的反应，也有吸收能量的反应，所以D错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．核裂变反应中一定有中子参加，则该反应方程错误，选项A错误；
B．核反应过程中质量发生了亏损，但是质量数不变，选项B错误；
C．在核反应中，核反应速度由参与反应的中子数目决定，控制棒通过插入的深度来调节中子的数目以控制链式反应的速度，选项C错误；
D．我国现已建成的核电站发电的能量来自于重核裂变放出的能量，选项D正确。
故选D。
6．A
【详解】
A． 平均结合能越大的原子核越稳定，分析图像可知，核比核的平均结合能大，核比核的更稳定，A正确；
B．分析图像可知，核的平均结合能为7MeV，根据平均结合能的定义可知，核的结合能为
B错误；
C．核子结合成原子核时，质量亏损，释放核能，故三个中子和三个质子结合成核时释放能量，C错误；
D．重核裂变时，质量亏损，释放能量，D错误。
故选A。
7．AD
【详解】
A．天然放射现象中的γ射线是伴随着原子核的衰变产生的，也可以说是原子核受激发产生的，故A正确；
B．把放射性元素的半衰期与外界条件无关，选项B错误；
C．衰变的实质是原子核内的中子转化为质子时放出的负电子，选项C错误；
D．大多数核电站是利用重核裂变释放的核能，选项D正确。
故选AD。
8．B
【详解】
A．该聚变反应需要在高温高压条件下发生，所以常温下不容易发生，所以A错误；
B．根据爱因斯坦的质能方程，可得太阳每秒钟减少的质量为
所以B正确；
C．根据核反应过程中的质量数守恒可得，该聚变的核反应方程为
生成物中是正电子，不是电子，所以C错误；
D．目前核电站采用的核燃料是铀核，利用铀核的裂变反应过程中释放的核能，所以D错误。
故选B。
9．C
【详解】
A．贝克勒尔通过实验最早发现放射性现象，汤姆逊最早发现了电子，选项A错误；
B．放射性物质的半衰期与外界条件无关，选项B错误；
C．核反应属于重核的裂变，选项C正确；
D．核反应堆用过的废料仍有放射性，有污染，选项D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．轻核聚变过程放出能量，有质量亏损，则经轻核聚变过程后核子的平均质量减小，选项A错误；
B．经重核裂变过程后，由于放出核能，则原子核的比结合能变大，选项B错误；
C．经轻核聚变过程后，由于放出核能，原子核的比结合能增大，选项C正确；
D．目前我国核电站还主要是利用重核裂变释放的能量来发电，选项D错误。
故选C。
11．D
【详解】
A．α粒子轰击，生成，并产生了质子，选项A错误；
B．经过4次α衰变，2次β衰变，新核质量数为222，电荷数为86，中子数为136，原来的原子核中子数为238-92=146，则与原来的原子核相比，中子数少了10个，选项B错误；
C．放射性β射线其实质是高速电子流，选项C错误；
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度，选项D正确。
故选D。
12．B
【详解】
A、放射性元素的半衰期与外界因素无关，故A错误；
B、根据质量数和电荷数守恒可知，中微子的质量数A＝0，电荷数Z＝0，故B正确；
C、正电子产生的原因是核内的质子转化为中子时放出的，故C错误；
D、两个质子和两个中子结合成一个α粒子要释放能量，根据质能方程及质量亏损可知，两个质子与两个中子的质量之和大于α粒子的质量，故D错误。
13．A
【详解】
A. 在铀核的裂变中，发生链式反应的最小体积称为“临界体积”，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应，故A项正确；
B. 半衰期的大小与温度无关，由原子核内部因素决定，故B项错误；
C. 比结合能越大，把原子核分成核子所需要的能量越多，说明原子核结合得越牢固，原子核越稳定，故C项错误；
D. 比结合能小的核子结合成比结合能大的原子核时有质量亏损，释放核能．轻核聚变后，比结合能增大，因此反应中释放能量，故D项错误．
14．C
【详解】
α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；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；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；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．
点睛：本题考查核电站的工作原理及α粒子散射实验，要明确各种材料在受控核反应中所起的作用．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．
15．AC
【详解】
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，故选AC。
16．ABD
【详解】
A．光折射成像时，视深
水底同一深度并列红、黄、绿、紫四个色球，紫光的折射率最大，故紫球视深最浅，故A正确；
B．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应现象，选项B正确；
C．根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的电场产生稳定的磁场，选项C错误；
D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，选项D正确。
故选ABD。
17．；
【详解】
根据题意，第十代中子数应是个中子，第100代中子数应是个中子，即意味着个原子核同时要发生裂变，可想链式反应放出的能量非常大。
18．120
【详解】
由题意知，发电站一年发出的电能为
所以需要的质量为