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 跟踪训练（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 跟踪训练（解析版）
1．下列叙述中符合物理学史的是（　　）
A．汤姆逊发现了电子，并首先提出原子的核式结构模型
B．查德威克在用α粒子轰击铍核的实验中发现了中子
C．为了解释黑体辐射规律，波尔提出电磁辐射的能量是量子化的
D．目前我国核电站的能量来源于轻核聚变
2．2020年12月4日14时02分，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造和运行技术，其发生的可控核聚变方程为： +→ +X（X表示某种粒子），则下列说法正确的是（　　）
A．X为质子
B．核能不属于清洁能源
C．该核反应是我国秦山核电站利用核能的方式
D．原子核比原子核稳定
3．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）
A．甲图中，链式反应属于轻核的聚变
B．乙图中，原子核D和E聚变成原子核F要放出能量
C．丙图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．丁图中，原来有1000个氡222，经过一个半衰期的时间，一定还剩余500个
4．下列说法正确的是（　　）
A．为了解释黑体辐射规律，爱因斯坦提出了能量量子化
B．目前核电站多数是采用核聚变反应发电
C．氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，原子总能量增加
D．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型
5．2020年11月27日，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功，标志着我国打破了国外核电技术垄断，正式进入核电技术先进国家行列。下列关于核电应用说法正确的是（　　）
A．核裂变过程中质量数守恒，质量也守恒
B．铀是一种常用的核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：，则可能是
C．核裂变生成物的结合能之和一定大于原来反应物的结合能之和
D．核电站的反应堆中常用镉棒使中子减速从而控制核反应速率
6．我国研制的全球首座20万千瓦高温气冷堆核电站于2021年4月装料完毕，年底正式发电。该核反应堆用铀235作核燃料，用石墨作慢化剂，用氦气作冷却剂。则（　　）
A．铀235的核裂变是它自发分裂成两个中等核，同时放出中子
B．裂变产生中等核的比结合能大于铀235核的比结合能
C．石墨在反应堆中的作用是吸收中子，控制反应的速度
D．可用铀238替代铀235作为核燃料
7．随着时代的发展，能源危机逐渐形成，现在科学家正在努力寻找新能源，而核能是现今比较普遍利用的新能源之一，核电站利用核能发电是人类利用核能的重要手段。据你判断，现已建成的核电站的能量来自于（　　）
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
8．下列说法正确的是（　　）
A．通过给人注射碘的放射性同位素碘131，然后定时测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺疾病，这是利用放射性同位素原子作为示踪原子
B．β射线产生的物理原理是原子的外层电子受到激发后产生
C．贝克勒尔发现的铀和含铀的矿物能发出看不见的射线，这种射线是X射线，可使照相底版感光
D．目前核电站主要是核裂变，为控制核反应速度，可以利用镉棒作为慢化剂，减缓中子的速度
9．据报道，2020年1月到11月，我国运行核电机组共49台（不含台湾地区核电信息）核能发电量约为3309.7亿千瓦时，约占全国累计发电量的5%，为我国绎济建设提供了重要的能源保障。关于核电发电，下列说法正确的是（　　）
A．核反应方程可能是∶
B．核反应过程中质量和质量数均减少
C．现有核电站核反应的类型包含核聚变和核裂变两种类型
D．低于临界体积的铀块无法发生链式反应
10．下列有关原子物理的知识，说法正确的是（　　）
A．卢瑟福粒子散射实验说明了原子核的复杂结构
B．在核反应方程，X表示的是中子
C．目前核电站利用的核反应是裂变，核燃料为铀
D．氡的半衰期是3.8天，8个氡原子核经过7.6天之后，还剩下2个未发生衰变
11．2020年3月15日中国散裂中子源（Chinese Spallation Neutron Source，简称CSNS）利用中子成像技术帮助中国科学技术大学进行了考古方面的研究。散裂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，CSNS 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．查德威克首先用a粒子轰击N， 生成O， 并产生了中子
B．U经过4次a衰变， 2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了10个
C．中子流、X射线、β射线、γ射线都是原子核受激发而产生的
D．核电站一般通过石墨棒吸收中子数目来控制核反应剧烈程度
12．2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖。大多数原子核发生核反应的过程中都伴随着中微子的产生，例如核裂变、核聚变、衰变等。下列关于核反应的说法正确的是（　　）
A．衰变为，经过3次衰变，2次衰变
B．是衰变方程，是衰变方程
C．是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程
D．高速运动的粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应方程为
13．2021年4月13日，日本政府召开内阁会议，宣布正式决定将福岛核废水排入海洋，引发了国际社会的谴责和反对。曾经受日本福岛核泄漏的影响，中国内地部分地区在空气中相继检测出极微量人工核素碘131、铯137等。已知碘131（即）的半衰期为8天，则下列有关福岛核泄露问题的说法正确的是（　　）
A．核反应堆发生的是轻核聚变反应
B．20个放射性核素碘131（即），经过8天后，未衰变的个数不一定是10个
C．4月份以后，随着气温升高、风力增强，碘131（即）的半衰期会逐渐减小
D．碘131（即）衰变放出的γ射线是碘原子外层电子受激发产生的
14．下列说法正确的是（　　）
A．光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性
B．核反应堆中选用质量越大的核作为慢化剂与快中子碰撞，中子的减速效果越好
C．光的偏振说明光是纵波，我们能利用激光的偏振现象拍摄全息照片
D．太阳光谱中存在许多暗线，说明太阳表面大气层中存在着相应的元素
15．下列说法正确的是（　　）
A．，是电子
B．经过4次衰变，2次衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了10个
C．射线是原子核外的电子产生的
D．核电站是利用核聚变的原理来工作的
16．2020年3月15日中国散裂中子源（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。下列关于中子研究的说法正确的是（　　）
A．中子是卢瑟福用粒子轰击发现的
B．经过4次衰变，2次衰变后，新核中的中子数为136个
C．高速中子流垂直射入电场或磁场中均不偏转，实质是射线
D．核电站可通过“慢化剂”控制中子数目来控制核反应的速度
17．关于下列四幅图的说法，正确的是（　　）
A．甲图为核反应堆示意图，它是利用了铀核聚变反应释放能量的
B．乙图为粒子散射实验示意图，卢瑟福据此实验估算出原子核半径的数量级
C．丙图为放射源放出的三种射线在磁场中的运动轨迹，射线2的穿透本领最强，射线3为射线
D．丁图中太阳光谱中的暗线是当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素吸收自身特征谱线的光而形成的
18．2020年11月，华龙一号全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功，创造了全球第三代核电首堆建设的最佳业绩。关于该核电站，下列说法正确的是（　　）
A．其核能来源于核聚变释放的能量
B．核反应后的核废料不能直接排放到海洋中
C．反应堆的外面需要修建防护层用来屏蔽各种射线
D．核反应产物的比结合能比核燃料的比结合能低
19．下列说法正确的是（　　）
A．图甲中电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
B．图乙中原子核衰变放出粒子，说明粒子是组成原子核的一种粒子
C．图丙中只能用射线测钢板厚度而不能用射线
D．图丁中镉棒吸收中子的能力很强，可通过调节镉棒的插入深度来控制反应速度
20．核电站的反应堆是利用______释放的核能，反应堆中的镉棒的作用为________。
参考答案
1．B
【详解】
A．汤姆逊发现了电子；卢瑟福在用粒子轰击金箔的实验中发现了质子，提出了核式结构模型，故A错误；
B．查德威克在用α粒子轰击铍核的实验中发现了中子，故B正确；
C．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量的量子化，故C错误；
D．目前我国核电站的能量来源于重核裂变，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】
A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知的质量数为1，电荷数为0，所以为中子，A错误
B．清洁能源是指在使用过程中不会对大气和环境造成污染，核能在使用过程中不产生气体，虽然有辐射对人体有害，但不等于不清洁，核废料一般用铅封或沉入大海，核能属于清洁能源，B错误
C．该核反应不是目前利用核能的主要方式，因为该核聚变不可控，目前利用核能发电的是重核裂变，C错误
D．反应过程放出能量，说明生成物比反应物更稳定，而比结合能越大，所以的原子核比的原子核更稳定，D正确
故选D。
3．B
【详解】
A．甲图中，链式反应属于重核裂变图甲中， A错误；
B．乙图中，原子核D和E聚变成原子核F的过程属于聚变反应，是该反应的过程中要放出能量，B正确；
C．丙图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出了原子的核式结构理论，C错误；
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核衰变不适应，D错误。
故选B。
4．D
【详解】
A．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，A错误；
B．目前核电站都采用核裂变反应发电，B错误；
C．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时要辐射光子，原子总能量减小，C错误；
D．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．核裂变要释放能量，有质量亏损，所以核裂变过程中质量数守恒，质量不守恒，故A错误；
B．由质量数守恒和电荷守恒可知，铀是一种常用的核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应
则不可能是，故B错误；
C．核裂变产生的新核的比结合能大，所以核裂变生成物的结合能之和一定大于原来反应物的结合能之和，故C正确；
D．核电站的反应堆中常用镉棒是利用镉棒对中子吸收能力强的特点，使中子数减少从而控制核反应速率，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】
A．铀235的核裂变必须要有中子轰击才能分裂成两个中等核，同时放出多个中子，选项A错误；
B．裂变因为放出核能，有质量亏损，则产生中等核的比结合能大于铀235核的比结合能，选项B正确；
C．慢中子最容易引发铀核裂变，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，故C错误；
D．反应堆以铀235为裂变燃料，而在天然铀中占99%的铀238不能被利用，则不可用铀238替代铀235作为核燃料，选项D错误。
故选B。
7．C
【详解】
现已建成的核电站的能量来自于重核裂变放出的能量。
故选C。
8．A
【详解】
A．给人注射碘的放射性同位素碘131，做示踪原子，有助于诊断甲状腺的疾病，选项A正确；
B．β射线产生的物理原理是原子核内中子转变成质子和电子时产生的，选项B错误；
C．1896年法国物理学家贝克勒尔发现有些物质能够发出一些看不见的射线，后来研究发现射线主要有三种，即α射线、β射线及γ射线，选项C错误；
D．核反应堆利用镉棒吸收中子控制核反应速度，选项D错误。
故选A。
9．D
【详解】
A．核电发电，核反应方程是
故A错误；
B．核反应过程中，要释放能量，根据爱因斯坦质能方程
可知质量是减少的，但反应前后质量数保持不变，故B错误；
C．现有核电站核反应的类型主要是核裂变，核聚变还没有应用于核电站发电，故C错误；
D．低于临界体积时，铀块无法发生链式反应，故D正确。
故选D。
10．C
【详解】
A．卢瑟福粒子散射实验说明了原子的复杂结构。故A错误；
B．在核反应方程，X表示的是质子。故B错误；
C．目前核电站利用的核反应是裂变，核燃料为铀。故C正确；
D．半衰期是一种统计规律，对少数原子核没有意义。故D错误。
故选C。
11．B
【详解】
A．卢瑟福首先用a粒子轰击N， 生成O， 并产生了质子，A错误；
B．在一次α衰变中减少两个质子、两个中子，一次β衰变中原子核中一个中子转变为一个质子并放出一个电子，因此经4次α衰变，2次β衰变后，现核与原来原子核相比较一共减少了10个中子，B正确；
C．中子流、β射线、γ射线都是原子核受激发而产生的； X射线是原子内层电子受激发产生的； C错误；
D．镉可以吸收中子，核电站一般经改变镉棒插入的深度，改变吸收中子数目来控制核反应剧烈程度，D错误。
故选B。
12．A
【详解】
A．根据质量数守恒，可得衰变的次数为
根据电荷数守恒，可得衰变的次数为
A正确；
B．是核聚变，B错误；
C．是核裂变方程，也是原子弹的核反应方程。C错误；
D．高速运动的粒子轰击铍核可从氮核中打出中子。D错误。
故选A。
13．B
【详解】
A．核反应堆发生的是重核裂变反应，A错误；
B．因半衰期是大量原子核的统计意义，对少量原子核不适应，故20个放射性核素碘131（即 ），经过8天后，未衰变的个数不一定是10个，B正确；
C．半衰期与外部因素无关，C错误；
D．碘131（即 ）衰变放出的γ射线是原子核受激产生的，D错误；
故选B。
14．D
【详解】
A．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，光电效应说明光子具有能量，而康普顿效应说明光子具有动量，能量和动量都是粒子性的特征，频率和波长才是波动性的特征，故A错误；
B．优良的减速剂必须具备两种性质：(1)对中子的吸收较少；(2)中子与它的核只要碰撞很少次数就能被减慢到所需要的程度。常用的减速剂有重水、石墨、铍等。一般减速剂均采用较轻的元素或化合物。中子与原子核的弹性碰撞会引起中子运动方向的改变和中子的一部分能量损失（将能量传给原子核），从动量和能量守恒定律出发，可证明，碰撞后质量为M的反冲核的能量为（即反冲核的质量等于中子质量时）最大为1，反之M与m的差距越大其值越小。比较轻的物质的原子核的质量更接近中子的质量，因而值大，减速效果好，故B错误；
C．只有横波才能产生偏振现象，光是横波，故C错误；
D．太阳发出的光谱是连续光谱，经过大气层过程中会变成一些暗线，是因为大气层中含有某些元素把太阳光中的对应的特征谱线，使太阳光谱中出现了暗线，故D正确。
故选D。
15．B
【详解】
A．由质量数守恒与电荷数守恒，核反应方程
选项A错误；
B．由
新核的中子数为136，原来的原子核的中子数为146，经过4次衰变，2次衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了10个，选项B正确；
C．由核反应方程
射线其实质是原子核中的质子转化成中子产生的，选项C错误；
D．核电站是利用核裂变的原理工作的，选项D错误。
故选B。
16．B
【详解】
A．由于质量数和电荷数守恒可知，α粒子轰击，生成，并产生了质子即
A错误；
B．每次α衰变，质量数减少4，电荷数减少2，所以中子数减少2，每次β衰变，一个中子转化成一个质子和一个电子，所以中子数减少1，所以经4次α衰变，2次β衰变后产生的核与原核相比，中子数减少4×2+2×1=10，变成136个，B正确；
C．射线的实质是一种能量很高的电磁波，不是中子流，C错误；
D．核电站可经镉棒控制中子数目来控制核反应的速度，慢化剂作用是使中子减速的，D错误。
故选B。

17．BCD
【详解】
A．甲图为核反应堆示意图，它是利用了铀核裂变反应释放能量的。故A错误；
B．乙图为粒子散射实验示意图，卢瑟福据此实验估算出原子核半径的数量级。故B正确；
C．丙图为放射源放出的三种射线在磁场中的运动轨迹，射线2为穿透本领最强，射线3为射线。故C正确；
D．丁图中太阳光谱中的暗线是当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素吸收自身特征谱线的光而形成的。故D正确。
故选BCD。
18．BC
【详解】
A．其核能是来源于核裂变释放的能量，A错误；
BC．因为核反应产生的核废料有辐射性，有污染性，故核废料不能直接排放到海洋中，反应堆的外面需要修建防护层用来屏蔽各种射线，BC正确；
D．核反应产生能量是因为其产物的比结合能比核燃料的比结合能高，D错误
故选BC。
19．AD
【详解】
A．图甲中是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该实验现象说明实物粒子也具有波动性，故A正确；
B．图乙原子核衰变放出粒子，是由于发生衰变产生的，衰变中生成的电子是一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是粒子，但粒子不是组成原子核的一种粒子，故B错误；
C．射线具有较强的穿过本领，图丙中只能用射线测钢板厚度而不能用射线，故C错误；
D．核反应堆中，镉棒可以吸收中子，通过镉棒插入的深浅调节中子数目以控制反应速度，故D正确。
故选AD。
20．核裂变 吸收中子，减慢反应速度
【详解】
[1]核电站的反应堆是利用核裂变释放的核能。
[2]反应堆中镉棒的作用为吸收中子，减慢反应速度。