5.5核能的利用与环境保护 同步练习（Word版含答案）

5.5核能的利用与环境保护同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．下列说法正确的是（ ）
A．原子从低能级向高能级跃迁时，只有吸收光子才能实现
B．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
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
2．下列说法正确的是（　　）
A．由波尔理论的原子模型可以推知，氢原子处于激发态，量子数越大，核外电子动能越小
B．汤姆逊通过对阴极射线的研究发现了电子，并提出了原子核式结构学说
C．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长
D．现已建成的核电站的能量均来自于核聚变
3．下列说法正确的是
A．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线有良好的穿透能力
B．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立
C．衰变的实质是一个中子转化为一个质子和一个电子
D．目前核电站利用的是核裂变释放的核能
4．下列说法正确的是（　　）
A．核力是短程力，作用范围在1.5×10-15m之内
B．镉棒可使核反应堆中的快中子变成慢中子
C．随着温度的升高，黑体热辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
D．各种原子的发射光谱都是连续谱，可以用原子的特征谱线来鉴别物质
5．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
6．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．X射线是原子核处于高能级向低能级跃迁而产生的
C．贝克勒尔发现的铀和含铀的矿物能发出看不见的射线，这种射线中存在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
7．下列说法正确的是（　　）
A．结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固
B．查德威克用粒子轰击获得反冲核，发现了中子
C．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
D．基于对阴极射线的研究，卢瑟福提出了原子的核式结构模型
8．下列说法中正确的是（　　）
A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子的核式结构模型
B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流
C．目前核电站内释放的核能来自于轻核的聚变
D．放射性元素的半衰期会随温度的变化而改变
9．核电站泄漏的污染物中含有人工核碘131等. 碘131（即）核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天，则下列说法中正确的是（　　）
A．碘131的半衰期随气温升高而逐渐减小
B．核电站中的核反应堆所发生的是轻核聚变反应
C．经过8天后，30个放射性碘131衰变的个数一定是15个
D．碘131核的衰变方程为（X表示衰变后的元素）
10．核电站一般分为两部分，一是利用原子核裂变生产蒸汽的核岛（包括核反应堆和回路系统），二是利用蒸汽驱动汽轮发电的常规岛（包括汽轮机发电系统）。某核电站装机容量是300万千瓦，核能转化为电能的效率是35%。下列说法正确的是（　　）
A．反应堆中用水做慢化剂，可以起到减缓链式反应的作用
B．从核能到电能，中间能量还转化成了内能和机械能两种形式
C．若一直满负荷运行，参与核裂变的轴棒每年减少的质量约为3.0kg
D．若产生的电能通过同一线路进行远距离输电，相同电压下采用直流输电和交流输电输电线上损耗的电能相同
11．2019 年 4 月 23 日，海军建军 70 周年阅兵式上，中国海军新型攻击核潜艇 093 改进型攻击核潜艇公开亮相．核潜艇是以核反应堆作动力源．关于核反应，下列说法正确的是
A．核反应方程属于衰发，而 射线来自原子外层的电子
B．核反应方程属于聚发，是核潜艇的动力原理
C．核反应方程属于裂发，是原子弹裂变反应原理
D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和
12．2020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
13．关于我国已建成的秦山和大亚湾核电站，下面说法正确的是（　　）
A．它们都是利用核裂变释放的核能
B．它们都是利用核聚变释放的核能
C．一座利用核裂变释放的核能，一座利用核聚变释放的核能
D．以上说法都不对
14．核电站的建设可以缓解地球上的化石能源的消耗，现今核电站所产生的能量主要来自核燃料内部的( )．
A．化学反应 B．放射性衰变
C．裂变反应 D．聚变反应
15．核电最大的优点是( )．
A．产量大 B．可控制
C．可重复利用 D．安全、干净的能源
二、填空题（共4题）
16．原子弹爆炸能瞬间释放出巨大的能量，是利用了________（填“原子核人工转变”“重核裂变”“轻核聚变”或“原子核衰变”）；太阳能不断地向外辐射能量，是因为其内部不断地发生着____________（填“原子核人工转变”“重核裂变”“轻核聚变”或“原子核衰变”）.若用核轰击核发生核反应，最终产生核和________核（写出元素符号）.已知、核的质量分别为m1、m2，产生新核的质量分别为m3、m4，则该核反应放出的核能为_______（已知真空中的光速为c）.
17．核能是一种高效的能源。
（1）在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳（如图甲）。结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是_____________（选填“铝”、“铅”或“混凝土”）
（2）图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射。当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，分析工作人员受到了_________（选填""、""或“”）射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了_____________（选填""、""或“”）射线的辐射。
18．［选修模块3-5］核电站所需的能量是由铀核裂变提供的，裂变过程中利用________ (填“石墨”或“镉棒”)吸收一定数量的中子，控制反应堆的反应速度.核反应堆产物发生β衰变产生反电子中微子(符号)，又观察到反电子中微子(不带电，质量数为零)诱发的反应: +→n+x，其中x代表_________(填“电子”或“正电子”).
19．完成铀核裂变方程：______，在核反应堆中石墨起________的作用，镉棒起________的作用．
三、综合题（共4题）
20．查阅资料，了解核废料的处理方法以及核废料处理的最新研究进展。
21．在核反应堆中，用什么方法控制核裂变的速度？
22．查找华人科学家在粒子物理领域的成果和事迹，写一篇文章，并与同学交流。
23．原子弹的构造和工作原理是怎样的？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．A
3．D
4．A
5．C
6．A
7．C
8．A
9．D
10．B
11．C
12．D
13．A
14．C
15．D
16． 重核裂变 轻核聚变
17． 混凝土
18． 镉棒 正电子
19． 使快中子减速 吸收中子控制核反应速度
20．
1．玻璃固化法
玻璃固化法是将废料混入玻璃材料中制成一固化之产物，如：英国Harvest计划中研究的这种玻璃固化法核废料是在圆柱状容器内制成，在英国现行的容器尺寸为高3米，直径约0.5米，依目前的核能计划，约需72000个此类容器。
2．储存法
核废料掩埋法其实就像把食物放进仓库里一样，只不过他需要更精密的防护措施核能发电是利用核燃料分裂的热，产生蒸汽推动发电器风扇发电，而核分裂已减弱的燃料便必须丟弃，称为[核废料]，核废料因仍存在辐射，所以必须经过一连串严密的手续，像是送去减容中心，减少废料的体积等，而各核电厂都自备燃料池可储存40年的时间，时间到了，便必须送去储存厂，大约10年辐射已降低至无害，才可像一般垃圾处理。
3．海洋掩埋法
所谓的海洋掩埋法就是深海投掷法，就是将核废料永久弃置於深海底的意思，也就是海洋掩埋法利用水泥固化法将核废料储存在钢筒内，经过数年的暂时储放〈目前台湾存放在兰屿〉，等核废料中的放射性降到最低后，再投掷到深海或数千公尺海沟中，作永久性储存。
21．
在核反应堆中利用控制棒（镉棒或硼棒）来吸收中子，使中子的数目减少来控制核裂反应的速度。
22．
1958年，一个电话改变了黄旭华的一生。“电话里只说去北京出差，其他什么也没说。我简单收拾了一下行李就去了。”黄旭华说，他从上海到了北京才知道，国家要搞核潜艇。这是黄旭华人生的重要转折点，从此，他的一生与核潜艇结缘。
在此4年前，美国建造的世界第一艘核潜艇首次试航，一年前，苏联第一艘核潜艇下水。核潜艇刚一问世，即被视为捍卫国家核心利益的“杀手锏”。1958年6月27日，聂荣臻元帅向中共中央呈送《关于开展研制导弹原子潜艇的报告》，得到毛泽东主席批准。这份绝密报告，拉开了中国研制核潜艇的序幕。然而，当时的中国要造核潜艇，谈何容易？1959年秋，赫鲁晓夫访华，中国领导人希望苏联帮助中国发展核潜艇，但赫鲁晓夫认为，核潜艇技术复杂，中国搞不了。对此，毛泽东誓言：“核潜艇，一万年也要搞出来！”“主席这句话，体现了中国人自己造核潜艇的决心。”黄旭华说，这种激励难以言表。然而，当时连核潜艇长什么样儿也不知道。“没办法，只能‘骑驴找马’，搜罗核潜艇相关信息，拼凑出核潜艇的轮廓。”黄旭华说，他们只得带着“三面镜子”找有用信息：用“放大镜”搜索相关资料，用“显微镜”审视相关内容，用“照妖镜”分辨真假虚实。就这样，中国核潜艇事业在一穷二白的基础上起步，在一波三折中发展。
1964年10月，中国第一颗原子弹爆炸成功。原子弹上天，带来核潜艇下海的希望。5个月后，核潜艇研制工作全面启动。核潜艇总体研究设计所在葫芦岛成立，黄旭华开始了“荒岛求索”的人生。那是个特殊的年代。文革时期政治运动不断，白天养猪、修猪圈、接受批判，晚上黄旭华和同事们潜心于核潜艇事业。没有计算机计算核心数据，就用算盘和计算尺。为了控制核潜艇的总重和稳性，就用磅秤来称。黄旭华和同事们用最“土”的办法解决了尖端的技术问题，同时用创新的思维解决关键问题。核潜艇的形状是采用常规线型还是水滴线型，一度困扰着黄旭华和他的同事们。美国发展核潜艇分三步走，先是采用适合水面航行为主的常规线型，同时建造一艘常规动力水滴线型潜艇，摸索水滴型体的流体性能，在此基础上研制出先进的水滴型核潜艇。依据大量试验和科学论证，黄旭华提出，“三步并作一步走”，研制中国的水滴型核潜艇。“一个侦察兵已把最佳路线侦察出来，就没必要重走他侦察时的路线了。”黄旭华说。
功夫不负有心人。黄旭华和同事们先后突破了核潜艇中最为关键和重大的核动力装置、水滴线型艇体、艇体结构、人工大气环境、水下通讯、惯性导航系统、发射装置7项技术，也就是“七朵金花”。
1970年12月26日，中国第一艘攻击型核潜艇顺利下水。
1974年8月1日，中国第一艘核潜艇被命名为“长征一号”，正式列入海军战斗序列。
这是世界核潜艇史上罕见的速度：上马三年后开工，开工两年后下水，下水四年后正式入列。
1981年4月，我国第一艘弹道导弹核潜艇成功下水。两年四个月后，交付海军训练使用，加入海军战斗序列。中国成为继美、苏、英、法之后世界上第五个拥有核潜艇的国家。
核潜艇潜入深海，才能隐蔽自己，在第一次核打击后保存自己，进行第二次核报复，从而实现战略威慑。
1988年4月29日，我国进行核潜艇首次深潜试验。数百米深的深潜试验，是最危险的试验。“核潜艇上一块扑克牌大小的铜板，深潜后承受的外压是1吨多。这么大的艇体，有一块钢板不合格、一条焊缝有问题、一个阀门封不严，都是艇毁人亡的结局！”深潜试验遭遇事故并不罕见。上世纪60年代，美国核潜艇“长尾鲨”号便在深潜试验时沉没，艇上一百多人全部遇难。对参试人员来说，这无疑是个巨大的心理考验。为增强参试人员信心，减小压力，这位64岁的总设计师做出惊人决定：亲自随核潜艇下潜。一小时、二小时、三小时，核潜艇不断向极限深度下潜。海水挤压着艇体，舱内不时发出“咔嗒、咔嗒”的巨大声响，直往参试人员的耳朵里钻。黄旭华全神贯注地观察并记录着各种数据。
成功了！当核潜艇浮出水面时，现场的人群沸腾了。人们握手，拥抱，喜极而泣。
1988年下半年，中国第一代弹道导弹核潜艇完成水下发射导弹试验，意味着中国真正具备了水下核反击能力。核潜艇横空出世，使我国从此摆脱了超级大国的核讹诈。
深海，潜伏着中国核潜艇，也深藏着“核潜艇人”的功与名。
“为了工作上的保密，我整整30年没有回家。离家研制核潜艇时，我刚三十出头，等回家见到亲人时，已是六十多岁的白发老人了。”黄旭华说。
苦干惊天动地事，甘做隐姓埋名人。黄旭华埋头苦干的人生，正是中国核潜艇人不懈奋斗的缩影，他们是骑鲸蹈海的“无名英雄”。
23．
原子弹的构造如图所示，主要由铀块、普通弹药、弹壳、中子反射层、引爆装置和稳定器等构成。铀引爆装置在弹壳里装着分开放置的高浓度的铀235，每块的体积稍小于临界体积，因此不会爆炸。铀块外面包着一层能够反射中子的物质（如铍），叫做中子反射层，以减小中子穿透出去的损失。当铀块后面的普通炸药爆炸时，火药气体就把分开放置的钠块压到一起，合在一起的铀块体积大大超过了临界体积，立刻发生链式反应而产生猛烈的爆炸。
这就是原子中子反射层弹壳稳定器弹爆炸的原理。
答案第1页，共2页