高中物理粤教版选修3-5同步练习课时跟踪检测（二十）+核能利用+小粒子与大宇宙+Word版含解析

课时跟踪检测（二十） 核能利用 小粒子与大宇宙
一、选择题(第1～5题为单选题，第6～8题为多选题)
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　目前核电站利用的核反应是重核裂变，主要原料是铀核，故A对。
2．镉棒在核反应堆中的作用是(　　)
A．使快中子变慢中子
B．使慢中子变快中子
C．使反应速度加快
D．控制反应速度，调节反应速度的快慢
解析：选D　在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用，镉棒起吸收中子，控制反应速度，调节功率大小的作用。故D对。
3．某核反应方程为H＋H→He＋X，已知H的质量为2.013 6 u，H的质量为3.018 u，He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u。则下列说法中正确的是(　　)
A．X是质子，该反应释放能量
B．X是中子，该反应释放能量
C．X是质子，该反应吸收能量
D．X是中子，该反应吸收能量
解析：选B　由质量数守恒有，X核的核子数A＝2＋3－4＝1。由电荷数守恒有，X核的质子数：Z＝1＋1－2＝0。由此可得X是中子。由题目给出的已知条件，可算出反应后的质量亏损：Δm＝(2.013 6＋3.018－4.002 6－1.008 7)u ＝0.020 3 u＞0。由于反应过程存在质量亏损，因此该反应必定释放能量。故B对。
4．在核反应堆外修建很厚的水泥层是为了防止(　　)
A．核爆炸 B．放射线外泄
C．核燃料外泄 D．慢中子外泄
解析：选B　核外反应堆的核燃料一般是铀235，它具有很强的放射性，其衰变时放出的射线能对人体造成极大的伤害，在其外修建很厚的水泥层就是为了防止放射线外泄，则B正确。
5．下列说法正确的是(　　)
A．原子是组成物质的最小微粒
B．宇宙大爆炸之初产生的粒子是夸克、轻子、胶子等
C．目前我们可以断定夸克已不能再分
D．粒子的带电量不可能比元电荷再小
解析：选B　质子、中子、电子、夸克等都是比原子还小的微粒，A选项错误；宇宙大爆炸之初产生的粒子是夸克、轻子、胶子等粒子，B选项正确；目前我们虽然没有发现夸克有内部结构，但不能断定夸克已不能再分，C选项错误；不同夸克带电不同，分别为＋e和－e，D选项错误。
6．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于U的裂变，则下列说法正确的是(　　)
A.U原子核中有92个质子，有143个中子
B.U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，核反应方程式为：U＋n→Xe＋Sr＋3n
C.U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期变短
D．一个U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×1011 J
解析：选ABD　由U的质量数和电荷数的关系易知A正确。由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确。半衰期不受外界因素干扰，故C错误。通过计算知D正确。
7．已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克或反夸克)组成的，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷。
粒子
π＋
π－
u
d


带电量
＋e
－e
＋e
－e
－e
＋e
下列说法正确的是(　　)
A．π＋由u和组成 B．π＋由d和组成
C．π－由u和组成 D．π－由d和组成
解析：选AD　根据电荷量关系可知由于π＋介子带有＋e的电荷量，又由于π＋介子是由一个夸克和一个反夸克组成，根据题意可知π＋介子(＋e)应由一个夸克u(＋e) 和一个反夸克(＋e)组成，故A对，B错；同理π－介子由夸克d和反夸克组成，故C错，D正确。
8．恒星内部发生着各种热核反应，其中“氦燃烧”的核反应方程为：He＋X→Be＋γ，其中X表示某种粒子，Be是不稳定的粒子，其半衰期为T，则下列说法正确的是(　　)
A．X粒子是He
B.Be的衰变需要外部作用激发才能发生
C．经过3个T，剩下的Be占开始时的
D．“氦燃烧”的核反应是裂变反应
解析：选AC　根据质量数与质子数守恒，He＋X→Be＋γ，则X粒子是He，故A正确；衰变是自发的，不需要外部作用激发也能发生，故B错误；经过1个半衰期，有半数发生衰变，即剩下开始的一半，那么经过3个T，剩下的Be占开始时的，故C正确；“氦燃烧”的核反应是聚变反应，不是裂变反应，故D错误。
二、非选择题
9．1964年10月16日，我国在新疆罗布泊沙漠成功地进行了第一颗原子弹试验，结束了中国无核时代。
(1)原子弹爆炸实际上是利用铀核裂变时释放出很大能量，由于裂变物质的体积超过临界体积而爆炸。
①完成核裂变反应方程式：
U＋n―→(　　)Xe＋Sr＋2n＋200 MeV
②铀原子核裂变自动持续下去的反应过程叫什么？产生这种反应的条件是什么？
(2)为了防止铀核裂变产物放出的各种射线危害人体和污染环境，需采取哪些措施？(举2种)
解析：(1)①由质量数和电荷数守恒可得：
235＋1＝A＋94＋2
92＝Z＋38
解得A＝140，Z＝54。
②使重核裂变持续下去的反应叫链式反应，产生链式反应的条件是：浓缩铀235的体积大于或等于临界体积，入射中子为慢中子。
(2)核反应堆外面需要修建很厚的水泥保护层，用来屏蔽射线；放射性废料要装入特制的容器，埋入地层深处进行处理。
答案：(1)①　②链式反应，见解析　(2)见解析
10．科学家发现太空中的γ射线一般都是从很远的星体放射出来的。当γ射线爆发时，在数秒钟内所产生的能量相当于太阳在过去100亿年所发生的能量的总和的1 000 倍左右，大致相当于将太阳的全部质量转变为能量的总和。科学家利用超级计算机对γ射线的状态进行了模拟。经模拟发现γ射线爆发是起源于一个垂死的星球的“坍缩”过程，只有星球“坍缩”时，才可以发出这么巨大的能量。已知太阳光照射到地球上大约需要8分20秒时间，由此来估算：在宇宙中，一次γ射线爆发所放出的能量。(万有引力常量G＝6.67×10－11 N·m2·kg－2,1年时间约为3.15×107 s)
解析：r＝ct＝3.0×108×500 m＝1.5×1011 m，
地球做匀速圆周运动，万有引力为向心力：
＝，
太阳的质量为
M＝＝ kg
≈3.14×1030 kg，
γ射线爆发所发出的能量：
E＝Mc2＝3.14×1030×(3×108)2 J≈1.2×1047 J。
答案：1.2×1047 J