鲁科版选修3-5 4.4核能的利用与环境保护 达标作业（解析版)

4.4核能的利用与环境保护
达标作业（解析版)
1．关于近代物理发展的成果，下列说法正确的是（ ）
A．只要增加入射光的强度，光电效应就可以发生
B．氢原子从激发态向基态跃迁时会辐射特定频率的光子
C．环境温度越高，原子核衰变的速度越快
D．任何核反应都遵从质量守恒定律
2．下列说法正确的是（　　）
A．粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子构成
B．平均结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．核力是短程力，其表现一定为吸引力
D．质子、中子、粒子的质量分别为、、质子和中子结合成一个粒子，释放的能量是：
3．下列关于“原子质量单位u”的说法中正确的有( )
A．1u就是一个氢原子的质量
B．1u就是一个中子的质量
C．1u是一个碳12原子的质量的十二分之一
D．1u 就是931.5MeV的能量
4．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为，，，方程式中Q1，Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
原子核
质量/u
1.0078
3.0160
4.0026
12.0000
13.0057
15.0001
以下推断正确的是
A．X是，Q2>Q1 B．X是，Q2>Q1
C．X是，Q25．关于近代物理学，下列说法正确的是
A．玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律
B．电子的行射现象说明电子具有波动性
C．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越大
D．目前我国核电站的能量来源于轻核聚变
6．根据《中国核电中长期发展规划》，到2020年，全国在运核电规划装机容量达到5800万千瓦。关于核反应和核能下列说法正确的是
A．所有的核反应过程都会出现质量亏损，因此都会向外释放能量
B．核反应属于α衰变
C．钚的半衰期为24100年，8个钚原子经过24100年后还一定剩余4个
D．裂变反应堆中，镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度
7．居里夫妇发现放射性元素镭226的衰变方程为Ra→Rn+X，已知Ra的半衰期为1620年，Ra原子核的质量为226. 0254u，衰变后产生的Rn原子核的质量 为222. 0175u， X原子核的质量为4. 0026u，已知lu相当于931MeV，对Ra的衰变以下说法正确的是
A． X就是He
B．6个Ra原子核经过1620年一定有3个发生衰变
C．1个Ra原子核发生衰变放出的能量约为4. 9MeV
D．Ra衰变后比结合能变小
8．下列说法正确的是（　　）
A．核反应堆可以利用重水作为慢化剂减缓重核裂变的反应速度
B．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变
C．氪90（）经过一系列衰变最终成为稳定的锆90（），这些衰变是4次β衰变
D．较重的核分裂成中等大小的核，或较轻的核聚合成中等大小的核，核子的比结合能都会增大
9．下列有关说法正确的是（　　）
A．铀核发生a衰变时释放出能量，目前核电站利用的就是这一类能量
B．涂了增透膜的照相机镜头呈现淡紫色，这是光的干涉现象
C．我国的民用电为
D．电子属于轻子
10．如图为普通使用的“慢中子”核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，一种典型的铀核裂变方程Un→BaKr+3n，用重水做慢化剂可使快中子减速，假设中子与重水中的氘核（H）每次碰撞是弹性正碰，而且认为碰撞前氘核是静止的，氘核的质量是中子的两倍，则下列说法正确的是（　　）
A．钡核的比结合能比铀核的大
B．若碰撞前中子的动能为E，经过一次弹性碰撞中子动能变成E0
C．镉棒插入深一些可增大链式反应的速度
D．水泥防护层可用来屏蔽裂变产物放出的射线
11．一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH=1.007?3u，中子质量mn=1.008?7u，氚核质量m=3.0180u．已知1u相当于931.5Mev．? （1）写出聚变方程； （2）释放出的核能多大？
12．放射性原子核先后发生衰变和衰变后，变为原子核．已知质量为m1=238.0290u，质量为m2=234.0239u，粒子的质量为mα=4.0026u，电子的质量为me=0.0005u。（原子质量单位1u相当于931.5Mev的能量）则：
（1）写出放射性衰变方程；
（2）原子核衰变为的过程中释放能量为多少；
（3）若的半衰期是4.5109年，假设一块矿石中含有2kg，经过90亿年后，还剩多少。
13．［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”).
14．一个高能γ光子，经过重核附近时与原子核场作用，能产生一对正负电子，请完成相应的反应方程：_______________．已知电子质量，光在真空中的传播速度为速为，则γ光子的能量至少为___________J．
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
A．发生光电效应和光的强度没有关系，只有大于极限频率才可以发生光电效应，故A 错；
B．根据玻尔氢原子模型的相关理论，电子轨道和能量都是量子化的，而在“跃迁”过程中要遵循 ，故只能辐射特定频率的光子；故B正确．
C．衰变和元素本身有关，和温度无关，故C错；
D．爱因斯坦的质能方程表明核反应中存在质量亏损，故D错；
2．B
【解析】
【详解】
α粒子散射实验的结果得出了原子的核式结构模型，故A错误。比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B正确。核力是短程力，不一定是吸引力，故C错误。质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3．两个质子和两个中子结合成一个α粒子，根据爱因斯坦质能方程知，释放的能量△E=△mc2=(2m1+2m2-m3)c2，故D错误。
3．C
【解析】
【详解】
原子质量单位??是在原子物理中常用的一个特殊的质量单位，规定一个碳?12?原子的质量的十二分之一为，，在计算核能时，?的质量跟?931.5MeV?的能量相对应，但不能认为??就是?931.5MeV?的能量，故选项C正确，A、B、D错误。
4．B
【解析】
由核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒知：X是He，排除A、C选项；前一核反应过程的质量亏损Δm1=(1.007 8+12.000 0-13.005 7) u=0.002 1 u，而后一核反应的质量亏损Δm2=(1.007 8+15.000 1-12.000 0-4.002 6) u=0.005 3 u，Δm2>Δm1，故Q2>Q1，D错误，B正确，故选B.　
5．AB
【解析】
【详解】
A.玻尔原子理论解释氢原子光谱，故A正确；
B.电子的衍射实验证实了物质波的存在，说明电子具有波动性，故B正确；
C.依据德布罗意波长公式可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，故C错误；
D.现已建成的核电站的能量均来自于核裂变，故D错误。
6．BD
【解析】
【详解】
A．不是的所有的核反应都有质量亏损，例如弹性散射就没有质量亏损，而常见的核反应例如天然放射现象、核裂变、核聚变等只要存在能量的释放，那么就意味着体系发生了质量亏损。A错误
B．α衰变是指衰变产生α粒子，B正确
C．经过一个半衰期未发生衰变的质量为原来的一半，遵循统计规律，不是原子数目减为原来的一半，C错误
D．裂变反应堆中，镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，D正确
7．AC
【解析】
【详解】
A.根据核反应方程的质量数与质子数守恒，那么，中X就是He，故A正确；
B.半衰期适用大量原子核的衰变规律，对少数原子核的衰变不适应，故B错误；
C. Ra原子核的质量为226.0254u，衰变后产生的Rn原子核的质量为222.0175u， X原子核的质量为4.0026u，依据，质量亏损为△m=226.0254u-222.0175u-4.0026u=0.0053u，因1u相当于931MeV，则有1个Ra原子核发生衰变放出的能量约为4.9M?eV，故C正确；
D. Ra衰变后变成Rn，放出能量，则其比结合能变大，故D错误；
8．CD
【解析】
【详解】
A.核反应堆可以利用重水作为慢化剂减缓中子的速度，而是用镉棒控制重核裂变的反应速度，故选项A错误；
B.放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发射光子，故选项B错误；
C.氪核衰变为锆核的过程中，质量数不变，电荷数增加4，可知要经过4次衰变；故选项C正确；
D.较重的核分裂成中等质量大小的核或较轻的核合并成中等质量大小的核，即发生裂变与聚变反应，它们的比结合能都会增加，故选项D正确。
9．BD
【解析】
【详解】
A.α?衰变时放出的能量比较小，目前核电站利用的是铀核发生裂变时释放的能量，故A错误；
B.照相机的镜头呈现淡紫色是光的干涉现象，因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色，而膜的厚度是唯一的，所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头，一般情况下都是让绿光全部进入的，这种情况下，你在可见光中看到的镜头反光其颜色就是淡紫色，故B正确；
C.我国的民用电为：u=220sin100πtV，故C错误；
D.轻子是不参与强相互作用的粒子，电子是最早发现的轻子，故D正确；
10．ABD
【解析】
【详解】
A.该核反应的过程中释放大量的能量，结合爱因斯坦质能方程可知，钡核的比结合能比铀核的比结合能大，故A正确；
B.取碰撞前中子的速度方向为正方向，根据动量守恒有：
mv0＝mv1+2mv2，
依据能量守恒有：
解得
故中子的动能为：，故B正确；
C.要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会快一些，故C错误；
D.水泥防护层作用是屏蔽裂变产物的射线，故D正确。
11．（1）H+2n→H（2）6.24105Mev
【解析】（1）根据电荷数守恒、质量数守恒可知，核反应方程式为： H+2n→H；
（2）该核反应中质量亏损：△m=1.0073u+2×1.0087u-3.0180u=0.0067u，
则释放的核能：△E=△mc2=0.0067×931.5MeV=6.24105Mev。
12．（1）→++；（2）1.86MeV；（3）0.5kg
【解析】
【详解】
（1）根据质量数和电荷数守恒可得衰变方程为：→++
（2）上述衰变过程的质量亏损为：△m＝mu﹣mPa﹣mα﹣me，放出的能量为：△E＝c2?△m，代入题给数据得：△E=23 8.0290﹣234.0239﹣4.0026﹣0.0005u=0.002×931=1.86MeV。
（3）总质量（m0）、衰变质量（m）、衰变时间（t），半衰期（T）之间关系为：
，将m0＝2kg，T0＝45亿年，t＝90亿年，代入解得： ，
故还剩余0.5kg。
13．镉棒 正电子
【解析】
【详解】
核电站所需的能量是由铀核裂变提供的，裂变过程中利用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代表正电子.
14． 1.64×10-13J.
【解析】
【详解】
一个高能γ光子，经过重核附近时与原子核场作用，能产生一对正负电子， ． 根据质能关系得，γ光子的能量至少为△mc2=2mec2=1.64×10-13J.