山东省东平高级中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：4.4核能的利用与环境保护 巩固练习（含解析）

4.4核能的利用与环境保护
1．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
2．据BBC报道，前英国政府辐射事务顾问巴斯比博士表示，日本核电站的问题极为严重，尤其令人担心的是福岛核电站三号反应堆．他称，该反应堆现在遇到了麻烦，因为它使用的是一种不同的燃料：它不是铀，而是一种铀钚混合燃料，而钚是极为危险的，因此一旦这种物质泄漏出来，将使海啸灾难雪上加霜．钚是世界上毒性第二大的物质（世界上毒性第一大的物质为钋）．一片药片大小的钚，足以毒死2亿人，5克的钚足以毒死所有人类．钚的毒性比砒霜大4.86亿奥倍，一旦泄露入太平洋全人类都玩完！239Pu，半衰期24390年．关于钚的危害的认识，你认为错误的是（ ）
A．钚是具有很强的放射性 B．钚是重金属，进入人体会破坏细胞基因从而导致癌
C．钚的半衰期比铀要长的多 D．钚核的裂变反应能放出巨大的能量
3．核反应堆不锈钢外壳内除核燃料棒和控制棒以外还通入水，这些水除了起冷却作用外还起了（　　）
A．使中子减速的作用 B．使中子加速的作用
C．吸收放射性物质 D．吸收反应发出的射线
4．人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图 所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法错误的是（　　）
A．由图可知，原子核 D 和 E 聚变成原子核 F 时会有质量亏损要放出能量
B．由图可知，原子核 A 裂变成原子核 B 和 C 时会有质量亏损，要放出核能
C．已知原子核 A 裂变成原子核 B 和 C 时放出的 γ 射线能使某金属板逸出光电子，若不改变频率只 增加 γ 射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大
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
5．如图是慢中子反应堆的示意图，对该反应堆的下列说法中正确的是（ ）
A．铀235容易吸收快中子后发生裂变反应
B．快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应
C．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，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慢一些
D．要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些
6．100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子。后来，人们用α粒子轰击Ni核也打出了质子：。此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能。下列说法中正确的是（　　）
A．该反应中的X是正电子，目前人类获得核能的主要方式是核衰变
B．该反应中的X是中子，目前人类获得核能的主要方式是核裂变
C．该反应中的X是中子，目前人类获得核能的主要方式是核聚变
D．该反应中的X是电子，目前人类获得核能的主要方式是核聚变
7．科学家发现在月球上含有丰富的He（氦3）。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为 聚变下列表述正确的是（　　）
A．聚变反应产生了新的原子核 B．聚变反应不会释放能量
C．聚变反应没有质量亏损 D．目前核电站都采用He聚变反应发电
8．2017年11月17日，“中国核潜艇之父”——黄旭华获评全国道德模范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座”的场景感人肺腑。下列有关核反应的说法错误的是（　　）
A．目前核潜艇是利用重核裂变提供动力
B．重核裂变反应中一定有质量亏损
C．，式中d＝2
D．铀核裂变后生成的新核比铀核的比结合能小
9．人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是( )
A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量
B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能
C．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度
D．在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏
10．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
11．100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子。后来，人们用α粒子轰击60Ni核也打出了质子：，该反应中的X是_________（选填“电子”、“正电子”或“中子”）。此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能。目前人类获得核能的主要方式是_________（选填“核衰变”、“核裂变”或“核聚变”）。
12．为了核电站的安全，防止放射性物质的泄漏，核电站设置了四道屏障，即________、________、________、________.
13．核电站发电过程中的能量转化情况是：________能通过热交换器转化为内能，又通过汽轮机转化为________能，最后通过发电机转化为________能．
参考答案
1．AD
【解析】
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。
2．D
【解析】
A.由题意描述可知，钚有很强的放射性，射线对环境会造成污染危害，故A正确；
B.钚进入人体会导致基因突变，使正常组织发生癌变，故B正确；
C.钚半衰期比铀要长，因此其危害性大，故C正确；
D.钚核的裂变反应能放出巨大的能量可以为人类服务，这不算是其危害性，故D错误．
本题选错误的，故选D．
3．A
【解析】
核反应堆不锈钢外壳内除核燃料棒和控制棒以外还通入水，这些水除了起冷却作用外还起了使中子减速的作用，故BCD错误，A正确。
故选A。
4．C
【解析】
A．由图象可知，D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核D和E聚变成原子核F时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放出核能，故A正确，不符合题意；
B．由图象可知，A的核子平均质量大于B与C核子的平均质量，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能，故B正确，不符合题意；
C．光电电子的最大初动能是由入射光的频率决定的，与入射光的强度无关，增加入射光的强度，光电子的最大初动能不变，故C错误，符合题意；
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，故D正确，不符合题意；
故选C。
5．B
【解析】
铀235容易吸收慢中子后发生裂变反应，故A错误；快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应，故B正确；控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，故CD错误。所以B正确，ACD错误。
6．B
【解析】
根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，为中子；目前人类获得核能的主要方式是核裂变。
故选B。
7．A
【解析】
A．聚变反应产生了新原子核，故A正确；
BC．聚变反应有质量亏损，所以要放出大量能量，故BC错误；
D．目前核电站都采用铀核的裂变反应；故D错误。
故选A。
8．D
【解析】
本题考查对裂变反应的理解。
【详解】
A．目前世界上的核潜艇都是利用重核裂变提供动力，A正确，不符合题意；
B．重核裂变释放能量，一定存在质量亏损，B正确，不符合题意；
C．由核反应中质量数守恒可知d＝2，C正确，不符合题意；
D．铀核裂变后生成的新核更稳定，比结合能比铀核的比结合能大，D错误，符合题意。
故选D。
9．BCD
【解析】
A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要放出能量，A错误；
B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能，B正确；
C．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，C正确；
D．在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏，D正确。
故选BCD。
10．AB
【解析】
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．
11．中子 核裂变
【解析】
[1]．反应中的X质量数为1，电荷数为0，为中子；
[2]．目前人类获得核能的主要方式是核裂变。
12．陶瓷芯块 燃料包壳 压力壳 安全壳
【解析】
[1][2][3][4]在核电站中，为了核电站的安全，防止放射性物质泄漏，在核燃料和环境外部空气之间共设置了四道屏障，第一道屏障是燃料芯块，放在氧化铀陶瓷芯块中，使绝大部分裂变产物和气体产物保存在芯块内；第二道屏障是燃料包壳。燃料芯块密封在锆合金制造的包壳中，构成核燃料芯棒，锆合金具有足够的强度且在正常运行温度下不与水发生反应；第三道屏障是压力容器和管道构成反应堆冷却剂系统，将核燃料芯棒封闭在厚度20cm以上的钢质耐高压系统中，避免放射性物质泄漏到反应堆厂房内；第四道屏障是反应堆安全壳，用预应力钢筋混凝土构筑而成，壁厚近100cm，内表面加有钢衬，抗御来自内部或外界的飞出物，防止放射性物质进入环境，所以核电站设置了四道屏障，即陶瓷芯块、燃料包壳、压力壳、安全壳。
13．核 机械 电
【解析】
[1]核电站发电过程中的能量转化情况：在核电站中将核能先通过热交换器转化为介质的内能，[2]再通过汽轮机推动发电机的转子转动，转化为机械能，[3]并在发电机中最终转化为电能。