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 同步练习（含解析）

4.4核能的利用与环境保护
1．1964年10月16日，我国第一颗原子弹在罗布泊爆炸成功（如图），有力地打破了超级大国的核垄断，极大地提高了我国的国际地位，原子弹爆炸利用的核变化属于（ ）
A．衰变 B．衰变
C．核裂变 D．核聚变
2．下列说法正确的是（　　）
A．贝克勒尔通过实验最早发现了电子
B．若使放射性物质的温度升高，则其半衰期增大
C．核反应属于重核的裂变
D．核反应堆用过的废料清洁无污染，没有放射性
3．核电被视为人类解决能源问题的终极方案，我国在核电应用和研究方面目前都处于国际一流水平，以下关于轻核聚变和重核裂变的说法正确的是（　　）
A．经轻核聚变过程后核子的平均质量增大
B．经重核裂变过程后原子核的比结合能减小
C．经轻核聚变过程后原子核的比结合能增大
D．目前我国核电站还主要是利用轻核聚变释放的能量来发电
4．中国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”建设顺利，按计划将在今年投入运行实验。聚变与裂变相比有很多优点，下列说法不正确的是（　　）
A．地球上聚变燃料的储量丰富，足以满足聚变的需要
B．轻核聚变更为安全、清洁
C．相同质量的核燃料，轻核聚变反应中产生的能量更多
D．环流器是利用聚变物质的惯性进行约束，即用激光从各个方向照射反应的物质，使它们“挤”在一起发生反应
5．在核反应堆中，吸收一个中子后生成，是重要的核燃料，其衰变方程式为。以下说法正确的是（　　）
A．衰变过程是一个衰变过程
B．衰变过程质量数守恒，所以没有核能量释放
C．衰变过程中的光子是由原子核能级跃迁产生的
D．吸收一个中子后生成的核反应过程是一个衰变过程
6．现有核电站是利用核能发电，对于缓解能源危机起到了重要作用。我们现在利用核能发电主要是利用了（　　）
A．重核的裂变 B．轻核的聚变 C．两种方式共存 D．核能发电对环境污染严重
7．近代物理和技术的发展，极大地改变了人类的生产和生活方式，推动了人类文明与进步。关于近代物理知识下列说法正确的是（　　）
A．原子核的结合能越大，原子核越稳定
B．某些原子核能够放射出β粒子。说明原子核内有β粒子
C．核泄漏污染物能够产生对人体有害的辐射，核反应方程式为，X为电子
D．若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光能可能使该金属发生光电效应
8．2019年8月我国已经建成了新托卡马克（EAST）装置一中国环流器二号M装置（HL—2M），为“人造太阳”创造了条件，其等离子温度有望超过2亿摄氏度，将中国的聚变堆技术提升到了新的高度。设该热核实验反应前氘核（）的质量为，氚核（）的质量为，反应后氦核（）的质量为，中子（）的质量为。关于聚变的说法正确的是（　　）
A．核裂变比核聚变更为安全、清洁
B．由核反应过程质量守恒可知。
C．两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前减少
D．HL—2M中发生的核反应方程式是
9．下列说法正确的是（　　）
A．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据
B．考古专家测出某具骸骨1g碳样品中的含量为活着的生物体1g碳样品中含量的，已知的半衰期为5730年，则该生物死亡时距离今天约11460年
C．核泄露事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为，可以判断x为β射线
D．核反应堆利用石墨吸收中子，控制核反应速度
10．下列说法正确的是（ ）
A．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据
B．考古专家测出某具骸骨lg碳样品中 的含量为活着的生物体lg碳样品中含量的 ，已知的半衰期为5730年，则该生物死亡时距今约11460年
C．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为 → +x可以判断x为β射线
D．核反应堆利用石墨吸收中子控制核反应速度
11．反应堆中的控制棒的作用是吸收________，将它抽出或插入反应堆，可以加快、减速或停止________．进入反应堆内部的水，一方面作为________，另一方面作为________，将反应产生的热量带走．核燃料被封装在厚重的钢制压力容器内，这个容器既能 ________、________，还要能吸收逃离堆芯的________.
12．核电是________、________、________的能源.
13．为了能有效地控制裂变的________速度，就必须建立一种装置，使重核不但能进行链式反应，而且中子的________是可以控制的，这种装置叫做________.
参考答案
1．C
【解析】
原子弹是利用核裂变的链式反应原理制成的，故C正确，ABD错误。
故选C。
2．C
【解析】
A．贝克勒尔通过实验最早发现放射性现象，汤姆逊最早发现了电子，选项A错误；
B．放射性物质的半衰期与外界条件无关，选项B错误；
C．核反应属于重核的裂变，选项C正确；
D．核反应堆用过的废料仍有放射性，有污染，选项D错误。
故选C。
3．C
【解析】
A．轻核聚变过程放出能量，有质量亏损，则经轻核聚变过程后核子的平均质量减小，选项A错误；
B．经重核裂变过程后，由于放出核能，则原子核的比结合能变大，选项B错误；
C．经轻核聚变过程后，由于放出核能，原子核的比结合能增大，选项C正确；
D．目前我国核电站还主要是利用重核裂变释放的能量来发电，选项D错误。
故选C。
4．D
【解析】
A．地球上聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核，选项A正确；
B．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁，选项B正确；
C．对于相同质量的核燃料，轻核聚变产生的核能比重核裂变产生的核能多，选项C正确；
D．环流器是目前性能最好的一种磁约束装置，是利用磁场来约束参与反应的物质，选项D错误。
本题选不正确的，故选D。
5．C
【解析】
A．由衰变过程放出粒子，则其为衰变过程，故A错误；
B．衰变过程质量发生亏损，由爱因斯坦质能方程可知，衰变过程放出能量，故B错误；
C．衰变过程中产生的原子核不稳定而发生跃迁同时放出光子即释放能量，故C正确；
D．吸收一个中子后生成的核反应过程没有放出粒子，也不是一个衰变过程，故D错误。
故选C。
6．A
【解析】
核能发电是利用铀原子核裂变时发出的核能来发电的，即利用了重核的裂变，故A正确，BCD错误。
故选A。
7．C
【解析】
A．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故A错误；
B．原子核能够放射出β粒子，是由于原子核内发生β衰变，其中的中子转化为质子而放出的电子，故B错误；
C．根据量子说守恒与电荷数守恒可知，核反应方程式中，可以判断X的质量数为0，电荷数为
Z=55－56=－1
所以X为电子，故C正确；
D．根据玻尔理论可知，氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时减小的能量大于氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时减小的能量，所以氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光子的能量大于氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光的能量，根据光电效应发生的条件可知，若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，故D错误。
故选C。
8．D
【解析】
A．轻核聚变比核裂变更为安全、清洁，选项A错误；
B．核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，因此
选项B错误；
C. 两个轻核结合成质量较大的核，根据质量亏损与质能方程，则有聚变后比结合能将增大，选项C错误；
D．根据质量数和核电荷数守恒知 HL—2M中发生的核反应方程式是
选项D正确。
故选D。
9．BC
【解析】
A．原子的特征谱线说明原子只能处于不连续的、分立的能级上，是原子具有分立能级的有力证据，故A错误；
B．考古专家发现某具骸骨1g碳样品中的含量是活着的生物体1g碳样品中含量的，可知经历了2个半衰期，的半衰期为5730年，则确定该生物死亡时距离今天约11460年，故B正确；
C．根据电荷数守恒和质量守恒有
即的电荷数为，质量数为0，可知为电子，即为β射线，故C正确；
D．镉具有很大的中子吸收界面，所以用来吸收裂变产生的中子，而不是石墨，故D错误。
故选BC。
10．BC
【解析】
A． 原子的特征谱线说明原子只能处于不连续的、分立的能级上，是原子具有分立能级的有力证据。故A错误；
B． 考古专家测出某具骸骨lg碳样品中 的含量为活着的生物体lg碳样品中含量的，经过2个半衰期，故该生物死亡时距今约11460年，故B正确；
C． 根据电荷数守恒、质量数守恒知，x的电荷数为-1，质量数为0，可知x为电子。故C正确；
D． 镉具有很大的中子吸收界面，所以用来吸收裂变产生的中子。故D错误。
故选：BC。
11．中子 链式反应 减速剂 冷却剂 耐高压 防辐射 中子：
【解析】
[1][2]核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的，控制棒的作用是控制中子数量，从而控制链式反应的速度，所以反应堆中的控制棒的作用是吸收中子，将它抽出或插入反应堆，可以加快、减速或停止链式反应；[3][4]水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆中的热量传出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，所以进入反应堆内部的水，一方面作为减速剂，另一方面作为冷却剂，将反应产生的热量带走；[5][6][7]核燃料被封装在厚重的钢制压力容器内，这个容器既能耐高压、防辐射，还要能吸收逃离堆芯的中子。
12．经济 安全 干净
【解析】
[1][2][3]核电站在运行时不会产生对环境污染的气体物质，是比较清洁的能源，核电发电是利用的核裂变，可以释放大量的能量，因此核能的特点就是用料省，运输方便，产能多，所以核电是经济、安全、干净的能源。
13．链式反应 再生率 核反应堆
【解析】
[1][2]核裂变就是指较大的原子核利用中子轰击裂变成两个较小的原子的过程，这些中子再引起其他铀核裂变就可以使裂变反应不断进行下去，这种反应叫做链式反应；要使核能长期释放，必须有效地控制这种反应的速度，就必须建立一种装置，使重核不但能进行链式反应，而且中子的再生率是可以控制的，
[3]核反应堆就是一种能控制这种反应速度的装置。