山东省古交市第二高级中学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 质量检测（含解析）

4.4核能的利用与环境保护
1．秦山核电站发电的能量来自于（　　）
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．原子核人工转变放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．化学反应放出的能量
2．2020年3月15日中国散列中子源利（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。CNSN是我国重点建设的大科学装置，将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。下列关于中子研究的说法正确的是（ ）
A．α粒子轰击，生成，并产生了中子
B．经过4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个
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
3．我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”（又被称为“人造太阳”）将在2020年投入运行。其所发生的可控核聚变方程是，已知、、和X的质量分别为m1、m2、m3和m4，真空中的光速为c。下列说法正确的是（　　）
A．X是质子
B．大亚湾核电站利用核聚变发电
C．该核反应所释放的核能为?E =(m1 +m2?m3?m4)c2
D．和的比结合能之和大于的比结合能
4．下列说法正确的是（　　）
A．根据?E=?mc2可以计算核反应中释放的核能
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
C．目前核电站利用的核反应是裂变，核燃料为氘
D．目前核电站利用的核反应是聚变，核燃料为铀
5．秦山核电站是我国第一座自主研究、设计和建造的核电站，它为中国核电事业的发展奠定了基础．秦山核电站的能量来自于
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．人工放射性同位素衰变放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．轻核聚变放出的能量
6．关于核能，下述正确的是
A．它是可再生能源
B．它只能通过重核裂变获得
C．它是原子核结构发生变化时放出的能量
D．重核裂变的反应速度无法控制
7．日本福岛第一核电站在地震后，数秒内就将控制棒插入核反应堆芯，终止了铀的裂变链式反应．但海啸摧毁了机组的冷却系统，因裂变遗留的产物铯、钡等继续衰变不断释放能量，核燃料棒温度不断上升．则下列说法正确的是
A．控制棒通过吸收中子来实现对核反应的控制
B．衰变释放的射线中，α射线的穿透力最强
C．日本后来向反应堆灌注海水，既可以降温，也减慢衰变速度，从而控制核污染
D．核裂变遗留物铯、钡等原子的质量可能比铀原子质量更大
8．2011年3月由9.0级地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，导致大量泄露在大气中，是一种放射性物质，会发生β衰变而变成元素．下列说法中正确的是
A．福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电
B．发生β衰变的方程式为
C．原子核内53个质子，78个中子
D．如果将碘131的温度降低到0度以下，可以延缓其衰变速度
9．近几年日本、印度等许多国家积极发展“月球探测计划”，该计划中的科研任务之一是探测月球上氦3的含量．氦3是一种清洁、安全和高效的核发电燃料，可以采用在高温高压下用氘和氦3进行核聚变反应发电．若已知氘核的质量为2.0136u，氦3的质量为3.0150u，氦核的质量为4.00151u，质子质量为1.00783u，中子质量为1.008665u，1u相当于931.5MeV．则下列说法正确的是（ ）
A．一个氘和一个氦3的核聚变反应释放的核能约为17.9MeV；
B．氘和氦3的核聚变反应方程式：+→+X，其中X是质子；
C．因为聚变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少．
D．目前我国的秦山、大亚湾等核电站广泛使用氦3进行核聚变反应发电．
10．下列说法中正确的是（ ）
A．人类对原子核具有复杂的认识是从发现天然放射现象开始的
B．在热中子反应堆中，镉棒的作用是控制反应速度的
C．玻尔的原子理论能成功解释氢原子光谱的实验规律，也能很好地解释氦原子的光谱现象
D．在核反应中，与的结合能之和比结合能大
11．利用________工作时释放出的能量使水汽化形成蒸汽以推动汽轮机组发电，这就是________的工作原理．
12．核电站由核岛（主要包括________和________）、常规岛(主要包括________和________)及配套设施组成．核电站与其他发电厂的不同点，主要在________部分．
13．利用反应堆中的核燃料________放出的核能转变为________的发电厂，叫做________.
参考答案
1．C
【解析】
秦山核电站发电的能量来自于重核裂变放出的能量，故ABD错误，C正确。
故选C。
2．D
【解析】
A．α粒子轰击，生成，并产生了质子，选项A错误；
B．经过4次α衰变，2次β衰变，新核质量数为222，电荷数为86，中子数为136，原来的原子核中子数为238-92=146，则与原来的原子核相比，中子数少了10个，选项B错误；
C．放射性β射线其实质是高速电子流，选项C错误；
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度，选项D正确。
故选D。
3．C
【解析】
A．由质量数守恒和核电荷数守恒，写出核反应方程为
则X为中子，故A错误；
B．大亚湾核电站利用核裂变发电，故B错误；
C．由爱因斯坦质能方程可知，该核反应所释放的核能为
故C正确；
D．比结合能大的原子核稳定，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核时，同时释放能量，则更稳定，比结合能大，由于核子数守恒，则反应后的结合能大于反应前和的结合能之和，故D错误。
故选C。
4．A
【解析】
A．根据?E=?mc2可以计算核反应中释放的核能，式中?m是核反应中的质量亏损，选项A正确；
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，选项B错误；
CD．目前核电站利用的核反应是核裂变，核燃料为铀，选项CD错误。
故选A。
5．C
【解析】
秦山核电站的能量来自于重核裂变放出的能量，故C正确，ABD错误。
6．C
【解析】
A．核能是新能源，但不是再生能源，A错误；
B．轻核的聚变也能产生核能，比如氢弹，B错误；
C．它是原子核结构发生变化时，产生新核，出现质量亏损，从而放出的能量，C正确；
D．轻核的聚变的反应速度无法控制，而重核裂变的反应速度可以控制，D错误；
故选C。
7．A
【解析】
A．控制棒通过吸收中子来实现对核反应的控制，故A正确；
B．衰变释放的射线中，γ射线的穿透力最强，α射线的电离能力最强，故B错误；
C．日本后来向反应堆灌注海水，因为海水可使中子速度减慢，增大了衰变的速度，故C错误；
D．因为核反应有能量释放，可知钡等原子的质量比铀原子质量小，故D错误。
故选A。
8．BC
【解析】
福岛第一核电站是利用重核裂变释放的核能进行发电的，故A错误；根据衰变过程中质量数和电荷数守恒得发生β衰变的方程式为 ，故B正确；53131I中有53个质子，131表示质量数，所以有78个中子，故C正确；衰变速度与外界因素无关，只与原子核内部因素有关，故D错误；故选BC．
点睛：知道半衰期的意义．知道zxI中，x为质量数，z为核电荷数．半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的．
9．AB
【解析】
根据电荷数守恒和质量数守恒知X为质子．故B正确．根据质能方程知△E=△mc2=（2.0136u+3.0150u-4.00151u-1.00783u）×931.5MeV=17.9MeV．故A正确．因为聚变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量减小，但是质量数不变，选项C错误；目前我国的秦山、大亚湾等核电站广泛使用重核裂变反应发电，选项D错误；
10．ACD
【解析】
A． 人们认识到原子核有复杂的结构是从天然放射现象开始。故A正确；
B． 在核电站中利用镉棒吸收中子，控制链式反应的速度，但目前的核电站都是利用裂变反应，不是热中子反应堆中。故B错误；
C． 玻尔的原子理论能成功解释氢原子光谱的实验规律，也能很好地解释氦原子的光谱现象。故C正确；
D． 在核反应中释放能量，所以， 与的结合能之和比结合能大，故D正确。
故选：ACD。
11．反应堆 核电站
【解析】
[1][2]利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站，所以核电站的工作原理是利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电。
12．反应堆 蒸汽发生器 汽轮机 发电机 核岛
【解析】
[1][2]核岛是核电站安全壳内的核反应堆及与反应堆有关的各个系统的统称，核岛的主要功能是利用核裂变能产生蒸汽，所以核岛（主要包括反应堆和蒸汽发生器）；[3][4]常规岛的主要功能是将核岛产生的蒸汽的热能转换成汽轮机的机械能，再通过发电机转变成电能，所以常规岛(主要包括汽轮机和发电机及配套设施组成；[5]核电站与其他发电厂(火电站)获得内能的方式不同，核电站是把裂变释放的核能转化为内能，火力发电站是把燃料的化学能转化为内能，所以核电站与其他发电厂(火电站)的不同点，主要在核电站的核岛部分。
13．裂变 电能 核电站
【解析】
[1][2][3]由于核裂变是可控的，故核电站中的核反应堆就是通过核裂变过程中释放核能带动发电机发电的，所以核电站是利用反应堆中的核燃料裂变放出的核能转变为电能的发电厂。