山东省济南历城四中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 达标作业（含解析）

4.4核能的利用与环境保护
1．下列说法正确的是
A．在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应
B．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化
C．比结合能越小，原子核结合得越牢固，原子核越稳定
D．轻核聚变后，比结合能减少，因此反应中释放能量
2．科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→＋＋4.9 MeV和，下列表述正确的有( )
A．X是电子
B．Y的质子数是3，中子数是6
C．两个核反应都没有质量亏损
D．氘和氚的核反应是核聚变反应
3．下列有关核反应、核能和核电站的说法中正确的是(　　)
A．由ΔE＝Δmc2可知，核反应过程如果有质量亏损，则能量不守恒
B．铀块的大小是链式反应能否进行的重要因素
C．裂变核反应堆中，通常用镉棒让快中子减速
D．重核裂变比轻核聚变产能效率高
4．如图所示，“核反应堆”通过可控的链式反应实现核能的释放，核燃料是铀棒，在铀棒周围放“慢化剂”，快中子和慢化剂中的碳原子核碰撞后，中子能连减少变为慢中子。下列说法不正确的是（ ）
A．中子的速度不能太快，否则不能发生核裂变
B．链式反应是指由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程
C．裂变之后的新核氪的比结合能小于铀核的比结合能
D．一个裂变释放的能量是200MeV，则该核反应中质量亏损约为
5．1934年，约里奥—居里夫妇用粒子轰击，发现了放射性磷和另一种粒子，并因这一伟大发现而获得诺贝尔物理学奖．关于该反应下列说法中正确的是
A．该反应的方程式为
B．反应物具有很强的穿透能力，但电离本领较弱
C．该反应能放出大量的热，核电站常利用该反应来发电
D．生成的和自然界天然的一样，可作示踪原子
6．关于我国已建成的秦山和大亚湾核电站，下面说法正确的是（　　）
A．它们都是利用核裂变释放的核能
B．它们都是利用核聚变释放的核能
C．一座利用核裂变释放的核能，一座利用核聚变释放的核能
D．以上说法都不对
7．在核反应堆中，为了使快中子的速度减慢，可选用作为中子减速剂的物质是（ ）
A．氢 B．镉 C．氧 D．水
8．典型的铀核裂变时生成钡和氮，同时放出x个中子：，铀235质量为m1，中子质量为m2，钡144质量为m3，氪89的质量为m4，下列说法正确的是（ ）
A．该核反应类型属于人工转变
B．该反应放出能量（m1－2m2－m3－m4）c2
C．x的值是2
D．该核反应比聚变反应对环境的污染少
9．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
10．对公式的正确理解是（ ）
A．如果物体的能量减少了，它的质量也一定相应减少
B．如果物体的质量增加了，它的能量也一定相应增加
C．是某原子核在衰变过程中增加的质量
D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是，则这些核子与组成的原子核的质量之差就是
11．在核反应堆中,控制核裂变速度的方法是______________________________.
12．2011年3月，日本发生了强烈地震并引发了海啸，对福岛核电站造成了很大的破坏，如图所示。
（1）核电站是利用___________能来发电的，其能量是原子核发生了核____________（选填“裂变”或“聚变”）产生的；
（2）由于一系列的爆炸，使得大量的核燃料外泄，周围的人们处在核污染中。如图2中A、B、C中是核辐射标志的是___________；
（3）为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是用_________的方法来改变内能的。
13．如图所示为远距离输电系统示意图，请指出：
（1）发电机的工作原理是：_________________.
（2）假设该系统中的发电厂是核电站，请在下面方框内填写核电站发电过程中的能量转化情况。______， ______
（3）用核能的优点是节约化石能源，你再举一例既节约化石能源又环保的能源___________。
参考答案
1．A
【解析】
A. 在铀核的裂变中，发生链式反应的最小体积称为“临界体积”，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应，故A项正确；
B. 半衰期的大小与温度无关，由原子核内部因素决定，故B项错误；
C. 比结合能越大，把原子核分成核子所需要的能量越多，说明原子核结合得越牢固，原子核越稳定，故C项错误；
D. 比结合能小的核子结合成比结合能大的原子核时有质量亏损，释放核能。轻核聚变后，比结合能增大，因此反应中释放能量，故D项错误。
2．D
【解析】
根据质子数守恒和质量数守恒可知X是中子，A错误；Y的质子数为3，中子数为3，B错误；两反应均放出能量，由质能方程可知一定有质量亏损，则C错误；氘和氚的核反应是核聚变反应，则D正确；故选D．
【点睛】
解决本题的关键知道核聚变的特点，知道在核反应中电荷数守恒、质量数守恒，基础题．
3．B
【解析】
A. 在核反应中，有质量亏损，但是能量是守恒的，故A错误。
B. 若铀的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生，故B正确。
C. 裂变核反应堆中，通常用慢化剂，比如重水等让快中子减速，故C错误。
D. 轻核聚变比重核裂变产能效率高，故D错误。
4．C
【解析】
A.中子的速度不能太快，否则无法被铀核捕获，裂变反应不能进行下去，故A正确；
B.链式反应是指由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，故B正确；
C.重核裂变，质量亏损，释放核能，比结合能大的原子核稳定，故新核氪的比结合能大于铀核的比结合能，故C错误；
D. 根据爱因斯坦质能方程可知，一个裂变释放的能量是200MeV，此过程中的质量亏损为：
故D正确。
5．A
【解析】
A. 根据约里奥—居里夫妇实验，该反应的方程式为，故A正确；
B.反应物具有很强的电离本领，但穿透能力较弱，故B错误；
C.目前核电站都是利用核裂变发电的，不是利用该反应来发电的，故C错误；
D.自然界天然的没有放射性，不能作为示踪原子，故D错误．
6．A
【解析】
我国已建成的秦山和大亚湾核电站都是利用核裂变释放的核能。
A．描述与分析相符，故A正确.
B．描述与分析不符，故B错误.
C．描述与分析不符，故C错误.
D．描述与分析不符，故D错误.
7．D
【解析】
试题分析：在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂，D正确
考点：核反应堆
【名师点睛】了解核反应堆的原理及减速剂的作用；在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。
8．B
【解析】
A.该核反应是核裂变，可以自发进行，不是人工控制的，故A不符合题意；
B.根据质量数守恒，有：235＋1=144＋89＋x。解得x=3，根据爱因斯坦质能方程，该反应放出能量为
ΔE=Δmc2=（m1＋m2－m3－m4－3m2）c2=（m1－m3－m4－2m2）c2
B符合题意，C不符合题意；
D.该核反应生成两种放射性元素，核污染较大，D不符合题意.
9．BD
【解析】
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
10．ABD
【解析】
A.一定的质量对应一定的能量，物体的能量减少了，它的质量也一定相应减少，即发生质量亏损为，故选项A符合题意；
B.如果物体的质量增加了，它的能量也一定相应增加，故选项B符合题意；
C.某原子核在衰变过程中时，一定发生质量亏损，故选项C不合题意；
D. 在把核子结合成原子核时，若放出的能量是，则这些核子与组成的原子核的质量之差就是，即发生质量亏损为，故选项D符合题意。
11．用控制棒控制链式反应速度，用水降低中子运动的速度
【解析】
[1]在核反应堆中,控制核裂变速度的方法是用控制棒控制链式反应速度，用水降低中子运动的速度。
12．核 裂变 C 热传递
【解析】
（1）[1][2]．核电站是利用核能来发电的，其能量是原子核发生了核裂变产生的；
（2）[3]．如图2中C是核辐射标志；
（3）[4]．为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是用热传递的方法来改变内能的。
13．电磁感应 核能 机械能 太阳能
【解析】
（1）[1]．发电机的工作原理是：电磁感应.
（2）[2][3]．核电站发电过程中的能量转化情况：核能→内能→机械能→电能；
（3）[4]．用核能的优点是节约化石能源，既节约化石能源又环保的能源还有太阳能。