山东省济南济北中学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 配套作业（含解析）

4.4核能的利用与环境保护
1．原子反应堆是实现可控的重核裂变链式反应的一种装置，它主要的组成部分有( )．
A．核燃料棒、减速剂、冷却系统、控制棒和防护系统
B．核燃料棒、减速剂、发热系统、传热系统和防护系统
C．核燃料棒、减速剂、碰撞系统、传热系统和防护系统
D．核燃料棒、中子流、原子能聚存系统、输送系统和防护系统
2．原子弹爆炸时的主要杀伤因素是( ).
A．光热辐射 B．贯穿本领 C．冲击波 D．放射性污染
3．原子核的裂变和聚变都是人类利用原子核能的途径，我国已建成了秦山和大亚湾两座核电站．下面关于这两座核电站的说法正确的是( )．
A．它们都是利用核裂变释放原子核能
B．它们都是利用核聚变释放原子核能
C．秦山核电站是利用核裂变释放原子核能，大亚湾核电站是利用核聚变释放原子核能
D．以上说法都不正确
4．核电站利用核能发电，它的核心设备是反应堆，下列说法正确的是（ ）
A．反应堆是用人工方法控制链式反应速度并获得核能的装置
B．目前核电站都是通过聚变反应来利用核能
C．控制棒的作用是使中子减速，从而控制链式反应的速度
D．通入反应堆中的水起冷却作用和吸收中子的作用
5．人类对核能的开发和利用不断取得新的进展，根据目前的科研水平，你认为下列关于原子弹和核电站的说法中正确的是
A．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变
B．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变
C．原子弹对聚变的链式反应不加控制
D．核电站控制裂变的链式反应速度
6．关于核能的下列说法中，不正确的是
A．核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的
B．如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会释放出巨大的能量，发生猛烈爆炸
C．氢弹是利用轻核聚变制成的武器
D．原子弹是利用轻核聚变和重核裂变而制成的核武器
7．原子弹和核电站的根本区别是
A．核电站利用核聚变，原子弹利用核裂变
B．核电站利用核裂变，原子弹利用核聚变
C．核电站控制裂变的链式反应速度，原子弹对裂变的链式反应速度不加控制
D．核电站控制聚变的链式反应速度，原子弹对聚变的链式反应速度不加控制
8．尽管日本福岛核电站发生了严重的核泄漏事故，但人们不会因此停下和平利用核能发电为人类造福的脚步。关于现已建成的核电站，下列说法正确的是
A．核电站发电是利用核聚变原理
B．核电站发电是利用核裂变原理
C．核反应堆工作时直接将核能转化为电能
D．核反应堆的链式反应速度是不可控的
9．1933年至1934年间，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为＋→＋，反应生成物像天然放射性元素一样衰变，放出正电子e，且伴随产生中微子ν，核反应方程为→＋＋。则下列说法正确的是(　　)
A．当温度、压强等条件变化时，放射性元素的半衰期随之变化
B．中微子的质量数A＝0，电荷数Z＝0
C．正电子产生的原因可能是核外电子转变成的
D．两个质子和两个中子结合成一个α粒子，则质子与中子的质量之和一定等于α粒子的质量
10．有关近代原子物理的若干叙述，下列说法正确的是
A．卢瑟福通过分析α粒子轰击氮核实验结果，发现了中子
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应
C．玻尔理论指出原子可以处于连续的能量状态中
D．现已建成的核电站利用的是放射性同位素衰变放出的能量
11．核反应堆主要构造有______________________________；它跟一般发电厂的主要区别在_______________.
12．为了核电站的安全,防止核放射性物质和辐射的泄漏,核电站设置了四道屏障：第一道是______________________________，能______________________________，第二道是______________________________，把_______________；第三道是______________________________；第四道是______________________________。
13．核能是一种高效的能源。
（1）在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳（如图甲）。结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是_____________（选填“铝”、“铅”或“混凝土”）

（2）图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射。当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，分析工作人员受到了_________（选填""、""或“”）射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了_____________（选填""、""或“”）射线的辐射。
参考答案
1．A
【解析】
原子反应堆的核燃料是用浓缩铀235制成的铀棒，铀235有易俘获慢中子、不易俘获快中子的特点，为维持链式反应，必须把裂变时产生的速度很大的中子的速度降下来，为此在铀棒周围放上减速剂，快中子与减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，为了使反应堆保持一定的功率，必须控制参与反应的中子数目，以控制核反应的速度，因此在铀棒之间插入一些镉做成的控制棒，镉吸收中子能力很强，靠镉棒插入的深度，来控制调节核反应的速度，核燃料裂变放出的核能大部分转化成热，使反应区温度升高，水或液态金属钠等流体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；
A．与分析相符，故A正确；
B．与分析不符，故B错误；
C．与分析不符，故C错误；
D．与分析不符，故D错误；
故选A。
2．C
【解析】
原子弹爆炸时的主要杀伤因素是爆炸产生的冲击波；
A．光热辐射，与结论不相符，选项A错误；
B．贯穿本领，与结论不相符，选项B错误；
C．冲击波，与结论相符，选项C正确；
D．放射性污染，与结论不相符，选项D错误；
故选C.
3．A
【解析】
核电站都是利用核裂变释放的原子核能的装置，故A正确，BCD错误；
故选A。
4．A
【解析】
A．核电站的核反应堆是利用可控的核裂变反应释放核能的设备。故A正确。
B．核电站主要利用核裂变的可控链式反应来发电的。故B错误。
C．控制棒的作用是控制中子数量，从而控制链式反应的速度，故C错误。
D．冷却剂把反应堆核反应产生的热量传递出去，同时使反应堆冷却，故D错误。
故选A．
5．D
【解析】
AB．原子弹和核电站都是利用核裂变，选项AB错误；
C．原子弹对裂变的链式反应不加控制，选项C错误；
D．核电站控制裂变的链式反应速度，选项D正确；
故选D.
6．D
【解析】
A．核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的，选项A正确，不符合题意；
B．如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会释放出巨大的能量，发生猛烈爆炸，选项B正确，不符合题意；
C．氢弹是利用轻核聚变制成的武器，选项C正确，不符合题意；
D．原子弹是利用重核裂变而制成的核武器，选项D错误，符合题意；
故选D.
7．C
【解析】
AB．核电站和原子弹都是利用核裂变，选项AB错误；
CD．核电站控制裂变的链式反应速度，原子弹对裂变的链式反应速度不加控制，选项C正确，D错误；
故选C.
8．B
【解析】
AB．核电站发电是利用核裂变原理，选项A错误，B正确；
C．核反应堆工作时先将核能转化热能，然后再转化为电能，选项C错误；
D．核反应堆的链式反应速度是可控的，选项D错误；
故选B.
9．B
【解析】
A、放射性元素的半衰期与外界因素无关，故A错误；
B、根据质量数和电荷数守恒可知，中微子的质量数A＝0，电荷数Z＝0，故B正确；
C、正电子产生的原因是核内的质子转化为中子时放出的，故C错误；
D、两个质子和两个中子结合成一个α粒子要释放能量，根据质能方程及质量亏损可知，两个质子与两个中子的质量之和大于α粒子的质量，故D错误。
10．B
【解析】
A．卢瑟福通过分析α粒子轰击氮核实验结果，发现了质子，中子是查德威克发现的，故A错误；
B．太阳内部发生的核聚变，会产生大量的能量，这些能量以太阳光的形式辐射出来，故B正确；
C．玻尔理论指出原子可以处于不连续的能量状态中，能量状态是分立的、量子化的，故C错误；
D．现已建成的核电站利用的是核裂变放出的能量，故D错误。
11．核燃料棒、减速剂、控制棒、冷却系统和保护层 产生内能的方式
【解析】
[1][2]核反应堆主要构造有核燃料棒、减速剂、控制棒、冷却系统和保护层, 它跟一般发电厂的主要区别在产生内能的方式.
12．作为核燃料的二氧化铀陶瓷芯块 将绝大部分的裂变产物留在芯块内 性能相当好的错合金燃料包壳 芯块密封在壳内 压力壳 防辐射泄漏的安全壳
【解析】
[1][2][3][4]为了核电站的安全,防止核放射性物质和辐射的泄漏,核电站设置了四道屏障：第一道是作为核燃料的二氧化铀陶瓷芯块，能将绝大部分的裂变产物留在芯块内；
第二道是性能相当好的错合金燃料包壳，把芯块密封在壳内；第三道是压力壳；第四道是防辐射泄漏的安全壳。
13．混凝土
【解析】
（1）[1]由图乙可知，燃料包壳为铝，压力壳为铅，而安全壳为混凝土；
（2）[2]三种射线中射线给穿过1mm的铝片；而射线能穿过3mm的铝片。