山东省章丘中学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 课时作业（含解析）

4.4核能的利用与环境保护
1．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是　　
A．射线是高速运动的电子流
B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D．的半衰期是5天，100克原子经过10天后还剩下25克
2．下列关于核反应的说法中正确的是　　

A．目前已建成的核电站的能量都来自于重核裂变
B．重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少
C．由图可知，原子D和E聚变成原子核F要吸收能量
D．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C要放出核能
3．以下有关近代物理内容的几种说法中正确的是(　　)
A．重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小
D．用14 eV光子照射位于基态的氢原子，可使其电离
4．关于原子和原子核，以下说法正确的是
A．汤姆孙首先发现了电子，并提出了原子的核式结构模型
B．一个氢原子从n=3的能级发生跃迁，可能只辐射1种频率的的光子
C．10个原子核经过一个半衰期后，一定还剩5个原子核没发生衰变
D．核电站利用的核能主要来源于重核的裂变
5．下列说法中不正确的是( )
A．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变
B．原子核内的中子转化成质子和电子，产生的电子发射到核外就是射线
C．氢原子从激发态向基态跃迁时，电子的动能增加，电势能减少，原子总能量减少
D．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核，经7.6天后一定剩下1个原子核
6．我国已建成的秦山、大亚湾等十几座核电站，有效的解决了工农业生产中的电力需求问题．目前这些正在工作中的核电站利用的是（）
A．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
7．下列关于原子核的说法中，正确的是（? ）
A．原子核衰变可同时放出α、β、r射线
B．核反应中电量和质量都守恒
C．利用某些放射性元素的半衰期可以推断古代文物的年代
D．在核电站中可以利用石墨来控制链式反应速度（石墨是减速剂，隔棒才是控制棒）
8．2011年3月11日下午，日本东部海域发生里氏9.0级大地震，并引发海啸，受此影响，日本福岛第一核电站发生放射性物质泄漏事故，对人的安全及环境产生一定的危害作用．下列关于核反应及核衰变的一些说法中正确的是（）
A．福岛核电站是依靠核聚变反应放出的核能来发电的
B．核裂变过程质量亏损，核聚变过程质量增大
C．放射性物质半衰期越短，污染环境时间也越短
D．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线小
9．下列说法中正确的是（? ）

A．α粒子散射实验表明了原子核具有复杂结构?
B．石墨在反应堆起到降低核反应速度的作用
C．燃料铀在反应堆中发生裂变反应?
D．将铀棒插入得更深些，反应堆的核反应速度将降低
10．下列说法正确的是
A．康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量
B．放射性元素的半衰期与外界温度有关
C．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．太阳的巨大能量是核裂变产生的
11．有效大量释放核能的途径有：一个途径是重核的裂变；另一个途径是轻核的聚变．核电站是利用____核的________变．
12．一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为_________________。该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为_____________________。
13．潮汐能属于无污染能源，但能量的转化率较低，相比之下，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a．结合图b可知，安全壳应当选用的材料是________．
(2)核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后________．
A．沉入海底 B．放至沙漠 C．运到月球 D．深埋地下
参考答案
1．BD
【解析】
A．射线是电磁波，A错误；
B．氢原子辐射光子后，电子轨道半径减小，根据得，电子动能增大，B正确；
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，C错误；
D．的半衰期是5天，经过10天，即经过2个半衰期，剩余质量
D正确．
故选BD。
2．AD
【解析】
目前世界上正在工作的核电站都是利用原子核的裂变反应释放核能的；
核反应过程中质量数和电荷数都守恒，在裂变和聚变时有质量亏损，要释放能量；
【详解】
A、目前世界上正在工作的核电站都是利用原子核的裂变反应释放核能的，核聚变反应目前还没有能很好的控制，故A正确；
B、重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，但核子数不变，故B错误；
C、由图可知，原子D和E聚变成原子核F，是轻核聚变，要放出能量，故C错误；
D、由图可知，原子核A裂变成原子核B和C是重核裂变，要放出能量，故D正确．
【点睛】
本题关键是知道质量亏损的概念、分析清楚图象、了解重核裂变和轻核聚变，在平时学习过程中注意加强积累．
3．BD
【解析】
A．轻核聚变与重核裂变均释放能量，都有质量亏损．故A项错误．
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，故B项正确．
C．半衰期与外界因素无关，使放射性物质的温度升高，其半衰期不变．故C项错误．
D．基态的氢原子的电离能是13.6eV，用14 eV的光子照射处于基态的氢原子，光子的能量大于氢原子的电离能，可使其电离．故D项正确．
故选BD。
点睛：当入射光子的能量大于等于原子的电离能时，可使该原子电离；当入射光子的能量等于原子两能级的能量差时，可使对应原子跃迁．
4．BD
【解析】
A．汤姆孙首先发现了电子，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，选项A错误；
B．一个处于n=3能级的氢原子跃迁到n=1能级时，最多可以辐射两种频率的光子，即从n=3能级跃迁到n=2能级，从n=2能级跃迁到n=1能级，所以可能只辐射一种频率的光子，选项B正确；
C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核不适应，选项C错误；
D．核电站利用的核能主要来源于重核的裂变，选项D正确。
故选BD。
5．D
【解析】
核电站的能量来自于重核裂变，故A说法正确；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的，故B说法正确；根据牛顿第二定律，结合库仑力提供向心力，当从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，库仑引力做正功，电子的动能增加，电势能减小，原子的总能量减小，故C说法正确；半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用.故D说法错误；综上分析：说法不正确的为D．
6．C
【解析】
ABC．核电站采用的是核裂变来释放原子核能；故AB错误，C正确；
D．目前的核电站均采用核裂变；聚变的应用尚在试验阶段；故D错误；
故选C．
【点睛】
本题比较简单，根据裂变和聚变的特点分析即可．同时明确目前的核电站均采用核裂变；聚变的应用尚在试验阶段．
7．C
【解析】
A. 原子核衰变不能同时放出α、β、γ射线，γ射线伴随α衰变或β衰变放出．故A错误；
B. 在核反应过程中，电荷数守恒、质量数守恒．不是质量和电量守恒，因为反应过程中可能有质量亏损．故B错误；
C. 半衰期为原子核有半数发生衰变所需的时间，利用某些放射性元素的半衰期可以推断古代文物的年代．故C正确；
D. 在核电站中可以利用镉棒来控制链式反应速度，镉棒可以吸收中子，减缓反应的速度，石墨是减速剂，让中子减速，保证中子能够与铀核相撞．故D错误．
故选C.
8．C
【解析】
A、核电站是目前依靠的是核裂变反应放出的核能来发电的，故A错误．B、聚变过程也是质量亏损放出能量，故B错误．C、半衰期越短放射性物质越容易消失的快，故C正确．D、β射线是电子流不是电磁波，故D错误．故选C．
【点睛】
原子物理部分的知识点较多，大多是需要识记的，因此平时要多翻阅教材．
9．C
【解析】
α粒子散射实验说明原子具有核式结构，不能说明原子核具有复杂结构；故A错误；石墨在反应堆中起到将快中子转换为热中子的作用，可以加快核反应速度；故B错误；核反应堆中的燃料铀发生裂变反应，从而释放出大量热量；故C正确；将铀棒插入的更深一些后，与中子接触的铀原子增大，反应堆的核反应速度将加快，故D错误；故选C．
点睛：本题考查核电站的工作原理及α粒子散射实验，要明确各种材料在受控核反应中所起的作用．原子核反应堆中铀棒是核反应堆的燃料，镉棒是吸收中子的材料，慢化剂（如石墨、重水等）起减慢裂变产生的快中子的速度，冷却剂把反应堆的热量传递出去，同时使反应堆冷却．
10．A
【解析】
A．康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量，选项A正确；
B．放射性元素的半衰期与外界温度无关，选项B错误；
C．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项C错误；
D．太阳的巨大能量是核聚变产生的，选项D错误；
故选A.
11．铀 裂
【解析】
核电站是利用铀核的裂变来产生核能的．
12．
【解析】设某原子核的质量数为x,核电荷数为y,根据核反应前后质量数、核电荷数均守恒可得 x+1=2,0+y=1,联立两式解得x=1,y=1,该原子核为质子,核反应方程式为 。核反应放出能量为Q时, 的比结合能为.
【点睛】应用质量数与核电荷数守恒可以写出核反应方程式，知道结合能的概念是正确求出结合能的关键．
13．混凝土 D
【解析】
（1）[1]．安全壳应当选用的材料是混凝土；
（2）[2]．核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后深埋地下；故选D.