上海市北虹高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：5.4核能利用与社会发展 课时作业（含解析）

5.4核能利用与社会发展
1．中广核集团现拥有大亚湾核电站、岭澳核电站一期、岭澳核电站二期等在运行的核电机组，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
2．下列关于原子物理知识的叙述错误的是（ ）
A．β衰变的实质是核内的中子转化为一个质子和一个电子
B．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．两个轻核结合成一个中等质量的核，存在质量亏损
D．对于一个特定的氡原子，即使知道了半衰期，也不能准确的预言它在何时衰变
3．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是（ ）
A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度
B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量
C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量
D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与轴的接触面积的大小控制反应速度
4．2019 年 4 月 23 日，海军建军 70 周年阅兵式上，中国海军新型攻击核潜艇 093 改进型攻击核潜艇公开亮相．核潜艇是以核反应堆作动力源．关于核反应，下列说法正确的是
A．核反应方程属于衰发，而 射线来自原子外层的电子
B．核反应方程属于聚发，是核潜艇的动力原理
C．核反应方程属于裂发，是原子弹裂变反应原理
D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和
5．下列说法正确的是（　　）
A．核反应堆可以利用重水作为慢化剂减缓重核裂变的反应速度
B．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变
C．氪90（）经过一系列衰变最终成为稳定的锆90（），这些衰变是4次β衰变
D．较重的核分裂成中等大小的核，或较轻的核聚合成中等大小的核，核子的比结合能都会增大
6．下列说法正确的是(　　)
A．放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律
B．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应
D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大
E.天然放射现象的发现揭示了原子有复杂的结构
7．如图所示，托卡马克（Tokamak）是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal（环形的）、 kamera（真空室）、magnit（磁）的头两个字母以及katushka（线圈）的第一个字母组成的缩写词．根据以上信息，下述判断中可能正确的是（ ）
A．这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，和太阳发光的原理类似
B．线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出
C．这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同
D．这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定地进行
8．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，对周边环境产生了巨大的危害。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．日本后来向反应堆灌注海水，可以降温，但大量被污染的海水外泄，对周边环境产生了巨大的危害
C．核裂变遗留物铯、钡等原子的质量可能比铀原子质量大
D．核泄漏中放射性物质对人类是有害的
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．铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应定名为核裂变.1947年中国科学家钱三强、何泽慧在实验中观察到铀核也可能分裂为三部分或四部分，其概率大约是分裂为两部分的概率的千分之三．关于铀核的裂变，下列说法正确的是
A．裂变的产物不是唯一的
B．裂变的同时能放出2~3个或更多个中子
C．裂变能够释放巨大能量，每个核子平均释放的能量在裂变反应中比在聚变反应中的大
D．裂变物质达到一定体积（即临界体积）时，链式反应才可以持续下去
11．下列有关说法正确的是（　　）
A．铀核发生a衰变时释放出能量，目前核电站利用的就是这一类能量
B．涂了增透膜的照相机镜头呈现淡紫色，这是光的干涉现象
C．我国的民用电为
D．电子属于轻子
12．如图为普通使用的“慢中子”核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，一种典型的铀核裂变方程Un→BaKr+3n，用重水做慢化剂可使快中子减速，假设中子与重水中的氘核（H）每次碰撞是弹性正碰，而且认为碰撞前氘核是静止的，氘核的质量是中子的两倍，则下列说法正确的是（　　）
A．钡核的比结合能比铀核的大
B．若碰撞前中子的动能为E，经过一次弹性碰撞中子动能变成E0
C．镉棒插入深一些可增大链式反应的速度
D．水泥防护层可用来屏蔽裂变产物放出的射线
13．下列说法正确的是________．
A．氘和氚聚变反应中产生的氦核具有放射性
B．核反应堆中的石墨是将快中子减速为慢中子
C．核反应堆中的镉是调节中子数目控制反应速度
D．裂变反应后的平均结合能比反应前的平均结合能小
14．［选修模块3-5］核电站所需的能量是由铀核裂变提供的，裂变过程中利用________ (填“石墨”或“镉棒”)吸收一定数量的中子，控制反应堆的反应速度.核反应堆产物发生β衰变产生反电子中微子(符号)，又观察到反电子中微子(不带电，质量数为零)诱发的反应: +→n+x，其中x代表_________(填“电子”或“正电子”).
参考答案
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
目前人类能控制缓慢释放能量的核能只有核裂变；故核电站均采用受控热核裂变释放的能量；故选C．
【点睛】
本题考查核电站的原理，要注意明确核电站均为核裂变；目前我们还不能控制核聚变的反应速度．
2．B
【解析】
β衰变所释放的电子，是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，，A正确；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，B错误；两个轻核结合成一个中等质量的核，要释放能量，根据质能方程可知存在质量亏损，C正确；对于一个特定的衰变原子，我们只知道它发生衰变的概率，并不知道它将何时发生衰变，发生多少衰变，，D正确．
3．C
【解析】
【详解】
A.镉棒并不能释放中子，选项A错误；
B.镉棒并不能使中子减速，选项B错误；
C.镉棒是利用其对中子的吸收能力强的特点，控制中子的数量从而控制核反应速度，选项C正确.
D. 镉棒对铀核裂变没有阻碍作用，选项D错误.
4．C
【解析】
【详解】
A．衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故A错误；
B．质量数较小的核转化为质量较大的核，属于轻核聚变，是氢弹聚变原理，故B错误；
C．质量数较大的核裂变为质量中等的核，属于重核裂变，是原子弹裂变反应原理，故C正确；
D．核反应前后核子数相等，核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，故D错误；
5．CD
【解析】
【详解】
A.核反应堆可以利用重水作为慢化剂减缓中子的速度，而是用镉棒控制重核裂变的反应速度，故选项A错误；
B.放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发射光子，故选项B错误；
C.氪核衰变为锆核的过程中，质量数不变，电荷数增加4，可知要经过4次衰变；故选项C正确；
D.较重的核分裂成中等质量大小的核或较轻的核合并成中等质量大小的核，即发生裂变与聚变反应，它们的比结合能都会增加，故选项D正确。
6．ABD
【解析】
【详解】
A.放射性元素半衰期的统计是针对大量原子核的统计规律，选项A正确；
B.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B正确；
C.太阳辐射的能量来源于其内部热核反应，即聚变反应，选项C错误；
D.根据玻尔理论，氢原子核外电子由半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子电势能增大，电子动能减小，但整个原子的能量增大，选项D正确；
E.天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂的结构，选项E错误．
7．ABD
【解析】
【详解】
A.聚变反应原料在装置中发生聚变，放出能量，故A正确；
B.线圈通电时产生磁场，带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用不飞出，故B正确；
C.核电站的原理是裂变，托卡马克的原理是聚变，故C错误；
D.该装置使人们可以在实验中控制反应速度，平稳释放核能，故D正确．
8．ABD
【解析】
【详解】
A.控制棒通过吸收中子来实现对核反应速度的控制，选项A符合题意；
BD.日本后来向反应堆灌注海水，大量被污染的海水外泄，泄漏的放射性物质对周边环境产生了巨大的危害，选项B、D符合题意；
C.因为核反应有能量释放，可知铯、钡等原子的质量比铀原子质量小，故C不符合题意；
9．BD
【解析】
【详解】
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】
因铀核也可能分裂为三部分或四部分，则裂变的产物不是唯一的，选项A正确；因裂变是链式反应，则裂变的同时能放出2~3个或更多个中子，在重新轰击铀核发射裂变，选项B正确；核子在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子在聚变中释放的能量一定大，故C错误；裂变物质达到一定体积（即临界体积）时，链式反应才可以持续下去，选项D正确；故选ABD.
11．BD
【解析】
【详解】
A.α?衰变时放出的能量比较小，目前核电站利用的是铀核发生裂变时释放的能量，故A错误；
B.照相机的镜头呈现淡紫色是光的干涉现象，因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色，而膜的厚度是唯一的，所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头，一般情况下都是让绿光全部进入的，这种情况下，你在可见光中看到的镜头反光其颜色就是淡紫色，故B正确；
C.我国的民用电为：u=220sin100πtV，故C错误；
D.轻子是不参与强相互作用的粒子，电子是最早发现的轻子，故D正确；
12．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A.该核反应的过程中释放大量的能量，结合爱因斯坦质能方程可知，钡核的比结合能比铀核的比结合能大，故A正确；
B.取碰撞前中子的速度方向为正方向，根据动量守恒有：
mv0＝mv1+2mv2，
依据能量守恒有：
解得
故中子的动能为：，故B正确；
C.要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会快一些，故C错误；
D.水泥防护层作用是屏蔽裂变产物的射线，故D正确．
13．BC
【解析】
【详解】
氘和氚聚变反应中产生的氦核因原子序数较小，则不具有放射性，选项A错误；核反应堆中的石墨是将快中子减速为慢中子，选项B正确；核反应堆中的镉是调节中子数目控制反应速度，选项C正确；裂变反应放出核能，则反应后的平均结合能比反应前的平均结合能大，选项D错误。
14．镉棒 正电子
【解析】
【详解】
核电站所需的能量是由铀核裂变提供的，裂变过程中利用镉棒吸收一定数量的中子，控制反应堆的反应速度。核反应堆产物发生β衰变产生反电子中微子（符号），又观察到反电子中微子（不带电，质量数为零）诱发的反应：+→n+x，其中x代表正电子.