5.5 核 能 的 利 用 与 环 境 基 础 巩 固 2021—2022 学 年 高 中 物 理 鲁 科 版 （2019）选择性必修第三册 一、选择题（共 15 题） 1．核电站的建设可以缓解地球上的化石能源的消耗，现今核电站所产生的能量主要来自核燃料内部的( A．化学反应 B．放射性衰变 C．裂变反应 D．聚变反应 2．核电最大的优点是( )． )． A．产量大 B．可控制 C．可重复利用 D．安全、干净的能源 3．下列有关原子物理的知识，说法正确的是（　　） A．卢瑟福  粒子散射实验说明了原子核的复杂结构 17 He 14 �8 O  X 7 N �� B．在核反应方程 ，X 表示的是中子 4 2 C．目前核电站利用的核反应是裂变，核燃料为铀 D．氡的半衰期是 3.8 天，8 个氡原子核经过 7.6 天之后，还剩下 2 个未发生衰变 4．下列说法中正确的是（　　） A．卢瑟福在 α 粒子散射实验的基础上，提出了原子的核式结构模型 B．α 射线、β 射线、γ 射线都是高速运动的带电粒子流 C．目前核电站内释放的核能来自于轻核的聚变 D．放射性元素的半衰期会随温度的变化而改变 5．下列说法中正确的是（　　） A．卢瑟福在 α 粒子散射实验的基础上，提出了原子核内有质子 B．α 射线、β 射线、γ 射线都是高速运动的带电粒子流 C．目前核电站内释放的核能来自于重核裂变 D．放射性元素的半衰期会随温度的变化而改变 6．随着时代的发展，能源危机逐渐形成，现在科学家正在努力寻找新能源，而核能是现今比较普遍利用 的新能源之一，核电站利用核能发电是人类利用核能的重要手段。据你判断，现已建成的核电站的能量来 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 7．下列关于核电站的说法中，正确的是（　　） A．核电站由核岛、常规岛及配套设施组成 B．核电是经济、干净的能源，但不安全 C．核电站与一般电站的区别是主要在常规岛部分，常规岛的主要部分是反应堆 D．核电站有安全，可靠的保护屏障，所以反应堆中的核废料不需要特殊处理 8．2019 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 B．核反应方程 12 6 3 1 0 C �12 7 N+ -1e 属于 H+12 H �24 He+10 n 255 C．核反应方程 92  衰发，而  射线来自原子外层的电子 属于聚发，是核潜艇的动力原理 144 1 U+10 n �56 Ba+89 36 Kr+30 n 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 9．2011 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 10．下列说法正确的是（　　） A．核能是原子的核外电子从高能态跃迁到低能态的过程中释放的 B．清除放射源的最有效办法是减小放射源原子核的半衰期 C．核电站都是通过轻核的聚变发电的 D．原子核的比结合能越大，原子核越稳定 11．下列说法正确的是( ) A．天然放射性现象表明了原子内部是有复杂的结构 B．一个氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中,该氢原子辐射光子,总能量减少 C．某放射性元素由单质变为化合物后,其半衰期会变短 D．目前核电站的能量主要来自轻核的聚变 12．快中子增殖反应堆是一种新型的核反应堆，运行时一方面消耗裂变燃料 239 94 真正消耗的是在热中子反应堆中不能利用的且在天然铀中占 239 94 Pu 裂变反应释放的快中子后变成 239 92 U ， 239 92 U 99.2% 很不稳定，经过  以上的 238 92 衰变后变成 （　　） A． B． 238 92 U 238 92 U 与 比 239 92 U 239 94 Pu 的中子数相同 少一个中子 C．该核反应堆输出能量的反应是聚变反应 D． 239 92 U 衰变成 239 94 Pu 时经过 2 次  U 衰变 13．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 14．下列叙述中符合物理学史的是（　　） A．汤姆逊发现了电子，并首先提出原子的核式结构模型 B．查德威克在用 α 粒子轰击铍核的实验中发现了中子 C．为了解释黑体辐射规律，波尔提出电磁辐射的能量是量子化的 Pu ，一方面又生成 。在反应堆中， 239 94 Pu 238 92 239 94 U Pu ， 吸收 ，则下列说法正确的是 D．目前我国核电站的能量来源于轻核聚变 15．2020 年 12 月 4 日 14 时 02 分，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号 M 装置（HL-2M）在成都建 成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造和运行技术，其发生的可 控核聚变方程为： 3 2 He + 2 1 H → 4 3 Li +X（X 表示某种粒子），则下列说法正确的是（　　） A．X 为质子 B．核能不属于清洁能源 C．该核反应是我国秦山核电站利用核能的方式 4 D． 3 Li 3 原子核比 2 He 原子核稳定 二、填空题（共 4 题） 16．核能是一种高效的能源．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（见图 1）．结合图 2 可知，安全壳应当选用的材料是________． 17．为了原子弹爆炸的链式反应成为可控制的，须将铀块______________，每一块都小于______________ _。但加起来却_______________临界体积。 18．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． 19．随着上海经济的发展，上海的电力供应日趋紧张，为了缓解上海的电力紧张问题，刚刚建成的三峡水 力发电站一期工程和秦山核电站三期工程随即并网发电，为上海经济的发展提供了能源保障.三峡水力发电 站利用的是______能，秦山核电站利用的是_______能。 三、综合题（共 4 题） 20．秦山核电站第一期工程装机容量为 3 �108 W 。如果 1g 铀 235 完全核裂变时产生的能量为 且假定所产生的能量都变成了电能，那么每年要消耗多少铀 235？ 8.2 �1010 J ，并 21．碰撞在宏观、微观世界中都是十分普遍的现象。 (1)如图 1 所示，在水平光滑的桌面上有两个大小相同的小球 A、B，质量分别是 m1、m2，A 球以 v1 的速度 与静止的 B 球相碰。碰撞后 A、B 的速度分别是 v1'、v2'。如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹 性碰撞；如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。若 m1=2kg、m2=1kg，某次碰撞满足 v1=2m/s、v2'=2m/s。通过计算碰撞前后的机械能说明该次碰撞属于弹性碰撞还是非弹性碰撞。 (2)裂变反应可以在人工控制下进行，用慢化剂中的原子核跟中子发生碰撞，使中子的速率降下来，从而影 响裂变反应的反应速度。如图 2 所示，一个中子以速度 v 与慢化剂中静止的原子核发生弹性正碰，中子的 质量为 m，慢化剂中静止的原子核的质量为 M，而且 M＞m。为把中子的速率更好地降下来，现有原子核 质量 M 大小各不相同的几种材料可以作为慢化剂，通过计算碰撞后中子速度的大小，说明慢化剂中的原子 核 M 应该选用质量较大的还是质量较小的。 22．熟识物理情景、摄取有效科普信息是学习物理的方法这一，请阅读下面的信息： 根据以上信息，运用已学过的物理知识，回答下列问题： （1）将三座电站的发电能力（一定时间内的发电量）E 水、E 核和 E 火按由强到弱的顺序排列； （2 大亚湾核电站 4 是 102 利用原子核 1 裂 536 变反应释放出能量发电的，核反应方程为 235 92 136 1 U+ 01 n � 90 38 Sr+ 54 Xe+k o n ，解出方程中的 k 值； （3）目前我国平均发电耗煤为标准煤 370g/（kw·h），试计算比较，娄山关火电厂的发电耗煤较全国高还 是低？（计算结果保留为整数） 23．核电站的核心部件是原子核反应堆。现有一座原子核反应堆的功率为 8.75g。已知每个铀 235 裂变时放出的核能为 2 �108 eV 1 �104 kW ，1h 消耗燃料为 ，求燃料中铀 235 所占的百分率。 参考答案 1．C 2．D 3．C 4．A 5．C 6．C 7．A 8．C 9．C 10．D 11．B 12．D 13．A 14．B 15．D 16．混凝土 17．分为两块 蒸汽发生器 18．反应堆 19．机械 临界体积 大于 汽轮机 发电机 核岛 核 20．115.38kg 21．(1)非弹性碰撞；(2) 22．（1） 23．5% E核火 E  E水 mM v；原子核质量应选较小的 mM ；（2）10；（3）高于全国水平