高中物理鲁科版选修3-5第4章核能--练习及答案

《高中物理鲁科版选修3-5第4章核能--练习及答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理鲁科版选修3-5第4章核能--练习及答案（6页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第四章 核能第1节 核力与核能一、核力与核的稳定性(1)核力把原子核中的核子维系在一起的力(2)核力特点核力是短程力，作用范围在2_fm(1 fm1015 m)左右，它不能延伸到3_fm以外当两核子间距离减小时，核力也迅速减小，至一定值时，核力表现为斥力核力是一种强相互作用，若两质子之间的距离为1 fm，库仑力是200_N左右，核力必须非常强才能抵消所有质子库仑力的作用(3)核素具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子(4)核素图用横坐标表示质子数，纵坐标表示中子数，每一种核素用一小方块表示，所得到的图象(5)核的稳定性核素的稳定区：几乎全落在一条曲线上，或紧靠曲线的两侧区域稳定核素的中子数与

2、质子数的关系：随着Z的增加，稳定核素的中子数越来越大于质子数二、结合能与质量亏损(1)结合能核子结合成原子核所释放的能量(2)平均结合能定义：平均每个核子的结合能意义：平均结合能越大，原子核越难分离成单个核子(3)质量亏损质量亏损：任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和，这一差值称为质量亏损能量计算：质量亏损说明核子组成原子核放出能量，其大小为Emc2.1下列关于结合能和平均结合能的说法中，正确的是()A核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也越大C重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都大D

3、中等质量的原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大2下列关于平均结合能的说法正确的是()A核子数越多，平均结合能越大 B核子数越多，平均结合能越小C结合能越大，平均结合能越大 D平均结合能越大，原子核越稳定3关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中不正确的是()A原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时核力做的功B原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功C平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量D不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比轻核的平均结合能大4下列说法中正确的是()A质子与中子的质量不等，但质量数相等B两个质子之间，不管距离如何，核力

4、总是大于库仑力C同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力5核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为 ()A原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力C核子间存在着强大的核力D核子间存在着复杂的磁力6对结合能、平均结合能的认识，下列说法正确的是()A一切原子核均具有结合能B自由核子结合为原子核时，可能吸收能量C结合能越大的原子核越稳定D平均结合能越大的原子核越稳定7已知氮核质量mN14.007 53 u，氧核质量mO17.004 54 u，氦核质量mHe4.0

5、03 87 u，质子质量mH1.008 15 u，试判断核反应NHeOH是吸能反应，还是放能反应？能量变化多少？【答案】吸能反应1.2 MeV8一个锂核(Li)受到一个质子的轰击，变成两个粒子已知质子的质量是1.673 61027 kg，锂核的质量是11.650 51027 kg，氦核的质量是6.646 61027 kg.(1)写出上述核反应的方程；(2)计算上述核反应释放出的能量(保留3位有效数字)【答案】(1)LiH2He(2)2.781012 J92个质子和1个中子结合可以生成氦3，反应方程式：2HnHe，已知每个质子的质量为1.007 277 u，中子的质量为1.008 665 u，氦

6、He的质量为3.002 315 u试求氦3的结合能【答案】3.1241012 J或19.47 MeV第2节 核裂变一、重核的裂变(1)定义：重核分裂为质量较小的核，释放出能量的反应(2)条件：中子轰击铀核，一般分裂为质量差不多的两块(3)裂变能：核裂变释放的能量，也称核能或原子能(4)链式反应：当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子再引起其他铀核裂变，且能不断的继续下去，称为链式反应(5)反应产物：U裂变的产物多种多样，其中有代表性的有nUSrXe2nnUBaKr3n.(6)临界体积：能够发生链式反应的铀块的最小体积二、裂变反应堆(1)核反应堆：能维持和控制核裂变的装置(2)核反

7、应堆的构成：堆芯、中子反射层、控制系统和防护层等部分堆芯：由燃料棒、减速剂和冷却剂组成中子反射层：反射核裂变中产生的中子，使其进一步参加链式反应控制棒：用能吸收慢中子的镉或硼钢制成，以控制链式反应的速度(3)核反应堆与原子弹爆炸的比较原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的，为了用人工方法控制链式反应的速度，使核能比较平缓地释放出来，人们制成了核反应堆(核电站的核心设施)核反应堆是人工控制链式反应的装置(4)核电站发电的主要原理核燃料裂变释放的能量使反应区温度升高水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去反应堆放出的热使水变成水蒸气，这些高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电

8、这一部分的工作原理和火力发电相同三、铀核的裂变及链式反应1铀核的裂变(1)两种典型的裂变反应：UnBaKr3nUnSrXe2n(2)U核裂变释放的能量是巨大的，平均结合能是7.5 MeV.而中等质量的核的平均结合能是8.5 MeV，裂变反应中每个核子释放的能量约1 MeV.2裂变的解释(1)核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状(2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出23个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能3链式

9、反应的条件铀块的体积等于或大于临界体积(铀块的质量等于或大于临界质量)1关于重核的裂变，以下说法正确的是()A核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小 D重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能 2关于重核裂变，下列说法正确的是()A重核裂变成中等核要吸收能量B中子进入铀块中时，一定能发生链式反应C重核裂变过程中质量数减少D较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能3（多选）下列关于重核裂变的说法中正确的是()A裂变过程中释放能量 B裂变过程中吸收能量C反应过

10、程中质量增加 D反应过程中质量减少4铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：Unab2n 则ab可能是()A.XeKr B.BaKrC.BaSr D.XeSr5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，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度6在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是()A使用浓缩铀B改变铀块的临界体积C通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以控制反应速度 D利用

11、石墨与中子的碰撞来改变中子的速度7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8下列核反应中，表示核裂变的是()A.92U90ThHe B.92Un56BaKr3nC.PSie D.BeHe6Cn9利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要因为()A它比较容易发生链式反应B能自动裂变，与体积无关C铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能D铀235价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多10铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应()A上述裂变反应中伴随着中子放

12、出 B铀块体积对链式反应的发生无影响C铀核的链式反应可人工控制 D铀核的半衰期会受到环境温度的影响第3节 核聚变第4节 核能的利用与环境保护一、轻核聚变及可控热核聚变反应(1)轻核聚变采用轻核聚合成较重核引起结合能变化的方式可获得核能这样的核反应称为轻核聚变(2)太阳内部核聚变的反应方程HHHen.(3)核子聚变的条件要使核子发生聚变，必须使核子接近核力能发生作用的范围(4)物质第四态等离子态高温等离子体的密度及维持时间达到一定值时才能实现聚变(5)约束等离子体的三种方式：引力约束、磁约束、惯性约束二、核能的利用及环境保护(1)核电站：将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂工作流程：将反应堆释放

13、的核能转化为蒸汽的内能，再利用蒸汽驱动汽轮机发电转化为电能燃料：反应堆以U为燃料(2)核武器：原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器(3)核能的优势核能发电比燃煤发电的成本低核电站对环境污染比燃煤发电小得多(4)核能利用存在的危害核废料的高辐射性放射性物质泄漏，产生核污染核武器威力巨大，不仅能摧毁生命，而且会使生态环境受到严重破坏(5)环境保护：核电站为防止放射性物质的泄漏，一般有4道安全屏障：二氧化铀陶瓷体燃料芯块滞留裂变产物，外面密封锆合金包壳，第三道是压力边界，第四道是安全壳这些措施大大提高了核能利用的安全性(6)废料处理：对核废料先回收利用，剩下的废料就很少了，将其中低放射性废料进行沥青固

14、化或水泥固化后，储存在地下浅层废料库，对高放射性的废料采用玻璃固化后，埋藏在深层废料库加之实时监测等措施都降低了对环境污染的可能性1（多选）据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试下列关于“人造太阳”的说法正确的是()A“人造太阳”的核反应方程是HHHenB“人造太阳”的核反应方程是UnBaKr3nC“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是Emc2D“人造太阳”核能大小的计算公式是Emc22关于核能的利用，下列说法正确的是()A现在的核电站既有裂变反应堆也有聚变反应堆B在地球上，人类还无法实现聚变反应C当人类实现了受控核聚变，稳定

15、输出核能时，世界就会克服“能源危机”D世界现有核电站能够进行聚变反应而输出核能3为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风电和再生能源的政策，在核电中长期发展规划中要求2020年核电运行装机总容量达到4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是()A核能发电对环境的污染比火力发电要小B核能发电对环境的污染比火力发电要大C所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D所有核电站既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能 4以下说法正确的是()A聚变是裂变的逆反应B如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C聚变须将反应物加热至数百万

16、度以上高温，显然是吸收能量D裂变与聚变均可释放巨大能量5关于核能的利用，下列说法不正确的是()A核电站的反应堆将释放的核能转化为蒸汽的内能，再转化为电能B采用“内爆法”促使链式反应，做成的原子弹设计难度大，但材料利用率高C核电站对环境的污染比燃煤发电大D核燃料的危害主要是其具有放射性6科学家发现在月球上含有丰富的He(氦3)它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为HeHe2HHe.关于He聚变下列表述正确的是()A聚变反应不会释放能量B聚变反应产生了新的原子核C聚变反应没有质量亏损D目前核电站都采用He聚变反应发电7北京成功地举办了一届“绿色奥运”，场馆周围80%

17、90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水采用了全玻璃真空太阳能集热技术太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是()A4HHe2eB.NHeOHC.UnXeSr10nD.UThHe8一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH1.007 3 u，中子质量mn1.008 7 u，氚核质量m3.018 0 u.(1)写出聚变方程；(2)求释放出的核能多大？(3)求平均每个核子释放的能量是多大？【答案】(1)H2nH (2)6.24 MeV (3)2.08 MeV9核电站与原子弹都是利用核裂变释放的能量(1)核电站的工作原理是利用反应堆释放的_产生蒸汽，蒸汽再驱动汽轮发电机产生_；(2)广岛原子弹“小男孩”释放的能量为2万吨TNT，如果1 g铀235完全裂变产生的能量为8.21010 J，并假定能量全部释放出来，那么“小男孩”要消耗多少铀235？(1 kgTNT4.2106 J)【答案】(1)核能电能 (2)1.0 kg6