《第三節(jié) 核能及其應(yīng)用》（同步訓(xùn)練）高中物理選擇性必修第三冊-滬科版-2024-2025學(xué)年

《第三節(jié)核能及其應(yīng)用》同步訓(xùn)練(答案在后面)一、單項選擇題(本大題有7小題，每小題4分，共28分)1、下列關(guān)于原子核的說法中，正確的是()A.原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶正電，中子不帶電B.原子核是由原子核力將質(zhì)子和中子束縛在一起C.原子核的體積比原子體積大D.原子核的電荷量等于核外電子的電荷量2、關(guān)于核能的釋放，以下說法錯誤的是()A.核裂變是重核分裂成兩個中等質(zhì)量的原子核的過程，同時釋放出大量能量B.核聚變是輕核結(jié)合成較重的原子核的過程，同時釋放出大量能量C.核能的釋放過程伴隨著質(zhì)量的虧損D.核能的釋放不會對環(huán)境產(chǎn)生影響3、下列關(guān)于核能的描述中，正確的是()A.核裂變是指重核在中子的轟擊下，分裂成兩個中等質(zhì)量的原子核，同時釋放出D.核能是一種清潔、可再生的能源。4、以下哪種說法關(guān)于核能利用是錯誤的?()D.核能是未來能源發(fā)展的重要方向之一。5、下列關(guān)于原子核的衰變，說法正確的是()A.α衰變會導(dǎo)致原子核的電荷數(shù)增加2,質(zhì)量數(shù)減少4B.β衰變會導(dǎo)致原子核的電荷數(shù)減少1,質(zhì)量數(shù)不變C.γ衰變會導(dǎo)致原子核的電荷數(shù)不變，質(zhì)量數(shù)減少1D.在衰變過程中，原子核會釋放出大量能量6、核能發(fā)電的原理是()A.通過核裂變釋放出的能量轉(zhuǎn)化為電能B.通過核聚變釋放出的能量轉(zhuǎn)化為電能C.通過化學(xué)反應(yīng)釋放出的能量轉(zhuǎn)化為電能D.通過物理反應(yīng)釋放出的能量轉(zhuǎn)化為電能D.半衰期是放射性物質(zhì)衰變?yōu)槠涑跏紨?shù)量一半所需的時間，與外界條件無關(guān)。二、多項選擇題(本大題有3小題，每小題6分，共18分)A.核能是由原子核的裂變產(chǎn)生的，主要用于核電站發(fā)電。B.核聚變產(chǎn)生的能量遠大于核裂變，但目前在商業(yè)應(yīng)用C.放射性物質(zhì)在衰變過程中會釋放出α粒子、β粒子和γ射線。D.核能的利用過程中，放射性廢料處理是一個重要且具有挑戰(zhàn)性的問題。D.核能發(fā)電站的運行過程中，核反應(yīng)堆會產(chǎn)生放射性廢物，需要妥善處理。3、以下關(guān)于核能及其應(yīng)用的說法中，正確的是()A.核裂變反應(yīng)釋放的能量比化學(xué)反應(yīng)釋放的能量大得多B.核電站的核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以通過控制棒來控制C.核電站的核廢料具有放射性，需要長期隔離存放D.核能發(fā)電過程中，鈾原子核的裂變反應(yīng)會產(chǎn)生大量中子，這些中子可以引起更E.核聚變反應(yīng)比核裂變反應(yīng)更清潔、更安全，但技術(shù)難度更大第一題1.下列關(guān)于核能及其應(yīng)用的敘述中，正確的是()A.核反應(yīng)堆中的核裂變反應(yīng)是不可控的B.核電站的核反應(yīng)堆通過核聚變反應(yīng)產(chǎn)生能量C.核廢料對環(huán)境的影響可以通過深埋地下得到有效處理D.核電站的核廢料可以用于核武器制造第二題某放射性物質(zhì)經(jīng)過3個半衰期后，其剩余質(zhì)量為原有質(zhì)量的多少?第三題題目：某核電站采用鈾-235作為燃料，鈾-235在裂變過程中，一個鈾-235原子核吸收一個中子后裂變?yōu)閮蓚€中等質(zhì)量的原子核，同時釋放出2個中子和大量能量。已知一個鈾-235原子核的質(zhì)量為3.95×10~25ke.(1)一個鈾-235原子核裂變時釋放的中子總質(zhì)量是多少?(2)假設(shè)所有釋放的能量都轉(zhuǎn)化為中子的動能，求一個中子的平均動能是多少?第四題(1)簡述核裂變與核聚變的基本原理，并指出兩種反應(yīng)在自然界中的典型實例。(2)核能發(fā)電站主要采用哪種類型的核反應(yīng)?并簡述其工作原理。(3)核能發(fā)電與傳統(tǒng)燃煤發(fā)電相比有哪些優(yōu)勢和劣勢?(4)列舉兩個核能利用的安全問題，并提出相應(yīng)的解決措施。第五題題目：某核電站采用鈾-235)作為核燃料，鈾-235的原子核在裂變時，會產(chǎn)生一個中子。假設(shè)每次裂變產(chǎn)生3個中子，并且每次裂變產(chǎn)生3個中子后，繼續(xù)引請計算：(1)第一次裂變產(chǎn)生的中子數(shù)；(2)總共產(chǎn)生的中子數(shù)；(3)若每個中子引發(fā)一次新的裂變，理論上可以引發(fā)多少次新的裂變。《第三節(jié)核能及其應(yīng)用》同步訓(xùn)練及答案解析一、單項選擇題(本大題有7小題，每小題4分，共28分)1、下列關(guān)于原子核的說法中，正確的是()A.原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶正電，中子不帶電B.原子核是由原子核力將質(zhì)子和中子束縛在一起C.原子核的體積比原子體積大D.原子核的電荷量等于核外電子的電荷量解析：選項A正確描述了原子核的組成，但選項B更全面地說明了原子核的束縛機制。選項C錯誤，原子核的體積實際上非常小，遠遠小于原子體積。選項D錯誤，因為號相反。2、關(guān)于核能的釋放，以下說法錯誤的是()A.核裂變是重核分裂成兩個中等質(zhì)量的原子核的過程，同時釋放出大量能量B.核聚變是輕核結(jié)合成較重的原子核的過程，同時釋放出大量能量C.核能的釋放過程伴隨著質(zhì)量的虧損D.核能的釋放不會對環(huán)境產(chǎn)生影響解析：選項A和B正確描述了核裂變和核聚變的過程，都是釋放能量的重要方式。選項D錯誤，核能的釋放可能會產(chǎn)生放射性廢物和輻射，對環(huán)境造成嚴(yán)重影響。3、下列關(guān)于核能的描述中，正確的是()A.核裂變是指重核在中子的轟擊下，分裂成兩個中等質(zhì)量的原子核，同時釋放出D.核能是一種清潔、可再生的能源。哪一種是正確的。選項D中，核能雖然相對清潔，但不是可再生能源，4、以下哪種說法關(guān)于核能利用是錯誤的?()B.核聚變技術(shù)已經(jīng)成熟，目前廣泛應(yīng)用于商業(yè)發(fā)電。D.核能是未來能源發(fā)展的重要方向之一。確的。選項D也是正確的，因為核能被認為是未來能源發(fā)展的重要方向之一。5、下列關(guān)于原子核的衰變，說法正確的是()A.α衰變會導(dǎo)致原子核的電荷數(shù)增加2,質(zhì)量數(shù)減少4B.β衰變會導(dǎo)致原子核的電荷數(shù)減少1,質(zhì)量數(shù)不變C.γ衰變會導(dǎo)致原子核的電荷數(shù)不變，質(zhì)量數(shù)減少1D.在衰變過程中，原子核會釋放出大量能量解析：α衰變是指原子核放出一個α粒子(由2個質(zhì)子和2個中子組成),導(dǎo)致電荷數(shù)減少2,質(zhì)量數(shù)減少4。β衰變是指原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，電荷數(shù)增加1,質(zhì)量數(shù)不變。γ衰變是指原子核釋放出能量，但電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都不變。因此，選項A正確。6、核能發(fā)電的原理是()A.通過核裂變釋放出的能量轉(zhuǎn)化為電能B.通過核聚變釋放出的能量轉(zhuǎn)化為電能C.通過化學(xué)反應(yīng)釋放出的能量轉(zhuǎn)化為電能D.通過物理反應(yīng)釋放出的能量轉(zhuǎn)化為電能不足以支撐大規(guī)模的發(fā)電。因此，選項A正確。D.半衰期是放射性物質(zhì)衰變?yōu)槠涑跏紨?shù)量一半所需的時間，與外界條件無關(guān)。種釋放形式。選項B描述的是核聚變，而核聚變通常發(fā)生在恒星內(nèi)部擇描述正確的選項，因此選項A為正確答案。B.核聚變產(chǎn)生的能量遠大于核裂變，但目前C.放射性物質(zhì)在衰變過程中會釋放出α粒子、β粒子和γ射線。D.核能的利用過程中，放射性廢料處理是一個重要且具有挑戰(zhàn)性的問題。A選項錯誤，雖然核能確實可以由原子核的裂變產(chǎn)生，并用于核電站發(fā)電，但這并不是核能的唯一來源。B選項正確，核聚變確實產(chǎn)生的能量遠大于核裂變，但目前技術(shù)上尚未能夠穩(wěn)定、經(jīng)濟地實現(xiàn)核聚變反應(yīng)的商業(yè)應(yīng)用。C選項正確，放射性物質(zhì)在衰變過程中會釋放出α粒子(氦核)、β粒子(電子或正電子)和γ射線(高能電磁波)。D選項正確，核能利用過程中產(chǎn)生的放射性廢料需要經(jīng)過特殊處理，以防止對環(huán)境和人類健康造成危害，這是一個復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性的問題。2、以下關(guān)于核能應(yīng)用的描述，正確的是：A.核能發(fā)電是一種清潔能源，不會產(chǎn)生溫室氣體。B.核能發(fā)電過程中，核反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量用于加熱水，產(chǎn)生蒸汽推動渦輪機發(fā)電。C.核能發(fā)電站的冷卻系統(tǒng)通常使用海水或河水進行冷卻，這樣可以節(jié)省淡水資源。D.核能發(fā)電站的運行過程中，核反應(yīng)堆會產(chǎn)生放射性廢物，需要妥善處理。A選項錯誤，雖然核能發(fā)電過程中不會直接排放二氧化碳等溫室氣體，但核燃料的提煉和放射性廢料的處理過程可能會產(chǎn)生溫室氣體排放。B選項正確，核能發(fā)電的基本原理是利用核反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量加熱水，產(chǎn)生蒸汽推動渦輪機旋轉(zhuǎn)，從而發(fā)電。C選項錯誤，雖然使用海水或河水進行冷卻可以節(jié)省淡水資源，但實際上，冷卻水在循環(huán)過程中會吸收熱量，溫度升高，這可能導(dǎo)致海水或河水溫度升高，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。D選項正確，核能發(fā)電站運行過程中會產(chǎn)生放射性廢物，這些廢物需要經(jīng)過專門的處理和儲存，以防止對環(huán)境和人類健康造成危害。3、以下關(guān)于核能及其應(yīng)用的說法中，正確的是()A.核裂變反應(yīng)釋放的能量比化學(xué)反應(yīng)釋放的能量大得多B.核電站的核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以通過控制棒來控制C.核電站的核廢料具有放射性，需要長期隔離存放D.核能發(fā)電過程中，鈾原子核的裂變反應(yīng)會產(chǎn)生大量中子，這些中子可以引起更多的鈾原子核裂變E.核聚變反應(yīng)比核裂變反應(yīng)更清潔、更安全，但技術(shù)難度更大A選項正確，核裂變反應(yīng)釋放的能量比化學(xué)反應(yīng)釋放的能量大得多，這是核能發(fā)電的主要原因之一。B選項正確，核電站的核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以通過控制棒來控制，控制棒可以吸收中子，減緩或停止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。C選項正確，核電站的核廢料具有放射性，需要長期隔離存放，以防止對環(huán)境和人類健康造成傷害。D選項錯誤，核能發(fā)電過程中，鈾原子核的裂變反應(yīng)會產(chǎn)生大量中子，但這些中子并不一定能夠引起更多的鈾原子核裂變，因為中子可能會被吸收或散射。E選項正確，核聚變反應(yīng)比核裂變反應(yīng)更清潔、更安全，因為核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的放射性廢物較少，且產(chǎn)生的能量更穩(wěn)定，但技術(shù)難度更大，目前尚未實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。1.下列關(guān)于核能及其應(yīng)用的敘述中，正確的是()A.核反應(yīng)堆中的核裂變反應(yīng)是不可控的C.核廢料對環(huán)境的影響可以通過深埋地下得到有效處理A選項錯誤，核反應(yīng)堆中的核裂變反應(yīng)是可控的，通過控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度來產(chǎn)生穩(wěn)定的熱能。B選項錯誤，目前核電站普遍使用的是核裂變反應(yīng)，而不是核聚變反應(yīng)。C選項正確，核廢料對環(huán)境的影響可以通過深埋地下，并輔以適當(dāng)?shù)姆雷o措施來降低風(fēng)險。D選項錯誤，核廢料不能用于核武器制造，因為它們通常不具有武器級核材料所必需的純度和濃縮度。第二題某放射性物質(zhì)經(jīng)過3個半衰期后，其剩余質(zhì)量為原有質(zhì)量的多少?答案：剩余質(zhì)量為原有質(zhì)量的1/8。1.首先，我們需要了解半衰期的定義。半衰期是指放射性物質(zhì)衰變到原有數(shù)量一半所需的時間。2.經(jīng)過一個半衰期，放射性物質(zhì)的數(shù)量會減少到原來的1/2。3.經(jīng)過兩個半衰期，放射性物質(zhì)的數(shù)量會再次減少到原來的1/2,即減少到原來的1/2的1/2,也就是1/4。4.經(jīng)過三個半衰期，放射性物質(zhì)的數(shù)量會再次減少到原來的1/2,即減少到原來的1/4的1/2,也就是1/8。因此，經(jīng)過三個半衰期后，放射性物質(zhì)的剩余質(zhì)量是原有質(zhì)量的1/題目：某核電站采用鈾-235作為燃料，鈾-235在裂變過程中，一個鈾-235原子核一個鈾-235原子核的質(zhì)量為3.95×10~5ke,一請計算：(1)一個鈾-235原子核裂變時釋放的中子總質(zhì)量是多少?(2)假設(shè)所有釋放的能量都轉(zhuǎn)化為中子的動能，求一個中子的平均動能是多少?(1)一個鈾-235原子核裂變時釋放的中子總質(zhì)量為：(2)一個中子的平均動能為：能量E=200MeV=200×1.602×10^-13J總能量E_total=7.90×10^-25kg×1.67×10^-27kg×2一個中子的平均動能E_avg=E_total/2E_avg=(7.90×10^-25kg×1.67×10^-27kg×2)/2解析：(1)根據(jù)質(zhì)量守恒定律，裂變前后質(zhì)量應(yīng)保持不變。一個鈾-235原子核裂變時釋放了2個中子，因此釋放的中子總質(zhì)量為兩個中子質(zhì)量之和。(2)根據(jù)能量守恒定律，裂變過程中釋放的能量等于中子的動能之和。由于有兩個中子，所以將總能量除以2得到一個中子的平均動能。其中，200MeV是釋放量，轉(zhuǎn)換為焦耳需要乘以1.602×10^-13J。第四題題目描述：(1)簡述核裂變與核聚變的基本原理，并指出兩種反應(yīng)在自然界中的典型實例。(2)核能發(fā)電站主要采用哪種類型的核反應(yīng)?并簡述其工作原理。(3)核能發(fā)電與傳統(tǒng)燃煤發(fā)電相比有哪些優(yōu)勢和劣勢?(4)列舉兩個核能利用的安全問題，并提出相應(yīng)的解決措施。釋放出大量能量和額外的中子。典型的核裂變反應(yīng)是在核反應(yīng)堆中鈾-235或钚-239吸收一個中子后發(fā)生的?！窈司圩儎t是指兩個輕原子核在極高溫度下克服靜電斥力結(jié)合成更重的原子核的過程，同樣會釋放出巨大的能量。太陽內(nèi)部的氫核聚變成氦核就是自然界的核聚變反應(yīng)的一個例子。核裂變和核聚變是產(chǎn)生能量的兩種不同機制。核裂變通常發(fā)生在人為控制的條件下，如核電站中的核反應(yīng)堆；而核聚變則更多地出現(xiàn)在宇宙天體中，如恒星內(nèi)部。這兩種反應(yīng)都是基于愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc^2,即質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量。(2)答案：核能發(fā)電站主要采用的是核裂變反應(yīng)。其工作原理大致如下：首先，在核反應(yīng)堆內(nèi)，慢化劑(如水)使快中子減速成為熱中子，這些熱中子更容易被燃料棒中的鈾-235原子核吸收，引發(fā)核裂變反應(yīng)。核裂變產(chǎn)生的熱量加熱冷卻劑(通常是水),產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動渦輪發(fā)電機發(fā)電。核裂變反應(yīng)因其可控性和穩(wěn)定性而被廣泛應(yīng)用于核電站。通過控制棒調(diào)節(jié)反應(yīng)速率，可以有效管理核反應(yīng)過程，確保安全高效地生產(chǎn)電力。(3)答案：核能發(fā)電的優(yōu)勢包括：●清潔環(huán)保，幾乎不排放溫室氣體；●能量密度高，所需燃料少；●運行成本相對較低。核能發(fā)電的劣勢有：●初始建設(shè)成本高昂；●存在放射性廢物處理難題；●安全風(fēng)險較高，一旦發(fā)生事故可能造成嚴(yán)重后果。核能發(fā)電在環(huán)境保護方面具有明顯優(yōu)勢，但在經(jīng)濟性和安全性方面也存在挑戰(zhàn)。因此，合理規(guī)劃和嚴(yán)格的安全管理對于核能的發(fā)展至關(guān)重要。(4)答案：核能利用面臨的安全問題主要有：●放射性物質(zhì)泄漏：可能導(dǎo)致環(huán)境污染和人員輻射傷害?！窈藦U料處理：長期存放的核廢料對環(huán)境和人類健康構(gòu)成潛在威脅。解決措施包括：●加強設(shè)施設(shè)計，提高安全標(biāo)準(zhǔn)