鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第5节 核能的利用与环境保护练习题

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册

5.5核能的利用与环境保护 课时练（解析版）

1．2020年12月4日中国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”（HL-2M）在成都实现首次发电，标志着我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。该装置内核反应方程式是，其中氚（）在自然界中含量极微，但可以用某种粒子X轰击锂核（Li）得到，核反应方程为，则（　　）

A．核反应方程为衰变

B．氦核（He）的比结合能大于核（H）的比结合能

C．装置内核反应也是世界各地正在运行的核电站中的主要核反应

D．在核反应中，反应前的核子总数小于反应后的核子总数

2．核电站是目前和平利用核能的主要方式，在一定程度上解决了能源问题。下列关于核电站的说法正确的是（　　）

A．核电站中核燃料发生的核反应是聚变反应，其可能的核反应方程式为

B．核电站中核燃料发生的核反应是裂变反应，其可能的核反应方程式为

C．核电站中核燃料发生的核反应是裂变反应，其可能的核反应方程式为

D．在核电站中的核反应出现了质量亏损从而释放出了大量核能，核电站正是以此为能量来源工作的

3．2020年12月4日，我国新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置在成都建成并实现发电，标志着我国在核聚变反应堆建设中处于世界前列。实际上，核聚变反应堆的建设比核裂变反应堆更加困难，对技术要求更高，核聚变的产物少，比较清洁，核裂变的产物常有放射性。下列说法正确的是（　　）

A．相同质量的核原料，核聚变反应比核裂变反应产生的能量少

B．是核裂变的产物之一，仍有放射性，其发生衰变的方程是

C．核裂变反应堆主要是

D．中国环流器二号M内主要核反应是

4．2020年11月27日0时41分，华龙一号核电5号机组首次并网成功，标志着我国正式进入核电技术先进国家行列。华龙一号发电机利用的是铀核裂变释b的核能，其裂变方程为U+n→X+Sr+2n，则下列叙述正确的是（　　）

A．裂变后粒子的总核子数减少

B．X原子核中含有85个中子

C．裂变过程中释放核能是因为新核的结合能小

D．裂变过程中释放核能是因为新核的比结合能小

5．2020年12月4日，新一代“人造太阳”核聚变实验装置－“中国环流器二号M”在四川成都建成并实现首次放电。这标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下了坚实基础。下列说法正确的是（　　）

A．目前运行的核电站发电都是采用核聚变反应

B．托卡马克内部反应过程是链式反应

C．托卡马克内部核反应可能是

D．属于核聚变反应

6．在太阳内部发生的典型核反应方程是4→He+2X，下列说法正确的是（　　）

A．核电站利用此反应来获得核能

B．该核反应属于聚变反应

C．方程中的X为电子（e）

D．该核反应前后质量数守恒，因而反应前后总质量保持不变

7．下列说法正确的是（　　）

A．关于原子核内部信息，最早来自人工放射性现象

B．结合能越大的原子核越稳定

C．目前核电站中主要利用的是轻核聚变产生的核能来发电

D．在核反应堆中常用的“慢化剂”有石墨、重水和普通水

8．著名核物理学家邓稼先领导着许多学者和技术人员，成功地设计了中国原子弹和氢弹，把中国国防自卫武器引领到了世界先进水平，被誉为原子弹之父。图示为我国于1964年10月16日第一颗原子弹成功爆炸后的情景。若原子弹爆炸的核反应方程为，则（　　）

A．A=89

B．Z=34

C．此核反应为聚变反应

D．核反应前后原子核总质量保持不变

9．2020年12月4日14时02分，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号装置（）在成都建成并实现首次放电，标志着我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（表示某种粒子），则下列说法正确的是（　　）

A．核反应产物中的为电子

B．原子核比原子核稳定

C．该核反应存在质量亏损

D．该核反应是我国核电站利用核能的方式

10．下列说法正确的是（　　）

A．核力是短程力，作用范围在1.5×10-15m之内

B．镉棒可使核反应堆中的快中子变成慢中子

C．随着温度的升高，黑体热辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

D．各种原子的发射光谱都是连续谱，可以用原子的特征谱线来鉴别物质

11．2021年1月21日中广核集团在深圳召开2021年度媒体通报会，会议指出，2020年度中广核24台核电机组保持安全稳定运行，世界核运营者协会WANO指标中，72.6%的指标达到世界先进水平，平均能力因子连续三年保持92%以上其中宁德核电2号机组全部WANO指标达到卓越值。以下关于核能的有关说法正确的是（　　）

A．宁德核电2号机组的核能是利用轻核聚变

B．原子核比结合能越大原子核越稳定

C．重核裂变是重核分裂成中等大小的核，核的比结合能减小

D．重核裂变反应中亏损的质量变成了能量

12．2020年11月27日，“华龙一号”发电机组首次并网成功，其内核是如图所示的核反应堆，关于核反应下列说法中正确的是（　　）

A．图示装置的核反应类型是核聚变 

B．要使核反应速度减慢，可以将铀棒插入得更深

C．裂变反应的燃料是铀，反应过程质量不守恒 

D．石墨起到降低反应温度的作用

13．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，一方面又生成，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以上的。在反应堆中，吸收裂变反应释放的快中子后变成，很不稳定，经过衰变后变成，则下列说法正确的是（　　）

A．与的中子数相同

B．比少一个中子

C．该核反应堆输出能量的反应是聚变反应

D．衰变成时经过2次衰变

14．下列关于原子核的叙述中正确的是（　　）

A．居里夫人通过粒子轰击铝原子核，首次发现了中子

B．核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢核反应速度，防止核反应过于剧烈

C．经重核裂变过程后核子的平均质量增大

D．轻核聚变过程中，会有质量亏损，要释放能量

15．2020年新冠疫情爆发，我国科学家第一时间对病毒进行基因测序，为后续的确诊提供了依据。基因测序采用放射性同位素为标记，让基因序列自动显影。下列关于放射性同位素及射线的应用说法正确的是（　　）

A．射线可以用来测量钢板的厚度

B．射线能够治疗癌症是因为癌细胞在射线照射下破坏得比健康细胞慢

C．放射性同位素具有能量高、污染小的特点，可作为核电站燃料

D．利用射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，可培育出优良品种

16．下列说法中正确的是（　　）

A．核反应堆产生的能量来自轻核聚变

B．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固

C．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流

D．放射性元素衰变的快慢不仅与原子核内部自身的因素有关，还跟原子所处的化学状态和外部条件有关

E.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，会释放光子

F.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，原子总能量增加

17．下列关于课本中四幅插图的相关描述，符合实际情况的是（　　）

A．图甲为卢瑟福通过α粒子散射实验得出原子的核式结构模型

B．图乙为工业上利用放射性同位素射线的穿透能力来控制金属板或塑料板的厚度

C．图丙中镉棒的作用是使快中子变成慢中子，从而影响链式反应速度

D．由图丁可知，质量数大于60的原子核，质量数越大结合能越小

18．下列说法正确的是（　　）

A．大量氢原子从n=4激发态跃迁到基态最多能发出6种不同频率的光

B．核反应堆中，镉棒是用来吸收中子，其作用是控制反应速度

C．根据玻尔理论可知，电子可以绕原子核沿任意轨道做匀速圆周运动

D．的半衰期是24天，32个核经过72天后一定剩下4个核

19．2020年11月27日，我国自主三代核电“华龙一号”并网成功发出第一度电，标志着中国正式进入核电技术先进国家行列。中国环流器二号M装置，俗称“人造小太阳”，是中国新一代先进磁约束核聚变实验研究裝置，2020年12月4日14时02分实现首次放电。下列说法正确的是（　　）

A．中国环流器二号M装置中有铀的同位素参与反应

B．“华龙一号”中进行的反应是核裂变

C．两个发电装置中的反应都有质量亏损

D．反应方程正确，且属于核裂变

20．虽然能量是守恒的，但我们却要面对“能源危机”，请利用物理术语对此进行解释。为了解决能源危机，我国目前在发展核能发电与水力发电等相关产业，请分别讨论核能发电和水力发电的优缺点。

 参考答案

1．B

【详解】

A．用中子轰击锂核得到氦核和氚核，该反应为原子核的人工转变，故A错误；

B．该装置内核反应方程式是

比结合能越大的原子越稳定，故氦核（He）的比结合能大于核（H）的比结合能，故B正确；

C．世界各地正在运行的核电站中的主要核反应为重核裂变，故C错误；

D．核反应前后，原子核的核子总数守恒，故D错误。

故选B。

2．D

【详解】

核电站是利用裂变中释放的核能来发电的，其核燃料发生的核反应为裂变反应，其可能的核反应方程式为

在这个反应中出现了质量亏损从而释放出了大量核能。

故选D。

3．D

【详解】

A．相同质量的核原料，核聚变反应比核裂变反应产生的能量多，A错误；

B．该方程不满足电荷数守恒，正确的衰变方程为，B错误；

C．该方程不满足质量数守恒，正确的方程为，C错误；

D．中国环流器二号M内主要核反应是核聚变反应，D正确；

故选D。

4．B

【详解】

A．核反应过程质量数守恒，所以裂变后粒子的总核子数不变，A错误；

B．设X原子核中有x个质子，质量数为y，则有

解得

则X原子核中含有中子数为

B正确；

CD．裂变释放核能是因为新核的比结合能大于原来重核的比结核能，CD错误。

故选B。

5．D

【详解】

A．目前运行的核电站发电都是采用核裂变反应。A错误；

B．托卡马克内部反应过程是核聚变反应。B错误；

C．该反应是核裂变反应，托卡马克内部核反应不可能是该反应。C错误；

D．属于核聚变反应。D正确。

故选D。

6．B

【详解】

A．核电站利用核裂变来获得核能，A错误；

B．该核反应属于聚变反应，B正确；

C．根据质量数和电荷数守恒，此X为正电子，C错误；

D．该核反应前后质量数守恒，释放了核能，根据爱因斯坦质能方程可知反应过程产生了质量亏损，D错误。

故选B。

7．D

【详解】

A．人类最早发现原子核内部信息是因为发现了天然放射性现象，故A错误；

B．结合能不能反应核子间的能量，只有比结合能越大，原子核越稳定，故B错误；

C．目前核电站主要是利用易控制的重核裂变产生的核能来发电的，故C错误；

D．在核反应堆中常用的“慢化剂”有石墨、重水和普通水，故D正确；

故选D。

8．A

【详解】

AB．由核反应前后质量数守恒和电荷数守恒得

235+1=A+144+3，92=Z+56

解得

A=89，Z=36

A正确，B错误；

C．为裂变反应，C错误；

D．原子弹成功爆炸后释放出巨大的核能，根据爱因斯坦质能方程知：裂变反应中发生质量亏损，核反应后原子核总质量一定减少，D错误。

故选A。

9．C

【详解】

A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，为中子， A错误；  

B．该核反应放出能量，则原子核比原子核稳定，B错误；

C．该核反应放出能量，存在质量亏损，C正确；

D．我国核电站利用核能的方式是重核裂变，D错误；   

故选C。

10．A

【详解】

A．核力是短程力，作用范围在1.5×10-15m之内。A正确；

B．镉棒可吸收核反应堆中的慢中子，从而控制反应速度。B错误；

C．随着温度的升高，黑体热辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，C错误；

D．各种原子的发射光谱都是特定的光谱，可以用原子的特征谱线来鉴别物质。D错误。

故选A。

11．B

【详解】

A．现在所有投入运营的核电站用的都是重核裂变，A错误；

B．原子核比结合能越大，核子结合的越牢固，原子核越稳定，B正确；

C．重核裂变的过程中释放能量，所以重核分裂成中等大小的核，核的比结合能增大，C错误；

D．核裂变反应中释放核能有质量亏损，质量与能量之间存在一定的关系，但不是质量转变为能量，D错误。

故选B。

12．C

【详解】

A．图示装置的核反应类型是核裂变。A错误；

B．将铀棒插入得更深，中子接触的铀原子更多，反应加剧。B错误；

C．裂变反应的燃料是铀，反应过程质量亏损，不守恒。C正确；

D．石墨主要是将快中子变为慢中子。D错误。

故选C。

13．D

【详解】

A．同位素是具有相同的质子数和不同的中子数，故A错误；

B．有146个中子，有145个中子，故B错误；

C．该核反应堆输出能量的反应为裂变反应，故C错误；

D．根据质量数和电荷数守恒可知，经过2次衰变生成，故D正确。

故选D。

14．D

【详解】

A．查德威克通过α粒子轰击铍核的实验发现了中子，故A错误；
B．核反应堆中的“慢化剂”是减慢中子速度，故B错误；
C．经重核裂变过程有质量亏损，所以裂变过程后核子的平均质量减小，故C错误；

D．重核裂变和轻核聚变都有质量亏损，均向外界释放核能，故D正确。

故选D。

15．D

【详解】

A．α射线穿透能力弱，故不能用来测量钢板厚度，A错误；

B．射线照射患处杀死癌细胞是治疗癌症的一种方法，射线不仅抑制癌细胞的增殖，也抑制正常细胞增殖，故B错误；

C．根据粒子的不同，放射性同位素能量高低不等，产生的作用也不同，应用领域不同，故C错误；

D．利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，可以培育出新的优良品种，故D正确；

故选D。

16．BF

【详解】

A.核反应堆产生的能量来自重核裂变，故A错误；

B.比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故B正确；

C. β射线为原子核中不稳定的中子变成质子后放出的高速电子流，故C错误；

D.放射性元素衰变的快慢仅与原子核内部自身的因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故D错误；

EF. 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，原子吸收光子，总能量增加，电子动能减小，电势能增大，故E错误，F正确。

故选BF。

17．AB

【详解】

A．图甲为卢瑟福通过α粒子散射实验得出原子的核式结构模型，所以A正确；

B．图乙为工业上利用放射性同位素射线的穿透能力来控制金属板或塑料板的厚度，所以B正确；

C．图丙中镉棒的作用是吸收中子使中子数减小，从而影响链式反应速度，所以C错误；

D．由图丁可知，质量数大于60的原子核，质量数越大比结合能越小，所以D错误；

故选AB。

18．AB

【详解】

A．大量氢原子从n=4激发态跃迁到基态最多能发出种不同频率的光。A正确；

B．核反应堆中，镉棒是用来吸收中子，其作用是控制反应速度。B正确；

C．根据玻尔理论可知，电子可以绕原子核沿一些不连续的轨道做匀速圆周运动。C错误；

D．半衰期是个统计概念，研究的是大量的原子核，不能用来判断少数几个原子核的变化。D错误。

故选AB。

19．BC

【详解】

A．中国环流器二号M装置中的反应是核聚变，参与反应的是轻核，不会存在铀的同位素，A错误；

B．“华龙一号”作为成熟的核电技术是核裂变技术，B正确；

C．两个发电装置中的反应都释放核能，所以都有质量亏损，C正确；

D．反应方程属于衰变，D错误。

故选BC。

20．见解析

【详解】

能源危机是指因为能源供应短缺或是价格上涨而影响经济。这通常涉及到石油、电力或其他自然资源的短缺。

核能发电

优点：不消耗一次能源；

缺点：核泄漏会造成核辐射；

水力发电

优点：历史悠久，后期成本很低。无污染，水能可再生，水能蕴藏总量大。

缺点：固定资产投资大，对地理环境要求高，比如中国西南部水力资源极其丰富，但自然环境恶劣，建设困难，始终无法加以利用。