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第四章 原子核 第六節(jié) 核能利用 第七節(jié) 小粒子與大宇宙 A級　抓基礎(chǔ) 1．在核反應(yīng)堆外修建很厚的水泥層是為了防止(　　) A．核爆炸　　　　 B．放射線外泄 C．核燃料外泄 D．慢中子外泄 解析：核反應(yīng)堆的核燃料一般是鈾235，它具有很強的放射性，其衰變時放出的射線能對人體造成極大的傷害，在其外修建很厚的水泥層就是為了防止放射線外泄，則B正確． 答案：B 2．(多選)為應(yīng)對能源危機和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高清潔能源的比重，我國制定了優(yōu)先選擇核能，其次加快發(fā)展風(fēng)電和再生能源的政策，在《核電中長期發(fā)展規(guī)劃》中要求2020年核電運行裝機總?cè)萘窟_到4 000萬千瓦的水平，請根據(jù)所學(xué)物理知識，判斷下列說法中正確的是(　　) A．核能發(fā)電對環(huán)境的污染比火力發(fā)電要小 B．核能發(fā)電對環(huán)境的污染比火力發(fā)電要大 C．目前所有核電站都只利用重核裂變釋放大量的原子能 D．目前既有重核裂變，又有輕核聚變釋放大量的原子能 解析：目前核電站都用核裂變，其原料是鈾，且核裂變在核反應(yīng)堆中應(yīng)用的是比較清潔的能源，故A、C正確，B、D錯誤． 答案：AC 3．2020年以前我國將新增投產(chǎn)2 300萬千瓦的核電站，核電站與火電站相比較，下列說法錯誤的是(　　) A．核燃料釋放的能量遠大于相等質(zhì)量的煤放出的能量 B．就可采儲量來說，地球上核燃料資源遠大于煤炭 C．在經(jīng)濟效益方面，核電與火電不相上下 D．核反應(yīng)堆用過的核廢料具有很強的輻射性，要做特殊處理 解析：核燃料釋放的能量遠大于相等質(zhì)量的煤放出的能量，A項正確；就可采儲量所提供的能量來說，核燃料遠大于煤炭所能提供的能量，而不是采儲量，B項錯誤；在經(jīng)濟效益方面，核電與火電不相上下，C項正確；核電站是有污染的，核反應(yīng)堆用過的核廢料具有很強的輻射性，要做特殊處理，D正確． 答案：B 4．(多選)秦山核電站第三期工程的兩個6105 kW發(fā)電機組已實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電. 發(fā)電站的核能來源于U的裂變，下列說法正確的是(　　) A．反應(yīng)堆中核反應(yīng)速度通常是采用調(diào)節(jié)U的體積來控制的 B.U的一種可能的裂變是U＋n→Xe＋Sr＋2n C.U是天然放射性元素，升高溫度后它的半衰期會縮短 D．核電站放出的污染物比火電站放出的污染物要少得多 解析：反應(yīng)堆中核反應(yīng)速度由控制棒(鎘棒)吸收中子的多少來控制，A錯；裂變有多種可能性，這是其中常見的一種，B對；放射性元素的半衰期由原子核本身決定，與溫度壓強等外界條件無關(guān)，C錯，D對． 答案：BD B級　提能力 5．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的He(氦3)，它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂?，其參與的一種核聚變反應(yīng)的方程式為He＋He→2H＋He，關(guān)于He聚變下列表述正確的是(　　) A．聚變反應(yīng)不會釋放能量 B．聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核 C．聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損 D．目前核電站都采用He聚變反應(yīng)發(fā)電 解析：核聚變反應(yīng)中產(chǎn)生新的原子核，同時由于發(fā)生了質(zhì)量虧損，會有核能的釋放，這是人類利用核能的途徑之一．目前核電站大多采用重核裂變的方法來釋放與利用核能發(fā)電． 答案：B 6.K－介子衰變方程為：K－→π－＋π0.其中K－介子和π－介子帶負的基元電荷，π0介子不帶電，如圖所示．一個K－介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產(chǎn)生的π－介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點相切，它們半徑RK－與R之比為2∶1(π0介子的軌跡未畫出)由此可知π－的動量大小與π0的動量大小之比為(　　) A．1∶1　　　B．1∶2　　　C．1∶3　　　D．1∶6 解析：由R＝(K－介子與π－介子電荷量相同)和半徑RK－與Rπ－之比為2∶1可知K－介子的動量是π－介子的2倍．設(shè)K－介子的動量為2p，則π－介子的動量為－p，若π0介子的動量為p0，由動量守恒有2p＝－p＋p0，求得p0＝3p. 答案：C 7．(1)關(guān)于核反應(yīng)堆中用鎘棒控制反應(yīng)速度的原理，下列說法正確的是(　　) A．鎘棒能釋放中子，依靠釋放中子的多少控制反應(yīng)速度 B．用鎘棒插入的多少控制快中子變?yōu)槁凶拥臄?shù)量 C．利用鎘棒對中子吸收能力強的特點，依靠插入的多少控制中子數(shù)量 D．鎘棒對鈾核裂變有一種阻礙作用，利用其與鈾的接觸面積的大小控制反應(yīng)速度 (2)現(xiàn)有的核電站常用的核反應(yīng)之一是U＋n→Nd＋Zr＋3n＋8e＋. ①核反應(yīng)方程中的是反中微子，它不帶電，質(zhì)量數(shù)為零，試確定生成物鋯(Zr)的電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)． ②已知鈾核的質(zhì)量為235.043 9 u，中子的質(zhì)量為1.008 7 u，釹(Nd)核的質(zhì)量為142.909 8 u，鋯核的質(zhì)量為89.904 7 u，1 u＝1.660 6 10－27 kg. 試計算1 kg鈾235裂變釋放的能量為多少？ 解析：(1)鎘棒并不能釋放中子，也不能使中子減速，對鈾核裂變也沒有阻礙作用，而是利用對中子吸收能力強的特點，控制中子數(shù)量的多少而控制核反應(yīng)速度，故C正確． (2)①鋯的電荷數(shù)Z＝92－60＋8＝40，質(zhì)量數(shù)A＝236－146＝90，用符號Zr表示． ②1 kg鈾235中鈾核的個數(shù)為 N＝≈2.561024(個)． 不考慮核反應(yīng)中生成的電子質(zhì)量，1個鈾235核裂變產(chǎn)生的質(zhì)量虧損為Δm＝0.212 u，釋放的能量為ΔE＝0.212931.5 MeV＝197.5 MeV，則1 kg鈾235完全裂變釋放的能量為E＝NΔE＝2.561024197.5 MeV＝8.11013 J. 答案：(1)C　(2)①40　90　②8.11013 J