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2019-2020年高中物理 第4章 第6、7節(jié) 核能利用 小粒子與大宇宙學(xué)案 粵教版選修3-5 1．核反應(yīng)堆是人工控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置，可以使核能較平緩地釋放出來． 2．反應(yīng)堆里用的鈾棒是天然鈾或濃縮鈾；石墨、重水的作用是使快中子變成慢中子，充當(dāng)減速劑；鎘棒的作用是吸收減速后的中子，控制反應(yīng)速度，充當(dāng)控制棒． 3．為了防止鈾核裂變物放出的射線對(duì)人體的危害，在反應(yīng)堆外面要修建很厚的水泥防護(hù)層來屏蔽射線，對(duì)放射性的廢料也要裝入特制的容器，埋入深地層來處理． 4．我國(guó)已建成兩座核電站，分別為廣東的大亞灣和浙江的秦山核電站． 5．人類目前能夠觀測(cè)到的最大距離約是140億光年之遠(yuǎn)．這一距離可以看成是目前觀測(cè)到的宇宙半徑． 6．對(duì)宇宙的時(shí)空結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形態(tài)和物體演化的理論描述，稱為宇宙模型．大爆炸宇宙模型是一種被普遍接受的模型，它認(rèn)為，宇宙起源于大約150億年前突然發(fā)生的一次大爆炸，其后逐漸誕生出星球、星系、脈沖星、超新星、黑洞以及被稱作類星體的遙遠(yuǎn)發(fā)光體等等，經(jīng)歷150億年才演化成今天的樣子． 7．人類目前所能研究的物質(zhì)世界的空間尺度，約從m到 m，共跨越了大約42個(gè)數(shù)量級(jí)；目前所知的微觀粒子中，壽命最短的只有s，可見，物質(zhì)世界的時(shí)間尺度，約從 s到 s，也跨越了將近43個(gè)數(shù)量級(jí)． 1．關(guān)于我國(guó)已建成的秦山和大亞灣核電站，下列說法中正確的是(B) A．它們都是利用核聚變釋放原子能的 B．它們都是利用核裂變釋放原子能的 C．兩者的核燃料都是純鈾235 D．一座是利用核裂變釋放原子能，一座是利用核聚變釋放原子能 解析：現(xiàn)在我們平時(shí)利用的核能只能通過核裂變產(chǎn)生，還沒有實(shí)現(xiàn)可控?zé)岷朔磻?yīng)，核燃料是天然鈾或濃縮鈾． 2．利用重核裂變釋放核能時(shí)選用鈾235核，主要原因是(D) A．它裂變放出核能比其他重核裂變多 B．它可能分裂成三部分或四部分 C．它能自動(dòng)裂變，與體積無關(guān) D．它比較容易發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 解析：鈾235俘獲任何能量的中子都會(huì)發(fā)生裂變反應(yīng)，故D正確． 3．鎘棒在核反應(yīng)中的作用是(D) A．使快中子變成慢中子 B．使慢中子變成快中子 C．使反應(yīng)速度加快 D．控制反應(yīng)速度，調(diào)節(jié)反應(yīng)速度的快慢 解析：在核反應(yīng)堆中石墨起變快中子為慢中子的作用，鎘棒起吸收中子，控制反應(yīng)速度，調(diào)節(jié)反應(yīng)速度的快慢． 4．為使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，可采用下列的辦法(C) A．鈾塊可制成任何的體積 B．鈾核裂變釋放的中子可直接去轟擊另外的鈾核 C．通過慢化劑將產(chǎn)生的中子減速 D．用鎘棒可作為慢化劑使中子減速 解析：由于使鈾塊發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的體積應(yīng)大于臨界體積，故A錯(cuò)誤，鈾核裂變釋放出的為快中子，不能直接再去轟擊鈾核，必須用慢化劑減速，而鎘棒是用于控制中子數(shù)量的，故C正確，B、D錯(cuò)誤． 5．(多選)山東榮成石島灣核電站總裝機(jī)規(guī)模400 萬千瓦．核電站與火電站相比較，其優(yōu)勢(shì)在于(AB) A．核燃料釋放出的能量遠(yuǎn)大于相等質(zhì)量的煤放出的能量 B．就可采儲(chǔ)量來說，地球上核燃料資源遠(yuǎn)多于煤炭 C．核電站造成的污染大于相等發(fā)電能力的火電站 D．核電站比火電站更容易建造 解析：核電站與火電站相比，相等質(zhì)量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多，地球上可開采核礦石儲(chǔ)量所能提供的能量約為煤、石油的15倍，只要措施得當(dāng)，核電站造成的污染很小，核能屬于清潔能源，A、B均正確，C錯(cuò)誤；核電站的建造難度較大，D錯(cuò)誤． 6．我國(guó)秦山核電站笫三期工程中有兩個(gè)60萬千瓦的發(fā)電機(jī)組，發(fā)電站的核能來源于的裂變，現(xiàn)有四種說法： ①原子核中有92個(gè)質(zhì)子，有143個(gè)中子 ②的一種可能裂變是變成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，反應(yīng)方程式為： ③是天然放射性元素，常溫下它的半衰期約為45億年，升高溫度，半衰期縮短 ④一個(gè)裂變能放出200 MeV的能量，合3.2J 以上說法中完全正確的是(D) A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 解析：由的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)關(guān)系易知①正確；由核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知②正確；半衰期不受外界因素干擾．故③錯(cuò)誤；通過計(jì)算知④正確． 7．2011年3月11日，日本發(fā)生九級(jí)大地震，造成福島第一核電站嚴(yán)重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I和137Cs兩種放射性核素，它們通過一系列衰變產(chǎn)生對(duì)人體有危害的輻射．在下列四個(gè)式子中，有兩個(gè)能分別反映的衰變過程，它們分別是______和______(填入正確選項(xiàng)前的字母). 原子核中的中子數(shù)分別是______和________． 解析：衰變的種類有α衰變和β衰變兩類，衰變中放出的粒子是氦核或電子而不會(huì)是質(zhì)子或中子，故A、D不會(huì)是的衰變．由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知X2、X3分別是、，而中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)的差值，故他們的中子數(shù)分別為78、82. 答案：B　C　78　82 8．現(xiàn)在科學(xué)家們正在設(shè)法探尋“ 反物質(zhì)” ，所謂“ 反物質(zhì)” 是由“ 反粒子” 構(gòu)成的，“ 反粒子” 與其對(duì)應(yīng)的正粒子有相同的質(zhì)量和相同的電荷量，但電荷符號(hào)相反．據(jù)此，若有反α粒子，它的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別為(B) A．－4，－2　　 B．4，－2　 C．－4，2　　 D．4，2 解析：因“ 反粒子” 與其對(duì)應(yīng)的正粒子具有相同的質(zhì)量、相同的電荷量，但電荷的符號(hào)相反．所以，反α粒子質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為－2.故只有B選項(xiàng)正確，其他選項(xiàng)都不符合實(shí)際． 9．關(guān)于粒子，下列說法正確的是(D) A．電子、質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本的粒子 B．強(qiáng)子都是帶電的粒子 C．夸克模型是探究三大類粒子結(jié)構(gòu)的理論 D．夸克模型說明電子電荷不再是電荷的最小單元 解析：由于質(zhì)子、中子是由不同夸克組成的，它們不是最基本的粒子，不同夸克構(gòu)成的強(qiáng)子，有的強(qiáng)子帶電，有的強(qiáng)子不帶電，故A、B錯(cuò)誤；夸克模型是研究強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的理論，不同夸克帶電不同，分別為＋e和－，說明電子電荷不再是電荷的最小單元，故C錯(cuò)誤、D正確． 10．一個(gè)鈾235吸收一個(gè)中子后發(fā)生的反應(yīng)方程式是，放出的能量為E，鈾235核的質(zhì)量為M，中子的質(zhì)量為m，氙136核的質(zhì)量為m1，鍶90核的質(zhì)量為m2，真空中光速為c，則釋放的能量E等于(C) 解析：鈾235裂變時(shí)的質(zhì)量虧損： Δ m＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m， 由質(zhì)能方程可得：