1、第 1 页第六节 核能利用第七节 小粒子与大宇宙(时间：60 分钟)题组一 核反应堆1(单选 )利用重核裂变释放核能时选用铀 235 核，主要原因是 ( )A它裂变放出核能比其他重核裂变多B它可能分裂成三部分或四部分C它能自动裂变，与体积无关D它比较容易发生链式反应答案 D解析 铀 235 俘获任何能量的中子都会发生裂变反应，故 D 正确2(单选 )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
2、与铀的接触面积的大小控制反应速度答案 C解析 镉棒并不能释放中子，也不能使中子减速，对铀核裂变也没有阻碍作用，而是利用对中子吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故 C 正确3(单选 )在核反应中，控制铀 235 核裂变反应速率的方法是 ( )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，改变使用镉棒插入的深度，以改变反应堆中的中子第 2 页数目D利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度答案 C解析 控制核反应堆中核反应的速度是靠调节中子数来实现的，故只有 C 正确4(单选 )镉棒在核反应中的作用是 ( )A使快中子变成慢中子B使慢中子变成快中子C使反应速度加快D控制反应速度
3、，调节反应速度的快慢答案 D解析 在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用，镉棒起吸收中子，控制反应速度，调节反应速度的快慢5(单选 )为使链式反应平稳进行，可采用下列的办法 ( )A铀块可制成任何的体积B铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核C通过慢化剂将产生的中子减速D用镉棒可作为慢化剂使中子减速答案 C解析 由于使铀块发生链式反应的体积应大于临界体积，故 A 错误；铀核裂变释放出的为快中子，不能直接再去轰击铀核，必 须用慢化剂减速，而 镉棒是用于控制中子数量的，故 C 正确，B、D 错误题组二 核电站6(双 选) 山东荣成石岛湾核电站总装机规模 400 万千瓦核电站与火电站相比较，其优
4、势在于 ( )A核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量第 3 页B就可采储量来说，地球上核燃料资源远多于煤炭C核电站造成的污染大于相等发电能力的火电站D核电站比火电站更容易建造答案 AB解析 核电站与火电站相比，相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多，地球上可开采核矿石储量所能提供的能量约为煤、石油的 15 倍，只要措施得当，核电站造成的污染很小，核能属于清洁能源， A、B 均正确， C错误；核电站的建造难度较大，D 错误7(双 选) 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 202
5、0 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目前所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D目前既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能答案 AC解析 目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核裂变在核反应堆中应用的是比较清洁的能源，故 A、C 正确，B、 D 错8(单选 )我国秦山核电站第三期工程中有两个 60 万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于 92 U 的裂变，现有四种说法：235 92U 原子核中有 92 个质子，143 个中子；235 92U 的一种
6、可能裂变是变成两个中等质量的原子核，核反应方程为23592U n 54Xe Sr2 n；235 10 139 9538 10 92U 是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为 45 亿年，升高温度半235衰期缩短；第 4 页一个 92U 裂变能放出 200 MeV 的能量，合 3.21011 J.235以上说法中完全正确的是 ( )A BC D答案 D解析 由 92U 的质量数和电荷数关系易知正确；由核反 应方程中电荷数235守恒和质量数守恒知正确；半衰期不受外界因素干扰，故错误；通过计算知正确，故答案为 D.题组三 对粒子的认识9(单选 )现在科学家们正在设法探寻“反物质” ，所谓“反物质”是
7、由“反粒子”构成的， “反粒子”与其对应的正粒子有相同的质量和相同的电荷量，但电荷符号相反据此，若有反 粒子，它的质量数和电荷数分别为 ( )A4，2 B4，2 C4，2 D4，2答案 B解析 因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量、相同的电荷量，但电荷的符号相反所以，反 粒子质量数为 4，电荷数为2.故只有 B 选项正确，其他选项都不符合实际10.(单选 )K 介子衰变的方程为 K 0.其中K 介子和 介子是带负电的基元电荷， 0 介子不带电如图 46、72 所示的 1 个 K 介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧 AP，衰变后产生的 介子的轨迹为圆弧 PB，两轨迹 P 点
8、相切，它们的半径RK 与 R 之比为 21. 0 介子的轨 迹未画出由此可知 的动量大小与 0 的动量的大小之比为 ( )A11 B12 C13 D16答案 C解析 带电粒子 K 与 在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力图 46 、72第 5 页Bqv 得 R ，K 介子与 介子带电量相同，故运动的半径之比mv2R mvBq pBq等于动量之比 pK p R K R 21，在衰变后 介子与 0 介子动量方向相反，设 K 介子的动量 为正， 则 介子动量为负值，由动量守恒pK p p 0，则 p p013 故 A、B、D 错，C 对题组四 综合应用11如下一系列核反应是在恒星内部发生的：p
9、 C N126 137N Ce 137 136p C N136 147p N O147 158O Ne 158 157p N C157 126其中 p 为质子， 为 粒子，e 为正电子， 为一种中微子已知质子的质量 mp1.672 6481027 kg， 粒子的质量 m 6.644 9291027 kg，正电子的质量 me9.11 1031 kg，中微子的质量可忽略不计真空中的光速 c3.00 108 m/s.试计算该系列反应完成后释放的能量答案 3.9510 12 J解析 为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的各核反应方程左、右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反 应最终等效为 4p 2
10、e 2.设反应后释放的能量为 Q，根据质能关系和能量守恒得4mpc2m c22m ec2Q，代入数据可得Q3.9510 12 J.12一个原来静止的锂核( Li)俘获一个速度为 7.7104 m/s 的中子后，生成一63个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为 1.0103 m/s，方向与中子的运动方向相反第 6 页(1)试写出核反应方程；(2)求出氦核的速度大小；(3)若让一个氘核和一个氚核发生聚变时可产生一个氦核，同时放出一个中子，求这个核反应释放出的能量(已知氘核质量为 mD2.014 102 u，氚核质量为 mT3.016 050 u，氦核质量 mHe4.002 603 u，中子质量 m
11、n1.008 665 u，1 u1.660 610 27 kg)答案 (1) Li n H He63 10 31 42(2)2104 m/s(3)2.8210 12 J解析 (1) Li n H He63 10 31 42(2)取中子的运动方向为正方向，由动量守恒定律得mnv0m Tv1m Hev2v2 m/smnv0 mTv1mHe 17.7104 31.01034210 4 m/s(3)质量亏损为 mm Dm Tm Hem n(2.014 1023.016 0504.002 6031.008 665)u0.018 884 u3.13610 29 kg根据爱因斯坦质能方程 E mc23.13610 29 (3108)2 J2.821012 J
