《第三节 核能及其应用》（同步训练）高中物理选择性必修第三册-沪科版-2024-2025学年

《第三节核能及其应用》同步训练(答案在后面)一、单项选择题(本大题有7小题，每小题4分，共28分)1、下列关于原子核的说法中，正确的是()A.原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电B.原子核是由原子核力将质子和中子束缚在一起C.原子核的体积比原子体积大D.原子核的电荷量等于核外电子的电荷量2、关于核能的释放，以下说法错误的是()A.核裂变是重核分裂成两个中等质量的原子核的过程，同时释放出大量能量B.核聚变是轻核结合成较重的原子核的过程，同时释放出大量能量C.核能的释放过程伴随着质量的亏损D.核能的释放不会对环境产生影响3、下列关于核能的描述中，正确的是()A.核裂变是指重核在中子的轰击下，分裂成两个中等质量的原子核，同时释放出D.核能是一种清洁、可再生的能源。4、以下哪种说法关于核能利用是错误的?()D.核能是未来能源发展的重要方向之一。5、下列关于原子核的衰变，说法正确的是()A.α衰变会导致原子核的电荷数增加2,质量数减少4B.β衰变会导致原子核的电荷数减少1,质量数不变C.γ衰变会导致原子核的电荷数不变，质量数减少1D.在衰变过程中，原子核会释放出大量能量6、核能发电的原理是()A.通过核裂变释放出的能量转化为电能B.通过核聚变释放出的能量转化为电能C.通过化学反应释放出的能量转化为电能D.通过物理反应释放出的能量转化为电能D.半衰期是放射性物质衰变为其初始数量一半所需的时间，与外界条件无关。二、多项选择题(本大题有3小题，每小题6分，共18分)A.核能是由原子核的裂变产生的，主要用于核电站发电。B.核聚变产生的能量远大于核裂变，但目前在商业应用C.放射性物质在衰变过程中会释放出α粒子、β粒子和γ射线。D.核能的利用过程中，放射性废料处理是一个重要且具有挑战性的问题。D.核能发电站的运行过程中，核反应堆会产生放射性废物，需要妥善处理。3、以下关于核能及其应用的说法中，正确的是()A.核裂变反应释放的能量比化学反应释放的能量大得多B.核电站的核反应堆中发生的链式反应可以通过控制棒来控制C.核电站的核废料具有放射性，需要长期隔离存放D.核能发电过程中，铀原子核的裂变反应会产生大量中子，这些中子可以引起更E.核聚变反应比核裂变反应更清洁、更安全，但技术难度更大第一题1.下列关于核能及其应用的叙述中，正确的是()A.核反应堆中的核裂变反应是不可控的B.核电站的核反应堆通过核聚变反应产生能量C.核废料对环境的影响可以通过深埋地下得到有效处理D.核电站的核废料可以用于核武器制造第二题某放射性物质经过3个半衰期后，其剩余质量为原有质量的多少?第三题题目：某核电站采用铀-235作为燃料，铀-235在裂变过程中，一个铀-235原子核吸收一个中子后裂变为两个中等质量的原子核，同时释放出2个中子和大量能量。已知一个铀-235原子核的质量为3.95×10~25ke.(1)一个铀-235原子核裂变时释放的中子总质量是多少?(2)假设所有释放的能量都转化为中子的动能，求一个中子的平均动能是多少?第四题(1)简述核裂变与核聚变的基本原理，并指出两种反应在自然界中的典型实例。(2)核能发电站主要采用哪种类型的核反应?并简述其工作原理。(3)核能发电与传统燃煤发电相比有哪些优势和劣势?(4)列举两个核能利用的安全问题，并提出相应的解决措施。第五题题目：某核电站采用铀-235)作为核燃料，铀-235的原子核在裂变时，会产生一个中子。假设每次裂变产生3个中子，并且每次裂变产生3个中子后，继续引请计算：(1)第一次裂变产生的中子数；(2)总共产生的中子数；(3)若每个中子引发一次新的裂变，理论上可以引发多少次新的裂变。《第三节核能及其应用》同步训练及答案解析一、单项选择题(本大题有7小题，每小题4分，共28分)1、下列关于原子核的说法中，正确的是()A.原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电B.原子核是由原子核力将质子和中子束缚在一起C.原子核的体积比原子体积大D.原子核的电荷量等于核外电子的电荷量解析：选项A正确描述了原子核的组成，但选项B更全面地说明了原子核的束缚机制。选项C错误，原子核的体积实际上非常小，远远小于原子体积。选项D错误，因为号相反。2、关于核能的释放，以下说法错误的是()A.核裂变是重核分裂成两个中等质量的原子核的过程，同时释放出大量能量B.核聚变是轻核结合成较重的原子核的过程，同时释放出大量能量C.核能的释放过程伴随着质量的亏损D.核能的释放不会对环境产生影响解析：选项A和B正确描述了核裂变和核聚变的过程，都是释放能量的重要方式。选项D错误，核能的释放可能会产生放射性废物和辐射，对环境造成严重影响。3、下列关于核能的描述中，正确的是()A.核裂变是指重核在中子的轰击下，分裂成两个中等质量的原子核，同时释放出D.核能是一种清洁、可再生的能源。哪一种是正确的。选项D中，核能虽然相对清洁，但不是可再生能源，4、以下哪种说法关于核能利用是错误的?()B.核聚变技术已经成熟，目前广泛应用于商业发电。D.核能是未来能源发展的重要方向之一。确的。选项D也是正确的，因为核能被认为是未来能源发展的重要方向之一。5、下列关于原子核的衰变，说法正确的是()A.α衰变会导致原子核的电荷数增加2,质量数减少4B.β衰变会导致原子核的电荷数减少1,质量数不变C.γ衰变会导致原子核的电荷数不变，质量数减少1D.在衰变过程中，原子核会释放出大量能量解析：α衰变是指原子核放出一个α粒子(由2个质子和2个中子组成),导致电荷数减少2,质量数减少4。β衰变是指原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电荷数增加1,质量数不变。γ衰变是指原子核释放出能量，但电荷数和质量数都不变。因此，选项A正确。6、核能发电的原理是()A.通过核裂变释放出的能量转化为电能B.通过核聚变释放出的能量转化为电能C.通过化学反应释放出的能量转化为电能D.通过物理反应释放出的能量转化为电能不足以支撑大规模的发电。因此，选项A正确。D.半衰期是放射性物质衰变为其初始数量一半所需的时间，与外界条件无关。种释放形式。选项B描述的是核聚变，而核聚变通常发生在恒星内部择描述正确的选项，因此选项A为正确答案。B.核聚变产生的能量远大于核裂变，但目前C.放射性物质在衰变过程中会释放出α粒子、β粒子和γ射线。D.核能的利用过程中，放射性废料处理是一个重要且具有挑战性的问题。A选项错误，虽然核能确实可以由原子核的裂变产生，并用于核电站发电，但这并不是核能的唯一来源。B选项正确，核聚变确实产生的能量远大于核裂变，但目前技术上尚未能够稳定、经济地实现核聚变反应的商业应用。C选项正确，放射性物质在衰变过程中会释放出α粒子(氦核)、β粒子(电子或正电子)和γ射线(高能电磁波)。D选项正确，核能利用过程中产生的放射性废料需要经过特殊处理，以防止对环境和人类健康造成危害，这是一个复杂且具有挑战性的问题。2、以下关于核能应用的描述，正确的是：A.核能发电是一种清洁能源，不会产生温室气体。B.核能发电过程中，核反应堆产生的热量用于加热水，产生蒸汽推动涡轮机发电。C.核能发电站的冷却系统通常使用海水或河水进行冷却，这样可以节省淡水资源。D.核能发电站的运行过程中，核反应堆会产生放射性废物，需要妥善处理。A选项错误，虽然核能发电过程中不会直接排放二氧化碳等温室气体，但核燃料的提炼和放射性废料的处理过程可能会产生温室气体排放。B选项正确，核能发电的基本原理是利用核反应堆产生的热量加热水，产生蒸汽推动涡轮机旋转，从而发电。C选项错误，虽然使用海水或河水进行冷却可以节省淡水资源，但实际上，冷却水在循环过程中会吸收热量，温度升高，这可能导致海水或河水温度升高，对生态环境产生影响。D选项正确，核能发电站运行过程中会产生放射性废物，这些废物需要经过专门的处理和储存，以防止对环境和人类健康造成危害。3、以下关于核能及其应用的说法中，正确的是()A.核裂变反应释放的能量比化学反应释放的能量大得多B.核电站的核反应堆中发生的链式反应可以通过控制棒来控制C.核电站的核废料具有放射性，需要长期隔离存放D.核能发电过程中，铀原子核的裂变反应会产生大量中子，这些中子可以引起更多的铀原子核裂变E.核聚变反应比核裂变反应更清洁、更安全，但技术难度更大A选项正确，核裂变反应释放的能量比化学反应释放的能量大得多，这是核能发电的主要原因之一。B选项正确，核电站的核反应堆中发生的链式反应可以通过控制棒来控制，控制棒可以吸收中子，减缓或停止链式反应。C选项正确，核电站的核废料具有放射性，需要长期隔离存放，以防止对环境和人类健康造成伤害。D选项错误，核能发电过程中，铀原子核的裂变反应会产生大量中子，但这些中子并不一定能够引起更多的铀原子核裂变，因为中子可能会被吸收或散射。E选项正确，核聚变反应比核裂变反应更清洁、更安全，因为核聚变反应产生的放射性废物较少，且产生的能量更稳定，但技术难度更大，目前尚未实现商业化应用。1.下列关于核能及其应用的叙述中，正确的是()A.核反应堆中的核裂变反应是不可控的C.核废料对环境的影响可以通过深埋地下得到有效处理A选项错误，核反应堆中的核裂变反应是可控的，通过控制链式反应的速度来产生稳定的热能。B选项错误，目前核电站普遍使用的是核裂变反应，而不是核聚变反应。C选项正确，核废料对环境的影响可以通过深埋地下，并辅以适当的防护措施来降低风险。D选项错误，核废料不能用于核武器制造，因为它们通常不具有武器级核材料所必需的纯度和浓缩度。第二题某放射性物质经过3个半衰期后，其剩余质量为原有质量的多少?答案：剩余质量为原有质量的1/8。1.首先，我们需要了解半衰期的定义。半衰期是指放射性物质衰变到原有数量一半所需的时间。2.经过一个半衰期，放射性物质的数量会减少到原来的1/2。3.经过两个半衰期，放射性物质的数量会再次减少到原来的1/2,即减少到原来的1/2的1/2,也就是1/4。4.经过三个半衰期，放射性物质的数量会再次减少到原来的1/2,即减少到原来的1/4的1/2,也就是1/8。因此，经过三个半衰期后，放射性物质的剩余质量是原有质量的1/题目：某核电站采用铀-235作为燃料，铀-235在裂变过程中，一个铀-235原子核一个铀-235原子核的质量为3.95×10~5ke,一请计算：(1)一个铀-235原子核裂变时释放的中子总质量是多少?(2)假设所有释放的能量都转化为中子的动能，求一个中子的平均动能是多少?(1)一个铀-235原子核裂变时释放的中子总质量为：(2)一个中子的平均动能为：能量E=200MeV=200×1.602×10^-13J总能量E_total=7.90×10^-25kg×1.67×10^-27kg×2一个中子的平均动能E_avg=E_total/2E_avg=(7.90×10^-25kg×1.67×10^-27kg×2)/2解析：(1)根据质量守恒定律，裂变前后质量应保持不变。一个铀-235原子核裂变时释放了2个中子，因此释放的中子总质量为两个中子质量之和。(2)根据能量守恒定律，裂变过程中释放的能量等于中子的动能之和。由于有两个中子，所以将总能量除以2得到一个中子的平均动能。其中，200MeV是释放量，转换为焦耳需要乘以1.602×10^-13J。第四题题目描述：(1)简述核裂变与核聚变的基本原理，并指出两种反应在自然界中的典型实例。(2)核能发电站主要采用哪种类型的核反应?并简述其工作原理。(3)核能发电与传统燃煤发电相比有哪些优势和劣势?(4)列举两个核能利用的安全问题，并提出相应的解决措施。释放出大量能量和额外的中子。典型的核裂变反应是在核反应堆中铀-235或钚-239吸收一个中子后发生的。●核聚变则是指两个轻原子核在极高温度下克服静电斥力结合成更重的原子核的过程，同样会释放出巨大的能量。太阳内部的氢核聚变成氦核就是自然界的核聚变反应的一个例子。核裂变和核聚变是产生能量的两种不同机制。核裂变通常发生在人为控制的条件下，如核电站中的核反应堆；而核聚变则更多地出现在宇宙天体中，如恒星内部。这两种反应都是基于爱因斯坦的质能方程E=mc^2,即质量可以转化为能量。(2)答案：核能发电站主要采用的是核裂变反应。其工作原理大致如下：首先，在核反应堆内，慢化剂(如水)使快中子减速成为热中子，这些热中子更容易被燃料棒中的铀-235原子核吸收，引发核裂变反应。核裂变产生的热量加热冷却剂(通常是水),产生蒸汽，驱动涡轮发电机发电。核裂变反应因其可控性和稳定性而被广泛应用于核电站。通过控制棒调节反应速率，可以有效管理核反应过程，确保安全高效地生产电力。(3)答案：核能发电的优势包括：●清洁环保，几乎不排放温室气体；●能量密度高，所需燃料少；●运行成本相对较低。核能发电的劣势有：●初始建设成本高昂；●存在放射性废物处理难题；●安全风险较高，一旦发生事故可能造成严重后果。核能发电在环境保护方面具有明显优势，但在经济性和安全性方面也存在挑战。因此，合理规划和严格的安全管理对于核能的发展至关重要。(4)答案：核能利用面临的安全问题主要有：●放射性物质泄漏：可能导致环境污染和人员辐射伤害。●核废料处理：长期存放的核废料对环境和人类健康构成潜在威胁。解决措施包括：●加强设施设计，提高安全标准