2019-2020学年粤教版物理选修3-5新素养学案：第四章第六节核能利用第七节小粒子与大宇宙 Word版含答案

等强子时代，再之后是自由光子、中微子、电子大量存在的轻子时代，再之后是中子和质子组合成氘核，并形成氦核的核时代，之后电子和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，B、C、D的产生都在A之后，因此A正确．

2．镉棒在核反应堆中所起的作用是( ) 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，调节反应速度的快慢

解析：选D.在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用．镉棒又叫控制棒，起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用，故D正确．

3．秦山核电站第三期工程中有两个6×105kW发电机组已实现并网发电．发电站的核

235U的裂变，下列说法正确的是( ) 能来源于 92

A．反应堆中核反应速度通常是采用调节235 92U的体积来控制的

2351139951

B．235 92U的一种可能裂变为 92U＋0n→ 54Xe＋38Sr＋20n C．235 92U是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短

D．虽然核电站能提供很大的能量，但它对环境的污染比火电站严重

235U裂解析：选B.反应堆中核反应速度由控制棒(镉棒)吸收中子的多少来控制，A错； 92

变有多种可能性，这是其中常见的一种，B对；放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与温度、压强等外界条件无关，C错；核电站的核能是清洁能源，污染少，D错．

4．(多选)如图所示，国际原子能机构2007年2月15日公布核辐射警示新标志，新标

志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形．核辐射会向外释放三种射线：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个α粒子，另一个核放出一个β粒子，得出如图所示的四条径迹，则( )

A．磁场的方向一定垂直于纸面向里

B．甲核放出的是α粒子，乙核放出的是β粒子 C．a为α粒子的径迹，d为β粒子的径迹 D．b为α粒子的径迹，c为β粒子的径迹

解析：选BD.由于不知道它们的旋转方向，因而无法判断磁场是向里还是向外，A错；衰变过程中满足动量守恒，释放粒子与新核的动量大小相等、方向相反，根据带电粒子在磁

场中的运动不难分析：若轨迹为外切圆，则为α衰变；若轨迹为内切圆，则为β衰变．又因mv

为R＝知半径与电荷量成反比，可知答案为B、D项．

qB

5．每昼夜消耗220 g铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率为多大？(每个铀核裂变时放出的能量是200 MeV)

解析：一昼夜消耗的铀所产生的核能

220

ΔE＝200××6.02×1023×106×1.6×10－19 J

235＝1.80×1013 J

ΔE×25%1.80×1013×25%

电功率P＝＝ W

t24×3 600＝5.2×107 W. 答案：5.2×107 W

[课时作业]

一、单项选择题

1．核电站泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是( )

A．碘131释放的β射线由氦核组成

B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量 C．与铯137相比，碘131衰变更慢 D．铯133和铯137含有相同的质子数

解析：选D.β射线是由原子核内一个中子变成一个质子而放出的电子构成，选项A错误；γ光子的频率高于可见光的频率，由光子能量E＝hν知选项B错误；由于铯137的半衰期比碘131的半衰期长，所以碘131比铯137衰变更快，选项C错误；同位素具有相同质子数和不同中子数，选项D正确．

2．中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%.为了实现负责任大国的承诺，我国将新建核电站项目．目前关于该电站获取核能的基本核反应方程可能是( )

1901361

A．235 92U＋0n→38Sr＋ 54Xe＋100n

240

B．24－1e 11Na→12Mg＋

4171C．14 7N＋2He→ 8O＋1H 2344

D．238 92U→ 90Th＋2He

解析：选A.现在的核电站用的是裂变反应获取能量，重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A是裂变反应，A正确；B为β衰变，C是发现质子的

反应，D是α衰变．

3．原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要有四部分组成，分别是( )

A．原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统 B．原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统 C．原子燃料、调速剂、碰撞系统和控制调节系统 D．原子燃料、减速剂、原子能聚存系统和输送系统

解析：选A.目前核反应堆组成有：核燃料、减速剂、控制调节系统与冷却系统． 4．据央视报道，中科院等离子体物理研究所经过八年的艰苦努力，终于率先建成了世界上第一个全超导的托卡马克装置并调试成功，这种装置被称为“人造太阳”，它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续地输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁的能源．在下列核反应方程中有可能是该装置内部所进行的核反应的是( )

4171

A．14 7N＋2He→ 8O＋1H

341

B．21H＋1H→2He＋0n

2344

C．238 92U→ 90Th＋2He

1141921

D．235 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n

解析：选B.A项是发现质子的核反应方程，C项是铀238的衰变方程，D项是铀235的裂变方程，B项正确．

5．正电子、负质子等都属于反粒子，它们跟普通电子、质子的质量、电量均相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质.1997年年初和年底，欧洲和美国的科研机构先后宣布：他们分别制造出了9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步，你推测反氢原子的结构是( )

A．由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成 B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成 C．由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成 D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成

解析：选B.由题目中所给的信息知，物质与反物质的质量相同，电荷量相同，而电性相反，所以选B.

6．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶．中微

037

子可以将一个氯核转变为一个氩核和一个电子，其核反应方程式为νe＋3717Cl→18Ar＋－1e.

037已知37－1e的质量为0.000 55 u，17Cl核的质量为36.956 58 u，18Ar核的质量为36.956 91 u，

1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为( )

A．0.82 MeV B．0.31 MeV C．1.33 MeV D．0.51 MeV

解析：选A.核反应过程中，反应前的能量应大于或等于反应后的能量，质量关系为mνe

＋mCl≥mAr＋me，

得mνe≥0.000 88 u.

则电子中微子的最小能量应为0.000 88×931.5 MeV≈0.82 MeV，故A正确． 二、多项选择题

7．下列说法中正确的是( )

A．目前还未发现媒介子、轻子和夸克三类粒子的内部结构

B．自然界存在的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对基本粒子不适用 C．反粒子与其对应的正粒子相遇时，会发生湮灭现象

D．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子

解析：选ACD.媒介子、轻子和夸克在现代实验中还没有发现其内部结构，故A正确；自然界三大守恒定律是普遍适用的基本规律，选项B错误；反粒子与其对应的正粒子带等量异种电荷，两者相遇时会发生湮灭现象，故C正确；质子是最早发现的强子，故D正确．

8．关于热核反应是一种理想能源的原因，下列说法正确的是( )

A．就每一个核子平均来说，比重核裂变时释放的能量多 B．对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理 C．热核反应的原料在地球上储量丰富 D．热核反应的速度容易控制

解析：选ABC.受控热核反应的实际应用的技术尚不成熟，它的反应速度是不易控制的．

1141929．核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.235 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X是某种粒子，a是X粒子的个数，用mU、

14192mBa、mKr分别表示235 92U、 56Ba、36Kr核的质量，mX表示X粒子的质量，c为真空中的光速，

以下说法正确的是( )

A．X为中子，a＝2 B．X为中子，a＝3

C．上述核反应中放出的核能ΔE＝(mU－mBa－mKr－2mX)c2 D．上述核反应中放出的核能ΔE＝(mU－mBa－mKr－3mX)c2

114192

解析：选BC.核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，则知235 92U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋aX中

22

X为10n，a＝3，则A错，B对；由ΔE＝Δmc可得：ΔE＝(mU＋mX－mBa－mKr－3mX)c＝(mU

－mBa－mKr－2mX)c2，则C对，D错．

－

10．已知π介子、π介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克u或反

－

＋－

夸克d)组成的，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷．