高中物理第4章第6、7节核能利用小粒子与大宇宙学案粤教版选修35

第六节核能利用第七节小粒子与大宇宙

1．核反应堆是人工控制链式反应的装置，可以使核能较平缓地释放出来．

2．反应堆里用的铀棒是天然铀或浓缩铀；石墨、重水的作用是使快中子变成慢中子，充当减速剂；镉棒的作用是吸收减速后的中子，控制反应速度，充当控制棒．3．为了防止铀核裂变物放出的射线对人体的危害，在反应堆外面要修建很厚的水泥防护层来屏蔽射线，对放射性的废料也要装入特制的容器，埋入深地层来处理．4．我国已建成两座核电站，分别为广东的大亚湾和浙江的秦山核电站．

5．人类目前能够观测到的最大距离约是140亿光年之远．这一距离可以看成是目前观测到的宇宙半径．

6．对宇宙的时空结构、运动形态和物体演化的理论描述，称为宇宙模型．大爆炸宇宙模型是一种被普遍接受的模型，它认为，宇宙起源于大约150亿年前突然发生的一次大爆炸，其后逐渐诞生出星球、星系、脉冲星、超新星、黑洞以及被称作类星体的遥远发光体等等，经历150亿年才演化成今天的样子．

7．人类目前所能研究的物质世界的空间尺度，约从m到 m，共跨越了大约42个数量级；目前所知的微观粒子中，寿命最短的只有s，可见，物质世界的时间尺度，约从 s到 s，也跨越了将近43个数量级．

基础达标

1．关于我国已建成的秦山和大亚湾核电站，下列说法中正确的是(B)

A．它们都是利用核聚变释放原子能的

B．它们都是利用核裂变释放原子能的

C．两者的核燃料都是纯铀235

D．一座是利用核裂变释放原子能，一座是利用核聚变释放原子能

解析：现在我们平时利用的核能只能通过核裂变产生，还没有实现可控热核反应，核燃料是天然铀或浓缩铀．

2．利用重核裂变释放核能时选用铀235核，主要原因是(D)

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

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．

3．镉棒在核反应中的作用是(D)

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：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．

4．为使链式反应平稳进行，可采用下列的办法(C)

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

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．

5．(多选)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，其优势在于(AB)

A．核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量

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

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．

能力提升

6．我国秦山核电站笫三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于的裂变，现有四种说法：

①原子核中有92个质子，有143个中子

②的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：

③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，半衰期缩短

④一个裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×J

以上说法中完全正确的是(D)

A．①②③ B．②③④

C．①③④ D．①②④

解析：由的质量数和电荷数关系易知①正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确；半衰期不受外界因素干扰．故③错误；通过计算知④正确．7．2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛第一核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危

害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映的衰变过程，它们

分别是______和______(填入正确选项前的字母). 原子核中的中子数分别是______和________．

解析：衰变的种类有α衰变和β衰变两类，衰变中放出的粒子是氦核或电子而不会是

质子或中子，故A 、D 不会是的衰变．由质量数守恒和电荷数守恒可知X2、X3分别是、，而中子数等于质量数与核电荷数的差值，故他们的中子数分别为78、82.

答案：B C 78 82

8．现在科学家们正在设法探寻“ 反物质” ，所谓“ 反物质” 是由“ 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α粒子，它的质量数和电荷数分别为(B )

A ．－4，－2

B ．4，－2

C ．－4，2

D ．4，2

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α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．

9．关于粒子，下列说法正确的是(D )

A ．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子

B ．强子都是带电的粒子

C ．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论

D ．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单元

解析：由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成的强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A 、B 错误；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋23e 和－e 3

，说明电子电荷不再是电荷的最小单元，故C 错误、D 正确．

10．一个铀235吸收一个中子后发生的反应方程式是

，放出的能量为E ，铀235核的质

量为M ，中子的质量为m ，氙136核的质量为m 1，锶90核的质量为m 2，真空中光速为c ，则释放的能量E 等于(C )

解析：铀235裂变时的质量亏损：

Δ m ＝M ＋m －m 1－m 2－10m ＝M －m 1－m 2－9m ，

由质能方程可得：