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2019-2020年高中物理第四章原子核第六节核能利用自我小测粤教版选修1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,它主要由四部分组成 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、减速剂、碰撞系统和传热系统D.原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统2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 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235D.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3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U的裂变,现有4种说法
①U原子核中有92个质子,有143个中子
②U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U+n→Xe+Sr+2n
③U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U裂变能放出200MeV的能量,合
3.2×10-11J以上说法中完全正确的是 A.
①②③B.
②③④C.
①③④D.
①②④4核反应堆的燃料是______,石墨、重水等作为______使裂变时产生的中子速度减小,易于被铀核吸收;用镉棒______以控制核反应的______;再用水等流体在反应堆内外循环流动传输反应中产生的热量.5在所有能源中,核能具有能量密度大、地区适应性强的优势.在核电站中,核反应堆释放的核能被转化为电能.核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能.1核反应方程式U+n→Ba+Kr+aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种,n为中子,X为待求粒子,a为X的个数,则X为______,a=______.以mU、mBa、mKr分别表示U、Ba、Kr核的质量,mn、mp分别表示中子、质子的质量,c为光在真空中传播的速度,则在上述核反应过程中放出的核能ΔE=____________.2有一座发电能力为P=
1.00×106kW的核电站,核能转化为电能的效率η=40%.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题1中的核反应,已知每次核反应过程放出的核能ΔE=
2.78×10-11J,铀核的质量mU=390×10-27kg,求每年1年=
3.15×107s消耗的U的质量.61999年10月日本的一家核电站发生了核泄漏事件,对附近的环境造成了很大的危害.核泄漏直接导致严重的环境污染,其产生的射线具有非常大的危害性,能够使动植物体内的细胞发生癌变,致使生物死亡.根据以上材料回答以下问题核电站的发电原理是通过核裂变产生巨大的能量,完成下面铀核裂变可能的一个反应方程U+n→Ba+Kr+______,并计算1kg铀核裂变放出的能量是______kJ结果保留两位有效数字,235U、141Ba、92Kr和中子的质量分别为
235.0493u、
140.9139u、
91.8973u、
1.0087u,1u=
1.66×10-27kg.7每一个U核裂变时平均释放200MeV的核能,发电能力为5×105kW的核能电站若以U为核燃料,一天至少需要多少个U核发生裂变?8探究核电站的工作原理是什么?参考答案1解析通过学习,我们知道核反应堆的构成分四部分原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统.答案A2解析现在我们和平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,故答案为B.答案B3解析由U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,故答案为D.答案D4解析在核反应堆中的核燃料是铀235,用石墨、重水等作减速剂,用镉棒来吸收中子,以控制反应速度.答案铀235 减速剂 吸收中子 速度5解析1由反应方程可知X为n,a为3,释放的能量为ΔE=mU-mBa-mKr-2mnc
2.2因电站发电效率为40%,故核电站消耗235U的功率为P′==kW=
2.5×106kW核电站每年消耗235U的能量为W=Pt=
2.5×109×
3.15×107J=
7.875×1016J每年消耗的235U的质量为M=mU=kg=1105kg.答案1n 3 mU-mBa-mKr-2mnc221105kg6解析3n;一个铀原子核裂变放出的核能ΔE=Δmc2=
235.0493-
140.9139-
91.8973-2×
1.0087×
1.66×10-27×
3.0×1082J=
3.3×10-14kJ.答案3n
3.3×10-147解析由题意知一个U裂变释放的能量E1=200MeV=200×106×
1.6×10-19J=
3.2×10-11J.电站一天产生的能量为E=5×108×3600×24J=
4.32×1013J,所以需要裂变的铀核数为n=个=
1.35×1024个.答案
1.35×1024个8解析核电站的核心是核反应堆,核反应堆的主要组成部分及其作用有1铀棒吸收慢中子而发生裂变.2减速剂用来减速裂变产生的快中子使其易被铀棒俘获,原料一般为石墨、重水或普通水.3控制棒由镉做成,因其吸收中子的能力强,所以可以用其插入反应堆的深浅控制反应速度.插入深,吸收中子多,反应减慢;插入浅,吸收中子少,反应加快.4保护层反应堆外层是很厚的水泥壁,可防止射线辐射出去.5热交换器靠水或液态金属钠在反应堆内外的循环流动,把产生的热量传输出去.核电站的优点是
①消耗的“燃料”很少;
②作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大;
③对环境的污染比火电站要小得多.答案无论哪一种电站都需要有能量转换器,通过能量转换器实现内能或其他形式能与电能的转换.核电站实现了核能→内能→电能的转换,如下图所示.反应堆冷却剂在主泵的驱动下进入反应堆,流经堆芯后从反应堆容器的出口管流出,进入蒸汽发生器,然后回到主泵,在反应堆冷却剂循环流动过程中,将反应堆释放的核能转换为内能,在蒸汽发生器中,通过热交换器又将热量传递给另一冷却回路中的水,水变成蒸汽驱动蒸汽轮机,带动发电机产生电能.探究结论核电站是通过热交换器把核反应产生的热能转化为电能的.。