10.2 核能 核技术 同步作业 同步作业 -2025-2026学年高二下学期（中职）物理高教版(2021)机械建筑类

中职物理高教版(2021)机械建筑类主题十核能及其应用 第二节 核能 核技术同步作业 一、选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。每小题只有一项符合题目要求） 1. 下列关于核能的说法，正确的是（ ） A. 核能是原子核内部质子和中子之间的化学能 B. 核能的释放方式只有重核裂变一种 C. 核能是一种高效、清洁的新能源 D. 核能的释放过程不会伴随能量变化 2. 重核裂变是指（ ） A. 轻核结合成质量较大的核 B. 重核分裂成质量较小的核，同时释放出能量 C. 原子核吸收能量后发生衰变 D. 原子核失去电子的过程 3. 目前核电站发电的主要原理是利用（ ） A. 轻核聚变 B. 重核裂变 C. 原子核衰变 D. 原子核的人工转变 4. 关于轻核聚变的说法，错误的是（ ） A. 轻核聚变需要极高的温度和压强 B. 轻核聚变释放的能量比重核裂变更巨大 C. 太阳内部发生的核反应主要是轻核聚变 D. 轻核聚变的原料在地球上储量稀少，难以利用 5. 下列核反应中，属于重核裂变的是（ ） A. ₁²H + ₁³H → ₂⁴He + ₀¹n B. ₉₂²³⁵U + ₀¹n → ₅₆¹⁴¹Ba + ₃₆⁹²Kr + 3₀¹n C. ₈⁸²²⁶Ra → ₈₆²²²Rn + ₂⁴He D. ₆¹⁴C → ₇¹⁴N + ₋₁⁰e 6. 机械零件无损检测中，常用γ射线进行探伤，γ射线的产生与原子核的哪种变化有关（ ） A. 电子跃迁 B. 重核裂变 C. 原子核衰变 D. 轻核聚变 7. 关于核反应过程中的质量亏损，下列说法正确的是（ ） A. 质量亏损是指原子核的质量消失了 B. 质量亏损遵循质量守恒定律，亏损的质量转化为能量 C. 质量亏损现象否定了质量守恒定律 D. 只有重核裂变过程中才会出现质量亏损 8. 建筑工程中，利用放射性同位素检测混凝土的凝固程度，这一应用主要利用了核技术的（ ） A. 能量利用 B. 辐射探测 C. 核反应控制 D. 同位素示踪 9. 下列关于核电站中核反应堆的说法，正确的是（ ） A. 核反应堆是将核能直接转化为电能的装置 B. 核反应堆中需要控制棒来减缓核裂变的速度 C. 核反应堆的核燃料是可再生能源 D. 核反应堆不需要防护措施，因为裂变产物无放射性 10. 关于辐射防护的说法，错误的是（ ） A. 机械建筑作业中接触放射性源时，应穿戴防护装备 B. 距离放射性源越远，受到的辐射剂量越小 C. 可以用铅板、混凝土等材料屏蔽放射性射线 D. 放射性射线对人体无害，无需防护 11. 已知爱因斯坦质能方程为E=mc²（c为真空中的光速，c=3×10⁸m/s），若1kg的质量亏损，释放的能量约为（ ） A. 3×10⁸J B. 9×10¹⁶J C. 3×10¹⁶J D. 9×10⁸J 12. 下列应用中，不属于核技术在机械建筑领域应用的是（ ） A. 利用γ射线检测机械零件内部缺陷 B. 利用放射性同位素检测混凝土密实度 C. 利用核能发电为建筑工程供电 D. 利用电磁铁搬运建筑材料 二、填空题（本题共6小题，每空2分，共24分） 13. 核能又称__________，是原子核结构发生变化时释放出的能量；核能的释放方式主要有__________和__________两种。 14. 重核裂变需要用__________轰击重核，使重核分裂成两个或多个中等质量的核，同时释放出大量能量和中子；这些中子又能轰击其他重核，引发__________，从而持续释放能量。 15. 轻核聚变是指__________在极高温度和压强下结合成质量较大的核，同时释放出巨大能量的过程；由于需要极高的温度，轻核聚变也被称为__________。 16. 爱因斯坦质能方程是__________，其中m是__________，c是真空中的光速；该方程揭示了__________和__________之间的联系。 17. 核技术在机械建筑领域的应用广泛，主要包括__________（如零件探伤）、__________（如材料密实度检测）和辐射防护等；常用的放射性射线有α射线、β射线和__________射线。 18. 辐射防护的三大原则是__________、__________和屏蔽防护；在建筑施工中，若需使用放射性检测设备，应设置明显的辐射警示标志。 三、简答题（本题共2小题，每小题8分，共16分） 19. 简要说明重核裂变和轻核聚变的区别，并分别列举一个实际应用（或自然现象）。 20. 结合机械建筑专业，说明核技术在无损检测中的应用原理，并简述在使用放射性检测设备时应采取的辐射防护措施。 四、综合应用题（本题共2小题，第1题10分，第2题14分，共24分） 21. 已知某核电站的核反应堆中，每发生一次重核裂变反应会释放出约200MeV的能量（1MeV=1.6×10⁻¹³J），若反应堆每秒发生1×10²⁰次裂变反应，求： （1）该反应堆每秒释放的能量是多少焦耳？ （2）若这些能量全部转化为电能，该核电站的发电功率是多少千瓦？ （3）若该核电站每天（24小时）满负荷发电，一天消耗的电能是多少千瓦时？ 22. 某机械工厂用γ射线检测机床零件的内部缺陷，所用放射性同位素的衰变过程中，质量亏损Δm=2×10⁻²⁹kg，真空中的光速c=3×10⁸m/s，回答下列问题： （1）根据质能方程，该同位素每次衰变释放的能量是多少焦耳？ （2）若该同位素每秒衰变1×10¹⁵次，其辐射功率是多少瓦？ （3）若检测人员与放射性源的距离为1m时，受到的辐射剂量为D，当距离增大到2m时，受到的辐射剂量变为多少（辐射剂量与距离的平方成反比）？ （4）结合机械作业场景，说明除了增大距离，还可以采取哪些措施减少辐射危害。 参考答案 一、选择题（每小题3分，共36分） 1. C 解析：核能是原子核结构变化释放的能量，并非化学能，A错误；释放方式有裂变和聚变两种，B错误；核能高效清洁，C正确；核能释放伴随能量变化，D错误。 2. B 解析：重核裂变是重核分裂为中等质量核并释放能量的过程，B正确；A是核聚变，C是衰变，D是电离，均错误。 3. B 解析：核电站利用重核裂变发电，B正确。 4. D 解析：轻核聚变原料（如氢的同位素）在地球上储量丰富，D错误；A、B、C均正确。 5. B 解析：A是核聚变，B是重核裂变，C是α衰变，D是β衰变，B正确。 6. C 解析：γ射线是原子核衰变过程中释放的射线，C正确。 7. B 解析：质量亏损并非质量消失，而是亏损的质量转化为能量，遵循质量守恒和能量守恒，A、C错误；聚变和裂变过程均有质量亏损，D错误，B正确。 8. D 解析：利用放射性同位素检测混凝土凝固程度，属于同位素示踪应用，D正确。 9. B 解析：核反应堆将核能转化为内能，再转化为电能，A错误；控制棒可吸收中子，减缓裂变速度，B正确；核燃料是不可再生能源，C错误；核反应堆需严格防护，裂变产物有放射性，D错误。 10. D 解析：放射性射线对人体有害，必须采取防护措施，D错误；A、B、C均为正确的防护方法。 11. B 解析：E=mc²=1kg×(3×10⁸m/s)²=9×10¹⁶J，B正确。 12. D 解析：电磁铁搬运材料利用的是电磁力，与核技术无关，D正确；A、B、C均是核技术在机械建筑领域的应用。 二、填空题（每空2分，共24分） 13. 原子能；重核裂变；轻核聚变 14. 中子；链式反应 15. 轻核（或质量较小的核）；热核反应 16. E=mc²；质量亏损；质量；能量 17. 无损检测；材料检测；γ 18. 距离防护；时间防护 三、简答题（每小题8分，共16分） 19. 解析：区别：①反应物不同：重核裂变的反应物是重核（如铀-235），轻核聚变的反应物是轻核（如氢的同位素）；②反应条件不同：裂变需要中子轰击，条件相对温和，聚变需要极高温度和压强；③能量密度不同：聚变释放的能量比裂变更巨大；④产物不同：裂变产物有放射性，聚变产物放射性极低（4分）。 应用举例：重核裂变的应用是核电站、原子弹；轻核聚变的应用是氢弹，自然现象是太阳发光发热（4分）。 20. 解析：应用原理：机械零件无损检测中，放射性源释放的射线（如γ射线）穿透零件，若零件内部有缺陷（如裂缝、气孔），射线的衰减程度与完好部分不同，通过探测器接收射线强度，可判断零件内部是否存在缺陷，且不损坏零件（4分）。 防护措施：①穿戴专业防护装备（如铅衣、防护手套、防护眼镜），阻挡射线照射；②控制接触时间，尽量缩短操作放射性检测设备的时间；③保持安全距离，远离放射性源；④使用屏蔽材料（如铅板、混凝土屏障）遮挡射线；⑤操作后及时清洗身体，避免放射性物质残留（4分，答出4点即可）。 四、综合应用题（共24分） 21. 解析：（1）每秒释放的能量E=每次裂变能量×每秒裂变次数=200×1.6×10⁻¹³J×1×10²⁰=3.2×10¹⁰J（3分）； （2）发电功率P=E/t=3.2×10¹⁰J/1s=3.2×10¹⁰W=3.2×10⁷kW（3分）； （3）一天消耗的电能W=Pt=3.2×10⁷kW×24h=7.68×10⁸kWh（4分）。 答：（1）3.2×10¹⁰J；（2）3.2×10⁷kW；（3）7.68×10⁸kWh。 22. 解析：（1）释放的能量E=Δmc²=2×10⁻²⁹kg×(3×10⁸m/s)²=1.8×10⁻¹²J（3分）； （2）辐射功率P=E×每秒衰变次数=1.8×10⁻¹²J×1×10¹⁵=1.8×10³W（3分）； （3）设距离为r₁=1m时剂量为D，距离r₂=2m时剂量为D'，由题意D∝1/r²，故D'/D=(r₁/r₂)²=(1/2)²=1/4，所以D'=D/4（4分）； （4）防护措施：①穿戴铅制防护装备，利用铅的高密度屏蔽γ射线；②在检测设备周围设置混凝土防护墙，阻挡射线外泄；③操作时使用远程控制装置，避免近距离接触放射性源；④定期对检测人员进行辐射剂量检测，确保安全（4分，答出2点即可）。 答：（1）1.8×10⁻¹²J；（2）1.8×10³W；（3）D/4；（4）见解析。 学科网（北京）股份有限公司 $