核能与核技术（练习）-高教版第三版《物理（通用类）》【上好课】（原卷版+解析版）

高教版第三版《物理（通用类）》 主题七 核能及其应用 7.2核能与核技术 一、选择题 1. 核反应堆中使用石墨、重水或轻水等物质，主要目的是（　　） 降低中子速度 吸收全部中子 推动汽轮机转动 阻挡放射性物质外泄 2. 制作核反应堆控制棒的材料应具有的关键性质是（　　） 容易吸收中子 容易放出中子 导热能力为零 能够产生高温蒸汽 3. 关于压水堆核电站两个循环回路的作用，下列说法正确的是（　　） 一回路水直接进入汽轮机做功 二回路水流经反应堆吸收裂变产生的中子 一回路传热给二回路，二回路产生蒸汽推动汽轮机 两个回路中的水必须直接混合才能传热 4. 太阳内部持续释放巨大能量，主要依靠的是（　　） 煤的燃烧 轻核聚变 重核裂变 机械能转化 二、填空题 5. 铀块体积小于______时，许多中子会在引起新的裂变前逸出，链式反应难以持续；达到这一条件后，还要保证有足够的______继续引起裂变。 6. 核反应堆中，______用于降低中子速度，______用于吸收中子并调节反应速率。 7. 核电站工作时，核能先转化为水的______能，蒸汽推动汽轮机转化为______能，发电机再把它转化为______能。 8. 我国用于开展磁约束聚变研究的代表性装置包括“中国环流三号”和全超导托卡马克______。 一、选择题 9. 某反应堆的控制棒位置不变，但减速剂作用明显减弱。最可能出现的变化是（　　） 中子速度降低得更多，裂变速率升高 中子速度不能充分降低，继续引发裂变的概率下降 控制棒自动放出大量中子，裂变速率升高 二回路蒸汽直接进入反应堆，裂变立即停止 10. 压水堆采用热交换器让两个回路隔离传热，这一设计的重要安全意义是（　　） 让两个回路中的水充分混合 使二回路蒸汽不必推动汽轮机 把一回路可能携带的放射性物质与汽轮机系统隔离 取消安全壳后仍能完全阻止放射性物质外泄 11. 有人认为核电燃料消耗少，因此无须承担安全和环境责任。正确评价是（　　） 正确，燃料少就不会产生任何风险 正确，核反应堆不需要控制链式反应 错误，燃料利用率高，但仍须控制反应、隔离传热并防止放射性物质外泄 错误，核电站只能依靠燃煤发电 二、填空题 12. 在质能关系中，光速不变。若某类核反应的质量亏损变为原来的倍，则释放的核能变为原来的______倍。 13. 两座同型反应堆的其他条件相同，甲堆控制棒插入得比乙堆深。甲堆控制棒吸收的中子较______，链式反应速率通常较______。 14. 受控核聚变的燃料之一______可从海水中提取，资源丰富；工程上的主要难点之一是产生并稳定约束______。 三、解答题 15. 某核电方案只强调“燃料消耗少”，并提出为降低建设成本可以简化控制系统、取消双回路隔离和安全壳。请评价这一方案，并分别说明控制系统、双回路和安全壳为什么不能省略。 　 　 　 学科网（北京）股份有限公司 $ 高教版第三版《物理（通用类）》 主题七 核能及其应用 7.2核能与核技术 一、选择题 1. 核反应堆中使用石墨、重水或轻水等物质，主要目的是（　　） 降低中子速度 吸收全部中子 推动汽轮机转动 阻挡放射性物质外泄 【答案】 【解析】石墨、重水或轻水等可作减速剂，用于降低中子速度，使中子更容易继续引起铀核裂变。吸收中子主要是控制棒的作用。 2. 制作核反应堆控制棒的材料应具有的关键性质是（　　） 容易吸收中子 容易放出中子 导热能力为零 能够产生高温蒸汽 【答案】 【解析】控制棒利用材料对中子的强吸收作用，改变能够继续引发裂变的中子数，从而调节链式反应的快慢。 3. 关于压水堆核电站两个循环回路的作用，下列说法正确的是（　　） 一回路水直接进入汽轮机做功 二回路水流经反应堆吸收裂变产生的中子 一回路传热给二回路，二回路产生蒸汽推动汽轮机 两个回路中的水必须直接混合才能传热 【答案】 【解析】一回路水从反应堆吸收热量，并在热交换器中把热量传给二回路；二回路水产生蒸汽推动汽轮机。两个回路隔离传热，不直接混合。 4. 太阳内部持续释放巨大能量，主要依靠的是（　　） 煤的燃烧 轻核聚变 重核裂变 机械能转化 【答案】 【解析】太阳内部温度很高，轻核能够克服电磁斥力并发生聚变，聚变反应持续释放能量。 二、填空题 5. 铀块体积小于______时，许多中子会在引起新的裂变前逸出，链式反应难以持续；达到这一条件后，还要保证有足够的______继续引起裂变。 【答案】临界体积；中子 【解析】能够产生链式反应的铀块最小体积称为临界体积。体积过小时中子容易逸出；链式反应能否持续还取决于后续中子能否继续引起新的裂变。 6. 核反应堆中，______用于降低中子速度，______用于吸收中子并调节反应速率。 【答案】减速剂；控制棒 【解析】减速剂和控制棒作用不同：前者降低中子速度，后者通过吸收中子改变参与后续裂变的中子数。 7. 核电站工作时，核能先转化为水的______能，蒸汽推动汽轮机转化为______能，发电机再把它转化为______能。 【答案】内；机械；电 【解析】裂变释放的核能转化为水的内能，蒸汽推动汽轮机获得机械能，发电机最终输出电能。 8. 我国用于开展磁约束聚变研究的代表性装置包括“中国环流三号”和全超导托卡马克______。 【答案】 【解析】“中国环流三号”和全超导托卡马克不断刷新磁约束聚变运行纪录，是我国受控聚变研究的重要装置。 一、选择题 9. 某反应堆的控制棒位置不变，但减速剂作用明显减弱。最可能出现的变化是（　　） 中子速度降低得更多，裂变速率升高 中子速度不能充分降低，继续引发裂变的概率下降 控制棒自动放出大量中子，裂变速率升高 二回路蒸汽直接进入反应堆，裂变立即停止 【答案】 【解析】减速剂作用减弱时，中子不能被充分减速，继续引起铀核裂变的概率会下降。控制棒位置未变，不会自动放出中子。 10. 压水堆采用热交换器让两个回路隔离传热，这一设计的重要安全意义是（　　） 让两个回路中的水充分混合 使二回路蒸汽不必推动汽轮机 把一回路可能携带的放射性物质与汽轮机系统隔离 取消安全壳后仍能完全阻止放射性物质外泄 【答案】 【解析】热交换器允许能量传递而不让两个回路的水直接混合，可把一回路可能携带的放射性物质与二回路及汽轮机系统隔离。它不能替代安全壳。 11. 有人认为核电燃料消耗少，因此无须承担安全和环境责任。正确评价是（　　） 正确，燃料少就不会产生任何风险 正确，核反应堆不需要控制链式反应 错误，燃料利用率高，但仍须控制反应、隔离传热并防止放射性物质外泄 错误，核电站只能依靠燃煤发电 【答案】 【解析】燃料消耗少说明核燃料能量密度高，但不能推出没有风险。核电利用必须同时考虑链式反应控制、回路隔离、安全壳和放射性防护。 二、填空题 12. 在质能关系中，光速不变。若某类核反应的质量亏损变为原来的倍，则释放的核能变为原来的______倍。 【答案】 【解析】由可知，光速不变时，释放的核能与质量亏损成正比，因此质量亏损变为倍，核能也变为倍。 13. 两座同型反应堆的其他条件相同，甲堆控制棒插入得比乙堆深。甲堆控制棒吸收的中子较______，链式反应速率通常较______。 【答案】多；慢 【解析】控制棒插入越深，吸收的中子越多，可继续引发裂变的中子越少，因此甲堆的链式反应速率通常较慢。 14. 受控核聚变的燃料之一______可从海水中提取，资源丰富；工程上的主要难点之一是产生并稳定约束______。 【答案】氘；高温等离子体 【解析】氘可从海水中提取，聚变燃料资源丰富；但聚变需要极高温度，还必须稳定约束高温等离子体，避免其接触普通容器。 三、解答题 15. 某核电方案只强调“燃料消耗少”，并提出为降低建设成本可以简化控制系统、取消双回路隔离和安全壳。请评价这一方案，并分别说明控制系统、双回路和安全壳为什么不能省略。 【答案】这一方案不可行。燃料消耗少只能说明核燃料能量密度高，不能代表没有安全风险。控制系统利用控制棒吸收中子，调节链式反应速率，使核能平缓释放；双回路通过热交换传递能量而不让一回路水与汽轮机系统直接混合；安全壳用于承压、防撞击并防止放射性物质外泄。因此评价核电方案必须同时考虑能源效率、反应可控性、隔离和多重安全防护。 【解析】评价核技术不能只看单一优势。控制棒负责吸收中子并调节反应速率，减速剂负责降低中子速度，二者作用不能混淆；双回路解决能量传递与物质隔离的问题，安全壳承担事故条件下的屏障作用。这些功能相互补充，构成核电站的多重安全体系。 学科网（北京）股份有限公司 $