浙教版科学2021-2022学年上学期九年级“培优提高”讲义（二十九）：核能【word，含答案】

一、裂变和聚变
核能：原子核在转变过程中所释放出的能量，称为核能。
核能是从原子核内部释放出来的，它比物质在化学反应中所释放出的化学能要大得多。用中子轰击铀
-235
原子核，可以使铀核裂变为氪核和钡核，同时向外释放能量，并产生
2
~
3
个新的中子。
获得核能的两条途径
原子核的裂变和原子核的聚变是获得核能的两条途径
核裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大的能量现象。
链式反应：一次裂变后产生的中子继续轰击其他铀核，就会导致越来越多的铀核不断地发生裂变。这种连锁式的铀核裂变反应称为链式反应。
如果原子核裂变的链式反应不加以控制，在短时间内形成雪崩式的裂变反应，就会放出巨大能量而产生猛烈的核爆炸。
（2）原子弹——根据核裂变的原理制成。属于不可控制的链式反应的结果！
2、核聚变：2
个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。
例如：氘核（核内有
1
个质子、1
个中子的氢核）和氚核（核内有
1
个质子、2
个中子的氢核）在超高温下聚合成氦核，并向外放出能量。
在消耗质量相同的核材料时，核聚变比核裂变释放出更多的核能。核聚变需要极高的温度，所以也叫做热核反应。氢弹就是根据核聚变的原理制造的，氢弹的威力比原子弹大得多。
三、核能的和平利用——核电站
如果能够按需要控制链式反应的速度，使原子核的裂变反应持续而缓慢地进行，核能有控制地平稳释放，这样的核能就可以为人类和平建设服务。
核反应堆：可以控制核反应的装置称为核反应堆
核电站就是利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。
核能内能
机械能
电能
核电站的安全性
发展核电站，应优先关注安全性。核电引起的安全问题主要在两个方面：一是核反应万一失控，会损坏设备，引起放射性物质泄漏；二是放射性废料处理不当，会导致环境污染。
世界上曾发生了几次较大的核电事故。1986
年，苏联切尔诺贝利核电站发生严重的核电事故，事故的原因是工作人员违反操作规定，导致反应堆过热，发生一系列的爆炸，使得放射性物质泄漏到周围环境中，造成了重大损失。2011
年，日本福岛核电站在里氏
9.0
级地震和海啸袭击后出现的核泄漏事故，引发全球有核电国家对核电站的安全检查与反思。
为了防止核电站事故的发生，核电站的反应堆都有一系列的防护措施，设置了多道安全屏障。对核电站放射性废料的处理，先在核电站内专用的废物库暂存（我国规定暂存时间为
5
年），然后送到人烟稀少、地质稳定、地下水位低又远离天然水源的处置场永久存放，一般存放几百年。每一次核泄漏事故对全球的核电发展是一把双刃剑，都会让核电发展吸取经验，升级防范措施。随着科学和技术的发展，人们将会制造出更安全的核反应堆，也期待着受控核聚变技术早日走向成熟。
四、放射性
1、像铀、钍、镭等元素，能够自发地放出穿透能力很强的射线，
居里夫人把素具有的这种辐射能力叫做放射性。
α、β
和
γ
三种射线
α射线:带正电的高速运动的氦原子核流。β射线:带负电的高速运动的电子流。
γ射线:能量很高的电磁波。
这三种射线穿透物质的能力不同。
α射线穿透能力最弱，在空气中只能前进几厘米。
α射线穿透能力最弱，在空气中只能前进几厘米。
γ射线穿透能力最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。
放射性现象的用途
(1)工业：测量物体厚度
(2)农业：照射种子，使种子发生变异，培育新良种，还可以杀菌。
(3)医疗：利用γ射线治疗癌症。
因为人体组织对射线的耐受能力是不同的，细胞分裂越快的组织，它对射线的耐受能力就越弱。
例1、电影《厉害了，我的国》自今年3月2日在全国上映来燃爆各大影院，特别是作为大国工程和“一带一路”国家名片的“华龙一号”核电机组（如图），代表创新成果的人造太阳，在影片中亮相，再次彰显了大国实力，很是抢镜！以下关于核电站说法正确的是（
???）
A.利用核聚变原理?????????B.利用核裂变原理
C.核能直接转化为电能???????D.核能是原子内部的化学反应释放出来的能量
例2、大力发展核能是解决能源危机的主要出路之一。下表是核电站工作流程图，关于流程图中各装置的能量转化，正确的是(???
)
A.核反应堆：核能转化为机械能???B.蒸汽轮机：机械能转化为内能
C.发电机：机械能转化为电能??????D.应用：电能转化为机械能
例3、如图所示，为了形象的描述核能的获得，两位同学分别画了一张利用核能途径的原理图；图乙表示的是________。核能发电是通过核能→________→机械能→电能的转化途径为人类服务。核电站一般建在海边，方便用水来给高温的核反应堆降温，这是用________的方法来改变内能的。
1.为缓解电力紧张的状况，正在不断开发利用新能源，我国陆续建成了一些核电站，关于核电站，下列说法正确的是（??
）
A.核电站使用的核燃料是石油或天然气
B.核反应堆中发生的是不可控制的核裂变
C.核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能
D.核电站中使用大量的水是分解出其中的氢元素从而利用核聚变产生能量
2.2014年5月7日，南京某公司在探伤作业中意外丢失黄豆大小的放射源铱－192，三天后被追回。铱－192发出的物质能穿透三十多毫米厚的钢板，这一性质可用于金属内部探伤。结合图示可推知，铱－192发出的用于金属内部探伤最有可能的是(??
)
A.可见光???????B.α射线???????C.β射线???????D.γ射线
3.“华龙一号”作为“一带一路”建设的新名片，是中国核电“走出去”战略的主要典范之一。以下关于核电站的说法正确的是(???
)
A.核反应堆中发生的是核聚变
B.核能的使用不需要任何防护，不会产生任何污染
C.放射性元素放出的射线有a射线、β射线和γ射线
D.核电站发电的能量转化过程是：核能→机械能→内能→电能
4.能量转化或转移是自然界的普遍现象，如图所示为核电站示意图、家庭电路部分示意图及电热水壶图，下列相关叙述正确的是（
???）
A.核反应堆进行的核裂变释放核能，直接转化为家庭电路所需的电能
B.发电机利用了电流磁效应发电，电热水壶利用了电流热效应烧水
C.汽轮机工作、壶内水升温两过程中，改变水的内能方式相同
D.手机充电和电热壶烧水时，两者本质都是电流做功
5.2019年的“国际惯性聚变科学与应用”(ICF)会议上，我国理论物理学家、宁波籍中国科学院院士贺贤土荣获了世界核聚变能源领域最高奖——爱德华·泰勒奖。下列关于核聚变说法正确的是(???
)
A.核电站利用核聚变反应提供能量???????B.核聚变放出的能量巨大
C.核聚变都是可控制的????????????D.核聚变的原料来自普通水
6.用你学过的关键词填空。
（1）核电站是利用核能进行发电的，目前核电站的核反应堆中发生的是人工可以控制的________（选填“核聚变”或“核裂变”）。
（2）单缸汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是________冲程。
（3）火箭的燃料是液氢，这是由于氢气燃烧时的________较大。
（4）植物光合作用将太阳能转化成化学能，这些化学能无法重新变成太阳能，这说明能量的转化和转移是有________的。
7.三门核电站是浙江省第二座核站，装机总功率为750万千瓦。该核电站获取核能的途径如图________(选填“甲”或“乙”)所示，反应堆中发生的能量转化为________。该核电站的年发电量为________千瓦时(一年以360天计)
8.温州也开启了核电之路，2018年苍南县开工建设温州市第一座核电站。
（1）据了解，苍南核电站获取核能的原理是重核裂变，该原理可以用下图中的________图表示。
（2）结合甲图分析后回答，尔原子核外电子数________氚原子核外电子数（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
（3）20世纪80年代美、法等国发起国际核实验堆计划，中国后来成为参与国之一。这场“追梦旅程”从上世纪50年代开始已经进行了半个多世纪，使其真正投入商用、变成每家每户可以用的电，可能至少还需要几十年。下列观点支持继续进行这项研究的是________。（可多选）
1.下列有关核能利用的叙述中，正确的是（
???）
A.氢弹是根据裂变的原理制成的，原子弹是根据聚变的原理制成的
B.氢弹和原子弹爆炸时能量的转移和转化是有方向性的
C.目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变
D.核电站中的能量转化顺序是：核能→化学能→内能→电能
2.下列对2019年最新热播影片《流浪地球》中出现的情景解释错误的是（??
）
A.核聚变反应——元素种类不变??B.核聚变反应——释放大量能量
C.地球表面的水变成冰——凝固??D.地球上短波通讯受影响——太阳活动增强
3.随着“一带一路”进入世界各国，核电和高铁已经成为中国响亮的名片。下列相关说法错误的是(???
)
A.铁轨铺在枕木上，通过减小压力来减小压强????
B.核废料具有放射性，必须要合理处理
C.核电站利用核裂变将核能转化为电能???????
D.在安全线外候车，是因为气体的流速大，压强小
4.如图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（
???）
该模型表示的是核聚变??????
该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应
C.该反应不会产生放射性物质????
D.不能用该反应获得能量的方式来发电
5.现在各国科研人员都在致力于一些新型材料的研究。
（1）英国科研人员研制出自动灭火陶瓷砖，砖里压入一定量的氦气和二氧化碳，这种砖砌成的房屋发生火灾时，在高温烘烧下，砖会裂开并喷出氦气和二氧化碳，从而抑制和扑灭火焰。喷出的氦气和二氧化碳能达到灭火目标的原理是________。
（2）中国科研人员首次在自然界发现铀，金属铀和二氧化铀按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块，就可以投入核反应堆使用，此反应堆获得核能的途径是________。(选填“核裂变”或“核聚变”)。
6.2019年1月，中国探月工程实现新突破。嫦娥四号实现国际上首次在月球背面软着陆并巡视勘察，谱写月球探测历史新篇章。人类探月的重要目的之一是勘察、获取地球上蕴藏量很小而月球上却极为丰富核聚变燃料——He﹣3，以解决地球能源危机。氦﹣3
原子核里有两个质子，相对原子质量为3，其原子核内中子数为________。某元素的阳离子
X2+核外有28个电子，相对原子质量为65，则
X
原子核内质子数与中子数之差为________。
7.人们常用模型来进行认知，因为这种方式形象直观。如图是水分子、乙炔分子及原子核转变的模型。
（1）乙炔中氢元素的化合价为+1价，请结合模型判断乙炔中碳元素的化合价为________。
（2）请画出“碳和氧气反应生成二氧化碳”的化学反应模型图：________（碳原子和氧原子的画法参照上述图例）。
（3）右图是________（选填“核裂变”或“核聚变”）的示意图。
8.图甲和图乙是释放核能的两种方式，请回答下列问题：
（1）图________是核电站的工作原理。
（2）图乙是________（选填“聚变”或“裂变”）的示意图，目前还不能人为控制。
参考答案
例1、B
例2、C
例3、聚变；热能（内能）；热传递
1.C
2.D
3.C
4.D
5.B
6.（1）核裂变（2）做功（3）热值
（4）方向性
7.乙；核能转化为内能；6.48×1010
8.（1）乙（2）等于（3）甲、乙
1.B
2.A
3.A
4.B
5.（1）隔绝助燃剂（2）核裂变
6.1；-5
7.
（1）-1
（2）
（3）核聚变
【解析】在化合物中，各元素化合价之和为零；
（1）氢元素显+1价，设碳元素的化合价是x，2x+（+1）×2=0，则x=﹣1价；碳与氧气反应的化学方程式为：
；故答案为：
；由图可知，两个氢核最终生成一个氦核，并释放一个中子，属于核聚变的过程；故答案为：核聚变；
8.（1）甲（2）聚变
2021-2022学年上学期浙教版科学九年级“培优提高”讲义（二十九）
核能
铀核
氪核
钡核