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3.7 核能
一、单选题
1.（2021·龙港模拟）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装(HL-2M)在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国新型核反应堆的自主，设计与建造打下坚实基础。该反应堆发生的核反应属于( )
A. 核聚变
B. 核裂变
C. 有的是核聚变，有的是核裂变
D. 既不是核裂变，也不是核聚变
2.下列关于核能的说法中不正确的是( )
A. 核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的
B. 如果对裂变的链式反应不加控制，会在极短时间内释放巨大的能量，发生猛烈爆炸
C. 氢弹是利用轻核聚变制成的核武器
D. 原子弹是利用轻核聚变或重核裂变制成的核武器
3.（2020九上·新昌期末）发展核能是解决能源危机的主要出路之一。下图是核电站工作流程图，关于流程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：电能转化为机械能 D. 应用：电能转化为化学能
4.（2020九上·诸暨期末）利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。下面有关核电站的说法正确的是( )
A. 核反应堆是利用核聚变原理工作的
B. 汽轮机将机械能转化为内能
C. 发电机将机械能转化为电能
D. 核电站发电和原子弹爆炸时发生的链式反应，都是不加控制的
5.核电站发电流程如图所示，在核电站的发电过程中，下列所述能量转化顺序正确的是( )
A. 核能→化学能→内能→电能 B. 核能→化学能→机械能→电能
C. 核能→内能→机械能→电能 D. 核能→机械能→内能→电能
6.（2020·湖州）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（ ）
A. 该模型表示的是核聚变 B. 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
7.（2020九上·余杭期末）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
8.（2020九上·柯桥期末）任何事物都具有两面性，我们要学会辨证地看问题。下列有关核能的说法中正确的是( )
A.无污染的太阳能是核聚变释放的能量，所以核聚变不会有污染
B.用核裂变释放的能量来发电的核电站很安全，所以使用核能无任何风险
C.核燃料裂变后的核废料是一种污染物
D.核电站一般选址在沿海，是因为可以将核反应后的废弃物排入海里
9.为缓解电力紧张的状况，我省正在加大核电站的建设．下列说法正确的是（ ）
A. 核电站将核能最终转化为电能 B. 核反应堆中发生的是不可控制的核裂变
C. 核能发电使用的燃料是天然气 D. 核电站利用的核能属于可再生能源
10.（2019九上·秀洲期末）关于核电站，下列说法中不正确的是（ ）
A. 核电站的核心是核反应堆，它可以将核能转化为内能
B. 核电站是利用核聚变产生的能量来发电的
C. 反应堆中的反应是可控的，核电是清洁的、高效的
D. 核电站中用到的蒸汽轮机属于热机
二、填空题
11.目前的核电站是利用 时产生的大量热量，这些热量使水变成 ， 高温高压的 推动汽轮机运转，再带动 发电。
12.太阳核心的温度高达1500万摄氏度，在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 (选填“裂变”或“聚变”)，释放出巨大的核能。
13.如图所示，为了形象地描述核能的获得，两位同学分别画了一张利用核能途径的原理图，其中 图表示的是核裂变。
14.（2020九上·玉环期末）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)
15.（2021·宁波模拟）如图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核模型，该模型表示的是 （选填“核聚变”或“核裂变”）
三、实验探究题
16.核电站的核反应堆是通过重核裂变释放核能的装置，如图是核电站的原理图。核反应堆中发生重核裂变，释放出核能传递给水，产生高温、高压水蒸气，推动蒸汽轮机带动发电机发电。请回答下列问题。
（1）核反应堆是通过可控________反应释放核能的设备。
（2）核电清洁、经济，但一旦发生核泄漏，会对环境造成巨大的污染。核污染的主要原因是核燃料或核废料具有________。
（3）根据上图，请在方框内完成核电站发电过程中能量转化的流程图：
（4）仔细观察核电站的原理图。在发电过程中，水发生的物态变化有汽化和________。
核电站在运行过程中要产生巨大热量，常用水来冷却，这是因为水具有________ ，所以核电站一般建在海边。
17.核电站的核心是核反应堆，它以铀为核燃料，反应堆中释放出来的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮发电机转化为电能，如图所示是核电站的原理示意图。
第一回路中的水或其他液体用泵压入反应堆，在那里被加热，然后进入热交换器，把热量传给第二回路中的水之后又被泵压回到反应堆里。在热交换器内，第二回路中的水经加热生成高温高压蒸汽，送入汽轮机，驱动汽轮机做功后，温度和压强都降低，进入冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器，高速旋转的汽轮机带动发电机发电。
回答下列问题：
（1）.从核反应堆到发电机，能量的转化过程是：核燃料的 能转化为水的 能，再转化为汽轮机的 能，最后转化为发电机的 能。
（2）.猜想：在第一回路中的核反应堆的外围，有一层厚厚的水泥防护层，其作用是 。
（3）.冷凝器中发生的物态变化是 ， 这时水蒸气要 。
（4）.在第二回路中，用水作循环剂原因是水的 较大。
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3.7 核能
一、单选题
1.（2021·龙港模拟）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装(HL-2M)在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国新型核反应堆的自主，设计与建造打下坚实基础。该反应堆发生的核反应属于( )
A. 核聚变
B. 核裂变
C. 有的是核聚变，有的是核裂变
D. 既不是核裂变，也不是核聚变
【答案】 A
【解析】根据核反应堆的工作原理判断。
【解答】核反应堆应用的是可控的核裂变，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
2.下列关于核能的说法中不正确的是( )
A. 核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的
B. 如果对裂变的链式反应不加控制，会在极短时间内释放巨大的能量，发生猛烈爆炸
C. 氢弹是利用轻核聚变制成的核武器
D. 原子弹是利用轻核聚变或重核裂变制成的核武器
【答案】 D
【解析】核能分为裂变和聚变两种，裂变分为两种：可控链式反应和不可控链式反应，前者主要应用在核反应堆中，后者应用在原子弹中；聚变主要应用在氢弹上。核电站是利用原子核裂变的链式反应释放出大量的核能，是可控链式反应。
【解答】A、核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的，A不符合题意；
B、如果对裂变的链式反应不加控制，会在极短时间内释放巨大的能量，发生猛烈爆炸，B不符合题意；
C、氢弹是利用轻核聚变制成的核武器，C不符合题意；
D、原子弹是利用重核裂变（链式反应）而制成的核武器，D符合题意。
故答案为：D
3.（2020九上·新昌期末）发展核能是解决能源危机的主要出路之一。下图是核电站工作流程图，关于流程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：电能转化为机械能 D. 应用：电能转化为化学能
【答案】 D
【解析】根据核电站的能量转化过程分析判断。
【解答】A.核反应堆：核能转化为内能，故A错误；
B.蒸汽轮机：内能转化为机械能，故B错误；
C.发电机：机械能转化为电能，故C错误；
D.应用：电能转化为化学能，故D正确。
故选D。
4.（2020九上·诸暨期末）利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。下面有关核电站的说法正确的是( )
A. 核反应堆是利用核聚变原理工作的
B. 汽轮机将机械能转化为内能
C. 发电机将机械能转化为电能
D. 核电站发电和原子弹爆炸时发生的链式反应，都是不加控制的
【答案】 C
【解析】根据核反应堆的工作原理和过程分析判断。
【解答】A.核反应堆是利用核裂变原理工作的，故A错误；
B.汽轮机将内能转化为机械能，故B错误；
C.发电机将机械能转化为电能，故C正确；
D.核电站发电是可控核裂变，原子弹爆炸时发生的链式反应，是不加控制的，故D错误。
故选C。
5.核电站发电流程如图所示，在核电站的发电过程中，下列所述能量转化顺序正确的是( )
A. 核能→化学能→内能→电能 B. 核能→化学能→机械能→电能
C. 核能→内能→机械能→电能 D. 核能→机械能→内能→电能
【答案】 C
【解析】根据核电站的工作过程确定能量转化的过程。
【解答】核燃料通过核反应堆将核能转化为内能；然后给水加热，产生大量的高压的水蒸气，通过汽轮机将内能转化为机械能；汽轮机带动发电机旋转发电，即将机械能转化为电能，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
6.（2020·湖州）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（ ）
A. 该模型表示的是核聚变 B. 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
【答案】 B
【解析】（1）核聚变，即轻原子核(例如氘和氚)结合成较重原子核(例如氦)时放出巨大能量。
（2）根据核聚变的过程分析；
（3）根据核聚变的产物分析；
（4）根据核聚变的能量利用形式分析。
【解答】A.根据图片可知，中子轰击重原子核，然后分解为质量较小的轻核，所以该模型表示的是核裂变，故A错误；
B.该反应产生的中子仍然具有很多能量，可继续轰击其他铀核形成链式反应，故B正确；
C.该反应肯定会产生放射性物质，故C错误；
D.可用该反应中的可控核裂变获得能量的方式来发电，故D错误。
故选B。
7.（2020九上·余杭期末）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
【答案】 B
【解析】（1）根据氢弹和原子弹的工作原理分析；
（2）根据能量转化和转移的方向性判断；
（3）根据核电站的工作原理判断；
（4）根据核电站的能量转化判断。
【解答】A.氢弹是根据聚变的原理制成的，原子弹是根据裂变的原理制成的，故A错误；
B.氢弹和原子弹爆炸时能量的转移和转化是有方向性的，即核能转化成的能量不能反过来再被人类利用，故B正确；
C.目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核裂变，故C错误；
D.核电站中的能量转化顺序是：核能→内能→机械能→电能，故D错误。
故选B。
8.（2020九上·柯桥期末）任何事物都具有两面性，我们要学会辨证地看问题。下列有关核能的说法中正确的是( )
A.无污染的太阳能是核聚变释放的能量，所以核聚变不会有污染
B.用核裂变释放的能量来发电的核电站很安全，所以使用核能无任何风险
C.核燃料裂变后的核废料是一种污染物
D.核电站一般选址在沿海，是因为可以将核反应后的废弃物排入海里
【答案】 C
【解析】根据对核能的认识分析判断。
【解答】A.核聚变时会产生大量的核辐射，对周围环境会产生很大的伤害，故A错误；
B.用核裂变释放的能量来发电的核电站要做好保护措施，一旦发射核泄漏，那么会对周围的动物、植物和环境产生永久性的损害，故B错误；
C.核燃料裂变后的核废料仍然存在核辐射，对于环境来说仍然是污染物，故C正确；
D.核电站一般选址在沿海，是因为核燃料有巨大的热能产生需要用水作为载体来进行散热和冷却， 核电站需要大量的水进行冷却，建在海边用水方便，也可降低成本，故D错误。
故选C.
9.为缓解电力紧张的状况，我省正在加大核电站的建设．下列说法正确的是（ ）
A. 核电站将核能最终转化为电能 B. 核反应堆中发生的是不可控制的核裂变
C. 核能发电使用的燃料是天然气 D. 核电站利用的核能属于可再生能源
【答案】 A
【解析】所谓核能发电，就是利用“原子锅炉”燃烧核燃料来发电。1千克核燃料铀发出的电与大约2400吨煤发出的电相同，所以，核能是新能源世界里的“巨人”。与其他能源相比，核能又是一种安全可靠的能源。例如，美国在往火力发电站运煤过程中，每年约有100人死于交通事故，而井下采煤，每采100万吨煤难免死亡几人。比较起来，核电站的风险要小得多。关于核电的成本，早在20世纪70年代初，在一些工业发达的国家已与火力发电成本相当，后来由于石油价格的上涨和核电技术的提高，核电成本已低于火力发电成本．在法国，核电的成本比火电要低30％．随着核电技术的发展进步，核电的成本将会更加低于火力、水力发电。
【解答】A、核电站将核能最终转化为电能，A符合题意。
B、核反应堆中发生的是可控的核裂变， B不符合题意。
C、核能发电所需的核燃料较少，C不符合题意。
D、核能是不可再生能源，短期不能得到补充，D不符合题意。
故答案为：A
10.（2019九上·秀洲期末）关于核电站，下列说法中不正确的是（ ）
A. 核电站的核心是核反应堆，它可以将核能转化为内能
B. 核电站是利用核聚变产生的能量来发电的
C. 反应堆中的反应是可控的，核电是清洁的、高效的
D. 核电站中用到的蒸汽轮机属于热机
【答案】 B
【解析】在核电站中，核反应堆利用核裂变，将核能转化为内能，并且人们能够很好的控制核反应的速度。
【解答】A、核反应堆将核能转化为内能，故A正确，但不符合题意；
B、核电站是利用核裂变产生的能量发电，故B错误，但符合题意；
C、核反应是可以控制的，核电不产生灰尘、二氧化碳等废物，因此，核电是清洁的、高效的，故C正确，但不符合题意；
D、核电站先将核能转化为内能，然后利用蒸汽轮将内能转化为机械能，再发电，故D正确，但不符合题意；
故选B。
二、填空题
11.目前的核电站是利用 时产生的大量热量，这些热量使水变成 ， 高温高压的 推动汽轮机运转，再带动 发电。
【答案】 原子核裂变；水蒸气；水蒸气；发电机
【解析】根据核电站的工作过程和能量转化解答。
【解答】目前的核电站是利用原子核裂变时产生的大量热量，这些热量使水变成水蒸气，高温高压的水蒸气推动汽轮机运转，再带动发电机发电。
12.太阳核心的温度高达1500万摄氏度，在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 (选填“裂变”或“聚变”)，释放出巨大的核能。
【答案】 聚变
【解析】核聚变，即轻原子核(例如氘和氚)结合成较重原子核(例如氦)时放出巨大能量，据此分析解答。
【解答】太阳核心的温度高达1500万摄氏度，在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。
13.如图所示，为了形象地描述核能的获得，两位同学分别画了一张利用核能途径的原理图，其中 图表示的是核裂变。
【答案】 甲
【解析】根据核裂变和核聚变的定义解答。
【解答】两个质量较小的原子核，在超高温条件下可聚合成1个新原子核，同时释放出能量，这一过程称为聚变；质量较大的原子核，在中子轰击下分裂成两个新原子核的同时释放出大量能量，这一过程称为裂变。根据图片可知，图甲表示的是核裂变。
14.（2020九上·玉环期末）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)
【答案】 乙；核能转化为内能；6.48×1010
【解析】（1）人类获取核能的两种方式：裂变和聚变。聚变是小核变大核，由于不可控，只能用于氢弹；而裂变是大核变小核，其中可控核裂变用于核能发电；
（2）核反应堆释放核能，然后给水加热产生高压蒸汽，推动汽轮机工作，而汽轮机带动发电机，从而发出电能；
（3）根据公式W=Pt计算一年核电站的发电量。
【解答】（1）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为核裂变，如图甲所示；
（2）反应堆中发生的能量转化为：核能转化为内能。
（3）该核电站的年发电量为：W=Pt=750×104kW×（24h×360）=6.48×1010kW h。
15.（2021·宁波模拟）如图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核模型，该模型表示的是 （选填“核聚变”或“核裂变”）
【答案】 核裂变
【解析】根据核裂变的定义分析解答。
【解答】核裂变，又称核分裂，是指由重的原子核(主要是指铀核或钚核)分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式，则该模型表示的是核裂变。
三、实验探究题
16.核电站的核反应堆是通过重核裂变释放核能的装置，如图是核电站的原理图。核反应堆中发生重核裂变，释放出核能传递给水，产生高温、高压水蒸气，推动蒸汽轮机带动发电机发电。请回答下列问题。
（1）核反应堆是通过可控________反应释放核能的设备。
（2）核电清洁、经济，但一旦发生核泄漏，会对环境造成巨大的污染。核污染的主要原因是核燃料或核废料具有________。
（3）根据上图，请在方框内完成核电站发电过程中能量转化的流程图：
（4）仔细观察核电站的原理图。在发电过程中，水发生的物态变化有汽化和________。
核电站在运行过程中要产生巨大热量，常用水来冷却，这是因为水具有________ ，所以核电站一般建在海边。
【答案】 （1）核裂变（2）放射性（3）内能（4）液化；较大的比热容
【解析】（1）核裂变分为可控核裂变和不可靠核裂变，前者的应用就是核反应堆发电，而后者的应用就是原子弹；
（2）根据核燃料的放射性解答；
（3）根据核反应堆发电的过程确定能量转化；
（4）物质由液态变成气态叫汽化，由气态变成液态叫液化。根据Q=cm△t可知，质量相同的不同物质升高相同的温度时，比热容越大，吸收的热量越多，自然散热效果越好，据此分析解答。
【解答】（1）核反应堆是通过可控核裂变反应释放核能的设备。
（2）核电清洁、经济，但一旦发生核泄漏，会对环境造成巨大的污染。核污染的主要原因是核燃料或核废料具有放射性。
（3）核燃料发生核裂变，释放出核能；然后水加热，将核能转化为内能，生成高温高压的水蒸气；水蒸气推动汽轮机转动，将内能转化为机械能；汽轮机带动发电机转动，将机械能转化为电能，则方框内为内能。
（4）水吸热，由液态变成气态发生汽化现象；水蒸气推动汽轮机转动后，内能减小，温度降低，从气态变成液态发生液化现象。
核电站在运行过程中要产生巨大热量，常用水来冷却，这是因为水具有较大的比热容 ，所以核电站一般建在海边。
17.核电站的核心是核反应堆，它以铀为核燃料，反应堆中释放出来的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮发电机转化为电能，如图所示是核电站的原理示意图。
第一回路中的水或其他液体用泵压入反应堆，在那里被加热，然后进入热交换器，把热量传给第二回路中的水之后又被泵压回到反应堆里。在热交换器内，第二回路中的水经加热生成高温高压蒸汽，送入汽轮机，驱动汽轮机做功后，温度和压强都降低，进入冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器，高速旋转的汽轮机带动发电机发电。
回答下列问题：
（1）.从核反应堆到发电机，能量的转化过程是：核燃料的 能转化为水的 能，再转化为汽轮机的 能，最后转化为发电机的 能。
（2）.猜想：在第一回路中的核反应堆的外围，有一层厚厚的水泥防护层，其作用是 。
（3）.冷凝器中发生的物态变化是 ， 这时水蒸气要 。
（4）.在第二回路中，用水作循环剂原因是水的 较大。
【答案】 （1）核；内；机械；电（2）防止辐射，厚水泥层可以阻挡核反应放出的各种射线
（3）液化；放热（4）比热容
【解析】（1）根据能量存在的不同形式分析解答；
（2）核反应堆会产生大量的辐射，而水泥层可以阻挡射线，减小对人类的伤害；
（3）物质由液态变成气态叫汽化，由气态变成液态叫液化；
（4）比热容是反映物质吸放热本领的物理量。物质的比热容越大，升高相同的温度时吸收的热量越多，据此分析判断。
【解答】（1）从核反应堆到发电机，能量的转化过程是：核燃料的核能转化为水的内能，再转化为汽轮机的机械能，最后转化为发电机的电能。
（2）在第一回路中的核反应堆的外围，有一层厚厚的水泥防护层，其作用是：防止辐射，厚水泥层可以阻挡核反应放出的各种射线；
（3）冷凝器中的水蒸气由气态变成液态发生液化现象，这时水蒸气要放热；
（4）第二回路中，用水作循环剂原因是水的比热容较大。
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