人教版九年级全一册22.2核能同步练习（有解析）

人教版九年级全一册 22.2 核能
试卷副标题
考试范围：xxx；考试时间：100分钟；命题人：xxx
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
一、单选题
1．关于能源、信息和材料，下列说法正确的是（　　）
A．核能是可再生能源 B．录音磁带和VCD光碟都应用了磁性材料
C．发光二极管是用半导体材料制成的 D．目前核电站利用核聚变发电的
2．2021年1月，使用中国自主研发核电技术的“华龙一号”5号机组正式投入运行。核反应堆内发生核反应后产生大量的热，使第一回路中的水成为高温高压水后进入蒸汽发生器，在其中将第二回路中的水加热成为高温高压水蒸气，驱动汽轮机运转，汽轮机带动发电机发电。下列说法不正确的是（　　）
A．核反应堆是利用核裂变产生核能的 B．蒸汽发生器内通过热传递改变水的内能
C．汽轮机工作时将机械能转化为内能 D．发电机的工作原理是电磁感应
3．下列说法中正确的是（　　）
A．原子核由质子和电子组成 B．电子的发现说明原子是可分的
C．核能是清洁无污染的可再生能源 D．目前的核电站是利用核聚变来发电
4．下列说法中正确的是（　　）
A．电话的听筒是把声音信号转化为电信号
B．风能、水能、太阳能都是一次能源且均属于不可再生能源
C．人们用核反应堆来控制核聚变，以便利用核能来发电
D．我国自主研发的北斗卫星导航系统是利用电磁波来传递信息的
5．近年，我国在信息、材料和能源等领域取得了辉煌的成绩，以下说法正确的是（　　）
A．量子计算机中的电子器件都是超导体制成的
B．“祝融号”火星车利用电磁波将信息传回地球
C．水力、风力、太阳能发电都是利用不可再生能源
D．核电站产生的核废料可以像生活垃圾那样被处理
6．下列关于信息和能源的说法，正确的是（　　）
A．核电站是利用核聚变释放的能量发电的
B．电磁波与声波都可以在真空中传播
C．石油和天然气属于可再生能源
D．手机之间信息的传递是电磁波在空中的传播来完成的
7．太阳是太阳系中唯一的恒星，每时每刻向外辐射太阳能。下列关于太阳能的叙述中，错误的是（　　）
A．煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自于太阳能
B．生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的
C．地球上的水循环是由太阳能推动的
D．太阳能来源于太阳内部的核裂变
8．关于信息、能源和材料，下列说法不正确的是（　　）
A．天然气是不可再生能源
B．光纤通信利用电信号传递
C．节能光源LED灯的核心元件是发光二极管，发光二极管的主要材料是半导体
D．目前投入生产的核电站是利用核裂变获得核能的
9．下面是小明同学物理课后自己整理的笔记，其中正确的是（　　）
A．原子核占据了原子的大部分空间
B．光导纤维是利用超声波来传递信息的
C．煤、石油、天然气都是太阳能的产物
D．核电站反应堆中发生的是可以控制的核聚变
10．信息、能源和材料是现代文明的三大支柱，下列说法中正确的是（　　）
A．氢弹利用的是聚变在瞬间释放的能量
B．光纤通信是激光借助光的折射原理来传递信息的
C．“北斗”导航系统是利用超声波进行定位和导航的
D．风能、水能、太阳能、地热能以及核能等均属于二次能源
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
二、填空题
11．核电站是利用核______的能量来发电的；核能属于______再生能源。
12．2021年1月30日，全球第一台“华龙一号”核电机组——中核集团福建福清核电5号机组投入商业运行。核燃料在核反应堆中发生的是______（填“核裂变”或“核聚变”），核电站输出的电能属于______（填“一次能源”或“二次能源”）。
13．能源家族中，有① 煤、② 天然气、③ 风能、④ 水能、⑤ 核能、⑥ 太阳能等，属于不可再生能源的有_____（填序号）；其中天然气是目前家庭中常用的能源，完全燃烧 0.02m3天然气释放的热量为____J，若这些热量的50%被水吸收，可以将5kg的水由20℃加热到_____℃；核能是目前被广泛应用的新能源，我国已经建成十余座核电站，它们是利用_____（选填“核裂变”或“核聚变”）反应所释放的能量来发电的。电能可以使电动机转动，同时也会产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量转化具有_____性。[，]
14．根据《“十四五”规划纲要和2035愿景目标纲要》，提出了“十四五”期间，我国将安全稳妥的推动沿海核电发展，而并无提及内陆核电的发展计划。目前核电站是利用___________（选填“核裂变”或“核聚变”）来获取能量发电。核电厂的堆芯需得到充足的冷却，才不会出现严重运行问题，沿海核电厂因靠近大海，可以充分利用海水进行冷却，这是利用了水的___________大的性质。
15．2021年1月，全球第一台“华龙一号”核电机组在福清核电站投入运行。核燃料在核反应堆中发生的是_______（选填“核裂变”或“核聚变”），核能是_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
三、综合题
16．我国某核潜艇（如图甲所示），进行战略巡航．
（1）核潜艇的燃料是铀，利用______（选填“核裂变”或“核聚变”）反应提供动力，核能属于_____（选填“可再生”或“不可再生”）能源．
（2）潜艇在某高密度的深海区域内沿水平方向匀速潜航，潜艇总质量为3.15×103t，体积为3×103m3，求高密度海水的密度为多少kg/m3________？
（3）当仪表显示海水压强为3.6×106Pa时，潜艇表面面积为500cm2的观察窗受到海水压力为多大____？
（4）潜艇在水下以每小时30节（kn）的速度做水平匀速直线运动，到距离2700km外的某海域执行任务，需要多长时间_______？运动中所受阻力与速度的关系如图所示，它的动力功率是多少______？[一节（kn）＝0.5m/s]
17．2011年3月11日14点46分，日本本州岛海域发生里氏9.0级地震，并引发海啸，瞬间扑向几乎日本全部沿海地区，继而造成日本福岛核电站核泄露，如图所示：
(1)海啸时产生的“水墙”速度很大，具有很大的_______能，破坏力很强；
(2)为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是利用了水的________大的特性；
(3)福岛核事故达到了七级，使得大量的核燃料外泄，周围的人们处在核污染中。图中是核辐射标志的是________；
(4)如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×106t的煤炭，则6×106t的煤炭完全燃烧放出的热量是_________J（煤炭的热值为3×107J/kg）；
(5)“能源和环境”是世界各国共同面临的问题，保护环境、节约能源要从我做起，下列说法中需要改正的是________。
A．尽可能用太阳能热水器代替电热水器
B．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯
C．用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站
D．及时将生活垃圾，废电池装在一起丢入垃圾箱
18．我国建造世界上第一个全超导大型非园托卡马克HT﹣7U，成为国际最先进的磁约束聚变装置．托卡马克装置的主体包括两大部分，就是磁场系统和真空系统．磁场系统包括纵场线圈和加热场的变压器．纵场线圈用来产生强大的纵向磁场，变压器用来感应产生等离子体电流．真空室一般由薄壁不锈钢制成，既要考虑到足够的机械强度，又要有足够的电阻值，还必须留有绝缘缝隙，保证磁场的渗透．抽气系统一般采用大抽速的涡轮分子泵，将真空室抽成10﹣6Pa以上的超高真空，满足等离子体对纯净环境的要求．聚变的第一步是要使燃料处于等离子体态，也即进入物质第四态．等离子体是一种充分电离的、整体呈电中性的气体．在等离子体中，由于高温，电子已获得足够的能量摆脱原子核的束缚，原子核完全裸露，为核子的碰撞准备了条件．当等离子体的温度达到几千万度甚至几亿度时，原子核就可以克服斥力聚合在一起，如果同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间，这种聚变反应就可以稳定地持续进行．等离子体的温度、密度和热能约束时间三者乘积称为“聚变三重积”，当它达到1022时，聚变反应输出的功率等于为驱动聚变反应而输入的功率，必须超过这一基本值，聚变反应才能自持进行．
问题1：什么是轻核聚变反应？_________需要什么条件？______为什么要在如此苛刻的条件下进行？_______
问题2：用普通容器能否承装反应原料？______用什么技术性措施能解决该问题？________
问题3：如何产生如此强大的磁场？______什么叫低温超导现象？_______该现象是否遵循欧姆定律？______超导现象在什么条件下才能实现？________
问题4：为什么在托卡马克中设置真空室？_______核聚变过程中能量是如何转化的？_____
问题5：核聚变反应需要什么条件才能自持进行？_______如果等离子体密度大约为1.02×10﹣6kg/m3 ，温度为1.16×108℃热能约束时间需达到多少时核聚变才能自持进行？_____
19．原子是由带正电的原子核和带负电的电子构成的，带正电的质子和不带电的中子组成了原子核，质子和中子统称为核子．如果把原子比作是一个直径100m的足球场，原子核就相当于一个乒乓球的大小．原子核虽小，却蕴含着巨大的原子核能，铀-235是一种重要的核燃料， 一个铀-235原子有92个电子，其原子核由92个质子和143个中子组成，核子总和为235，铀-235因此而得名．由爱因斯坦的质能方程式E＝mc2计算可知：1kg铀-235中全部发生裂变所释放的能量相当于2500吨标准煤完全燃烧放出的热量．一座100万千瓦的火力发电厂，每年要烧掉约330万吨煤，而同样容量的核电站一年只用30吨核燃料．
目前化石燃料在能源消耗中所占的比重仍处于绝对优势，但此种能源不仅燃烧利用率低，而且污染环境，在相同功率的情况下，核电站排放到环境中的有害物质比火电厂要少得多；核电站对周围居民的辐射影响，也远远低于燃煤电厂和天然辐射，对于在日常工作中不接触辐射性物质的一般人来说，每年也要受到空气中存在的放射性气体氡1～2毫希的辐射（毫希是辐射剂量的常用单位），每年100万千瓦火电厂与核电站对环境的影响如下表所示：核电站和原子弹的反应原理相同，都是利用核燃料在中子的轰击下产生链式反应放出能量，但原子弹会爆炸，核电站不会．核电站中铀-235的含量约为3％，而原子弹中的铀-235含量高达90％以上，正如啤酒和白酒都含有酒精，白酒因酒精含量高可以点燃，而啤酒则因酒精含量低却不能点燃一样．可见，核电是清洁而安全的能源．
建国初期，一大批爱国科学家放弃了国外优越的工作和舒适的生活，毅然回到当时那个一穷二白的中国，我国核工业正是因为他们的无私和努力，让中国在这个领域拔地而起，原子弹、氢弹和核潜艇研制取得了圆满成功，大大提高了中国在世界的话语权，加快了我国实现核电自主化、系列化、规模化的发展进程，他们中的邓稼先、钱学森等多位科学家获得了“两弹元勋”的殊荣．能否正确地和平利用核能将成为世界各国正视的现实问题，实现世界无核化应成为各国认真思考的问题，世界和平才是人类的大同．
（1）下列科学家中，获得“两弹元勋”殊荣的是_____
A．邓稼先 B．爱因斯坦 C．杨振宁 D．牛顿
（2）原子是由__________和电子组成的；
（3）核电站是利用___________来发电的（选填“化石能”或“核能”）；
（4）标准煤的热值为3×107J/kg，则1kg铀-235全部发生裂变所释放的能量为_________J．
参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．核能不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，故A错误，不符合题意；
B．录音带、录像带都是利用磁性材料来工作的，干电池和VCD光盘不是，故B错误，不符合题意；
C．发光二极管具有单向导电性，是用半导体材料制成的，故C正确，符合题意；
D．目前核电站利用核裂变发电，，故D错误，不符合题意。
故选C。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．核反应堆是利用裂变产生核能的，故A正确，不符合题意；
B．蒸汽发生器内水通过吸收热量增加内能的，所以是热传递的方式的改变内能，故B正确，不符合题意；
C．汽轮机工作时，是将水蒸气的内能转化为汽轮机的机械能，故C错误，符合题意；
D．发电机的工作原理是电磁感应现象，故D正确，不符合题意。
故选C。
3．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．原子核是由质子和中子组成的，故A错误；
B．汤姆生发现了电子，说明电子是可分的，故B正确；
C．核能是清洁能源，但是它是不可再生资源，故C错误；
D．目前的核电站是利用核裂变来发电的，不是核聚变，故D错误。
故选B。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．电话的话筒把声音信号转变为强弱变化的电流的信号传递出去，电话的听筒是把电信号转化为声信号，故A错误；
B．风能、水能、太阳能可以从自然界源源不断的获得，属于可再生能源，故B错误；
C．目前核电站主要是利用易控制的核裂变产生的核能来发电的，故C错误；
D．我国自主研发的北斗卫星导航系统是利用电磁波来进行定位和导航的，故D正确。
故选D。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．量子计算机中的电子器件有些由半导体制成，故A错误；
B．电磁波可以在真空中传播，“祝融号”火星车利用电磁波将信息传回地球，故B正确；
C．水力、风力、太阳能发电都是利用可再生能源，故C错误；
D．核电站产生的核废料有放射性，不能像生活垃圾那样被处理，故D错误。
故选B。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由于裂变是可控的，核电站利用核裂变释放的能量来发电的，故A错误；
B．声音的传播需要介质，真空不能传声，超声波是声波，不能在真空中传播，故B错误；
C．石油、天然气在短期内不能从自然界得到补充，属于不可再生能源，故C错误；
D．手机之间就是靠电磁波在空中的传播来传递信息的，故D正确。
故选D。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自于太阳能，故A正确，不符合题意；
B．生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的，故B正确，不符合题意；
C．太阳辐射能维持地表的温度，地球上的水循环是由太阳能推动的，故C正确，不符合题意；
D．太阳能来源于太阳内部的核聚变，故D错误，符合题意。
故选D。
8．B
【解析】
【详解】
A．天然气是化石能源，不能在短时间内形成，是不可再生能源，故A正确，不符合题意；
B．光纤通信是利用激光传递信息的，不是应用电信号，故B错误，符合题意；
C．节能光源LED灯的核心元件是发光二极管，制作二极管的材料是半导体材料，常用的有硅、锗等材料，故C正确，不符合题意；
D．目前投入生产的核电站的能量来自于重核的裂变，故D正确，不符合题意；
故选B。
9．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．原子是由原子核和核外电子组成的，原子核在原子中占据很小的空间，故A错误；
B．光导纤维是利用激光来传递信息的，故B错误；
C．人类使用的主要能源煤、石油、天然气等都是由太阳能转化而来的，故C正确；
D．核电站是利用可控的链式反应工作的，这是利用核裂变，故D错误。
故选C。
10．A
【解析】
【详解】
A．氢弹利用核聚变产生的能量，原子弹利用核裂变产生的能量，故A正确；
B．光纤通信利用光的反射来传递信息，故B错误；
C．导航系统利用的电磁波传递信息，故C错误；
D．风能、水能、太阳能、地热能以及核能等均属于一次能源，故D错误。
故选A。
11． 裂变 不可
【解析】
【分析】
【详解】
[1]核裂变可释放出巨大的能量，而且可以人为控制，核电站是利用核裂变释放的能量来发电的。
[2]核能是放射性物体发生核反应时所释放的能量，短期内无法得到补充，属于不可再生能源。
12． 核裂变 二次能源
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由于核裂变是可控的，故核电站中的核反应堆就是通过核裂变过程中释放核能带动发电机发电的。
[2]不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才可以得到的能源叫二次能源，所以电能是二次能源。
13． ①②⑤ 1.68×106 60 核裂变 方向
【解析】
【详解】
[1]不可再生能源是不能在短期内从自然界得到补充的能源，如化石能源、核能，所以煤、天然气、核能属于不可再生能源。
[2]根据可知，完全燃烧 0.02m3天然气释放的热量为
完全燃烧 0.02m3天然气释放的热量为。
[3]这些水吸收的热量
根据可知，水的末温
可以将5kg的水由20℃加热到60℃。
[4]核电站的核能是利用核裂变反应所释放的能量来发电的。
[5]电能可以使电动机转动，同时也会产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量转化具有方向性。
14． 核裂变 比热容
【解析】
【分析】
【详解】
[1]目前核电站是利用可控的核裂变来获取能量进行发电的。
[2]核电厂的堆芯利用海水进行冷却，是因为水的比热容比较大，在相同条件下，可以吸收更多的热量。
15． 核裂变 不可再生
【解析】
【详解】
[1]核裂变的过程可以人为控制，核聚变的过程不可以人为控制，燃料在核反应堆中发生的是核裂变，也叫链式反应。
[2]核能使用后短期内无法得到及时的补充，是不可再生能源。
16． 核裂变 不可再生 .05×103kg/m3 1.8×105N 1.8×105s 9×106W
【解析】
【详解】
第一空．核裂变是可控的，故核动力潜艇“长城号”利用核裂变反应提供动力的；
第二空．核能短期内不能从自然界得到补充，它属于不可再生能源；
第三空．潜艇在高密度海水区域内沿水平方向潜航，悬浮的物体，浮力等于重力；物体的平均密度与所浸入的液体密度相同．
潜艇的平均密度为，
所以高密度海水的密度为ρ海水＝ρ潜艇＝1.05×103kg/m3；
第四空．根据可得：
F＝pS＝3.6×106Pa×500×10﹣4m2＝1.8×105N；
第五空．核潜艇水下最大航速v＝30×0.5m/s＝15m/s，s＝2700km＝2.7×106m，
由得所用时间：
第六空．核潜艇在水下巡航时，做水平匀速直线运动，受到的动力和阻力是一对平衡力，大小相等，它在水下航行速度为30节时，由图象可知：F＝f＝60×104N．
所以P＝Fv＝60×104N×15m/s＝9×106W．
17． 动 比热容 C 1.8×1017 D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]海啸时产生的“水墙”速度很大，因此具有很大的动能，破坏力很强。
(2)[2]利用水的比热容大的特性，消防员可以进行有效降温。
(3)[3]图中表示核辐射标志的是C。
(4)[4] 6×106t的煤炭完全燃烧放出的热量
(5)[5]ABC．从保护环境、节约能源的角度来分析，“尽可能用太阳能热水器代替电热水器”，“养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯”，“用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站”等，都是很好的习惯和做法，值得提倡，故ABC不符合题意；
D．将废电池与生活垃圾装在一起丢入垃圾箱的做法不妥，因为电池含有汞等重金属，可污染土壤和水源，应单独存放与处理，故D符合题意。
故选D。
18． 轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称聚变反应，又称为热核反应 它需要极大的压强和极高的温度 原因是自持的核聚变反应必须在极高的压力和温度下进行． 不能因为无法承受极高的压强而导致破裂 可以利用磁场来进行控制 通过电磁铁来实现 当温度足够低时，某些金属的电阻突然降为0，这种现象叫做低温超导 它不遵循欧姆定律．条件是温度足够低． 目的是满足等离子体对纯净环境的要求 将核能转化为内能 当等离子体的温度达到几千万度甚至几亿度时，原子核就可以克服斥力聚合在一起 如果同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间，这种聚变反应就可以稳定地持续进行． 8.64s
【解析】
【详解】
（1）轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称聚变反应，又称为热核反应．它需要极大的压强和极高的温度．原因是自持的核聚变反应必须在极高的压力和温度下进行．（2）不能．因为无法承受极高的压强而导致破裂．可以利用磁场来进行控制．（3）通过电磁铁来实现．当温度足够低时，某些金属的电阻突然降为0，这种现象叫做低温超导．它不遵循欧姆定律．条件是温度足够低．（4）目的是满足等离子体对纯净环境的要求．将核能转化为内能．（5）当等离子体的温度达到几千万度甚至几亿度时，原子核就可以克服斥力聚合在一起，如果同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间，这种聚变反应就可以稳定地持续进行．时间＝ 8.64s．
点睛：本题需要从题目所给条件中分析主要内容，结合问题作答．核聚变是核能利用的一种形式，已经广泛地被利用到核电站的建设当中．
19． A 原子核 核能 7.5×1013 J
【解析】
【详解】
试题分析：（1）由资料中“邓稼先、钱学森等多位科学家获得了“两弹元勋”的殊荣”可知应选A；
（2）原子是由位于中心位置的原子核和核外电子组成；
（3）核电站是利用核燃料在中子的轰击下产生链式反应放出能量，这种能量叫核能；
（4）1kg铀-235中全部发生裂变所释放的能量相当于2500t标准煤完全燃烧放出的热量，放出能量为：Q铀=Q煤=qm=3×107 J/kg×2．5×106 kg=7．5×1013 J．
考点：热量的计算