人教版九年级全一册22.2核能（含答案）

人教版九年级全一册 22.2 核能
一、单选题
1．下列说法正确的是（　　）
A．原子由原子核和质子构成 B．石油是可再生能源
C．核电站利用核聚变发电 D．手机利用电磁波交流信息
2．关于能源、材料，下列说法中错误的是（　　）
A．太阳能、核能、风能属于可再生能源
B．当前的核电站是利用核裂变为我们提供能源
C．“超导材料”做电子元件，不用考虑散热问题
D．半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间的一种特殊材料，具有重要价值
3．能源是人们生活和社会发展的基石，信息和材料是社会发展的保障。下列有关能源、信息和材料的说法正确的是（ ）
A．核电站是利用核聚变来发电的
B．我国自主建立的北斗卫星定位系统，主要是用超声波来传递信息的
C．光纤通信是光在光导纤维中多次发生折射来传递信息的
D．煤、石油和天然气是一次能源，也是不可再生能源
4．能源、信息、材料对人类的生活和社会生产有很大影响，下列说法正确的是（ ）
A．超导材料利用在集成电路上，可以节约电能损耗
B．北斗导航卫星传送信号利用的是超声波
C．纳米材料只缩小了物体的尺寸，并没有特殊性能
D．我国援建非洲的核电站是利用核聚变释放核能的
5．关于信息、能源、材料、磁场等的播述中，下列说法正确的是（ ）
A．“北斗”卫星定位系统是利用电磁波传递信息的
B．人类开采的石油由于储量巨大，属于可再生能源
C．核电站是通过核聚变反应获得核能的
D．磁场和磁感线都是人为引入的，实际上不存在
6．我国现有两艘常规动力航母，国产核动力航母也指日可待。关于核动力航母，下列说法正确的是（　　）
A．核动力航母核反应堆中发生聚变反应，是可控的
B．核动力航母使用的核能是一次能源
C．核动力航母与北斗卫星之间的导航信息是用光导纤维传输的
D．核动力航母产生的核废料对环境无污染
7．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法正确的是（　　）
A．火神山医院是全世界首家全面使用5G网络的医院，5G网络远程传递信息的媒介是超声波
B．我国已建成的核电站是利用核裂变来发电的
C．太阳能、石油、风能都属于可再生能源
D．条形码扫描器中的光敏二极管使用的材料是超导材料
8．2021年5月19日，中俄两国核能合作项目在两国领导入见证下正式开工。下列关于核能、原子核的说法，正确的是（　　）
A．太阳能来自太阳内部物质的核裂变反应
B．核反应堆发生的链式反应是可以控制的
C．核废料可直接排放，无需任何处理试验
D．原子核是由质子、中子和电子组成
9．2020年12月4日14时02分，新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型托卡马克装置的设计、建造、运行技术，中国离“人造太阳”的梦想又近了一步。下列关于核能的说法，正确的是（　　）
A．目前我国的核电站是利用核裂变链式反应发电的
B．“中国环流器二号M”与核电站都利用了核聚变
C．人类目前使用的核能属于可再生能源
D．核能是二次能源
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
二、填空题
11．一节干电池的电压是________V；人体的安全电压是不高于________V；核电站是利用原子核在________(选填“裂变”或“聚变”)时释放的能量来发电。
12．目前核能已经被广泛利用，核能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源；其中核电站工作是利用______（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放出大量的核能，与太阳内部发生的核反应______（选填“相同”或“不同”）。
13．在核电站中，核燃料是通过核_____（选填“裂变”或“聚变”）的方式，把核能转化为内能最终再转化为_____能；核能属于_____（选填“可再生”或“不可再生”）的新能源。
14．新一代“人造太阳”装置在成都建成并实现首次放电。“人造太阳”利用 ______（选填“聚变”或“裂变”），这种方式释放的核能具有不产生高放射性核废料的优点，属于 ______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
15．2020年12月4日，我国新一代“人造太阳”建成并实现首次放电。在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，高温粒子束缚在真空室有限的环形轨道内运动，说明力可以改变物体的______，该装置是利用通过强大______所产生的强大磁场把等离子体约束的。其反应原理与太阳类似，通过______（填“裂变”或“聚变”）释放巨大的核能。
三、综合题
16．2011年3月11日，日本发生了地震和海啸灾难，致使福岛核电出现核泄漏．为减少放射性污染，电力公司利用“人工浮岛”（一个钢制的空心浮体）储存放射性污水，该浮体是用8×10 6 kg的钢板制成的一个外形长140 m，宽50 m、高3m的空心长方体．问：
（1）为了不使“人工浮岛”沉入海底，该浮体最多可以储存质量为多少千克的放射性污水？（为了计算方便，海水的密度取1.0×10 3 kg/m 3 ，g＝10N/kg）
（2）请你谈谈核能发电与火力发电相比的优点和可能带来的问题
17．据报道：4月19日，中国正在筹划首个海上浮动核电站（如图1）的总装工作．海上浮动核电站，这种小型的、可移动式的核电站将安装在船舶上，预计排水量为2.15万吨，能提供70兆瓦的电力以及300兆瓦的热力供应，还能变成海水淡化处理厂，每天生产24万立方米的淡水．
（1）核电站将核能转化为___能，核能是____（填“可”或“不可”）再生能源，其中的核反应堆通过核____发生的链式反应工作的，这个反应是____（填“可以”或“不可以”）控制的．核电站____（选填“会”或“不会”）产生大量的温室气体．目前人类大力发展核能、太阳能等能源，可有效缓解全球气候变暖的趋势．
（2）如果其最大吃水深度为10.5m，其底部受到海水的压强为____Pa．当质量为20t的设备安装后，其排开海水的体积增加____m3．（取g＝10N/kg，ρ＝1.0×103千克/米3）
（3）核电站生活区的路由器是一种支持有线和无线连接的网络设备（如图2），通过后排接口可以同时连接多台电脑，各接口之间的连接方式是____联，海水浮动核电站的工作人员通过____与陆地指挥中心相联系．
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？_____
19．2017年2月5日，有关日本福岛第一核电站2号机组安全壳内部测算出超高辐射值的新闻再次引起了全世界的关注．
核电站是利用原子核发生______选填“裂变”或“聚变”释放能量来发电的．
如图是核能发电中能量转化的过程，请将其补充完整．
“福岛核泄漏”事件引发了广泛的争议请你对发展核电简述自己的观点．______ ．
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．D
【详解】
A．原子是由原子核和核外电子组成的，原子核又是由质子和中子组成，故A错误；
B．石油是化石能源，使用后在短期内不能再从自然界重新获取，是不可再生能源，故B错误；
C．虽然聚变释放的能量远远大于聚变，但是目前还无法实现可控的核聚变，所以目前的核电站都是利用重核裂变，其通过稀释核素减少裂变中子来达到可控，故C错误；
D．电磁波可以传递信息，手机既是电磁波的接收台，也是电磁波的发射台，故D正确。
故选D。
2．A
【详解】
A．太阳能和风能可以源源不断的从自然界得到属于可再生能源，核能属于不可再生能源，故A错误，符合题意；
B．原子核裂变时能释放出大量的能量，目前核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故B正确，不符合题意；
C．超导材料没有电阻，所以不需要考虑产生的热量，故C正确，不符合题意；
D．半导体的导电性能比导体差，比绝缘体好，有广泛的应用，故D正确，不符合题意。
故选A。
3．D
【详解】
A．核电站是利用铀核裂变发生链式反应释放出大量的核能来发电的，是可控链式反应，故A错误；
B．北斗卫星定位系统是利用电磁波来传递信息的，故B错误；
C．光纤通信是利用激光从光纤的一端射入，在内壁上多次反射后在另一端射出来，然后在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息，故C错误；
D．煤炭、石油、天然气可以直接从自然界获得，属于一次能源，且消耗后不能在短期内从从自然界得到补充，是不可再生能源，故D正确。
故选D。
4．A
【详解】
A．超导体的电阻为零，不会放热，用在集成电路上，可以节约电能，故A正确；
B．北斗导航卫星传送信号利用的是电磁波，故B错误；
C．纳米材料能缩小物体的尺寸，在其他方面也有特殊的性能，故C错误；
D．我国援建非洲的核电站是利用核裂变释放核能的，故D错误。
故选A。
5．A
【详解】
A．“北斗”卫星定位系统是利用电磁波传递信息的，因为电磁波的传播不需要介质，故A正确；
B．石油是几百万前动植物遗体形成的，短时间难以形成，故是不可再生能源，故B错误；
C．核电站是通过核裂变反应获得核能的，故C错误；
D．磁场是真实存在的，磁感线都是人为引入的，实际上不存在，故D错误。
故选A。
6．B
【详解】
A．航母核反应堆核潜艇是利用核裂变释放的核能，是可控的，故A错误；
B．核能是可以从自然界直接获取的能源，属于一次能源，故B正确；
C．无线电通信的载体是电磁波，航母与北斗卫星之间通过电磁波来传输信息的，故C错误；
D．核废料是对环境污染很严重的，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】
A．火神山医院是全世界首家全面使用5G网络的医院，5G网络远程传递信息的媒介是电磁波，故A错误；
B．核电站是利用核裂变释放的能量来发电的，故B正确；
C．太阳能、风能都属于可再生能源，石油属于不可再生能源，故C错误；
D．条形码扫描器中的光敏二极管使用的材料是半导体材料，故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
A．太阳能是来自太阳内部物质的核聚变反应，故A错误；
B．核电站的反应堆发生的链式反应是可控制的，故B正确；
C．核废料具有放射性，不能直接排放，故C错误；
D．原子核是由质子和中子组成，原子由原子核和电子组成，故D错误。
故选B。
9．A
【详解】
A．核能分为裂变和聚变两种，目前我国的核电站是利用核裂变链式反应发电的，故A正确；
B．“中国环流器二号M”是新一代可控核聚变研究装置，核电站是利用核裂变链式反应发电的，故B错误；
C．人类目前使用的核能属于不可再生能源，故C错误；
D．核能是指可以从自然界直接获取的能源，是一次能源，故D错误。
故选A。
10．A
【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． 1.5 36 裂变
【详解】
[1]由物理常识可知，一节干电池的电压为1.5V。
[2]经验证明，对人体安全的电压为不高于36V。
[3]原子核裂变、聚变都能释放出惊人的能量，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来发电的。
12． 不可再生 核裂变 不同
【详解】
[1]目前核能已经被广泛利用，核能使用之后在短时间内无法得到补充，是不可再生能源。
[2][3]核电站工作是利用核裂变反应释放出大量的核能，而太阳内部发生的核反应是核聚变，所以两者不同。
13． 裂变 电 不可再生
【详解】
[1][2]核电站中，核燃料是通过核裂变的方式，把核能转化为内能最终再转化为电能。
[3]人类开发利用一次后，在相当长的时间（千百万年以内）不可自然形成或产生的物质资源为不可再生资源，核能属于不可再生能源。
14． 聚变 不可再生
【详解】
[1] “人造太阳”利用核聚变放电。
[2]核聚变的材料氘或是氚，氘-氘 聚变生成氦气都是不可逆转的一次性聚变,所以核反应所用的材料都是一次能源不可再生，是不可再生的能源。
15． 运动状态 电流 聚变
【详解】
[1]高温粒子束缚在真空室有限的环形轨道内运动，高温粒子的运动方向不断改变，说明力可以改变物体的运动状态。
[2]在强电流的作用下，高温粒子束缚在真空室有限的环形轨道内运动，说明该装置可以通过强大电流产生强大磁场。
[3]“人造太阳”和太阳原理一样，通过核聚变释放巨大核能。
16．（1）1.3×10 7 kg ；（2）核能发电的优点：省燃料，污染小、成本低可能带来的问题：核泄漏（或核辐射、核污染、核废料）
【详解】
试题分析：（1）为了不使“人工浮岛”沉入海底，根据物体浮沉条件可知，“人工浮岛”所受的浮力不能小于“人工浮岛”的总重力．而要求该浮体最多可以储存质量为多少千克的放射性污水，就需要先求出该浮体能受的最大浮力．当浮体浸没入水中时（悬浮状态），所受的浮力是最大的，浮力可根据阿基米德原理来进行计算，计算出最大浮力以后，就知道了“人工浮岛”的总重，然后用总重除以g就算出了浮体的总质量，最后用总质量减去浮体自身的质量，就算出了放射性污水的质量；
（2）核能发电的优点：核能发电不像化石燃料发电那样排放大量的污染物质岛空气中，因此核能发电不会造成空气污染；核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便；核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低；
缺点：核能电厂会产生放射性废料；核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害．
（1）“人工浮岛”恰好浸没时的排水体积：V排=140m×50m×3m=2.1×104m3，
“人工浮岛”受到的最大浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.1×104m3=2.1×108N，
由题意可知，当G总=F浮时，“人工浮岛”储存的放射性污水最多，
则“人工浮岛”的总质量：m总===2.1×107kg，
储存放射性污水的质量：m污水=m总﹣m浮体=2.1×107kg﹣8×106kg=2.1×107kg﹣0.8×107kg=1.3×107kg；
（2）核能发电的优点：省燃料，污染小，成本低；
可能带来的问题：核泄漏（或核辐射、核污染、核废料）．
考点：阿基米德原理；物体的浮沉条件及其应用；核能的优点和可能带来的问题
点评：本题以世界时事为背景，考查了与物理相关的知识，这类题型在考试中经常出现
17． 电 不可 裂变 可以 不会 1.05×105 20 并 电磁波
（1）①核能的利用分为核裂变与核聚变两种，现在的核电站是利用核裂变释放的能量来发电的，核能是一种不可再生能源；
②核电站是利用可控的链式反应工作的；
③核电站的能量来自于物质发生裂变时由于质量损失而转换成的大量能量，这个过程不会产生二氧化碳；
（2）知道海上浮动核电站的最大吃水深度，根据p=ρgh求出其底部受到海水的压强；海上浮动核电站处于漂浮状态，受到的浮力和自身的重力相等，根据阿基米德原理求出排开海水的体积；
（3）用电器串联时，任何一只用电器开路，则其它用电器都不能正常工作；并联电路可以使几个用电器在工作时互不影响；电磁波可以传递信息．
【详解】
(1)①核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，像铀矿这类矿物能源，一旦消耗就很难再生，属于不可再生能源；
②核反应堆通过核裂变发生的链式反应工作的，这个反应是可以控制的；
③核电站的能量来自于物质发生裂变时由于质量损失而转换成的大量能量，这个过程不会产生温室气体；
(2)海上浮动核电站其底部受到海水的压强：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10.5m=1.05×105Pa，因海上浮动核电站处于漂浮状态，所以,受到的浮力F浮=G=mg，由F浮=ρgV排可得：ρgV排=mg，则排开海水的体积：V排== =20m3；
(3)①同一台路由器为多台电脑提供网络服务，一台电脑不工作，其它电脑不受影响，所以根据并联电路的特点可知，各接口之间是并联的；②电磁波可以传递信息，海水浮动核电站的工作人员通过电磁波与陆地指挥中心相联系．
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
【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． 裂变 内能 核能的利用节约了传统的化石能源，是一种新能源；核裂变的生成物具有放射性，会对环境造成污染，在利用核能的时候，要注意安全，注意核废料的处理合理即可．
【详解】
核电站是利用原子核发生裂变释放能量来发电的．
核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，即核能变成内能；用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动蒸汽涡轮机转动，从而带动发电机发电的，即内能又转化成机械能，机械能最终转化成电能．
核能的利用节约了传统的化石能源，是一种新能源；
核裂变的生成物具有放射性，会对环境造成污染，在利用核能的时候，要注意安全，注意核废料的处理．
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