人教版九年级全一册22.2核能 同步练习（含解析）

人教版九年级全一册 22.2 核能
一、单选题
1．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
2．月球表面为真空，白天最高温度可达160，夜间最低温度可达﹣180，环境极端严酷，然而月球含有丰富的可用于核聚变反应的氦3资源。2019年1月3日10点26分，“嫦娥四号”探测器在月球背面成功着陆。拍摄的世界第一张近距离月背影像图如图所示，通过“鹊桥”中继星传回地球，揭开了古老月背的神秘面纱。下列说法中正确的是（　　）
A．人在月球表面可以通过说话进行交流
B．月球背面的照片是通过中继星利用电磁波传回地球的
C．目前核电站使用的是核聚变反应释放的能量
D．在月夜可利用超导材料发热为月球车提供热量
3．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．华为手机的芯片中含有半导体材料
B．煤、石油和天然气都是化石能源，它们是清洁能源
C．太阳能、风能和核能都是可再生能源
D．秦山核电站是利用原子核聚变释放的核能来发电的
4．下列说法中正确的是（　　）
A．核电站发电时将利用核聚变将核能转化为电能
B．通电铜导线中的电流方向与该导线中自由电子定向移动的方向一致
C．电动车电池在充电时是将电能变成化学能
D．风能、水能、太阳能和核能都是一次能源且均为可再生能源
5．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法中正确的是（ ）
A．太阳能路灯顶部的太阳能电池板在工作时将太阳能转化为电能
B．光纤通信是激光借助光的折射原理来传递信息的
C．倒车雷达利用电磁波进行回声定位
D．核能是通过核裂变或核聚变获得的，属于二次能源
6．关于原子、原子核和核能，下列说法正确的是（　　）
A．原子是由原子核和核外质子组成的
B．原子弹是利用核聚变制造的毁灭性武器
C．核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备
D．核反应堆有厚重的保护层是为了避免核燃料逸出
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．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
9．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
10．下列关于能源信息说法中正确的是（　　）
A．目前人类已建立的核电站，都是利用核聚变发电的
B．光缆通信是通过光在光导纤维内壁上多次反射传递信息的
C．打电话时，出现“占线”现象，一定是对方的话机在使用
D．日常生活中可以看到各式各样的天线，它们只是用来发射电磁波的
二、填空题
11．近代物理揭示了原子由原子核和______组成，原子核由质子和中子组成：核电站是利用核能发电的，使原子核之间发生______（选填“核聚变”或“核裂变”）释放巨大能量，核能属于______（选填“一次”或“二次”）能源。
12．2020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。
13．2019年4月10日，人类发布了首张黑洞照片，为解开星系演化之谜提供了宝贵资料。
（1）质量巨大的天体，像太阳一样，其内部一直发生着核___________ （选填“聚变“或“裂变”）反应，并___________ （选填“吸收”或“释放”）大量的能量，当天体的能量即将耗尽时。在自身___________（选填“重力”或“惯性”）的作用下发生塌缩，就形成了黑洞。
（2）照片中的黑洞距离我们5500万___________ （选填“年”或“光年”），它是根据接收到的高能射线经过计算机处理而形成的。
14．“华龙一号”海外首堆工程一巴基斯坦卡拉奇核电2号（K﹣2）机组建成，各项性能指标达标，正式投入商业运行，标志着我国自主三代核电“走出去”的首台机组顺利建成。核电站是利用______（填“核聚变”或“核裂变”）产生巨大能量来发电的；近期各单位的LED显示屏上都滚动显示“创文，创卫”宣传标语，LED灯发光二极管采用______（填“半导体”或“超导体”）材料制作。
15．核电站利用核能发电，核能属于_________（可再生/不可再生）能源，核电站发生重大事故时，为降低核反应堆的温度，用水对其冷却，因为水的________较大。2020年4月13日，日本政府批准福岛核电站将被污染过的冷却水排放入海，这对海洋生物和人类健康具有危害，因为其中含有具有________的核废料。
三、综合题
16．2011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
17．阅读短文，回答问题
人造太阳
目前全球各国科学家都在集中力量，寻求可控核聚变反应的技术突破，一旦实现，那人类的历史将会彻底改写。实现核聚变反应必须将聚变燃料加热至极高温度并予以有效约束。核聚变通常由三种方式来产生，分别是引力约束、惯性约束和磁约束。太阳就是典型的引力约束聚变；氢弹则是一种惯性约束聚变，是不可控制的热核聚变反应；磁约束核聚变是目前实现核聚变发电最有效的途径。我国中科院合肥物质科学研究院，持有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）——中国环流器二号M装置，标志着我国核聚变堆的自主设计与建设跃上新台阶。
目前化石能源未来有枯竭的危险，还存在一定的环境污染，而“人造太阳”核聚变反应所需的原材料在地球上几乎取之不尽、用之不竭，生成物也没有危害，被认为是理想的“终极能源”。 “人造太阳”非常复杂，要让上亿摄氏度高温与零下269摄氏度低温1米内共存，上万个零部件，有一点点瑕疵，实验可能就会失败。“超高温”与“超低温”共存，“超强磁场”与“超大电流”并行，要在地球上造出“人造太阳”，必须要有性能极其特殊的材料承载。产生核聚变反应需要几千万摄氏度乃至上亿摄氏度的高温，常规材料无法承受这么高的温度，一个可行方案是用磁力将其约束在“磁笼子”里。上亿度的一团火球，碰到什么烧什么。“人造太阳”的腔体器壁材料是另一个难点，虽然有强磁场约束，仍然会有一些“不听话”的高温等离子体逃逸，打在器壁上造成损伤。自主研发的钨铜合金材料，热负荷能力提升到每平方米20兆瓦。我国科学家从无到有、刻苦攻关、后来居上，自立自强的精神，托起“人造太阳”的“核心超级材料”，这是一个巨大的技术跨越，把人类核聚变能源研究推向一个新高度。
（1）根据你所学过的知识，卢瑟福提出，“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很小的结构”指的是______；
（2）目前人类无法利用核聚变反应放出的热量来发电，最主要的原因是( )；
A．无法消除核聚变产生核的污染
B．无法实现核聚变反应
C．无法控制核聚变反应的速度
（3）该文中提到的化石能源应该有很多，请你写出利用最广泛的例子：______（请写出其中一种）；
（4）“人造太阳”的腔体器壁材料钨铜合金除了耐高压外，还应具有______特点；
（5）实现“超强磁场”与“超大电流”最理想的导体材料是______；
（6）目前人类利用最多的核聚变能量来自______聚变方式。
18．阅读下面的短文，回答问题。
CAP1400核能发电机
CAP1400核能发电机是大型核电站核心设备。它采用水氢氢冷却方式（水氢氢冷却即定子线圈采用水内冷，转子线圈采用氢内冷，静子铁芯及其他构件采用氢气表面冷却）。CAP1400在计算方法、结构布置、结构材料、绝缘技术等方面有多项设计创新，采用自主开发的电磁计算程序、新型通风冷却技术、绝缘系统以及静态励磁系统、整体式定子结构等，发电机的效率达到99%。
（1）核能发电机是大型核电站核心设备，其能量转化是：先将反应堆的核能转化为蒸汽发生器的______能，再转化为汽轮机的______能，最后通过发电机转化为电能输出。
（2）核能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。CAP1400核能发电机的定子线圈采用水内冷，即利用水进行冷却，是因为水的______大。
（3）单机容量为1550MW（1MW＝106W）的CAP1400核能发电机，在1h内最多可提供______J的能量。若要提取这么多能量，需要消耗0.38kg铀燃料。如果CAP1400发电机的效率达到99%，则8h消耗了______kg的铀燃料。（保留小数点后两位）
19．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]
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【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。
2．B
【详解】
AB．月球上没有空气，真空不能传声，而电磁波可以在真空中传播，所以中继星是利用电磁波传递信息，月球背面的照片是通过电磁波传回地球的，故A错误，B正确；
C．核电站是利用可控原子核裂变释放的核能来发电的，故C错误；
D．超导体没有电阻，通电后不会发热，因此无法利用超导材料发热为月球车提供热量，故D错误。
故选B。
3．A
【详解】
A．目前，我们使用的智能设备中都大量使用了半导体材料，所以华为手机的芯片中含有半导体材料，故A正确；
B．煤、石油和天然气都是化石能源，它们燃烧放出大量的有害气体，不是清洁能源，故B错误；
C．太阳能、风能是可再生能源，可从自然界不断获得且可重复利用；核能会越用越少属于不可再生能源，故C错误；
D．秦山核电站利用的是可控的核裂变释放的能量来发电，故D错误。
故选A。
4．C
【详解】
A．核电站工作过程中，利用核裂变将核能转化为电能，故A错误；
B．自由电子带负电，铜导线中的电流方向与该导线中自由电子定向移动的方向相反，故B错误；
C．电池在充电时，消耗的是电能，得到了化学能储存在电池中，故C正确；
D．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，核能属一次能源，为不可再生能源，故D错误。
故选C。
5．A
【详解】
A．目前直接利用太阳能的方式主要有两种，一种是用集热器把水等物质加热；另一种使用太阳能电池把太阳能转化为电能，故A正确；
B．光纤通讯是依靠激光借助光的反射原理来传递信息的，故B错误；
C．回声定位是根据回声到来的时间和方位，确定目标的位置和距离，倒车雷达利用超声波进行回声定位的，故C错误；
D．核能属于不可再生的二次能源，核聚变目前不可控制,核能是通过核裂变获得的，故D错误。
故选A。
6．C
【详解】
A．原子是由原子核和电子组成的，故A错误；
B．原子弹是利用核裂变原理制成的一种核武器，故B错误；
C．核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的，故C正确；
D．核辐射是对环境污染很严重的，厚重的保护层，是为了避免核辐射，故D错误。
故选C。
【点睛】
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．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。
9．D
【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。
10．B
【详解】
A．目前人类还不能控制核聚变的反应速度，目前已建立的核电站，都是利用核裂变发电的，故A错误；
B．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反射出来，然后在接收端的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B正确；
C．打电话时，出现“占线”可能是由于对方正在使用电话，也可能是对方电话没有放好，也可能是使用电话的人太多，故C错误；
D．天线既能发射电磁波，同时也能接收电磁波，故D错误。
故选B。
11． 电子 核裂变 一次
【详解】
[1]原子是由原子核和核外电子组成的。
[2]核电站是利用核裂变释放的能量来发电的。
[3]核能是自然界中的天然能源，是不可再生能源，属于一次能源。
12． 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。
13． 聚变 释放 重力 光年
【详解】
（1）[1][2]太阳靠自身的核聚变对外发光、发热，因为质量巨大的天体，像太阳一样，其内部一直发生着核聚变反应，并释放量的能量，当天体的能量即将耗尽时。
[3]根据万有引力定律，质量巨大的天体在自重力的作用下发生塌缩，形成具有很大引力的黑洞。
（2）[4]天体间的距离很大，一般以光年作为单位，故照片中的黑洞距离我们5500万光年。
14． 核裂变 半导体
【详解】
[1]目前核聚变是不可控制的，核裂变是可控的，核电站是利用核裂变来发电的；
[2]LED是利用半导体材料制作的。目前超导体还没有在日常生活中得到应用。
15． 不可再生 比热容 放射性
【详解】
[1]核能在短期内不能从自然界得到补充，是不可再生能源。
[2]用水对核反应堆进行冷却，是因为为水的比热容较大，与同质量的其它物质比较，在吸收相同热量时，升温较慢。
[3]核电站排放的被污染过的核废水中含有具有放射性的核废料。
16． 动 比热容 C 1.8×1017 D
【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。
17． 原子核 C 石油（或煤，或天然气） 耐高温 超导体 引力约束
【详解】
（1）[1]原子由原子核和核外电子组成，而原子的大部分质量集中在原子核上。
（2）[2]实现核聚变反应必须将聚变燃料加热至极高温度并予以有效约束，人类能制造氢弹说明可以实现核聚变反应，所以核聚变到目前为止不可控的原因是无法控制核聚变反应的速度，故选C。
（3）[3]化石能源指的是石油（或煤，或天然气）。
（4）[4] “人造太阳”的腔体器壁材料钨铜合金除了耐高压外，一些“不听话”的高温等离子体逃逸，打在器壁上造成损伤，故需要耐高温。
（5）[5]实现“超强磁场”与“超大电流”最理想的导体材料是即电流比较大，磁场强，电压一定时，电阻最好为零，电流才能更大，故最好是超导体材料。
（6）[6]目前人类利用最多的核聚变能量来太阳，太阳就是典型的引力约束聚变。
18． 内 机械 不可再生 比热容 5.58×1012 3.04
【详解】
（1）[1][2]核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，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。核能发电机发电过程中的能量转化是：先将反应堆的核能转化为蒸汽发生器的内能，再转化为汽轮机的机械能，最后通过发电机转化为电能输出。
（2）[3]核燃料一旦消耗，不能在短期内从自然界中得到补充，属于不可再生能源。
[4]核能发电机的定子线圈采用水内冷，即利用水进行冷却，是因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质相比，升高相同的温度，水吸热多。
（3）[5][6]核能发电机在1h内最多提供的能量
W＝Pt＝1550×106W×3600s＝5.58×1012J
由题意可知，提取5.58×1012J的能量，1小时内需要消耗0.38kg铀燃料，则8小时消耗的铀燃料为
m=0.38kg×8＝3.04kg
19． 核裂变 不可再生 .05×103kg/m3 1.8×105N 1.8×105s 9×106W
【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．
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