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．中国的创新发展战略使科技领域不断取得新成果，下列说法正确的是（　　）
A．用5G手机上网是通过电磁波传递信息
B．北斗卫星导航是通过光纤传递信息
C．核电站是利用核聚变释放的核能发电的
D．我国海域深处蕴藏的大量“可燃冰”属于可再生能源
2．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
3．关于信息、能源和材料，下列说法正确的是（　　）
A．太阳内部不断进行着剧烈的核裂变
B．LED灯（发光二极管）是由半导体材料制成的
C．北斗卫星是通过超声波传递信息，从而提供导航和通信服务的
D．光导纤维是良好的导体
4．关于能源信息与材料。下列说法不正确的是（　　）
A．核反应堆中发生的链式反应，是可以控制的
B．化石能源和核能都属于可再生能源
C．5G和4G通讯信号的电磁波在真空中传播的速度相等
D．若用超导材料制造输电线可大大降低电能损耗
5．下列有关说法正确的是（　　）
A．扫地时灰尘飞舞是分子热运动现象
B．5G时代的万物互联是利用电磁波来传递信息的
C．彩虹是光的色散现象；验钞机利用了红外线的荧光效应
D．目前人类已建成的核电站，都是利用核聚变发电
6．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
7．2021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
8．下列说法中正确的是（　　）
A．倒车雷达是靠电磁波传递信息指引倒车 B．红外线在真空中传播的速度比紫外线快
C．电话听筒的工作原理和电动机一样 D．核潜艇是利用原子核发生聚变来获取动力的
9．有关物质结构、信息、材料和能源的叙述，下列说法正确的是（　　）
A．跟电子的质量相等的质子和中子挤在处于原子中心，构成非常小的原子核，质子和中子是组成物质的最小微粒
B．5G信号比3G、4G快三四十倍，在相同时间内传输的信息更多，最主要的原因是5G信号使用的电磁波频率更高
C．生活中的电暖器，若用超导体替代电热丝效果会更好
D．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生裂变，释放出巨大的核能
10．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
二、填空题
11．我国具有完全自主知识产权的百万千瓦级核电技术电站—“华龙一号”首堆年底即将投产。核燃料在核反应堆中发生的是______（填“裂变”或“聚变”），核能是______（填“可再生”或“不可再生”）能源。
12．核电站是利用核______的能量来发电的；核能属于______再生能源。
13．请阅读《“华龙一号”核电技术》并回答问题。
“华龙一号”核电技术
核能作为人类寄予厚望的未来能源之一，其主要应用是核能发电。“华龙一号”是有着中国自主知识产权的第三代核电技术，其研发与创新的核心目标就是要打造全球最高核能安全级别的核电项目。2020年11月27日，“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功，标志着中国正式进入核电技术先进国家行列。
核电站包括哪些设备呢？
如图所示，核电站主要是由核反应堆、主泵、稳压器、蒸汽发生器、安全壳、汽轮发电机和危急冷却系统等重要的设备一起配合工作。核反应堆相当于是电站的心脏，原子核的链式裂变反应就在其中进行，小小的原子核所蕴含的能量却大得惊人，原子核在短时间内发生链式裂变反应，可以爆发巨大的原子核能量。
核电站是怎么把核能转化为电能的呢？
核电站的核反应堆，用放射性金属轴、钚制成的核燃料，在反应堆设备内发生链式裂变而产生大量的能量，再利用处于高压力下的水带出能量，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机旋转，从而产生电，并通过电网送到四面八方。
“华龙一号”是我国自主研发的具有先进设计理念的第三代核电技术，具有安全性高、经济性好、绿色环保等突出特点。“华龙一号”创新性地设计了非能动安全系统（所谓能动是依赖电源，非能动安全系统可不依赖外部电源），“华龙一号”的反应堆上方安装了巨大的冷却水箱，发生严重事故时，即使电厂全部电，在重力作用下水会迅速注入堆箱，冷却堆芯，熔毁，进一步防止爆炸和核原料的泄漏。据统计一台华龙机组年发电量能满足一个中型城市一年的用电需求，一年可节省煤消耗350万吨，减排二氧化碳700万吨，为践行绿色发展做出了巨大贡献。
(1)在核反应堆中，原子核在短时间内发生 ______ 反应，可以爆发巨大的原子核能量；
(2)“华龙一号”创新性地设计了 ______ 安全系统，体现其具有安全性高的特点；
(3)生活中有些发电站也不需要通过消耗煤炭来获取能量，请举出一个实例（除核电站外），并说明该发电站把什么形式的能转化为电能。 ( )
14．如图为四旋翼无人机，工人师傅利用它为核电站巡检。核电站是利用核能发电，核燃料在反应堆里通过核__（选填“裂变”或“聚变”）的方式释放能量的；无人机的操作系统是靠______（选填“电磁波”或“超声波”）传递信息的，无人机利用电能来工作，电能属于______（选填“一次”或“二次”）能源。
15．目前核能已经被广泛和平利用，核电站是利用核______（选填“裂变”或“聚变”）时释放出大量的核能来发电的，核能属于______（选填“一次”或“二次”）能源、______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
三、综合题
16．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．
17．如图是世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验装置，能模拟太阳产生能量．为了达到聚变所要求的温度，需要用电流产生磁 场，电流的强度非常大，时间长了，线圈就要发热．从这个角度来说，装置不可能长时间运转．为了解决这个问题，人们把最新的超导技术引入到该装置中．
虽然“人造太阳”的奇观在实验室中已经出现，但“人造太阳”所发出的电能在短时间内还不可能进入人们的家中．根据目前世界各国的研究状况，这一梦想最快有可能在50年后实现．“人造太阳”的实验研究具有十分重大的战略意义．在过去的100年中，人类对能源的研究和使用已从化石燃料的单一化结构，发展到以化石能源为主，核能和水能互补的多元格局．但是，石油、煤炭等化石能源不能过度的开采和使用，目前已经商业化的核裂变能又会产生一定的核废料，同时受到原料的限制．
而核聚变能则被认为是无限、清洁、安全的换代新能源．据专家介绍，自然界最容易实现的聚变反应是氢的同位素﹣﹣氘和氚的聚变．氘在地球的海水中藏量丰富，多达40万亿吨，如果全部用于聚变反应，释放出的能量足够人类使用几百亿年，而且反应产物是无放射性污染的氦．这就是为什么世界各国，尤其是发达国家不遗余力，竞相研究、开发核聚能的原因所在．
（1）在“人造太阳”中，要用到超导材料．超导材料就是在一定条件下，导体的电阻变为　________ 　．这里应用超导材料是为了________ （选填“增加”或“减少”）线圈产生的热量．
（2）石油、煤炭的化石能源属于________ （选填“可再生”或“不可再生”）能源，核能属于________ （选填“一次”或“二次”）能源
（3）核聚变的优势有哪些？（写出两点）； ________
18．核裂变和核聚变是大量获得核能的两种途径．
(1)核潜艇反应堆的核能是通过哪种途径获得的？
(2)如图所示是核电站原理示意图．
①“反应堆”与“一回路”中的能量是怎样转化的？
②在235 g铀燃料中含有6.02×1023个铀核，如果它们全部发生裂变，最后通过汽轮发电机得到3.2×106 kW·h的电能，则该核电站的效率多大？(设每个铀核裂变会释放出3.2×10－11 J的能量)
19．阅读《是嫦娥cháng é也是change》完成下面小题
是嫦娥cháng é也是change
同学们，你听过嫦娥奔月的神话故事吗？它讲述了嫦娥被逢蒙所逼，无奈之下，吃下了西王母赐给丈夫后羿的两粒不死之药后，飞到了月宫的事情．“嫦娥奔月”的神话源自古人对星辰的崇拜，据现存文字记载最早出现于战国时期．而我们生活的国家和时代还有一个更为恢弘壮丽、激荡人心的“嫦娥奔月”．
中国航天科技工作者早在1994年就进行了探月活动必要性和可行性研究，1996年完成了探月卫星的技术方案研究，1998年完成了卫星关键技术研究，以后又开展了深化论证工作．月球可以提供许多能量“接力”的物质，比如太阳能（因为月球本身的空气十分稀薄，因此太阳能可以直接利用）；比如氦3这种可长期使用的、清洁而安全的可控核聚变燃料（氦3在月球上的储量在100万吨到500万吨之间，而几十吨氦3即可维持地球一年的能量需求）．
2007年至2012年我国先后发射了嫦娥一号、二号、三号卫星，完成了玉兔号月球车的月面勘测任务．2018年5月21日成功发射嫦娥四号中继星“鹊桥号”．该中继星工作在距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点使命轨道，为落在月球背面的嫦娥四号月球探测器提供地月中继测控和数据传输服务如图所示．中国嫦娥四号月球探测器于2018年12月在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭发射．此次任务的最大亮点是，中国将实现世界首次月球背面软着陆和巡视探测，这被认为是工程技术和空间科学的双重跨越和创新．
中国人的探月工程，是在为人类和平使用月球迈出了新的一步．嫦娥四号预计于2019年1月初左右抵达月球．这是中国航天与月球的信息交换，也是人类探索宇宙历史的巨大改变．
（1）随着世界石油价格的持续飞涨，越来越多的国家和组织开始把目光转向了月球．各国科学家正围绕月球上______的储量、采掘、提纯、运输及月球环境保护等问题悄然开展相关研究．这种在地球上很难得到的特别清洁、安全和高效的_______（选填“核聚变”或“核裂变”）发电燃料，被科学家们称为“完美能源”．也许在未来的某一天，月球将会犹如一世纪中叶的波斯湾．
（2）由于月球绕地球公转的周期与月球自转的周期相同，所以月球总有一面背对着地球，这一面称之为月球背面．着陆在月球背面的探测器由于受到月球自身的遮挡，无法直接实现与地球的测控通信和数据传输．通过发射中继星架起了地球和_______（选填“太阳”或“月球”）之间的鹊桥，借助_______（选填“电磁波”或“声波”）实现信息交换．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A．手机上网是通过电磁波传递信息的，故A正确；
B．北斗卫星导航也是通过电磁波传递信息的，故B错误；
C．核电站是利用核裂变释放的核能发电的，故C错误；
D．“可燃冰”由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，属于不可再生能源，故D错误。
故选A。
2．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。
3．B
【详解】
A．太阳内部不断发生着氢核聚变，故错误；
B．LED灯是由半导体材料制成的，故正确；
C．北斗卫星是通过电磁波传递信息，从而提供导航和通信服务的，故错误；
D．光导纤维是绝缘体，故错误。
故选B。
4．B
【详解】
A．核反应堆中发生的是重核裂变的链式反应，是可以控制的，应用在核能发电方面，故A正确，A不符合题意；
B．化石能源和核能用过之后都不可再生，都属于不可再生能源，故B不正确，B符合题意；
C．电磁波的波速是一个定值，与波长和频率无关。5G和4G通讯信号的电磁波在真空中传播的速度相等，故C正确，C不符合题意；
D．超导是指导体电阻为0，若用超导材料制造输电线可大大降低电能损耗，故D正确，D不符合题意。
故选B。
5．B
【详解】
A．扫地时灰尘飞舞是固体小颗粒的运动，不能用分子运动论的观点进行解释，故A错误；
B．5G通讯技术是利用电磁波来传递信息的，故B正确；
C．彩虹是光的色散现象；验钞机利用了紫外线的荧光效应，故C错误；
D．目前人类已建成的核电站，都是利用核裂变发电，故D错误。
故选B。
6．C
【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。
7．C
【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。
8．C
【详解】
A．汽车倒车雷达是利用超声波的回声定位原理制作的，故A错误；
B．紫外线和红外线都属于光（即不可见光），所以，紫外线和红外线在真空中的传播速度是一样的，故B错误；
C．听筒是把强弱变化的电流通过磁场对电流的作用转化成声音的信号的；电动机在工作时是电能转化为机械能，所以电话听筒的工作原理和电动机一样，故C正确；
D．目前人类还不能控制核聚变反应的速度，所以，目前的核潜艇是使用核裂变释放的能量作为动力，故D错误。
故选C。
9．B
【详解】
A．质子和中子处于原子中心，构成非常小的原子核，质子和中子由夸克组成，故A错误；
B．所有的电磁波速度一样大，5G信号比3G、4G快三四十倍，在相同时间内传输的信息更多，最主要的原因是5G信号使用的电磁波频率更高，故B正确；
C．生活中的电暖器，若用超导体替代电热丝，由焦耳定律可知，电热丝将不再发热，故C错误；
D．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能，故D错误。
故选B。
10．D
【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。
11． 裂变 不可再生
【详解】
[1]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]核能是不可能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源。
12． 裂变 不可
【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。
13． 链式裂变 非能动 见解析
【详解】
(1)[1]由材料可知，小小的原子核所蕴含的能量却大得惊人，原子核在短时间内发生链式裂变反应，会爆发巨大的原子核能量。
(2)[2]由材料可知，“华龙一号”创新性地设计了非能动安全系统（所谓能动是依赖电源，非能动安全系统可不依赖外部电源），反应堆上方安装了巨大的冷却水箱，发生严重事故时，即使电厂全部电，在重力作用下水会迅速注入堆箱，冷却堆芯，熔毁，进一步防止爆炸和核原料的泄漏。
(3)[3]水力发电站，将水的机械能转化为电能。
14． 裂变 电磁波 二次
【详解】
[1]核能的利用包括裂变和聚变，核电站利用核裂变工作。
[2]电磁波的传播不需要介质，广泛应用与信息的传递，无人机的操作系统是靠电磁波传递信息。
[3]无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源，电能属于二次能源。
15． 裂变 一次 不可再生
【详解】
[1]核电站是利用原子核发生可控制的裂变释放出的核能来发电的。
[2]可以从自然界直接获取的能源叫一次能源，不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源，核能可以从自然界直接获取，属于一次能源。
[3]化石能源、核能会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再生能源。
16． A 原子核 核能 7.5×1013 J
【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
17． 0 减少 不可再生 一次 海水中藏量丰富；反应产物无放射性污染
【详解】
（1）在“人造太阳”中，要用到超导材料．超导材料就是在一定条件下，导体的电阻变为0．根据可知，电阻为零不会产生热量，所以这里应用超导材料是为了减少线圈产生的热量；
（2）石油、煤炭的化石能源是短时间内不能得到补充，属于不可再生能源；
核能所用原料直接来自于自然界，故属于一次能源；
（3）根据短文的内容知，核聚变的优势有：原料在海水中藏量丰富，反应产物无放射性污染．
【点睛】
注意掌握能源的分类：能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源；短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源．可以从自然界直接获取的能源叫一次能源，不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源．
18．(1)核裂变 (2)①核能转化为内能 ②59.8%
【详解】
(1)在核潜艇的反应堆中的核能是通过核裂变和方式获得的；(2)①“反应堆”与“一回路”中先将核能转化为内能，再通过汽轮机发电机，将内能转化为机械能，最后转化为电能；②核电站的效率为：η＝×100%＝×100%＝59.8%
【点睛】
（1）在核反应堆中，是通过可控的核裂变来获得能量的；（2）在核反应堆中，核能首先转化成内能；发电机得到的电能占铀核裂变释放出的能量的百分比，就是核电站的效率.
19． 氦3 核聚变 月球 电磁波
（1）仔细阅读材料，回答问题．
（2）了解电磁波的传播特点及地月位置关系，了解中继星的作用，解答问题．
【详解】
（1）阅读材料可知，各国科学家正围绕月球上氦3的储量、采掘、提纯、运输及月球环境保护等问题悄然开展相关研究．这种在地球上很难得到的特别清洁、安全和高效的核聚变发电燃料，被科学家们称为“完美能源”．
（2）因为电磁波与光的直线传播相似，也是沿直线传播的，所以月球背面的探测器无法直接与地球进行测控通信和数据传输，原因是月球在探测器与地球中间挡住了直线传播的电磁波，中继星架起了地球和月球之间的鹊桥，使地球和月球借助电磁波实现信息交换．
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