九年级物理第二十二章第2节核能 同步练习（含答案解析）

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九年级物理 第二十二章 第2节 核能 同步练习
一、单选题
1．下列科技成果与其工作时所涉及到的物理知识对应错误的是（　　）
A．高速磁悬浮列车——磁极间的相互作用规律
B．C919客机——流体压强与流速的关系
C．“华龙一号”核电机组——核聚变将核能转化为电能
D．天舟六号货运飞船——电磁波传递信息
2．关于下列四幅图，说法错误的是（　　）

A．甲图中，人站在绝缘凳上，双手同时握住火线和零线会触电
B．乙图反映了电动机的工作原理
C．丙图中，“中国天眼”可接收来自太空的电磁波帮助人类探索宇宙起源和演化
D．丁图中，核电站是利用核裂变释放的能量来发电的
3．近年，我国在能源、信息和材料等领域取得了辉煌成就，下面关于能源、信息和材料说法正确的是（　　）
A．2025年将是太阳黑子活动的又一个峰年，太阳内部发生的主要是氢核的裂变
B．四川是我国水电站最多的省份，水电站中的发电机是利用电磁感应原理发电的
C．“祖冲之号”是我国量子计算机的原型，量子计算机中的电子器件都是超导体制成的
D．我国在南海开采的可燃冰属于可再生能源
4．关于信息、能源和材料，下列说法正确的是（　　）
A．光导纤维是超导材料制成的
B．用手机收看课堂直播是利用电磁波来传递信息的
C．我国南海海域深处蕴藏的大量“石油”属于可再生能源
D．“华龙一号”第三代核电站是利用核聚变释放的能量来发电的
5．科技是强国的支撑，以下所列我国取得的科技成就中，说法正确的是（　　）
A．东汉时期《论衡》一书中所记载的“司南”，其在水平面自由静止时长柄指向南方
B．我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”的成功运行，标志着中国离“人造太阳”的梦想又近了一步。“人造太阳”利用了铀核分裂释放的能量
C．我国的航空航天技术发展迅速，我们的宇航员已可以成功登陆月球。在月球上不能用天平测物体的质量
D．2022年6月5日，我国三名宇航员搭载神舟十四号载人飞船再一次遨游太空，宇航员从地球带到太空的旋转陀螺质量变小了
6．如图所示是一种核反应的过程，则有关这过程的说法中正确的是（　　）
A．该核反应过程属于核裂变过程
B．现代核电站获取核能的方式就是利用了该核反应
C．该核反应的原理可用于制造原子弹
D．太阳能提供源源不断的能量是因为太阳内部在不断地发生该核反应过程
7．关于我国取得的科技成就，下列说法正确的是（　　）
A．“东方红一号”卫星上的银锌电池工作时将化学能转化为电能
B．“奋斗者”号载人潜水器的声呐系统主要是利用电磁波
C．上海磁悬浮列车运行时没有阻力，电能可以全部转化为机械能
D．受控核聚变装置中国环流器二号M获得核能的方式与核电站相同
8．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．电动机线圈用超导体材料可以实现将电能全部转化为内能
B．5G和4G信号的电磁波在真空中传播的速度相等
C．太阳能、风能、石油都是可再生能源
D．现有的核电站都是利用核聚变释放能量来发电的
二、填空题
9．今年四月份，我国新一代人造太阳取得重大突破，它致力于太阳中能量产生方式—— （选填“核聚变”或“核裂变”）的研究，使其可以控制，追求无污染的人类能源自由。核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
10．核能作为一种新型能源正在逐步被人们开发和利用，它属于 （选填“不可再生”或“可再生”）能源。核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆利用的是核材料发生 （选填“核裂变”或“核聚变”）提供能量，如图是核电站的工作流程，其能量转换过程：核能→内能→ →电能。

11．5G通信具有高速率、低延时的特点，它依靠 （选填“电磁波”或“超声波”）作为载体传递信息，在真空中，5G信号的传播速度 （选填“大于”、“等于”或“小于”）4G信号的传播速度，如图所示，在核电站中核反应堆发生的是 （选填“核聚变”或“核裂变”）。

12．能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一。能源家族中：①煤炭、②地热能、③石油、④潮汐能、⑤水能、⑥风能、⑦核能、⑧天然气、⑨太阳能，属于不可再生的是 （填序号），其中太阳能是在太阳内部氢原子核发生 （选填“裂变”或“聚变”）释放出巨大的能量。
13．现阶段核潜艇的动力系统是由原子核 （选填“裂变”或“聚变”）提供的。中国正加快对页岩气的安全开采，页岩气和核能都属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。若用燃气灶将一壶质量为6kg，初始温度为20℃的水加热到80℃，消耗了0.2m3的页岩气。已知水的比热容，页岩气的热值为4.2×107J/m3，则该燃气灶烧水的效率为 %。
三、简答题
14．核反应堆和原子弹都是释放核能的装置，它们释放核能的过程有什么相同？有什么不同？
15．原子和原子核的尺寸究竟有多大？研究表明，若把它们都看成一个球体，原子半径的数量级为m，原子核半径的数量级为m。打个比方，如果原子的大小跟北京奥运会“鸟巢”体育场一样大，那么原子核该有多大？是相当于篮球、垒球、乒乓球？或者是蚕豆、还是绿豆？
16．原子、原子核、电子、中子、质子，它们之间有什么关系？哪些是不带电的？哪些是带电的？带的是哪种电？
四、实验题
17．目前，核能在许多经济发达国家已经成为常规能源，它属于 (选填“可再生”或“不可再生”) 能源．如图所示的反应堆内进行的是核 （选填“裂”“聚”）变．
18．核电站是利用核 （选填“裂变”或“聚变”）产生能量，经过能量转化，最后由发电机将机械能转化为电能；核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源．
19．请阅读《核电技术》并回答题。
核电技术
核电与水电、火电一起构成世界能源的三大支柱，在世界能源结构中占有重要地位。核能发电不会造成空气污染，不会产生加重地球温室应的二氧化碳；核能发电能量密集，功率高，为其它能源所不及：核电比火电“经济”，核能发电成本要比火电厂低15％～50％。诚然，核能发电会产生废料，具有放射性，如果在事故中发生泄漏，会对生态及民众造成伤害。
我国核电事业学始于20世纪50年代，历经近70年的发展已经跻身核电强国之列，自主研发了拥有完全自主知识产权和出口权的三代核电技术“华龙一号”和“国和一号”，核电运营管理水平位居世界前列。至2019年6月底，我国大陆在运核电机组47台，装机容量4873万千瓦，位居全球第三，在建核电机组11台，位居全球第一。
我们已经知道，原子是由原子核和核外电子构成的，而原子核又是由质子和中子组成的。有的原子核的质子和中子个数比较少，像氦（读hai）原子核，其结构面示意图如图所示，它有两个质子和两个中子，像这样的原子核我们称之为轻核；而有的原子核是由比较多的质子和中子组成，像某种钍（读tu）核，它有90个质子和144个中子，我们把这样的原子核叫作重核。重核在其它粒子的责击下分裂成中等质量原子核的核反应，叫作重核裂变。科学家用中子轰击铀核（铀核是重核），发生了重核裂变。裂变不但可以释放出能量，同时还发射出几个中子，这些中子又会去轰击其它的核，继续发生裂变，从而产生巨大的能量。可以测算1kg铀全部变时放出的能量就相当于2800吨标准煤完全燃烧时放出的能量。
为了控制反应堆中重核裂变的速度，人们用容易吸收中子的某种材料做成足够长的控制棒插入反应中心，控制棒插入深一些，吸收的中子就多一些，而去轰击核的中子就会少ー些，发生裂变的轴核就会减少，产生的能量就会减少。裂变产生的核能转变为内能加热水产生蒸汽，蒸汽推动汽轮转动，从而带动发电机发电，最终转变为电能。
在高铁成为“中国创造”代表的同时，中国核电依靠其领先国际的技术和安全水准，也成为与高铁并驾齐驱的一张“中国创造”的新名片。
请根据上述材料，回答下列问题
（1）核能发电的优点 （出一条即可）
（2）从核能到我们用到的电能，其中经历的能量转化过程是：
（3）若想使反应堆中裂变产生的能量增加，可以进行的操作是
（4）如图所示是重核裂变过程的截面示意图（中子用●表示，质子用Ο表示）其中合理的是 。（选填选项前的字母）
A B
C D
五、计算题
20．现在知道1kg氢发生聚变时释放出的能量是1.36×1015J，这相当于完全燃烧多少吨无烟煤所释放出的热量？（无烟煤的热值为3.4×107J/kg）
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参考答案：
1．C
【详解】A．磁浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁体，磁极相对，由于磁极间的相互作用，列车能够在铁轨上方向几厘米的高度上飞驰，故A正确，不符合题意；
B．机翼上凸下平，飞机起飞时，上方空气流速快、压强小，下方空气流速慢，压强大，从而产生向上的压强差，形成向上的升力，故B正确，不符合题意；
C．核聚变目前不可控制，“华龙一号”核电机组是利用核裂变将核能转化为电能，故C错误，符合题意；
D．电磁波可传递信息和能量。天舟六号货运飞船是利用电磁波传递信息的，故D正确，不符合题意。
故选C。
2．B
【详解】A．甲图中，人站在绝缘凳上，双手同时握住火线和零线电流会从右手经胳膊到左手，会使人触电，故A正确，不符合题意；
B．乙图中，线圈切割磁感线，产生感应电流使灯泡发光，反映了发电机的工作原理，故B错误，符合题意；
C．丙图中，来自太空的电磁波可被“中国天眼”接收，通过对信息的分析，帮助人类探索宇宙起源和演化，故C正确，不符合题意；
D．丁图中，核电站的主要设备是核反应堆，它是利用核裂变释放的能量来发电的，故D正确，不符合题意。
故选B。
3．B
【详解】A．太阳内部每时每刻都在发生着氢核的聚变，释放出巨大的能量，故A错误；
B．发电机是利用电磁感应的原理制成的，电动机是利用通电导体在磁场中受力转动制成的，故B正确；
C．二极管具有单向导电性，量子计算机中的电子器件都是由半导体制成的，故C错误；
D．可燃冰属于化石能源，是在开发利用后就不会在短时间内再次从自然界产生的能源，属于不可再生能源，故D错误。
故选B。
4．B
【详解】A．光导纤维的材料是玻璃丝，玻璃丝的成分是二氧化硅，不是超导体，故A错误；
B．手机既可以发射电磁波，也可以接受电磁波，因此用手机收看课堂直播是利用电磁波来传递信息的，故B正确；
C．石油是化石燃料，属于不可再生能源，故C错误；
D．“华龙一号”第三代核电站是利用可控的核裂变释放的能量来发电的，目前核聚变技术尚不成熟，还不可控。故D错误。
故选B。
5．A
【详解】A．“司南”是古时候的一种指南针，长柄在水平面自由静止时指向南方。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，它是利用氢核聚变释放的能量来工作的，故B错误；
C．月球上物体仍受重力，而天平是利用杠杆平衡的条件来测质量，因此在月球上能用天平测物体的质量。故C错误；
D．质量是物体的一种基本属性，与物体的状态、形状、温度、所处的空间位置的变化无关。宇航员从地球带到太空的旋转陀螺质量不变，故D错误。
故选A。
6．D
【详解】A．根据氘核和氚核生成氦核的核反应可知，该核反应过程属于核聚变过程，故A错误；
B．为了能控制核反应的过程，现代核电站获取核能的方式是利用核裂变，故B错误；
C．原子弹属于核裂变，故该核反应的原理不可用于制造原子弹，故C错误；
D．由于太阳内部是氘核和氚核的核聚变反应，故太阳能提供源源不断的能量是因为太阳内部在不断地发生该核反应过程，故D正确。
故选D。
7．A
【详解】A．“东方红一号”卫星上的银锌电池工作时将化学能转化为电能，故A正确；
B．“奋斗者”号的声呐系统主要是利用超声波来定位的，故B错误；
C．任何能量转化都会存在一定的能量损耗，由此即使上海磁悬浮列车运行时没有阻力，电能也不可能全部转化为机械能，故C错误；
D．“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，由此可知两者获得核能的方式不同，故D错误。
故选A。
8．B
【详解】A．超导体没有电阻，如果电动机的线圈用超导材料制成，当电动机通电时，电动机不会产生电热，电能全部转化为机械能，故A错误；
B．5G和4G信号都是利用电磁波传递信息的，所以它们在真空中的传播速度相同，都是3×108m/s，故B正确；
C．太阳能、水能是可再生能源，石油是不可再生能源，故C错误；
D．现有的核电站都是利用核裂变释放能量来发电的，故D错误。
故选B。
9． 核聚变 一次
【详解】[1]获取核能有两种途径：核裂变和核聚变。太阳释放的能量是由于太阳内部进行着核聚变。
[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。
10． 不可再生 核裂变 机械能
【详解】[1]核能消耗后短期内不能从自然界得到补充，它属于不可再生能源。
[2]核反应堆利用不带电的中子轰击铀核，发生可控核裂变产生核能的。
[3]核电站发电过程中，先是将核裂变产生的核能转化为内能，内能对外做功，转化为机械能，然后机械能再通过发电机转化为电能。
11． 电磁波 等于 核裂变
【详解】[1][2]电磁波可以传递信息，5G通信依靠电磁波传递信息；在真空中，电磁波的传播速度相同，5G信号的传播速度等于4G信号的传播速度。
[3]核电站的核反应堆是利用可控的核裂变反应释放核能的设备。
12． ①③⑦⑧ 聚变
【详解】[1]可再生能源是指可以在自然界里源源不断地得到的能源，不可再生能源是指在消耗后，不能在短期内重复再生的能源，在上述能源中，①煤炭、③石油、⑦核能、⑧天然气属于不可再生能源，而②地热能、④潮汐能、⑤水能、⑥风能、⑨太阳能是可再生能源。
[2]太阳能是在太阳内部氢原子核发生聚变释放出巨大的能量。核电站是利用核裂变释放的能量。
13． 裂变 不可再生 18
【详解】[1]根据原子核的知识可知：核潜艇的动力系统是由原子核裂变提供。
[2]页岩气和核能，使用后不能在短期内从自然界得到补充，都属于不可再生能源。
[3]水吸收的热量为
页岩气燃烧放出的热量为
燃气灶烧水的效率为
14．见详解
【详解】核反应堆和原子弹都是通过核裂变释放核能，即一个重核裂变为两个轻核，同时释放出能量；不同之处是：核反应堆是在人类控制下缓慢的进行核裂变，缓慢地释放能量，原子弹是不加控制的核裂变，快速地释放能量产生爆炸。
15．见详解
【详解】答：原子核的半径与原子半径相差105的数量级，“鸟巢”的半径约为200m，对应的原子核半径为
故对应原子核的大小相当于绿豆的大小。
16．见详解
【详解】原子由带正电的原子核和带负电的核外电子组成，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成，其中原子和中子不带电，原子核和质子带正电，电子带负电。
17． 不可再生 裂
【详解】试题分析：如煤和石油都是古生物的遗体被掩压在地下深层中，经过漫长的演化而形成的，一旦被燃烧耗用后，不可能在数百年乃至数万年内再生，核能与煤、石油能源类似，属于不可再生能源．核电站是利用核裂变进行发电的；
考点：本题考查不可再生能源的特点、核裂变
点评：解决本题的关键是熟知不可再生能源、核裂变，属于基础内容．
18． 裂变 不可再生
【分析】（1）核裂变和核聚变都能释放能量，但是又有区别，对于核裂变是可控的，如核电站的核反应堆就是通过核裂变提供能量的，对于核聚变过程不可控，如氢弹爆炸就是利用核聚变释放能量．
（2）从能源是否可再利用的角度可分为可再生能源和不可再生能源．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；而风能、水能、太阳能、生物质能，可以在自然界里源源不断的得到补充，所以它们属于可再生能源．
【详解】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；
核能使用后，不可能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源．
故答案为(1). 裂变 (2). 不可再生
．
19． 能量巨大 核能→内能→机械能→电能 让控制棒插入的浅一些 D
【详解】(1)[1]由材料可知，核能发电不会造成空气污染，不会产生加重地球温室应的二氧化碳；核能发电能量密集，功率高，为其它能源所不及：核电比火电“经济”，核能发电成本要比火电厂低15％～50％。核裂变不但可以释放出能量，同时还发射出几个中子，这些中子又会去轰击其它的核，继续发生裂变，从而产生巨大的能量；
(2)[2]裂变产生的核能转变为内能加热水产生蒸汽，蒸汽推动汽轮转动，从而带动发电机发电，最终转变为电能。故从核能到我们用到的电能，其中经历的能量转化过程是核能→内能→机械能→电能；
(3)[3]为了控制反应堆中重核裂变的速度，人们用容易吸收中子的某种材料做成足够长的控制棒插入反应中心，控制棒插入深一些，吸收的中子就多一些，而去轰击核的中子就会少ー些，发生裂变的轴核就会减少，产生的能量就会减少。故若想使反应堆中裂变产生的能量增加，可以进行的操作是让控制棒插入的浅一些；
(4)[4]由于重核在其它粒子的责击下不仅分裂成中等质量原子核，同时还发射出几个中子，故应选D。
20．4×104
【详解】解：无烟煤燃烧放出热量Q放=1.36×1015J，无烟煤的热值：q=3.4×107J/kg，由Q放=qm得，需要无烟煤的质量
答：这相当于完全燃烧4×104吨无烟煤所释放出的热量。
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