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3.7 核能
1．2022年12月，核聚变研究领域取得突破性进展。科学家在使用激光的聚变实验中首次实现了净能量增益，即产生的能量比注入的能量还要多。这意味着，人类未来有望结束对化石燃料的依赖，或将拥有个安全、绿色、用之不竭的能源选项。核聚变使用的核材料是下列中的（ ）
A．氢（H） B．氦（He） C．铀（U） D．钚（Pu）
2．下列关于放射现象、原子核和核能的说法中，正确的是（ ）
A．通过对放射现象的研究，物理学家确认，原子核由质子和电子组成
B．放射性有着广泛的应用，但是强剂量或长时间的辐射对人体有害
C．目前的核电站是利用核聚变释放的核能来发电的
D．核聚变的原料“铀”在地球上的储量非常有限
3．中国成功研发出了先进核裂变能——钍基熔盐堆的第4代核反应堆发电技术，于2021年9月底在甘肃武威启动试运行，创造了又一项奇迹，其技术应用属于世界首次。钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少、使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源和热转换效率高等显著优点。下列有关钍基熔盐堆的说法正确的是（ ）
A．钍基熔盐堆不产生核废料
B．钍基熔盐堆需要大量水作冷却剂，因此不可以建在内陆
C．钍基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要低
D．钍基熔盐堆是利用核裂变放出的能量
4．2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装（HL﹣2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国新型核反应堆的自主，设计与建造打下坚实基础。该反应堆发生的核反应属于（ ）
A．核聚变 B．核裂变
C．有的是核聚变，有的是核裂变 D．既不是核裂变，也不是核聚变
5．如图是核电站发电和供电的流程图。关于流程图中各装置的能量转化，下列说法错误的是（ ）
A．核反应堆直接将核能转化为电能 B．蒸汽轮机将内能转化为机械能
C．发电机将机械能转化为电能 D．各种用电器将电能转化为其他形式的能
6．2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置，在成都建成并实现首次放电，这意味着我国在可控核聚变技术领域走向了世界前列。下列说法正确的是（ ）
A．核聚变又称为链式反应 B．目前核电站已经普遍利用核聚变反应发电
C．新一代“人造太阳”的原理与原子弹的原理相同
D．可控核聚变可为人类提供巨大的理想洁净能源
7．原子弹与核电站的根本区别是（ ）
A．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变
B．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变
C．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率
D．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率
8．关于核电站，小科总结了以下四种说法，其中正确的是（ ）
A．核电站是利用氢核的聚变产生的能量来发电的
B．核电站的核心是利用核反应堆控制核能平稳地释放
C．核电站的反应堆中放出的核能可以直接转化为电能
D．核电站产生的废料可以直接排放到大海中
9．2021年12月20日，全球首座球床模块式高温气冷堆核电站——山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功。关于核能的应用，下列说法中正确的是（ ）
A．原子弹是根据核聚变的原理制成的
B．现有核电站核变原理与氢弹核变原理相同
C．核能有核辐射危险，我们应该完全杜绝核能发电
D．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能
10．如图所示，用中子轰击铀﹣235原子核产生氪核和钡核，释放出核能。下列说法正确的是（ ）
A．核能是一种可再生能源 B．该模型表示的是核聚变
C．目前核电站是利用核裂变反应发电的 D．该反应不会产生放射性物质
11．能量转化或转移是自然界的普遍现象，如图所示为核电站示意图、家庭电路部分示意图及电热水壶图，下列相关叙述正确的是（ ）
A．核反应堆进行的核裂变释放核能，直接转化为家庭电路所需的电能
B．发电机利用了电流磁效应发电，电热水壶利用了电流热效应烧水
C．汽轮机工作、壶内水升温两过程中，改变水的内能方式相同
D．手机充电和电热壶烧水时，两者本质都是电流做功
12．如图是中国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，它在1亿度超高温度下运行了近10秒。
（1）其反应原理与太阳类似，通过核 __________，释放巨大的核能，从而获得高温。
（2）“人造太阳”加热功率超过1×1012瓦，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 __________。
13．用高能粒子轰击原子是研究微观粒子内部结构的一种方法。
资料1：1909年，英国科学家卢瑟福用带正电荷的高速α粒子流轰击一片很薄的金箔（如图甲），并根据实验现象和人类已有的科学知识，在1911年提出了原子的有核模型。
资料2：1938年末，德国科学家哈恩用慢中子来轰击铀核，反应迅速并释放大量能量，铀分裂成一些原子核更小的元素，模型如图乙。
（1）要解释卢瑟福实验中少量α粒子方向偏转的原因，不需要用到的知识是_________。
A.同种电荷相互排斥 B.电荷的定向移动形成电流 C.力是改变物体运动状态的原因
（2）哈恩的实验中核分裂的过程不属于化学反应，请结合图乙说明理由。____________________。
（3）哈恩发现的“重核裂变”现象，被应用在核电站发电。民众对核电站的建设存在很多争议，下列观点中属于支持核能发电的是 __________。（可多选）
①核能发电无二氧化碳排放，不会加重温室效应
②核废料具极强放射性，且残留时间长、毒性剧烈
③核能发电厂热效率较低，会排放更多废热到环境里
④核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，经济效应明显
⑤核燃料能量密度比化石燃料高几百万倍，燃料体积小，便于运输
14．截止2021年12月，我国已建成核电站19座，投入使用18座，核电站主要分布在我国东南沿海地区。
（1）目前的核电站是通过 __________（选填“核裂变”或“核聚变”）获得能量的。
（2）核电站需要防止核泄漏，避免对周边人群和生物造成核辐射。下列标志中属于核辐射标志的是_______。
15．电影《流浪地球》叙述的是因为太阳氦闪膨胀而影响人类所居住的地球，人类计划推动地球离开太阳系，奔往4.2光年外的比邻星建立新家园过程的故事。
（1）“流浪”地球第一阶段是刹车阶段：凭借赤道上的“行星发动机”的巨大推力，使地球停止自转。利用“行星发动机”使地球自转停止，说明力的作用效果是____________________；
（2）目前来说，太阳还处在壮年，不会发生氦闪影响地球的生存，地球还不需要“流浪”从太阳射向地球的电磁能就是由太阳内部进行着的核__________反应而产生的。
16．网传中国陆上舰用核反应堆试验完毕，中国核动力航母或将开建。核动力航母与原子弹一样是通过 __________（选填“核裂变”或“核聚变”）途径来获得核能的。核反应堆中，核燃料释放出来的能量是用水来吸收的。在一种称为压水堆的核反应堆中，为了提高水的传热效率，要求水的温度即使高于300℃也不沸腾。要达到这样的要求，你认为应该采取的措施是 __________。
17．2020年12月，“嫦娥五号”探测器在月球上采集了一些月壤。月壤中含有的“氦﹣3”被科学家称为“完美能源”。
（1）使用“氦﹣3”作为能源，需通过核 __________（选填“聚变”或“裂变”）释放其内部的核能。
（2）如图是“嫦娥五号”着陆器停留在月球表面的情景，已知着陆器总质量为2400千克，“脚掌”与月球的总接触面积约为1米2，则着陆器对月面的压强为多大？（已知物体在月球表面受到的重力是地球上的）
（3）在返回过程中，若探测器发动机以3000牛的推力将探测器成功送入离月球表面约15千米的预定轨道，用时5分钟，则探测器发动机的功率至少为多大？
18．2020年12月17日，嫦娥五号顺利完成月面采样，携带2千克月壤成功返回地球。
（1）探测车在采集月球表面月壤样本时，机械臂简化图如图乙所示，OB＝4OA，不计自身重力，当采集2千克月壤时，在A点至少需要施加 __________N的拉力。（月球表面g取1.6牛/千克）
（2）月壤中含有丰富的理想能源氦﹣3，有科学家推测氦﹣3原子核能发生如图丙所示的核聚变反应，释放巨大的能量。图丁中能正确表示图丙“M”处的内容是 __________。
19．2020年12月，“嫦娥五号”探测器在月球上采集了一些月壤。月壤中含的“氦﹣3”被科学家称为“完美能源”。请回答下列问题：
（1）使用“氦﹣3”作为能源，需通过__________（选填“轻核聚变”或“重核裂变”）释放其内部的核能。
（2）已知“嫦娥五号”着陆器点质量为2400千克、则着陆器停留在月球表面时受到的重力为多大？（已知物体在月球表面受到的重力是地球上的）
（3）在返回过程中，探测器发动机以3000牛的推力将探测器成功送入离月球表面约15千米的预定轨道，用时6分钟。则探测器发动机的功率至少为多大？
20．目前世界上最先进的核潜艇是美国“海狼”级核潜艇，其中有一艘“吉米 卡特”号核潜艇如图甲所示，其部分性能参数如表所示：
舰号 吉米 卡特（SSN23） 水下最大航速 38节
水下排水量 9124t 水下巡航速度 20节
水面排水量 8060t 最大潜深 610m
艇长 107.6m 核反应堆 1座S6W型压水堆
艇宽 12.9m 发动机最大功率 33.57兆瓦
（1）核潜艇的动力来源于一座功率很大的核反应堆，核反应堆的能量来源于 __________（填“重核裂变”或“轻核聚变”）。
（2）根据该潜艇的性能参数，计算潜艇浮出水面时露出水面的体积（海水的密度按1克/厘米3计算）。
（3）该核潜艇在水下匀速航行时，所受阻力与速度的关系如图乙所示，当它在水下巡航时，其动力功率约多少？（1节≈0.5m/s）
第4题
第5题
第10题
第11题
第12题
第13题
A.
B.
C.
D.
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3.7 核能（带答案）
1．2022年12月，核聚变研究领域取得突破性进展。科学家在使用激光的聚变实验中首次实现了净能量增益，即产生的能量比注入的能量还要多。这意味着，人类未来有望结束对化石燃料的依赖，或将拥有个安全、绿色、用之不竭的能源选项。核聚变使用的核材料是下列中的（ ）
A．氢（H） B．氦（He） C．铀（U） D．钚（Pu）
解：现阶段，核聚变使用的核材料是氢（H）。 故选：A。
2．下列关于放射现象、原子核和核能的说法中，正确的是（ ）
A．通过对放射现象的研究，物理学家确认，原子核由质子和电子组成
B．放射性有着广泛的应用，但是强剂量或长时间的辐射对人体有害
C．目前的核电站是利用核聚变释放的核能来发电的
D．核聚变的原料“铀”在地球上的储量非常有限
解：A、原子核是由质子和中子组成的，质子和中子是由更小的微粒夸克组成的，因此该选项错误；
B、放射性在治疗肿瘤方面有着重要的应用，但是过量的辐射对人体是有危害的，有时住往需经20年以后，一些症状才会表现出来，因此该选项正确；
C、核电站是利用核裂变的链式反应释放的核能来发电的，不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染，该选项错误；
D、铀在地壳中的含量很高，比汞、铋、银要多得多，但由于提取铀的难度较大，只有沥青铀矿和钾钒铀矿两种常见的矿床，另外铀是核裂变的原料，不是核聚变，故该选项错误。 故选：B。
3．中国成功研发出了先进核裂变能——钍基熔盐堆的第4代核反应堆发电技术，于2021年9月底在甘肃武威启动试运行，创造了又一项奇迹，其技术应用属于世界首次。钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少、使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源和热转换效率高等显著优点。下列有关钍基熔盐堆的说法正确的是（ ）
A．钍基熔盐堆不产生核废料
B．钍基熔盐堆需要大量水作冷却剂，因此不可以建在内陆
C．钍基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要低
D．钍基熔盐堆是利用核裂变放出的能量
解：A．由题意可知，钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少的优点，但不能说钍基熔盐堆不产生核废料，故A错误；
B．由题意可知，钍基熔盐堆使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源，所以钍基熔盐堆可以建在内陆，故B错误；
C．由题意可知，钍基熔盐堆具有热转换效率高的优点，所以钍基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要高，故C错误；
D．由题意可知，中国成功研发出了先进核裂变能——钍基熔盐堆的第4代核反应堆发电技术，则钍基熔盐堆是利用核裂变放出的能量，故D正确。 故选：D。
4．2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装（HL﹣2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国新型核反应堆的自主，设计与建造打下坚实基础。该反应堆发生的核反应属于（ ）
A．核聚变 B．核裂变
C．有的是核聚变，有的是核裂变 D．既不是核裂变，也不是核聚变
解：“中国环流器二号M”是新一代可控核聚变研究装置。 故选：A。
5．如图是核电站发电和供电的流程图。关于流程图中各装置的能量转化，下列说法错误的是（ ）
A．核反应堆直接将核能转化为电能 B．蒸汽轮机将内能转化为机械能
C．发电机将机械能转化为电能 D．各种用电器将电能转化为其他形式的能
解：A、在核电站内，核反应堆产生的巨大核能首先转化为内能，故A错误；
B、蒸汽轮机将内能转化为机械能，故B正确；
C、发电机将机械能转化为电能，故C正确；
D、各种用电器将电能转化为其他形式的能，故D正确。 故选：A。
6．2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置，在成都建成并实现首次放电，这意味着我国在可控核聚变技术领域走向了世界前列。下列说法正确的是（ ）
A．核聚变又称为链式反应 B．目前核电站已经普遍利用核聚变反应发电
C．新一代“人造太阳”的原理与原子弹的原理相同
D．可控核聚变可为人类提供巨大的理想洁净能源
解：A、核裂变又称为链式反应，故A错误；
B、目前核电站已经普遍利用核裂变反应发电，故B错误；
C、新一代“人造太阳”的原理与氢弹的原理相同，故C错误；
D、可控核聚变可为人类提供巨大的理想洁净能源，故D正确。 故选：D。
7．原子弹与核电站的根本区别是（ ）
A．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变
B．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变
C．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率
D．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率
解：原子弹是核裂变不加控制，在极短的时间内释放出巨大的能量的武器，而用人工控制链式反应的速度和平利用核能，是核电站的原理。 故选：C。
8．关于核电站，小科总结了以下四种说法，其中正确的是（ ）
A．核电站是利用氢核的聚变产生的能量来发电的
B．核电站的核心是利用核反应堆控制核能平稳地释放
C．核电站的反应堆中放出的核能可以直接转化为电能
D．核电站产生的废料可以直接排放到大海中
解：A、核电站是利用原子核裂变产生的能量来发电的，故A错误；
B、核反应堆工作的速度和规模是可以认为控制的，核能能平稳地释放，故B正确；
C、核电站的反应堆中放出的核能不可以直接转化为电能，故C错误；
D、核电站的核废料中具有很多的放射性物质，不可以直接排放到大海中，故D错误。
故选：B。
9．2021年12月20日，全球首座球床模块式高温气冷堆核电站——山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功。关于核能的应用，下列说法中正确的是（ ）
A．原子弹是根据核聚变的原理制成的
B．现有核电站核变原理与氢弹核变原理相同
C．核能有核辐射危险，我们应该完全杜绝核能发电
D．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能
解：A、原子弹是利用核裂变的原理制成的，氢弹是利用核聚变的原理制成的，故A错误；
B、核电站中的核反应堆是进行裂变而获得核能的一种装置，是可控的，与氢弹核变原理不相同，故B错误；
C、核能虽然具有放射性，可能对环境造成污染，但只要科学处理还是可以控制的，所以我们可以开发和使用核能，故C错误；
D、核电站能量转化的过程是：通过核反应把核能转化为内能，得到高温水蒸气；水蒸气推动汽轮机转动，把内能又转化为机械能；汽轮机再带动发电机发电，得到电能，则整个过程中能量转化的正确顺序是：核能→内能→机械能→电能，故D正确。 故选：D。
10．如图所示，用中子轰击铀﹣235原子核产生氪核和钡核，释放出核能。下列说法正确的是（ ）
A．核能是一种可再生能源 B．该模型表示的是核聚变
C．目前核电站是利用核裂变反应发电的 D．该反应不会产生放射性物质
解：A、核能属于不可再生资源，该选项说法不正确；
B、该模型表示的是核裂变，该选项说法不正确；
C、目前核电站是利用核裂变反应发电的，该选项说法正确；
D、氪为放射性物质，所以核裂变时会产生放射性物质，该选项说法不正确。故选：C。
11．能量转化或转移是自然界的普遍现象，如图所示为核电站示意图、家庭电路部分示意图及电热水壶图，下列相关叙述正确的是（ ）
A．核反应堆进行的核裂变释放核能，直接转化为家庭电路所需的电能
B．发电机利用了电流磁效应发电，电热水壶利用了电流热效应烧水
C．汽轮机工作、壶内水升温两过程中，改变水的内能方式相同
D．手机充电和电热壶烧水时，两者本质都是电流做功
解：A、核反应堆进行的核裂变释放核能，将核能转化为内能，内能再转化为机械能，机械能在转化为电能，故A错误；
B、发电机利用了电磁感应现象发电，电热水壶利用了电流热效应烧水，故B错误；
C、汽轮机工作时是通过做功的方式改变内能的；壶内水升温的过程中，是通过热传递的方式改变内能的，改变水的内能方式不相同，故C错误；
D、用电器消耗电能的过程就是电流做功的过程，手机充电和电热壶烧水都是消耗电能的过程，故D正确。 故选：D。
12．如图是中国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，它在1亿度超高温度下运行了近10秒。
（1）其反应原理与太阳类似，通过核 聚变 ，释放巨大的核能，从而获得高温。
（2）“人造太阳”加热功率超过1×1012瓦，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 2.16×1015J 。
解：（1）东方超环的反应原理与太阳类似，通过核聚变释放巨大的核能，此过程中能量转化是，原子核能转化为内能，因其能量巨大、污染小等优点，被认为是人类未来最有希望的能源之一。
（2）人造太阳”每小时发电量为：W＝ηPt＝60%×1×1012W×3600s＝2.16×1015J。
故答案为：（1）聚变；（2）2.16×1015J。
13．用高能粒子轰击原子是研究微观粒子内部结构的一种方法。
资料1：1909年，英国科学家卢瑟福用带正电荷的高速α粒子流轰击一片很薄的金箔（如图甲），并根据实验现象和人类已有的科学知识，在1911年提出了原子的有核模型。
资料2：1938年末，德国科学家哈恩用慢中子来轰击铀核，反应迅速并释放大量能量，铀分裂成一些原子核更小的元素，模型如图乙。
（1）要解释卢瑟福实验中少量α粒子方向偏转的原因，不需要用到的知识是 B 。
A.同种电荷相互排斥 B.电荷的定向移动形成电流 C.力是改变物体运动状态的原因
（2）哈恩的实验中核分裂的过程不属于化学反应，请结合图乙说明理由。 化前后元素种类发生变化或原子质量发生变化 。
（3）哈恩发现的“重核裂变”现象，被应用在核电站发电。民众对核电站的建设存在很多争议，下列观点中属于支持核能发电的是 ①④⑤ 。（可多选）
①核能发电无二氧化碳排放，不会加重温室效应
②核废料具极强放射性，且残留时间长、毒性剧烈
③核能发电厂热效率较低，会排放更多废热到环境里
④核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，经济效应明显
⑤核燃料能量密度比化石燃料高几百万倍，燃料体积小，便于运输
解：（1）少量α粒子方向偏转的原因是：带正电的α粒子在靠近带正电的原子核的过程中，因带同种电荷而相互排斥，导致少量α粒子方向发生偏转，故没用到的知识是B。
（2）在化学反应中，原子的数量和参与反应的物质的总质量保持不变，元素的种类不变。但是在核分裂的过程中，部分物质会湮灭为能量，导致参与反应的物质总质量变小，且由图可知，有新的元素产生，故不属于化学反应。
（3）①核电站是利用可控的核裂变反应来产生电能的，不需要消耗化石能源，有利于缓解温室效应，故可用于支持核能发电；②核废料具有辐射，对环境有一定的危害，这是人们反对核能发电的原因之一；③核能发电需要将核能转化为内能，再转化为机械能，最后才能转化为电能，在每次的能量转换过程中，都会有一部分能量损耗掉，所以其效率较低，且需要大量水来进行冷却，这也是核能发电的弊端；④⑤相较于相同质量的化石能源，核电站所需的核燃料蕴含巨大的能量，只需要少量的核燃料就可以产生巨大的电能，所以产生相同的能量，相较于化石能源，核燃料费用低、运输成本低，经济效益明显。故选①④⑤。
故答案为：（1）B（2）变化前后元素种类发生变化或原子质量发生变化（合理即可）（3）①④⑤
14．截止2021年12月，我国已建成核电站19座，投入使用18座，核电站主要分布在我国东南沿海地区。
（1）目前的核电站是通过 核裂变 （选填“核裂变”或“核聚变”）获得能量的。
（2）核电站需要防止核泄漏，避免对周边人群和生物造成核辐射。下列标志中属于核辐射标志的是 D 。
解：（1）目前的核电站是通过核裂变获得能量的。
（2）A、属于当心爆炸标志，不符合题意；B、注意安全标志，不符合题意；
C、当心中毒标志，不符合题意；D、当心核辐射标志，符合题意。
故答案为：（1）核裂变；（2）D。
15．电影《流浪地球》叙述的是因为太阳氦闪膨胀而影响人类所居住的地球，人类计划推动地球离开太阳系，奔往4.2光年外的比邻星建立新家园过程的故事。
（1）“流浪”地球第一阶段是刹车阶段：凭借赤道上的“行星发动机”的巨大推力，使地球停止自转。利用“行星发动机”使地球自转停止，说明力的作用效果是 改变物体的运动状态 ；
（2）目前来说，太阳还处在壮年，不会发生氦闪影响地球的生存，地球还不需要“流浪”从太阳射向地球的电磁能就是由太阳内部进行着的核 聚变 反应而产生的。
解：（1）利用“行星发动机”使地球自转停止，地球运动状态发生了变化，说明力的作用效果是改变物体的运动状态；
（2）太阳射向地球的电磁能就是由太阳内部进行着的核聚变反应而产生的。
故答案为：改变物体的运动状态；聚变。
16．网传中国陆上舰用核反应堆试验完毕，中国核动力航母或将开建。核动力航母与原子弹一样是通过 核裂变 （选填“核裂变”或“核聚变”）途径来获得核能的。核反应堆中，核燃料释放出来的能量是用水来吸收的。在一种称为压水堆的核反应堆中，为了提高水的传热效率，要求水的温度即使高于300℃也不沸腾。要达到这样的要求，你认为应该采取的措施是 增大气压 。
解：（1）核动力航母与原子弹一样是通过核裂变途径来获得核能的。
（2）在一种称为压水堆的核反应堆中，为了提高水的传热效率，要求水的温度即使高于300℃也不沸腾。要达到这样的要求，你认为应该采取的措施是增大气压。
故答案为：核裂变；增大气压。
17．2020年12月，“嫦娥五号”探测器在月球上采集了一些月壤。月壤中含有的“氦﹣3”被科学家称为“完美能源”。
（1）使用“氦﹣3”作为能源，需通过核 聚变 （选填“聚变”或“裂变”）释放其内部的核能。
（2）如图是“嫦娥五号”着陆器停留在月球表面的情景，已知着陆器总质量为2400千克，“脚掌”与月球的总接触面积约为1米2，则着陆器对月面的压强为多大？（已知物体在月球表面受到的重力是地球上的）
（3）在返回过程中，若探测器发动机以3000牛的推力将探测器成功送入离月球表面约15千米的预定轨道，用时5分钟，则探测器发动机的功率至少为多大？
解：（1）使用“氦﹣3”作为能源，需通过核聚变释放其内部的核能；
（2）着陆器在地球上受到的重力：G＝mg＝2400kg×10N/kg＝24000N，
则在月球受到的重力：G′＝G＝×24000N＝4000N，
着陆器对月面的压强p＝＝4000Pa；
（3）“嫦娥五号”上升器发动机做功：W＝Fs＝3000N×15×103m＝4.5×107J，
“嫦娥五号”上升器发动机的功率：P＝＝150000W。
答：（1）聚变；（2）着陆器对月面的压强为4000Pa；
（3）“嫦娥五号”上升器发动机的功率为150000W。
18．2020年12月17日，嫦娥五号顺利完成月面采样，携带2千克月壤成功返回地球。
（1）探测车在采集月球表面月壤样本时，机械臂简化图如图乙所示，OB＝4OA，不计自身重力，当采集2千克月壤时，在A点至少需要施加 80 N的拉力。（月球表面g取1.6牛/千克）
（2）月壤中含有丰富的理想能源氦﹣3，有科学家推测氦﹣3原子核能发生如图丙所示的核聚变反应，释放巨大的能量。图丁中能正确表示图丙“M”处的内容是 B 。
解：（1）阻力是月壤对杠杆竖直向下的拉力，F2＝G月壤＝m月壤g＝2kg×10N/kg＝20N，阻力臂l2＝OB，动力的方向垂直于OA向上，动力臂l1＝OA，由题意可知，OB＝4OA，
在A点施加的最小动力F1，由F1l1＝F2l2得，；
（2）由丙图知，“M”处的内容是两个质子，即丁图的B。
故答案为：（1）80；（2）B。
19．2020年12月，“嫦娥五号”探测器在月球上采集了一些月壤。月壤中含的“氦﹣3”被科学家称为“完美能源”。请回答下列问题：
（1）使用“氦﹣3”作为能源，需通过 轻核聚变 （选填“轻核聚变”或“重核裂变”）释放其内部的核能。
（2）已知“嫦娥五号”着陆器点质量为2400千克、则着陆器停留在月球表面时受到的重力为多大？（已知物体在月球表面受到的重力是地球上的）
（3）在返回过程中，探测器发动机以3000牛的推力将探测器成功送入离月球表面约15千米的预定轨道，用时6分钟。则探测器发动机的功率至少为多大？
解：（1）使用“氦一3”作为能源，需通过轻核聚变释放其内部的核能；
（2）着陆器在地球上受到的重力：G＝mg＝2400kg×10N/kg＝24000N，
则在月球受到的重力：G′＝G＝×24000N＝4000N；
（3）“嫦娥五号”上升器发动机做功：W＝Fs＝3000N×15×103m＝4.5×107J，
“嫦娥五号”上升器发动机的功率：P＝＝125000W。
答：（1）轻核聚变；（2）着陆器停留在月球表面时受到的重力为4000N；
（3）“嫦娥五号”上升器发动机的功率为125000W。
20．目前世界上最先进的核潜艇是美国“海狼”级核潜艇，其中有一艘“吉米 卡特”号核潜艇如图甲所示，其部分性能参数如表所示：
舰号 吉米 卡特（SSN23） 水下最大航速 38节
水下排水量 9124t 水下巡航速度 20节
水面排水量 8060t 最大潜深 610m
艇长 107.6m 核反应堆 1座S6W型压水堆
艇宽 12.9m 发动机最大功率 33.57兆瓦
（1）核潜艇的动力来源于一座功率很大的核反应堆，核反应堆的能量来源于 重核裂变 （填“重核裂变”或“轻核聚变”）。
（2）根据该潜艇的性能参数，计算潜艇浮出水面时露出水面的体积（海水的密度按1克/厘米3计算）。
（3）该核潜艇在水下匀速航行时，所受阻力与速度的关系如图乙所示，当它在水下巡航时，其动力功率约多少？（1节≈0.5m/s）
解：（1）核潜艇的核反应堆是利用原子核发生裂变释放能量来工作的；
（2）由表格可知潜艇在水下航行时m水下排＝9124t＝9.124×106kg，
则核潜艇浮出水下航行时的排水体积：
V潜艇＝V水下排＝＝＝9.124×103m3；
在水面上航行时，m水面排＝8060t＝8.06×106kg，
则核潜艇浮出水面航行时的排水体积：V水面排＝＝＝8.06×103m3，
则核潜艇浮出水面时露出水面的体积：
V露＝V潜艇﹣V水面排＝9.124×103m3﹣8.06×103m3＝1.064×103m3；
（3）根据二力平衡可知，动力F与阻力f相等，即它在水下航行速度为20节时，
由图象可知：F＝f＝30×104N，因此动力的功率为P＝Fv＝30×104N×20×0.5m/s＝3×106W。
答：（1）重核裂变；（2）潜艇浮出水面时露出水面的体积1.064×103m3；
（3）当它在水下巡航时，其动力功率为3×106W。
第4题
第5题
第10题
第11题
第12题
第13题
A.
B.
C.
D.
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