【课时培优】浙教版科学九上 3.7核能

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九年级上册科学第3章 能量的转化与守恒
第7节 核能
一、基础达标
1．江南造船厂在2023年底正式发布了全球首型、世界最大的核动力集装箱船船型设计。该船获得核能的途径是（　　）
A．轻核裂变 B．轻核聚变 C．重核聚变 D．重核裂变
2．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）
3．小科通过观看微信公众号“胜哥课程”中的科学视频明白了太阳为何能“燃烧”几十亿年而不熄灭。太阳能是地球能量的主要来源，太阳能的实质是（　　）
A．原子核聚变产生的核能 B．原子核裂变产生的核能
C．原子核链式反应产生的核能 D．化学反应产生的化学能
4．小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了核能，理解了原子弹和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．原子弹对聚变的热核反应不加控制，核电站控制聚变的热核反应速度
D．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度
5．建成于1991年的我国第一座核电站﹣浙江秦山核电站，获得核能的途径，正确的是（　　）
A．重核的裂变 B．轻核的聚变 C．重核的聚变 D．轻核的裂变
6．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 　 　。
7．核能是从原子核内部释放出来的能量，比物质在化学反应中释放出的化学能要大得多。获得核能有两条途径，原子弹和核电站都是利用原子核裂变的链式反应释放的能量，两者的本质区别是核电站发生的链式反应是　 　（填“可控”或“不可控”）的；太阳的巨大能量是其内部的氢原子核在超高温下发生　 　释放出的核能。
8．2020年12月，我国嫦娥五号探测器成功完成月壤采样任务后顺利返回地球。
（1）嫦娥5号采样期间，顺利在月球表面展开了中国国旗，该国旗的材料能适应土150℃的月球环境温度。月球的环境温差如此巨大的主要原因是　 　。
（2）月壤有很高的科研价值，其蕴含的He-3是十分高效的核聚变材料。请举一个核聚变的实例：　 　。
（3）如图是嫦娥五号返航器返回地球过程中的运动轨迹，它在首次进人地球大气一定距离后，被大气层反弹回太空之后再次进入大气层。该操作的目的是为了减少返航器进入对流层前的　 　能，从而减少速度。
9．核电站是通过核　 　（选填“裂变、聚变”）方式发电，把　 　能转化为电能。核反应堆工作时，会释放能量，也会产生放射线，如果大量放射线泄漏到反应堆外面，　 　（选填“会”或“不会”）对人和其他生物造成伤害。
二、巩固提升
10．核电站是利用核反应堆提供能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。甲是核电站的原理示意图，乙是两种核反应示意图。下列说法不正确的是（　　）
A．日本福岛核污染水是C中流出的水
B．核电站核反应堆利用的是A所示的核反应
C．核反应后有核废料，因此它是化学变化
D．根据核电站原理图，能量转化顺序是核能→内能→机械能→电能
11．小科通过微信公众号“胜哥课程”中的观看了《核电站的工作原理》工作原理，深刻理解了相关知识。如图所示是核能发电原理图，下列说法正确的是（　　）
A．核能是可再生能源，核电站是利用重核裂变来释放核能
B．能量转换：核能→机械能→热能→电能
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．核电站使用的核燃料有放射性，但使用后的核废料没有放射性
12．利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。下面有关核电站的说法正确的是（　　）
A．核反应堆是利用核聚变原理工作的
B．汽轮机将机械能转化为内能
C．发电机将机械能转化为电能
D．核电站发电和原子弹爆炸时发生的链式反应，
13．2020年9月国务院批准建设苍南三澳核电站，下列关于核电站的说法正确的是（　　）
A．核电站中的核能释放是不可控制的
B．当前的核电站是利用核聚变原理工作的
C．核泄漏释放的放射性物质对人体是无害的
D．核电站中能的转化过程是：核能→内能→机械能→电能
14．如图所示为核电站发电流程图。在核电站的发电过程中，从核能到电能，图中所示的能量转化顺序正确的是（　　）
A．核能，化学能，机械能，电能 B．核能，内能，机械能，电能
C．核能，机械能，内能，电能 D．核能，内能，化学能，电能
15．下列有关核能利用的叙述中，正确的是（　　）
A．氢弹是根据裂变的原理制成的，原子弹是根据聚变的原理制成的
B．氢弹和原子弹爆炸时能量的转移和转化是有方向性的
C．目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变
D．核电站中的能量转化顺序是：核能→化学能→内能→电能
16．关于核电站，小红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
17．2023年11月3日，已完成由我国启动设计建造可控的“人造太阳”(如图)项目中的全球最大项目磁体支撑产品在广州交付。也为中国未来聚变堆的设计与建造提供了强有力的技术支撑。
（1）设计建造可控的“人造太阳”的原理是按照太阳内部热核　 　，受控的核能为人类提供几乎取之不尽的能量。
（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　 　千瓦时。
18．小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了核能，知道了获取核能有两种方式。图甲和图乙是释放核能的两种方式，请回答下列问题：
（1）图　 　是核电站的工作原理。
（2）图乙是　 　（选填“聚变”或“裂变”）的示意图，目前还不能人为控制。
19．“华龙一号”是我国百万千瓦级第三代大型先进压水堆核电技术，作为我国当前最先进、最安全的核电站技术，具有完全自主知识产权，是走出国门的新名片。
（1）“华龙一号”核反应堆内部发生的是　 　的链式反应（选填“核聚变”或“核裂变”）。
（2）图中是核辐射标志的是　 　。（填字母）
20．核电站运行中，主要的能量转化过程是：核燃料的核能转化为　 　能，再转化为机械能，最后转化成　 　能由发电机输出。
21． 2020年11月27日，我国自主三代核电“华龙一号”全球首推--福清核电5号机组首次并网成功。“华龙一号”是世界上安全标准最高的核电站之一，确保我国在安全的基础上高效发展核电。
（1）目前我国核电包括“华龙一号”燃料在核反应堆中发生的是　 　（填“重核裂变”或“氢核聚变”）。
（2）早在2011年日本福岛核电站因地震发生事故，造成堆芯迅速升温，包括金属锆Zr在高温下与水蒸气作用生成氧化锆（ZrO2）和大量氢气，并引起氢气爆炸，造成大量放射性物质泄露。请写出金属锆Zr在高温下与水蒸气反应的化学方程式：　 　。
22．小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了核能，明白了核电站的核反应堆是通过重核裂变释放核能的装置，如图是核电站的原理图。核反应堆中发生重核裂变，释放出核能传递给水，产生高温、高压水蒸气，推动蒸汽轮机带动发电机发电。请回答下列问题。
（1）核反应堆是通过可控　 　反应释放核能的设备。
（2）核电清洁经济，但一旦发生核泄漏，会对环境造成巨大的污染。核污染的主要原因是核燃料或核废料具有　 　。
（3）根据上图，请在方框内完成核电站发电过程中能量转化的流程图：
核能→　 　→机械能→电能
（4）仔细观察核电站的原理图。在发电过程中，水发生的物态变化有汽化和　 　。核电站在运行过程中要产生巨大热量，常用水来冷却，这是因为水具有　 　，所以核电站一般建在海边。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】核裂变与核聚变
【解析】【分析】核能的获取途径包括轻核聚变和重核裂变。
【解答】核动力集装箱船内是通过重核裂变来获取能量的。
故答案为：D。
2．【答案】A
【知识点】核裂变与核聚变
【解析】【分析】根据核聚变的燃料的知识判断。
【解答】在现阶段，核聚变使用的材料为氢（H），故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
3．【答案】A
【知识点】核裂变与核聚变
【解析】【分析】人类有核聚变核裂变两种获取核能的方式，而太阳能是通过核聚变的方式产生能量
【解答】太阳的巨大能量主要是由于太阳内部氢原子发生核聚变产生的。
故答案为：A
4．【答案】D
【知识点】核裂变与核聚变
【解析】【分析】根据对裂变的原理和利用的知识分析判断。
【解答】原子弹和核电站都是利用原子的裂变，但是前者利用的是不加控制的，后者利用的是可控制的，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
5．【答案】A
【知识点】核电站及其工作原理
【解析】【分析】核能分为裂变和聚变两种，裂变分为两种：可控链式反应和不可控链式反应，前者主要应用在核反应堆中后者应用在原子弹中；聚变主要应用在氢弹上；目前核电站是利用核裂变获得能量的。
【解答】A、重核裂变主要应用于原子弹和核电站。故A正确；
B、轻核聚变主要应用于氢弹。故B错误；
C、重核一般情况下不发生聚变，故C错误；
D、轻核一般情况下不发生裂变，故D错误。
所以选：A。
6．【答案】（1）聚变
（2）2.16×1015J
【知识点】核裂变与核聚变；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据太阳的发光原理解答；
（2）根据W=Pt计算即可。
【解答】（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”每小时的发电量为：W=Pt=1×1012W×60%×3600s=2.16×1015J。
7．【答案】可控；核聚变
【知识点】核裂变与核聚变；核电站及其工作原理
【解析】【分析】（1）根据核电站的工作原理解答；
（2）根据核裂变的知识解答。
【解答】（1）原子弹和核电站都是利用原子核裂变的链式反应释放的能量，两者的本质区别是核电站发生的链式反应是可控的；
（2）太阳的巨大能量是其内部的氢原子核在超高温下发生核聚变释放出的核能。
8．【答案】（1）月球表面没有大气
（2）氢弹
（3）动
【知识点】动能的影响因素；核裂变与核聚变；月球的概况
【解析】【分析】（1）从大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用两方面进行分析。
（2）核能分为裂变和聚变两种，裂变分为两种：可控链式反应和不可控链式反应，前者主要应用在核反应堆中，后者应用在原子弹中；聚变主要应用在氢弹上。
（3）根据机械能和内能的转化判断机械能的变化，再根据机械能=重力势能+动能判断动能的变化，进而确定速度的变化。
【解答】（1）月球上没有大气层，因为大气白天对太阳辐射有削弱作用，夜晚大气对地面有保温作用，故月球上昼夜温差巨大。
（2）氢弹则是利用轻核的聚变制成的。
（3）从首次射入至跳出过程中，返回器与空气摩擦，会将机械能转化为内能，故机械能会减小，再次射入这个点时和首次射入这个点时返回器的高度相同，重力势能相同，而机械能减小，根据机械能=重力势能+动能可知，因此再次射入点时动能减小，即为了减少返航器进入对流层前的动能，从而减少速度。
故答案为：（1）月球表面没有大气（2）氢弹（3）动
9．【答案】裂变；核；会
【知识点】核电站及其工作原理
【解析】【分析】（1）根据对核电站的工作原理和能量转化的认识解答；
（2）根据反射线对人体的影响解答。
【解答】（1）核电站是通过核裂变方式发电，把核能转化为电能。
（2）核反应堆工作时，会释放能量，也会产生放射线，如果大量放射线泄漏到反应堆外面，会对人和其他生物造成伤害。
10．【答案】C
【知识点】核裂变与核聚变；核电站及其工作原理
【解析】【分析】核电站主要利用核裂变释放的能量进行发电。
【解答】A.日本排放的是核污染水，日本福岛核污染水是机芯断裂，内部核料泄露到冷却水中，A正确；
B.A是核裂变，B是核聚变，核电站主要利用核裂变释放的能量进行发电，B正确；
C. 核反应后有核废料，属于核反应，不是化学反应，也不是化学变化，C错误；
D. 核电站能量转化顺序是核能→内能→机械能→电能，D正确；
故答案为：C。
11．【答案】C
【知识点】核裂变与核聚变；核电站及其工作原理
【解析】【分析】如果能够按需要控制链式反应的速度，使原子核的裂变反应持续而缓慢地进行，核能有控制地平稳释放，这样的核能就可以为人类和平建设服务。 可控制地进行核反应的装置称为核反应堆。核电站就是利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电 机发电的。
【解答】A. 核能是不可再生能源，A错误；
B. 能量转换：核能→热能→机械能→电能，B错误；
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，C正确；
D. 核电站使用的核燃料有放射性，使用后的核废料依然有放射性，D错误；
故答案为：C。
12．【答案】C
【知识点】核电站及其工作原理
【解析】【分析】AD.根据核反应堆的工作原理判断；
B.根据热机的能量转化判断；
C.根据发电机的能量转化判断。
【解答】A.核反应堆是利用核裂变原理工作的，反应是可控的，而原子弹爆炸是不可靠的核裂变，故A、D错误；
B.汽轮机将内能转化为机械能，故B错误；
C.发电机将机械能转化为电能 ，故C正确。
故选C。
13．【答案】D
【知识点】核电站及其工作原理
【解析】【分析】根据对核电站工作原理和过程的认识判断。
【解答】A.核电站中的核能释放是可控制的，故A错误；
B.当前的核电站是利用核裂变原理工作的，故B错误；
C.核泄漏释放的放射性物质对人体有严重危害，故C错误；
D.核电站中能的转化过程是：核能→内能→机械能→电能，故D正确。
故选D。
14．【答案】B
【知识点】核电站及其工作原理
【解析】【分析】根据有关能量转化的知识分析判断。
【解答】根据图片可知，核反应对释放核能，然后对水加热，将核能转化为内能。高温的水蒸气通过汽轮机将内能转化为机械能。汽轮机带动发电机转动，将机械能转化为电能。
故B正确，A、C、D错误。
故选B。
15．【答案】B
【知识点】核裂变与核聚变；核电站及其工作原理
【解析】【分析】（1）根据氢弹和原子弹的工作原理分析；
（2）根据能量转化和转移的方向性判断；
（3）根据核电站的工作原理判断；
（4）根据核电站的能量转化判断。
【解答】A.氢弹是根据聚变的原理制成的，原子弹是根据裂变的原理制成的，故A错误；
B.氢弹和原子弹爆炸时能量的转移和转化是有方向性的，即核能转化成的能量不能反过来再被人类利用，故B正确；
C.目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核裂变，故C错误；
D.核电站中的能量转化顺序是：核能→内能→机械能→电能，故D错误。
故选B。
16．【答案】B
【知识点】核电站及其工作原理
【解析】【分析】根据对核电站的认识分析判断。
【解答】A.核电站是利用铀核的列变产生的能量来发电的，故A错误；
B.核电站的核心是利用核反应堆控制核能平稳地释放，故B正确；
C.核电站的反应堆中放出的核能要先转化为内能，再转化为机械能，最后才能转化为电能，故C错误；
D.核电站产生的废料仍然具有放射性，不能排入大海，故D错误。
故选B。
17．【答案】（1）聚变
（2）6×108
【知识点】核裂变与核聚变；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据太阳能量的来源分析解答；
（2）根据W=Ptη计算每小时的发电量即可。
【解答】（1）设计建造可控的“人造太阳”的原理是按照太阳内部热核聚变，受控的核能为人类提供几乎取之不尽的能量。
（2）“人造太阳”每小时的发电量为：W=Ptη=109kW×1h×60%=6×108kW·h。
18．【答案】（1）甲
（2）聚变
【知识点】核裂变与核聚变
【解析】【分析】裂变和聚变是释放核能的两种方式。裂变是一个原子核变成两个原子核，聚变是两个原子核聚合成一个原子核。人类目前能控制和利用的是裂变释放的核能。聚变产生的核能目前人类未能控制。
【解答】（1）图甲是核电站的工作原理；（2）图乙是聚变的示意图，目前还不能人为控制。
故答案为：（1）甲；（2）聚变
19．【答案】（1）核裂变
（2）C
【知识点】核裂变与核聚变
【解析】【分析】（1）根据核反应堆的工作原理解答；
（2）根据常见标志的含义解答。
【解答】（1）华龙一号”核反应堆内部发生的是核裂变的链式反应。
（2）根据图片可知，表示核辐射标志，故选C。
20．【答案】内；电
【知识点】核电站及其工作原理
【解析】【分析】核能发电的能量转化过程是：核能→水的内能→机械能→电能。
【解答】核电站的能量转化是核能转化为内能，再转化为机械能最后转化为电能。故答案为：内；电。
21．【答案】（1）重核裂变
（2）
【知识点】核电站及其工作原理；书写化学方程式、文字表达式
【解析】【分析】（1）根据核电站的工作原理解答；
（2）确定反应物，反应条件和生成物，据此写出反应的化学方程式。
【解答】（1）目前我国核电包括“华龙一号”燃料在核反应堆中发生的是可控的重核裂变。
（2）金属锆与水在高温下反应，生成氧化锆和氢气，即反应的方程式为： 。
22．【答案】（1）核裂变
（2）放射性
（3）内能
（4）液化；较大的比热容
【知识点】核裂变与核聚变；核电站及其工作原理
【解析】【分析】利用核能进行发电的电站称为核电站，当今世界上只能利用裂变的链式反应产生的能量来发电。核电站就是利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电，或发电兼供热的动力设施。反应堆是核电站的关键设备，链式裂变反应就在其中进行。将原子核裂变释放的核能转换成热能，再转变为电能的系统和设施，通常称为核电站。
【解答】（1） 核反应堆是通过可控核裂变反应释放核能的设备。
（2） 核电清洁经济，但一旦发生核泄漏，会对环境造成巨大的污染。核污染的主要原因是核燃料或核废料具有放射性；
（3） 根据上图，请在方框内完成核电站发电过程中能量转化的流程图：
核能→内能→机械能→电能
（4） 仔细观察核电站的原理图。在发电过程中，水发生的物态变化有汽化和液化，液化发生在冷凝器处。核电站在运行过程中要产生巨大热量，常用水来冷却，这是因为水具有较大的比热容，吸收的热量多，所以核电站一般建在海边。
故答案为：（1）核裂变（2）放射性（3）内能（4）液化、较大的比热容
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