22.2核能课时作业（有解析） 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

22.2核能
一、单选题：本大题共9小题，共18分。
1.下列关于原子核的描述，其中正确的是( )
①通常是由中子和电子构成
②通常是由质子和中子构成
③带正电荷
④不显电性
⑤不能再分
⑥跟原子比较体积很小，但却几乎集中了原子的全部质量
A. ②④⑥ B. ②③⑥ C. ①③⑤ D. ①④⑤
2.如图是用中子轰击铀235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述中正确的是( )
A. 该模型表示的是聚变
B. 该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应
C. 该反应不会产生放射性物质
D. 不能用该反应获得能量的方式来发电
3.如图所示是田湾核电站发电流程图。在核电站的发电过程中，核能的获取途径及能量转化顺序正确的是( )
A. 聚变：核能内能化学能电能 B. 聚变：核能内能机械能电能
C. 裂变：核能内能机械能电能 D. 裂变：核能内能化学能电能
4.如图所示是一种核反应的过程，这种反应的原理可用于制造( )
A. 原子弹 B. 氢弹 C. 导弹 D. 普通炮弹
5.核能发电过程如图，某一段时间，反应堆释放能量为，发电机输出电能为，则( )
A. 一定小于
B. 利用核能发电没有任何缺点
C. 核反应堆里，铀发生聚变反应
D. 汽轮机是热机的一种，它工作时，将机械能转化为内能
6.若把原子、原子核、电子看成球体，原子半径的数量级为，原子核半径的数量级为，电子半径的数量级小于。按尺度从大到小的排序是( )
A. 原子 原子核 电子 B. 电子 原子 原子核
C. 原子核 原子 电子 D. 原子 电子 原子核
7.如图所示，中国环流器二号 M装置在可控核聚变人造太阳上取得重大突破。核聚变过程中产生的能量是( )
A. 核能 B. 动能 C. 机械能 D. 重力势能
8.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
9.我国的核电技术已进入世界先进行列。2021年5月19日下午，国家主席习近平在北京通过视频连线，同俄罗斯总统普京共同见证两国核能合作项目——田湾核电站和徐大堡核电站开工仪式。下列关于田湾核电站和徐大堡核电站的说法正确的是( )
A. 可以利用各种原子核发电 B. 利用核聚变发电
C. 发电后产生的核废料仍然具有放射性 D. 核能能够全部转化为电能而没有损失
二、多选题：本大题共1小题，共3分。
10.大亚湾核电站是我国第一座大型的商用核电站，年发电量约为450亿千瓦时，为香港和珠三角地区的经济社会发展和环境保护作出了巨大的贡献。如图所示核电站工作原理图中，核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，核燃料在核反应堆中释放核能，核能转化为内能来加热水产生蒸气，蒸汽通过管路进入汽轮机推动发电机发电。下列说法正确的是( )
A. 核能是一种清洁能源，所以使用时不需要任何防护
B. 水蒸气推动汽轮机转动，水蒸气的内能转化为汽轮机的机械能
C. 核电站利用核能发电，核反应堆中发生的链式反应是可控的
D. 质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时，都能释放核能
三、填空题：本大题共9小题，共18分。
11.物理学家汤姆森发现了_____，说明原子是可分的，原子是由_____和_____构成的，其中_____带正电，_____带负电。
12.如图，用中子轰击质量较大的铀核，变成两个质量中等的原子核和新的中子，使其发生_____变，同时释放巨大的_____能。产生的新中子又会轰击其他的铀核，于是发生了_______反应。如果这种反应加以控制，就可以用来发电，如果不加以控制就可以用来制造原子弹。
13.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。
14.如图所示是核电站原理示意图，对目前已建成运转的核电站来说：
核电站的核心是_________，它是以________铀/氢为核燃料的，是利用原子核________放出的能量来发电的；
在核电站里，能量的转化过程是：反应堆中消耗________能转化为高温蒸汽的________能，通过汽轮发电机转化为______能；
核电站使用过的核废料，它具有_______性，会对人和其他生物造成伤害，一般深埋在人烟稀少的地方；
秦山核电站的功率为，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为，并且假设所产生的能量都变成了电能，那么每年按365天计算要消耗铀235的质量为______kg。
15.如图所示，中国“人造太阳”--大型核实验装置“东方超环”实现亿摄氏度101秒等离子体运行，创造了世界新纪录。“东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过______选填“裂变”或“聚变”释放巨大的核能，原子核能又转化为______能，从而获得上亿度的高温。
16.如图所示，是_____选填“核聚变”或“核裂变”的过程。1g氢的同位素完全核变释放的能量是，相当于_____kg航空煤油完全燃烧释放的能量。总重为500吨的运载火箭，为了能顺利到达月球，其自重的为航空煤油，如果未来使用氢核变供能，则只需携带氢的同位素_____g。航空煤油的热值是
17.如图是中国自主设计、建造的全超导托卡马克核聚变实验装置东方超环简称的原理图，它在1亿度超高温度下运行了近10秒。
该装置被称为“人造太阳”，其反应原理与太阳类似，通过核_____选填“聚变”或“裂变”释放巨大的核能；
该装置中，用通电线圈产生的磁场将超高温等离子体约束在磁场中，这是利用了电流的_____；为了产生强磁场，线圈中需要很大的电流，若线圈有一定电阻，则线圈流过大电流后会产生大量热量，这是因为电流具有______以上两空均选填“热效应”或“磁效应”。所以该装置的线圈使用超导材料绕制，这些线圈工作在零下296摄氏度的超低温中，从而实现超导，处于超导状态时的线圈的电阻为_____；
“人造太阳”加热功率超过，若利用“人造太阳”发电，发电效率为，则每小时发电量达_____。
18.如图所示是卢瑟福进行的粒子散射实验，结果发现，绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数的粒子偏转超过，有的甚至几乎达到，像是被金箔弹了回来。
根据实验现象，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_____；
金箔包含了3000层金原子，绝大多数粒子穿过后方向不变，下列有关该现象的解释中合理的是( )
A.原子的质量是均匀分布的 原子内部绝大部分空间是空的
由上图分析可得a粒子带_____选填“正电”或“负电”。
四、综合题：本大题共1小题，共10分。
19.阅读短文，回答问题：
核能的利用
在常规化石能源非常紧缺的今天，核能受到越来越高度的重视，如今美国电力需求的来自核电，核电站的大体组成如图所示，核材料在原子反应堆中发生核反应产生大量的热能，冷却剂将这些热能带到热交换器将水变成水蒸气，水蒸气推动蒸汽轮机带动发电机发电，最终实现了核能到电能的转换。请在下面的空格中填上适当的内容：
从能源的转化和转移来看，蒸汽轮机中发生能量转化形式是______能转化为______能；
发电机发电时是让线圈在______中旋转而产生电流，这种现象在物理学中称之为______现象；
核电站所需的核能是利用原子核______填“裂变”或“聚变”所产生的；
核能发电机的定子绕圈采用水内冷，即利用水进行冷却，是因为水的______大；
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的煤炭，则的煤炭完全燃烧放出的热量是______煤炭的热值为。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】【知识点】认识原子
【详解】关于原子核：原子核是有质子和中子构成的；其中质子带正电、中子不带电，对外显示正电；原子核和原子相比体积很小，但是它集中了几乎所有的原子的质量；①④⑤是错误的，②③⑥是正确的，故B正确。
故选B。
2.【答案】B
【解析】【知识点】裂变及其应用
【详解】观察该模型发现，模型表示一个重核裂变为两个轻核，并释放出能量，应为核裂变，故A错误；
B.一个重原子核裂变产生两个轻原子核，并释放出中子，产生的中子具有能量，可继续轰击其他铀核发生裂变，形成链式反应，故B正确；
C.核反应产生的核废料都具有放射性，故C错误；
D.目前人类可以控制核裂变，所以可以用该反应获得能量来发电，故D错误。
故选B。
3.【答案】C
【解析】解：核电站中的核反应堆发生的是裂变反应；
由核能发电的过程可知，核能发电的能量转化过程是：核能水的内能机械能电能；
故选：C。
解决此题的关键是知道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。
解决此类问题只需要了解核能发电的过程及能量转化过程即可。
4.【答案】B
【解析】由题图可知，这种核反应是核聚变，可用于制造氢弹。故选B。
5.【答案】A
【解析】A.能量在转化过程中会有损耗，所以一定小于，故A符合题意；
B.核能的安全性也是人们研究的一个重要课题，核废料具有很强的放射性，对环境危害很大，应专门进行处置，故B不符合题意；
C.在核反应堆中，核燃料如铀发生核裂变释出大量的核能，故C不符合题意；
D.汽轮机工作时，将内能转化为机械能，故D不符合题意。
故选A。
6.【答案】A
【解析】分析：
根据原子、原子核、电子半径的大小分析.
本题考查了长度单位换算及大小比较，属于基础知识，要熟记.
解答：
由题意可知，原子半径的数量级为 m，原子核半径的数量级为 m，电子半径的数量级小于 m，则原子的半径大于原子核的半径，原子核的半径大于电子的半径，所以从大到小的排列是原子、原子核、电子，故A正确、BCD错误.
故选：
7.【答案】A
【解析】解：核聚变过程中产生的能量是核能。
故BCD错误，A正确。
故选：A。
核能的产生可以通过核裂变或核聚变实现。
知道核能的产生，可解答此题。
8.【答案】D
【解析】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。
阅读题干，根据题干中钍基熔盐堆发电技术的原理和优点进行解答。
本题考查了学生获取知识解决问题的能力，是一道基础题目。
9.【答案】C
【解析】解：核电站可利用铀原子核发生核裂变时产生的能量发电，故AB说法错误；
C.发电后产生的核废料具有放射性，故C说法正确；
D.核能在转化为电能的过程中，有一部份转化内能而损耗，不能全部转化为电能，故D说法错误。
故选：C。
根据核电站可利用铀原子核发生核裂变时产生的能量发电进行分析；
发电后产生的核废料具有放射性；
核电站中能量转化过程是：通过核反应堆把核能转化为内能，得到高温的水蒸气，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。
本题主要考查了核能发电相关问题，比较基础。
10.【答案】BCD
【解析】A.核能是未来的清洁能源，但核反应堆内的铀发生裂变时，会产生射线，对人和其它生物造成伤害，所以应在封闭的环境中进行，故A错误；
B.水蒸气推动汽轮机转动时，水蒸气对汽轮机做功，将蒸气的内能转化为汽轮机的机械能，故B正确；
C.核反应堆的链式反应是可控的，用以发电，链式反应不加以控制会变成毁灭性武器——原子弹爆炸，故C正确；
D.核能的来源分为：裂变和聚变，质量较大的原子核发生分裂释放出巨大的能量是裂变，质量较小的原子核相互结合时释放出巨大的能量是核聚变。故D正确。
故选BCD。
11.【答案】 电子 原子核 电子 原子核 电子
【解析】【知识点】原子结构与摩擦起电的实质、认识原子
【详解】十九世纪末，英国物理学家汤姆生发现了比原子小得多的带负电的粒子即电子。
由原子的结构和组成可知，原子是由原子核和电子构成的，其中原子核带正电，电子带负电。
12.【答案】 裂 核 链式
【解析】【知识点】裂变及其应用
【详解】用中子轰击质量比较大的铀核，使其发生分裂并释放新的中子，在分裂的同时会释放巨大的能量，这种获得核能的方式叫核裂变。
产生的新中子又会轰击其他的铀核，于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是核裂变中的链式反应。
13.【答案】不可再生 核裂变 机械能
【解析】解：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。核反应堆是利用不带电的中子轰击铀核，发生可控核裂变产生核能的，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。
故答案为：不可再生；核裂变；机械能。
从能源是否可再生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地得到补充，所以它们属于可再生能源。
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，通过一系列的能量转化最终转化为电能。
本题考查了核电站的发电原理和能量转化，属于基础题，难度不大。
14.【答案】核反应堆 铀 裂变 核 内 电 放射
【解析】【知识点】核能及其原理、裂变及其应用
【详解】核电站的核心是核反应堆，它是以铀为核燃料的，是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的。
核电站能量的转化过程是：反应堆中消耗核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮发电机转化为电能。
核电站使用过的核燃料称为核废料，它具有放射性，会对人和其他生物造成伤害，一般深埋在人烟稀少的地方。
核电站一年产生的能量为
1g铀释放的能量为，则每年消耗铀的质量
15.【答案】聚变 内
【解析】解：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。
故答案为：聚变；内。
太阳内部进行着核聚变，由氢原子核聚变成氦原子核，释放出核能；
东方超环的反应原理与太阳类似，能量转化是原子核能转化为内能。
本题考查核能的利用和发展，难度不大，要熟记这些知识。
16.【答案】 核聚变
【解析】【知识点】热值的公式及相关计算、聚变及其应用
【详解】图中两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程，是核聚变。
航空煤油的质量

航空煤油的质量
航空煤油完全燃烧放出的热量
如果未来使用氢核变供能，则只需携带氢的同位素的质量
17.【答案】聚变 磁效应 热效应
【解析】【知识点】电功的公式及简单应用、奥斯特实验、聚变及其应用
【详解】太阳内部进行着核聚变，由氢原子核聚变成氦原子核，释放出核能。“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过核聚变的途径释放出巨大能量，从而获得高温。
根据奥斯特实验可知通电导线周围存在磁场，由此可知该装置中，用通电线圈产生的磁场将超高温等离子体约束在磁场中，这是利用了电流的磁效应。
根据焦耳定律可知电流具有热效应，因此线圈流过大电流后会产生大量热量，这说明电流具有热效应。
当在超低温的温度下导体电阻为的现象称为超导现象，该导体材料较超导材料。
人造太阳每小时发电量为
18.【答案】 原子核 B 正电
【解析】【知识点】认识原子
【详解】如果原子质量分布均匀，少数粒子就不会发生偏转，发生了偏转就说明原子的质量主要集中在原子核上，这个“很小的结构”指的是原子核。
原子核外部有一个相对非常大的空间，使绝大多数粒子穿过后方向不变，故A不符合题意，B符合题意。
故选B。
原子核带正电，a粒子被弹开说明它和原子核带了相同的电荷，同种电荷相互排斥，故a粒子带正电。
19.【答案】内 机械 磁场 电磁感应 裂变 比热容
【解析】解：
蒸汽轮机中，蒸汽的内能会转化为机械能；
发电机发电时是让线圈在磁场中旋转而切割磁感线运动，从而产生感应电流，这就是电磁感应现象；
核电站是利用原子核裂变发生可控链式反应时释放的大量能量来发电的；
因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以核能发电机的定子线圈采用水来冷却；
的煤炭完全燃烧放出的热量：
。
故答案为：内；机械；磁场；电磁感应；裂变；比热容；。
判断在各个部分是否发生了能量的转化，即观察在各个部分是否有新形式的能量产生即可；
发电机都是通过闭合电路的线圈在磁场中做切割磁感线运动而发电的，即都是利用电磁感应现象发电的；
核电站中进行的核反应是原子核裂变的受控链式反应；
水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；
根据公式可求出煤炭放出的热量。
本题通过核电站考查了核能应用的相关知识，为近几年考查的热点，同学们应熟练掌握。
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