人教版九年级物理同步练习22.2核能（培优卷）
一、选择题
1．（2024九下·西安模拟）下列关于核能的说法，正确的是（ ）
A．核能是一种化石能源，属于一次能源
B．核能是可再生能源，它是未来理想能源的一个重要发展方向
C．利用核能发电是直接将核能转化成电能
D．核电站的核反应堆中发生的链式反应是可以控制的
【答案】D
【知识点】能源及其分类；核能；核电站发电过程中的能量转化
【解析】【解答】A．核能可以直接从自然界获取，是一次能源，故A错误；
B．核能在不能在短时间内得到补充，属于不可再生能源，故B错误；
C．核电站主要是利用核的裂变进行发电的，其过程是将核能转化为内能，内能对外做功转化为机械能，然后带动发电机发电，机械能再转化为电能，故C错误；
D．核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的，故D正确。
故选D。
【分析】A.直接从自然界获取的能源为一次能源；
B.可以在短时间内得到补充的能源为可再生能源；
C.根据能量转化的知识判断；
D.根据核电站的工作原理判断。
2．（2024九下·惠阳月考）关于能源、傗息和材料，下列说法正确的是（ ）
A．光在光导纤维中靠多次折射传递信息
B．核电站是利用原子核聚变所释放的能量来发电的
C．LED灯的核心元件发光二极管是由超导材料制成的
D．电视遥控器是用红外线来控制电规机的，红外线属于电磁波
【答案】D
【知识点】光的反射；核能
【解析】【解答】A、光纤通信是利用激光在光导纤维中反射来传递信息的，A错误；
B、核裂变是可控的，目前世界上的核电站都是利用原子核分裂时释放出的能量发电的，B错误；
C、发光二极管由半导体材料制成，C错误；
D、红外线可以做遥控器，遥控器发出红外线，电视机接收红外线，实现无线控制，红外线是光波，属于电磁波，D正确；
故答案为：D.
【分析】光纤通信是利用光的反射，核电站是利用核分裂的能量发电的，红外线可以做遥控器，发光二极管由半导体材料制成。
3．（2023九上·海口期末）下列说法正确的是（ ）
A．石油是可再生能源
B．光是一种电磁波，不能在真空中传播
C．验钞机是利用紫外线来工作的
D．核电站是利用核聚变来发电的
【答案】C
【知识点】光的直线传播及其应用；紫外线；能源及其分类；核电站发电过程中的能量转化；核聚变
【解析】【解答】A、石油短时间内不可再生，属于非可再生能源，故A错误；
B、光是一种电磁波，能在真空中传播，故B错误；
C、紫外线有荧光效应，验钞机是利用紫外线来工作的，故C正确；
D、核电站是利用核裂变来发电的，不是核聚变，故D错误；
故答案为：C。
【分析】根据资源短时间内是否可再生，将能源分为可再生资源和非可再生能源；光是一种电磁波，能在真空中传播；紫外线有荧光效应；核电站是利用核裂变来发电的。
4．（2023九上·河南期末）近年来，我国在能源、信息与材料等领域取得了辉煌的成就，下列说法正确的是（ ）
A．我国目前的核电站是利用原子核聚变发电的
B．风能、水能、太阳能、核能都是可再生能源
C．光纤通信是利用激光在光导纤维中多次反射传输信息的
D．地面控制中心通过超声波与空间站中的航天员通信
【答案】C
【知识点】能源及其分类；核电站发电过程中的能量转化；声音的传播条件；光纤通信
【解析】【解答】A.我国目前的核电站是利用原子核裂变发电，故A错误；
B.核能不是可再生能源，故B错误；
C.光纤通信是利用激光在光导纤维中多次反射传输信息的，故C正确；
D.地面控制中心通过电磁波与空间站中的航天员通信，故D错误。
故选C。
【分析】A.根据核电站的工作原理判断；
B.可以在短时间内得到补充的能源为可再生能源；
C.根据光线通讯的知识判断；
D.声音的传播需要介质，真空不能传声。
5．如图为核电站发电流程图．在核电站的发电过程中，能的转化顺序正确的是（ ）
A．核能﹣内能﹣机械能﹣电能
B．核能﹣电能﹣机械能﹣内能
C．核能﹣机械能﹣内能﹣电能
D．核能﹣内能﹣电能﹣化学能
【答案】A
【知识点】核电站发电过程中的能量转化
【解析】【解答】解：核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能；
故选A．
【分析】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．
6．（2022九下·姜堰月考）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、风能、天然气都是可再生能源
B．光纤通讯主要利用电流来传递信息
C．超导体材料可以应用于任何电器且效率很高
D．核电站利用的是核裂变时产生的能量
【答案】D
【知识点】能源及其分类；核电站发电过程中的能量转化；超导体特点及作用
【解析】【解答】A：太阳能、风能是可再生能源，天然气是化石能源，是不可再生能源，A错误；
B：光纤通讯主要利用激光来传递信息，B错误；
C：超导体材料的电阻为0，可以避免电流热效应对电能的浪费，利用电能热效应工作的用电器就不能用超导材料来制作，C错误；
D：核电站利用的是核裂变时产生的能量，D正确。
故选D。
【分析】化石能源是不可再生能源；光纤是利用激光来传递信息；超导材料电阻为零，不会产生焦耳热；核电站是利用重核裂变释放能量。
7．（2024九下·川汇模拟）关于能源，下列说法正确的是（ ）
A．电能、可燃冰都是一次能源
B．风能、水能、核能都是可再生能源
C．核潜艇的核反应堆中发生的是核裂变，反应速度是可以控制的
D．大量氢核的裂变，可以在瞬间释放出巨大的核能
【答案】C
【知识点】能源及其分类；核聚变；核裂变
【解析】【解答】A．电能是二次能源，故A错误；
B．核能不是可再生能源，故B错误；
C．核潜艇的核反应堆中发生的是核裂变，故C正确；
D．氢核的聚变，可以在瞬间释放出巨大的核能，故D错误。
故选C。
【分析】根据能源的分类、核裂变判识选项
1、可在生能源：使用后短期可以恢复的能源，如太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温
2、一次能源：自然界可以直接获取的能源，不需要加工的能源：如太阳能、风能、海洋能二次能源，不可以直接获取的能源，需要加工的能源，如电能
3、核聚变：主要为太阳能的放能方式，核裂变主要是链式反应的放能方式
8．（2024九下·涟源期中）社会的发展离不开能源、信息和材料。下列说法中错误的是（ ）
A．手机芯片采用超导体制成
B．风能、水能、太阳能是可再生能源
C．太阳能来源于太阳内部氢核的聚变
D．“北斗”卫星导航系统是靠电磁波传递信息
【答案】A
【知识点】能源及其分类；核聚变；半导体特点及作用；电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】A.手机芯片采用半导体制成，故A错误符合题意；
B.风能、水能、太阳能，都可以在短时间得到补充，因此为可再生能源，故B正确不合题意；
C.太阳能来源于太阳内部氢核的聚变，故C正确不合题意；
D.“北斗”卫星导航系统是靠电磁波传递信息，故D正确不会题意。
故选A。
【分析】A.根据半导体的应用判断；
B.可以在短时间内得到补充的能源为可再生能源；
C.根据太阳能的来源判断；
D.根据电磁波的应用判断。
二、多选题
9．（2024九下·扶沟模拟）信息、能源和材料是现代文明的三大支柱，下列说法中正确的是（ ）
A．氢弹利用的是核裂变在瞬间释放的能量
B．光纤通信的优点是光在光纤中传播时光能损耗非常少
C．“天宫一号”上所安装的Wi-Fi利用超声波传递信息
D．“海绵陶瓷”隔热好、绝缘好、密度小、韧性高、易形变，可用于制造新型消防服。
【答案】B,D
【知识点】核聚变；科学探索；电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】A．根据题意可知，氢弹利用的是氢核聚变在瞬间释放的能量，故A错误；
B．光纤通信的优点是激光在光导光纤中光能损耗非常少，故B正确；
C．超声波的传播需要介质，而太空中没有空气为介质，因此“天宫一号”上所安装的Wi-Fi是利用电磁波传递信息的，故C错误；
D．消防服需要具有隔热好、密度小轻便等性能，与该陶瓷的特点相同，故D正确。
故选BD。
【分析】由轻原子核结合成较重原子核的过程叫核聚变，核聚变能够释放大量能量，核聚变的应用之一是氢弹；光纤通信的优点之一是能量损耗非常少；广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的；根据材料的用途进行分析。
10．（2024九下·永城模拟）下列关于材料、能源的说法正确的是（ ）
A．核电站的反应堆通过可控聚变反应释放核能
B．手机芯片的核心材料是半导体
C．电力、焦炭属于一次能源
D．若用超导材料制造输电线可大大降低电能损耗
【答案】B,D
【知识点】能源及其分类；核裂变；半导体特点及作用；超导体特点及作用
【解析】【解答】A．核电站的反应堆通过可控裂变反应释放核能，故A错误；
B．手机芯片的核心材料是半导体，导电能力界于导体和绝缘体之间，故B正确；
C．电力、焦炭都是其他能源转化来的，属于二次能源，故C错误；
D．超导材料电阻为零，制造输电线可大大降低在传输电线上损耗的电能，故D正确。
故选BD。
【分析】核电站利用核裂变释放能量；芯片利用了半导体材料；电能属于二次能源；超导体不产生热量。
11．（2018九上·北京期中）下列关于能源的说法中正确的是（ ）
A．天然气属于可再生能源
B．煤炭、石油都属于不可再生能源
C．原子弹利用的是核裂变，氢弹利用的是核聚变
D．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
【答案】B,C,D
【知识点】能源及其分类；核裂变
【解析】【解答】A. 天然气是经过长期地质演化形成的，属于不可再生能源，A不符合题意；
B. 煤炭、石油也是经过长期地质演化形成的，都属于不可再生能源，B符合题意；
C. 原子弹利用的是核裂变，为链式反应，反应中获得等大能量，氢弹利用的是核聚变，通常是氢核聚变为氦，释放的能量更大，但目前还不和平使用，C符合题意；
D. 核电站利用核能发电，核反应堆中发生可控的链式反应，而聚变目前人类还不能控制其反应速度，D符合题意。
故答案为：BCD.
【分析】天然气、煤炭、石油等不能在短时间内获得，是不可再生资源，原子弹利用的是核裂变，氢弹利用的是核聚变，核电站利用了核能的链式反应.
三、填空题
12．（2024九下·雷州月考） 目前人们正致力于开发太阳能、核能、风能、海洋能、氢能……其中核能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站利用原子核 （选填“聚变”或“裂变”）释放的能量发电，电能属于 （选填 “一次能源” 或“二次能源”）。
【答案】不可再生；裂变；二次能源
【知识点】能源及其分类；核能
【解析】【解答】核电站发电用到的是铀的裂变释放的核能来发电，地球上的铀材料数量是有限的，核能属于不可再生能源。
核能主要有两种方式，一种时重核的裂变释放能量，一种轻核聚变释放能量；核电站发电用到的是铀的裂变释放的能量来发电的。
被我们利用的电能并不是自然界本来就存在的，是通过其他形式的能量转化而来的，电能属于二次能源。
故答案为：不可再生；裂变；二次能源。
【分析】（1）像风能、水能、太阳能等可以在自然界源源不断地得到，把它们称为可再生能源；化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源。
（2）核电站利用原子核裂变发电.
（3）电能是通过消耗一次能源转化而来，称为二次能源。
13．（2024九下·阿克苏月考）中国“人造太阳”——大型核实验装置（EAST）取得重大突破，奠定了我国在核聚变研究领域的世界领先地位．
（1）EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。这与我国正在运行的核电站获得核能的方式 填“相同”或“不同”）．结合成氮原子核时，都带正电的氘、氚原子核之间具有很强的静电 （填“引”或“斥”）力。
（2）EAST装置中，超导线圈中的强大 （填“电压”或“电流”）产生强磁场，这是一种电流磁效应现象．在利用核能过程中，能量的转移和转化具有 （填“方向”或“可逆”）性．
【答案】（1）不同；斥
（2）电流；方向
【知识点】能量的转化或转移；核能；电荷间的相互作用规律
【解析】【解答】（1）①EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能，这是核聚变。我国正在运行的核电站获得核能利用核裂变，则二者利用核能的方式不同。
②结合成氮原子核时，都带正电的氘、氚原子核之间具有很强斥力。
（2）EAST装置中，超导线圈中的强大电流产生强磁场，这是一种电流磁效应现象．在利用核能过程中，能量的转移和转化具有方向性。
【分析】（1）①根据核电站的工作原理解答；
②同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
（2）根据电流的磁效应和能量转化和转移的方向性的知识解答。
14．（2024九下·惠州开学考）2020 年 12 月 4 日 14 时 02 分， 我国新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号 M 装置正式建成并实现首次放电。“人造太阳”释放能量的过程与太阳相同，为 （选填“核裂变”或“核聚变”）。核能是 （选填“可再生”或“不可再 生”）能源。核电站中的汽轮机属于 （选填“发电机”、“电动机”或“热机”） 。
【答案】核聚变；不可再生；热机
【知识点】能源及其分类；核能；核聚变
【解析】【解答】（1）太阳能内部是由于较轻的氢原子核在高温下发生聚变而释放出核能，“人造太阳”释放能量过程与太阳相同，故选核聚变。
（2）核能是一种不可再生能源。
（3）核电站都是利用核裂变释放的能量来发电的，核电站中高温、高压蒸汽推动汽轮机做功，将内能转化为机械能，因此汽轮机属于热机。
故答案为：核聚变；不可再生；热机。
【分析】（1）核裂变是较重的原子核裂变成较轻的原子核的一种核反应，核聚变是较轻的原子核结合成较重的原子核的一种核反应．太阳内部为核聚变。
（2）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．装置化石能源、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。
（3）热机是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置。
15．核电站所用的核燃料属于 （可再生/不可再生）能源．如图是核电站的基本组成图，核反应堆是将 能转化为内能的装置，发电机是 能转化为电能的装置．
【答案】不可再生；核；机械
【知识点】核能；核电站发电过程中的能量转化
【解析】【解答】解：由于发生核反应的铀在短时间内不能形成，是不可再生能源，所以核电站所用的核燃料属于不可再生能源；
核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能；
故答案为：不可再生；核；机械．
【分析】要解答本题需掌握：①核能是不可再生能源，以及核电站是利用核裂变的原理；
②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．
16．（2024九下·和平模拟）在太阳内部，氢原子核发生 （选填“热核反应”或“链式反应”）释放出巨大的核能。核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
【答案】热核反应；不可再生
【知识点】能源及其分类；核聚变
【解析】【解答】在太阳内部，氢原子发生热核反应，核能属于不可再生能源。
综上第1空、热核反应；第2空、不可再生
【分析】根据核聚变、能源分类填空
不可再生能源：使用内短期不能再生的能源，如核能、化石能源
核聚变：主要为太阳能的放能方式，核裂变主要是链式反应的放能方式
17．（2024九下·汕头期中）“低碳环保”是当今世界的主题，太阳能已被人们广泛利用。太阳能是来自太阳内部的 （选填“核裂变”或“核聚变”），太阳能属于 （选填“一次”或“二次”）能源，某台太阳能集热器在天气晴好时，一天可以吸收5.6×107J的热量，这相当于完全燃烧 m3的煤气释放的热量。（q煤气=4.0×107J/m3）
【答案】核聚变；一次；1.4
【知识点】能源及其分类；核聚变
【解析】【解答】太阳能是太阳内部氢发生聚变反应产生的，这种反应已经持续了数十亿年，还将持续了数十亿年，所以对人类来说，太阳能是我们可以从自然界中源源不断获取的能源，即太阳能属于一次能源。
由Q=qV可得，则相当于完全燃烧的煤气的体积为。
故答案为：核聚变；一次；1.4。
【分析】（1）太阳能是太阳内部氢发生聚变反应产生的。
（2）可以直接从自然界获取的能源叫作一次能源，需要消耗一次能源才能获取的能源叫作二次能源。
（3）根据Q=qV可得。
四、计算题
18．（人教版初中物理九年级全册 22.2《核能》同步测试1）一座功率为120万千瓦的核电站，年发电量约为60亿千瓦时。若建一座功率相同的火力发电站，用热值为2.93×107J/kg煤做燃料，化学能转化为电能的整体效率为25%，一年需供应多少吨煤？若每节车厢的装载量为60吨，一列火车由60节车厢组成，需要多少车次才能完成运输任务？
【答案】解：年发电量60亿千瓦时相当的焦耳数为E=6×109×3.6×106J=2.16×1016J，
所需煤的总质量为m= =2.95×109kg=2.95×106t；
每列货车的运输量为60t×60=3.6×103t，
则n= =820。
【知识点】热量的计算；核能
【解析】【分析】结合题意，先求出煤燃烧需放出的总能量，再由Q放=mq变形公式求出煤的质量；再由每节车厢的装载量为60t，一列火车由30节车厢组成，求出车次的数量.
五、简答题
19．（核电站发电过程中的能量转化）俄罗斯的切尔诺贝利的核电站事故造成的辐射污染波及了白俄罗斯、俄罗斯及乌克兰的大片领土．各类辐射病、癌症、神经紧张、居民被迫疏散等后斯影响还深深的留在人们的心中．有的同学提出，既然核电站有这么大的危害，就不用建造核电站．你认为这种观点合理吗？提出你的看法．
【答案】解：不合理．
理由：核电站应用了重核的裂变来释放能量，使用的燃料具有放射性，对人有一定的危害性；但只要合理操作，加强防护是可以避免事故发生的；
同时，核电站具有不会污染大气，用量较小，燃料运输方便等优点；
在使用中只要能注意防护，一些事故是可以避免的．
【知识点】核电站发电过程中的能量转化
【解析】【分析】可以分析核电站的优点及缺点，同时思考核电事故的可预防性，则可以得出合理的看法．
六、科普阅读题
20．（2024九下·深开学考）阅读短文，回答问题：
我国的核电事业发展迅速，已经建成几座核电站，其中广东大亚湾核电站每年发电量约70%的电力供应香港，30%的电力供应广东电网。在保证输送功率不变的情况下，远距离送电采取高压送电的方式来实施，核电站的发电输出电功率为2×107W，用10千伏的高压进行输电。下面是核电站的工作原理图和远距离输电流程示意图：
（1）核电站中绕恻发电机线圈的材料可能是 （选填“铜”、“镍铬合金”或“超导材料”）。
（2）关于远距离输电，下列表述正确的是____.
A．提高输电电压会增大输电电流，从而增大输电损失
B．提高输电电压可以减小输电线电阻，从而减小输电损失
C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D．若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，将不需要高压输电方式
（3）核电站高压输电时的输电电流为 A，在输送功率不变时，若改用1000千伏的电压输电，则此时导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比为 .
（4）远距离输电时某处发生了短路，为确定短路位置，检修员利用电压表、电流表和电源接成如图所示的电路进行测量，已知甲、乙两地的每根输电线每千米的电阻为R，电压表示数为U、电流表示数为I，则短路位置到甲地的距离为 千米。（用已知物理量的符号表示）
（5）某户居民标有“220V 40W”的灯泡正常发光时电阻为 Ω，在用电高峰期时灯泡比平时暗的原因是 。
（6）若经过降压变压器后供电设备输出电压恒为220V，通过总电阻为0.2Ω的输电线给居民楼内用户供电，当居民楼内所有用电器消耗的总功率为21.78kw时，不考虑灯泡电阻的变化，“220V 40W”灯泡实际功率为 W。
【答案】（1）铜
（2）D
（3）2000；1：10000
（4）
（5）1210；用户多了总电流变大，导线上损耗的电压增大，灯的实际电压比平时小所以暗
（6）32.4
【知识点】核能；核电站发电过程中的能量转化；核裂变
【解析】【解答】（1）发电机的线圈电阻越小，相同条件下产生的热量越少，越安全且发电效率越高；因而选择导电性能最好的铜制作。
（2）AB、在输送功率不变时，提高输电电压，输电线的电流变小，在输电线电阻不变时，输电线上损失的功率P损=I2R越小，故AB错误。
C、在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电线的电流越大，在输电线电阻不变时，输电线上损失的功率P损=I2R越大，输电过程中的电能损失越大，故C错误；
D、在输送功率不变时，提高输电电压，输电线的电流变小，输电线上损失的功率P损=I2R越小，输电过程中的电能损失越小；若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，导线没有电阻，输电过程中的电能没有损失，就不需要高压输电，故D正确。
故答案为：D。
（3）若发电厂输出电功率为2×107W，用10千伏的电压输电，
根据P=UI可得此时的输电电流为：，
在输送功率不变时，若改用1000千伏的电压输电，
此时的输电电流为：，
输电线上损失的热功率：P损=I2R线，电阻不变时，电功率之比等于电流平方之比，
即导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比P'损：P损=I'2R线：I2R线=（20A ）2：（2000A）2=1：10000。
（4）由电路图可知，电压表测导线两端的电压，电流表测电路中的电流，
由可得，电路中的总电阻：，
因每条输电线每千米的电阻为R，
所以，导线的总长度：。
因导线是双股的，所以，短路位置离甲地的距离：。
（5）由知，“220V 40W”灯泡的电阻为：；
在用电的高峰期，由于并入电路中的用电器变多，总电阻变少，由欧姆定律知电路中的电流变大；用电器与输电线是串联的，输电导线也有电阻，当其电流变大时，其分得的电压就变大，又知电源电压220V不变，用电器两端的电压就变小了；由可知白炽灯的实际功率比正常减小，所以发光要变暗些。
（5）设居民楼内所有用电器的两端电压为U实，则导线两端的电压为220V-U实；
由P=UI得，所有用电器的总电流为：，
由欧姆定律可得导线中的电流（总电流）：，
则有：，
实际总功率为P总=21.78kW=21780W，
代入数据可得：，
解得：U实=198V；
灯泡的实际功率。
【分析】（1）发电机的线圈电阻越小，相同条件下产生的热量越少，越安全且发电效率越高。
（2）输电线上损失的功率P损=I2R，跟输电线上的电流及输电线上的电阻有关，根据P=UI可知输电线上的电流。
（3）根据P=UI得出输电电流；在输送功率不变时，根据P=UI算出改用1000千伏输电电压的电流，根据P=I2R表示线上热损耗功率；得出线路上的热损耗与原来线路上的热损耗的功率之比。
（4）由电路图可知，电压表测导线两端的电压，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出导线的总电阻，已知每千米的电阻为R，然后让总电阻除以R求出导线的长度，再根据导线的双股的，从而确定出短路的地点离甲地的距离。
（5）根据计算灯泡的电阻，根据用电高峰电路中总电流较大，线路上分得的电压较大，用户的电压减小，分析灯泡亮度。
（6）已知电路中总功率和电压，由P=UI计算出电路中的电流，再根据U=IR计算出电路中损失的电压；根据串联电路的电压特点计算出灯泡的实际电压，根据计算出灯泡的实际功率。
21．（2024九下·深圳模拟）阅读短文，回答问题。
月球太阳能电站
“嫦娥五号”的成功发射引起了人们对月球的科学兴趣。随着对月球了解的深入，一些科学家预言：月球必将成为人类未来的能源基地。按照一些科学家的设想，利用月球正面太阳光充足、地域广阔的特点，在月球上建设的大型太阳能电站，可克服在地球上受天气影响、提供的功率小等缺点。在月球上产生的电能经微波转换器将电流转换成微波，并通过天线将电能以微波的形式向地面发送，地面接收站通过天线把微波能还原成电能，如图甲所示，这样就解决了电能的输送问题。
我国的“嫦娥”系列登月车利用太阳能电池提供能量。太阳能电池板工作原理的示意图如图乙所示，当太阳光照射到组成太阳能电池叠在一起的两片不同的半导体表面时，会产生光电效应。从而使电路中产生电流。
（1）太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。太阳发出的巨大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的 （选填“核聚变”或“核裂变”）反应；
（2）月球太阳能电站相对于月球表面是 （选填“运动”或“静止”）的。若从月球发出的微波信号经1.28s到达地球，则月球与地球间的距离约等于 m。（微波在真空和空气中的传播速度约为3.0×105km/s）
（3）登月车太阳能电池工作时的能量转化情况：把太阳能转化为 能；
（4）若月球电站的总发电功率为6×109kW，利用微波传输电能的输电效率为80%。则地面接收站1h接收到的电能相当于完全燃烧 kg煤放出的热量。（煤的热值为3.0×107J/kg）
【答案】可再生；核聚变；静止；；电；
【知识点】燃料的热值；能源及其分类；核聚变；电功率的计算
【解析】【解答】（1）太阳能在短时间可以从自然界获得，属于可再生能源；太阳能是氢原子核在高温下发生聚变而释放出核能。
（2）月球上的太阳能电站，相对于月球表面没有位置变化，是静止的。
微波在真空中的传播速度约为3.0×108m/s，计算月球与地球间的距离为
s=vt=3×108m/s×1.28s=3.84×108m；
（3）太阳能电池消耗太阳能，将太阳能转化为电能。
（4）根据发电功率，计算地面接收站1h接收到的电能为
；
计算需要煤的质量为：
。
【分析】（1）太阳能是可再生能源；太阳能利用了核聚变释放能量；
（2）相对于参照物，没有位置变化，是静止的；根据s=vt，计算距离；
（3）太阳能电池，将太阳能转化为电能；
（4）根据W=Pt，可以计算电能的多少；根据，可以计算节省的燃料。
22．（2020九上·丰台期末）阅读《去月球“挖土”》回答问题。
去月球“挖土”
1969年7月20日，阿波罗11号飞船降落在月球。美国宇航员阿姆斯特朗在月球表面踩下了深深的印记。不过，这次登月在科学领域最大的贡献并非他的脚印，而是带回了来自月球的岩石。研究月球样品的重要成果之一，就是发现其中含有氦-3，这让科学家极为兴奋。氦-3是世界公认高效、清洁、安全的核聚变发电燃料。据计算，100吨氦-3所能创造的能源，相当于全世界一年消耗的能源总量。氦-3在地球上的蕴藏量极少，全球已知且容易取用的只有500公斤左右，而早期探测结果表明，月球浅层的氦-3含量多达上百万吨，足够解决人类的能源之忧。实际上，随着人类对月球认识的加深，科学家发现月球氦-3的总储量很可能更多。
时隔半个世纪的 2020年11月24日4时30分，在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，顺利将探测器送入预定轨道
。嫦娥五号要完成的任务是最复杂、技术难度最大的，要实现月面自动采样返回，完成探月工程的重大跨越——带回2千克月球样品。所以，它不像嫦娥一号、二号由1个空间飞行器组成，也不像嫦娥三号、四号和五号T1由2个空间飞行器组成，而是由上升器、着陆器、轨道器和返回器这4个空间飞行器像“葫芦娃”一样“串”在一起。
12月1日23时11分，嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的预选着陆区，并传回着陆影像图。成功着陆后，着陆器在地面控制下，进行了太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作，将正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。12月2日22时，经过约19小时月面工作，探月工程嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样，并已按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。如图1所示。
12月6日，嫦娥五号探测器成功通过交会对接微波雷达完成中国首次月球轨道无人交会对接，如图2所示。微波雷达是成对产品，由雷达主机和应答机组成，分别安装在嫦娥五号探测器的轨道器和上升器上。当轨道器、上升器相距约100公里时，微波雷达开始工作，不断提供两航天器之间的相对运动参数，并进行双向空空通信，轨道器和上升器会根据雷达提供的信号调整飞行姿态，直至轨道器上的对接机构捕获、锁定上升器。这个过程中，微波雷达就像轨道器和上升器上的“眼睛”，让它们能互相“看到”对方位置。
未来，月球或将成为人类在太空中的“哨所”：月球基地不仅能为人类提供资源，获取科学成果，也将成为人类前往遥远深空的中转站。
（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）微波雷达架起了嫦娥五号轨道器和 （选填“上升器”或“着陆器”）之间的鹊桥，借助 （选填“电磁波”或“声波”）实现信息交换。
【答案】（1）氦-3；核聚变
（2）上升器；电磁波
【知识点】核聚变；电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】(1)由材料可知，月球上的氦-3含量多达上百万吨，足够解决人类的能源之忧，各国科学家正围绕月球上的氦-3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。
氦-3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。
(2)由材料可知，微波雷达架起了轨道器和上升器之间的鹊桥，太空是真空的用电磁波来传播信息，所以借助电磁波实现信息交换。
【分析】（1）氦3是可长期使用的、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。
（2）根据题中信息分析；电磁波可以在真空中传播。
七、综合题
23．利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生核反应，释放出大量的内能，就像造出一个“人造太阳”.研究发现，1 L海水中提取的氢同位素，在核反应中释放出的能量，相当于280kg标准煤完全燃烧所释放的能量.已知标准煤热值是3.4×107J/kg.请分析：
（1）氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的反应属于核反应中的哪种类型？
（2）要获得0.72×1012J的电能，需要从多少升海水中提取氢的同位素才能实现？(设内能转化为电能的效率是50%)
（3）煤燃烧会向大气排放大量的CO2，造成大气污染.则280kg含碳量为90%的标准煤燃烧时会向大气中排放多少千克的CO2？
【答案】（1）轻核聚变(或聚变)
（2）因为内能转化为电能的效率是50%，故需要的热能为1.44×1012J
1升海水中提取的氢同位素，在核反应中释放出的能量相当于9.52×109J
需要海水151.3L
（3）设完全燃烧280kg标准煤产生的CO2质量为m
280 kg标准煤中含碳：280kg×90%=252kg
由于6：22 =252：m
故解得m=924kg
【知识点】燃料的热值；核能
【解析】【解答】（1）通过分析可知，氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的反应属于核反应中聚变；
（2）要得到0.72×1012J的电能，需要的热能；
1升海水中提取的氢同位素，在核反应中释放出的能量相当于
Q=qm=280千克×3.4×107J/kg=9.52×109J；
那么需要海水；
【分析】（1）根据原子核的反应包括核裂变和核聚变进行分析；
（2）首先用计算出需要的热能，再根据Q=qm计算1L海水中氢同位素释放的能量，最后根据计算需要海水的体积。
（3）首先用煤的质量×60%计算出碳元素的质量，再根据二氧化碳中碳元素和二氧化碳的质量之比计算出排放二氧化碳的质量。
1 / 1人教版九年级物理同步练习22.2核能（培优卷）
一、选择题
1．（2024九下·西安模拟）下列关于核能的说法，正确的是（ ）
A．核能是一种化石能源，属于一次能源
B．核能是可再生能源，它是未来理想能源的一个重要发展方向
C．利用核能发电是直接将核能转化成电能
D．核电站的核反应堆中发生的链式反应是可以控制的
2．（2024九下·惠阳月考）关于能源、傗息和材料，下列说法正确的是（ ）
A．光在光导纤维中靠多次折射传递信息
B．核电站是利用原子核聚变所释放的能量来发电的
C．LED灯的核心元件发光二极管是由超导材料制成的
D．电视遥控器是用红外线来控制电规机的，红外线属于电磁波
3．（2023九上·海口期末）下列说法正确的是（ ）
A．石油是可再生能源
B．光是一种电磁波，不能在真空中传播
C．验钞机是利用紫外线来工作的
D．核电站是利用核聚变来发电的
4．（2023九上·河南期末）近年来，我国在能源、信息与材料等领域取得了辉煌的成就，下列说法正确的是（ ）
A．我国目前的核电站是利用原子核聚变发电的
B．风能、水能、太阳能、核能都是可再生能源
C．光纤通信是利用激光在光导纤维中多次反射传输信息的
D．地面控制中心通过超声波与空间站中的航天员通信
5．如图为核电站发电流程图．在核电站的发电过程中，能的转化顺序正确的是（ ）
A．核能﹣内能﹣机械能﹣电能
B．核能﹣电能﹣机械能﹣内能
C．核能﹣机械能﹣内能﹣电能
D．核能﹣内能﹣电能﹣化学能
6．（2022九下·姜堰月考）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、风能、天然气都是可再生能源
B．光纤通讯主要利用电流来传递信息
C．超导体材料可以应用于任何电器且效率很高
D．核电站利用的是核裂变时产生的能量
7．（2024九下·川汇模拟）关于能源，下列说法正确的是（ ）
A．电能、可燃冰都是一次能源
B．风能、水能、核能都是可再生能源
C．核潜艇的核反应堆中发生的是核裂变，反应速度是可以控制的
D．大量氢核的裂变，可以在瞬间释放出巨大的核能
8．（2024九下·涟源期中）社会的发展离不开能源、信息和材料。下列说法中错误的是（ ）
A．手机芯片采用超导体制成
B．风能、水能、太阳能是可再生能源
C．太阳能来源于太阳内部氢核的聚变
D．“北斗”卫星导航系统是靠电磁波传递信息
二、多选题
9．（2024九下·扶沟模拟）信息、能源和材料是现代文明的三大支柱，下列说法中正确的是（ ）
A．氢弹利用的是核裂变在瞬间释放的能量
B．光纤通信的优点是光在光纤中传播时光能损耗非常少
C．“天宫一号”上所安装的Wi-Fi利用超声波传递信息
D．“海绵陶瓷”隔热好、绝缘好、密度小、韧性高、易形变，可用于制造新型消防服。
10．（2024九下·永城模拟）下列关于材料、能源的说法正确的是（ ）
A．核电站的反应堆通过可控聚变反应释放核能
B．手机芯片的核心材料是半导体
C．电力、焦炭属于一次能源
D．若用超导材料制造输电线可大大降低电能损耗
11．（2018九上·北京期中）下列关于能源的说法中正确的是（ ）
A．天然气属于可再生能源
B．煤炭、石油都属于不可再生能源
C．原子弹利用的是核裂变，氢弹利用的是核聚变
D．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
三、填空题
12．（2024九下·雷州月考） 目前人们正致力于开发太阳能、核能、风能、海洋能、氢能……其中核能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站利用原子核 （选填“聚变”或“裂变”）释放的能量发电，电能属于 （选填 “一次能源” 或“二次能源”）。
13．（2024九下·阿克苏月考）中国“人造太阳”——大型核实验装置（EAST）取得重大突破，奠定了我国在核聚变研究领域的世界领先地位．
（1）EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。这与我国正在运行的核电站获得核能的方式 填“相同”或“不同”）．结合成氮原子核时，都带正电的氘、氚原子核之间具有很强的静电 （填“引”或“斥”）力。
（2）EAST装置中，超导线圈中的强大 （填“电压”或“电流”）产生强磁场，这是一种电流磁效应现象．在利用核能过程中，能量的转移和转化具有 （填“方向”或“可逆”）性．
14．（2024九下·惠州开学考）2020 年 12 月 4 日 14 时 02 分， 我国新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号 M 装置正式建成并实现首次放电。“人造太阳”释放能量的过程与太阳相同，为 （选填“核裂变”或“核聚变”）。核能是 （选填“可再生”或“不可再 生”）能源。核电站中的汽轮机属于 （选填“发电机”、“电动机”或“热机”） 。
15．核电站所用的核燃料属于 （可再生/不可再生）能源．如图是核电站的基本组成图，核反应堆是将 能转化为内能的装置，发电机是 能转化为电能的装置．
16．（2024九下·和平模拟）在太阳内部，氢原子核发生 （选填“热核反应”或“链式反应”）释放出巨大的核能。核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
17．（2024九下·汕头期中）“低碳环保”是当今世界的主题，太阳能已被人们广泛利用。太阳能是来自太阳内部的 （选填“核裂变”或“核聚变”），太阳能属于 （选填“一次”或“二次”）能源，某台太阳能集热器在天气晴好时，一天可以吸收5.6×107J的热量，这相当于完全燃烧 m3的煤气释放的热量。（q煤气=4.0×107J/m3）
四、计算题
18．（人教版初中物理九年级全册 22.2《核能》同步测试1）一座功率为120万千瓦的核电站，年发电量约为60亿千瓦时。若建一座功率相同的火力发电站，用热值为2.93×107J/kg煤做燃料，化学能转化为电能的整体效率为25%，一年需供应多少吨煤？若每节车厢的装载量为60吨，一列火车由60节车厢组成，需要多少车次才能完成运输任务？
五、简答题
19．（核电站发电过程中的能量转化）俄罗斯的切尔诺贝利的核电站事故造成的辐射污染波及了白俄罗斯、俄罗斯及乌克兰的大片领土．各类辐射病、癌症、神经紧张、居民被迫疏散等后斯影响还深深的留在人们的心中．有的同学提出，既然核电站有这么大的危害，就不用建造核电站．你认为这种观点合理吗？提出你的看法．
六、科普阅读题
20．（2024九下·深开学考）阅读短文，回答问题：
我国的核电事业发展迅速，已经建成几座核电站，其中广东大亚湾核电站每年发电量约70%的电力供应香港，30%的电力供应广东电网。在保证输送功率不变的情况下，远距离送电采取高压送电的方式来实施，核电站的发电输出电功率为2×107W，用10千伏的高压进行输电。下面是核电站的工作原理图和远距离输电流程示意图：
（1）核电站中绕恻发电机线圈的材料可能是 （选填“铜”、“镍铬合金”或“超导材料”）。
（2）关于远距离输电，下列表述正确的是____.
A．提高输电电压会增大输电电流，从而增大输电损失
B．提高输电电压可以减小输电线电阻，从而减小输电损失
C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D．若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，将不需要高压输电方式
（3）核电站高压输电时的输电电流为 A，在输送功率不变时，若改用1000千伏的电压输电，则此时导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比为 .
（4）远距离输电时某处发生了短路，为确定短路位置，检修员利用电压表、电流表和电源接成如图所示的电路进行测量，已知甲、乙两地的每根输电线每千米的电阻为R，电压表示数为U、电流表示数为I，则短路位置到甲地的距离为 千米。（用已知物理量的符号表示）
（5）某户居民标有“220V 40W”的灯泡正常发光时电阻为 Ω，在用电高峰期时灯泡比平时暗的原因是 。
（6）若经过降压变压器后供电设备输出电压恒为220V，通过总电阻为0.2Ω的输电线给居民楼内用户供电，当居民楼内所有用电器消耗的总功率为21.78kw时，不考虑灯泡电阻的变化，“220V 40W”灯泡实际功率为 W。
21．（2024九下·深圳模拟）阅读短文，回答问题。
月球太阳能电站
“嫦娥五号”的成功发射引起了人们对月球的科学兴趣。随着对月球了解的深入，一些科学家预言：月球必将成为人类未来的能源基地。按照一些科学家的设想，利用月球正面太阳光充足、地域广阔的特点，在月球上建设的大型太阳能电站，可克服在地球上受天气影响、提供的功率小等缺点。在月球上产生的电能经微波转换器将电流转换成微波，并通过天线将电能以微波的形式向地面发送，地面接收站通过天线把微波能还原成电能，如图甲所示，这样就解决了电能的输送问题。
我国的“嫦娥”系列登月车利用太阳能电池提供能量。太阳能电池板工作原理的示意图如图乙所示，当太阳光照射到组成太阳能电池叠在一起的两片不同的半导体表面时，会产生光电效应。从而使电路中产生电流。
（1）太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。太阳发出的巨大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的 （选填“核聚变”或“核裂变”）反应；
（2）月球太阳能电站相对于月球表面是 （选填“运动”或“静止”）的。若从月球发出的微波信号经1.28s到达地球，则月球与地球间的距离约等于 m。（微波在真空和空气中的传播速度约为3.0×105km/s）
（3）登月车太阳能电池工作时的能量转化情况：把太阳能转化为 能；
（4）若月球电站的总发电功率为6×109kW，利用微波传输电能的输电效率为80%。则地面接收站1h接收到的电能相当于完全燃烧 kg煤放出的热量。（煤的热值为3.0×107J/kg）
22．（2020九上·丰台期末）阅读《去月球“挖土”》回答问题。
去月球“挖土”
1969年7月20日，阿波罗11号飞船降落在月球。美国宇航员阿姆斯特朗在月球表面踩下了深深的印记。不过，这次登月在科学领域最大的贡献并非他的脚印，而是带回了来自月球的岩石。研究月球样品的重要成果之一，就是发现其中含有氦-3，这让科学家极为兴奋。氦-3是世界公认高效、清洁、安全的核聚变发电燃料。据计算，100吨氦-3所能创造的能源，相当于全世界一年消耗的能源总量。氦-3在地球上的蕴藏量极少，全球已知且容易取用的只有500公斤左右，而早期探测结果表明，月球浅层的氦-3含量多达上百万吨，足够解决人类的能源之忧。实际上，随着人类对月球认识的加深，科学家发现月球氦-3的总储量很可能更多。
时隔半个世纪的 2020年11月24日4时30分，在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，顺利将探测器送入预定轨道
。嫦娥五号要完成的任务是最复杂、技术难度最大的，要实现月面自动采样返回，完成探月工程的重大跨越——带回2千克月球样品。所以，它不像嫦娥一号、二号由1个空间飞行器组成，也不像嫦娥三号、四号和五号T1由2个空间飞行器组成，而是由上升器、着陆器、轨道器和返回器这4个空间飞行器像“葫芦娃”一样“串”在一起。
12月1日23时11分，嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的预选着陆区，并传回着陆影像图。成功着陆后，着陆器在地面控制下，进行了太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作，将正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。12月2日22时，经过约19小时月面工作，探月工程嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样，并已按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。如图1所示。
12月6日，嫦娥五号探测器成功通过交会对接微波雷达完成中国首次月球轨道无人交会对接，如图2所示。微波雷达是成对产品，由雷达主机和应答机组成，分别安装在嫦娥五号探测器的轨道器和上升器上。当轨道器、上升器相距约100公里时，微波雷达开始工作，不断提供两航天器之间的相对运动参数，并进行双向空空通信，轨道器和上升器会根据雷达提供的信号调整飞行姿态，直至轨道器上的对接机构捕获、锁定上升器。这个过程中，微波雷达就像轨道器和上升器上的“眼睛”，让它们能互相“看到”对方位置。
未来，月球或将成为人类在太空中的“哨所”：月球基地不仅能为人类提供资源，获取科学成果，也将成为人类前往遥远深空的中转站。
（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）微波雷达架起了嫦娥五号轨道器和 （选填“上升器”或“着陆器”）之间的鹊桥，借助 （选填“电磁波”或“声波”）实现信息交换。
七、综合题
23．利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生核反应，释放出大量的内能，就像造出一个“人造太阳”.研究发现，1 L海水中提取的氢同位素，在核反应中释放出的能量，相当于280kg标准煤完全燃烧所释放的能量.已知标准煤热值是3.4×107J/kg.请分析：
（1）氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的反应属于核反应中的哪种类型？
（2）要获得0.72×1012J的电能，需要从多少升海水中提取氢的同位素才能实现？(设内能转化为电能的效率是50%)
（3）煤燃烧会向大气排放大量的CO2，造成大气污染.则280kg含碳量为90%的标准煤燃烧时会向大气中排放多少千克的CO2？
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】能源及其分类；核能；核电站发电过程中的能量转化
【解析】【解答】A．核能可以直接从自然界获取，是一次能源，故A错误；
B．核能在不能在短时间内得到补充，属于不可再生能源，故B错误；
C．核电站主要是利用核的裂变进行发电的，其过程是将核能转化为内能，内能对外做功转化为机械能，然后带动发电机发电，机械能再转化为电能，故C错误；
D．核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的，故D正确。
故选D。
【分析】A.直接从自然界获取的能源为一次能源；
B.可以在短时间内得到补充的能源为可再生能源；
C.根据能量转化的知识判断；
D.根据核电站的工作原理判断。
2．【答案】D
【知识点】光的反射；核能
【解析】【解答】A、光纤通信是利用激光在光导纤维中反射来传递信息的，A错误；
B、核裂变是可控的，目前世界上的核电站都是利用原子核分裂时释放出的能量发电的，B错误；
C、发光二极管由半导体材料制成，C错误；
D、红外线可以做遥控器，遥控器发出红外线，电视机接收红外线，实现无线控制，红外线是光波，属于电磁波，D正确；
故答案为：D.
【分析】光纤通信是利用光的反射，核电站是利用核分裂的能量发电的，红外线可以做遥控器，发光二极管由半导体材料制成。
3．【答案】C
【知识点】光的直线传播及其应用；紫外线；能源及其分类；核电站发电过程中的能量转化；核聚变
【解析】【解答】A、石油短时间内不可再生，属于非可再生能源，故A错误；
B、光是一种电磁波，能在真空中传播，故B错误；
C、紫外线有荧光效应，验钞机是利用紫外线来工作的，故C正确；
D、核电站是利用核裂变来发电的，不是核聚变，故D错误；
故答案为：C。
【分析】根据资源短时间内是否可再生，将能源分为可再生资源和非可再生能源；光是一种电磁波，能在真空中传播；紫外线有荧光效应；核电站是利用核裂变来发电的。
4．【答案】C
【知识点】能源及其分类；核电站发电过程中的能量转化；声音的传播条件；光纤通信
【解析】【解答】A.我国目前的核电站是利用原子核裂变发电，故A错误；
B.核能不是可再生能源，故B错误；
C.光纤通信是利用激光在光导纤维中多次反射传输信息的，故C正确；
D.地面控制中心通过电磁波与空间站中的航天员通信，故D错误。
故选C。
【分析】A.根据核电站的工作原理判断；
B.可以在短时间内得到补充的能源为可再生能源；
C.根据光线通讯的知识判断；
D.声音的传播需要介质，真空不能传声。
5．【答案】A
【知识点】核电站发电过程中的能量转化
【解析】【解答】解：核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能；
故选A．
【分析】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．
6．【答案】D
【知识点】能源及其分类；核电站发电过程中的能量转化；超导体特点及作用
【解析】【解答】A：太阳能、风能是可再生能源，天然气是化石能源，是不可再生能源，A错误；
B：光纤通讯主要利用激光来传递信息，B错误；
C：超导体材料的电阻为0，可以避免电流热效应对电能的浪费，利用电能热效应工作的用电器就不能用超导材料来制作，C错误；
D：核电站利用的是核裂变时产生的能量，D正确。
故选D。
【分析】化石能源是不可再生能源；光纤是利用激光来传递信息；超导材料电阻为零，不会产生焦耳热；核电站是利用重核裂变释放能量。
7．【答案】C
【知识点】能源及其分类；核聚变；核裂变
【解析】【解答】A．电能是二次能源，故A错误；
B．核能不是可再生能源，故B错误；
C．核潜艇的核反应堆中发生的是核裂变，故C正确；
D．氢核的聚变，可以在瞬间释放出巨大的核能，故D错误。
故选C。
【分析】根据能源的分类、核裂变判识选项
1、可在生能源：使用后短期可以恢复的能源，如太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温
2、一次能源：自然界可以直接获取的能源，不需要加工的能源：如太阳能、风能、海洋能二次能源，不可以直接获取的能源，需要加工的能源，如电能
3、核聚变：主要为太阳能的放能方式，核裂变主要是链式反应的放能方式
8．【答案】A
【知识点】能源及其分类；核聚变；半导体特点及作用；电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】A.手机芯片采用半导体制成，故A错误符合题意；
B.风能、水能、太阳能，都可以在短时间得到补充，因此为可再生能源，故B正确不合题意；
C.太阳能来源于太阳内部氢核的聚变，故C正确不合题意；
D.“北斗”卫星导航系统是靠电磁波传递信息，故D正确不会题意。
故选A。
【分析】A.根据半导体的应用判断；
B.可以在短时间内得到补充的能源为可再生能源；
C.根据太阳能的来源判断；
D.根据电磁波的应用判断。
9．【答案】B,D
【知识点】核聚变；科学探索；电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】A．根据题意可知，氢弹利用的是氢核聚变在瞬间释放的能量，故A错误；
B．光纤通信的优点是激光在光导光纤中光能损耗非常少，故B正确；
C．超声波的传播需要介质，而太空中没有空气为介质，因此“天宫一号”上所安装的Wi-Fi是利用电磁波传递信息的，故C错误；
D．消防服需要具有隔热好、密度小轻便等性能，与该陶瓷的特点相同，故D正确。
故选BD。
【分析】由轻原子核结合成较重原子核的过程叫核聚变，核聚变能够释放大量能量，核聚变的应用之一是氢弹；光纤通信的优点之一是能量损耗非常少；广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的；根据材料的用途进行分析。
10．【答案】B,D
【知识点】能源及其分类；核裂变；半导体特点及作用；超导体特点及作用
【解析】【解答】A．核电站的反应堆通过可控裂变反应释放核能，故A错误；
B．手机芯片的核心材料是半导体，导电能力界于导体和绝缘体之间，故B正确；
C．电力、焦炭都是其他能源转化来的，属于二次能源，故C错误；
D．超导材料电阻为零，制造输电线可大大降低在传输电线上损耗的电能，故D正确。
故选BD。
【分析】核电站利用核裂变释放能量；芯片利用了半导体材料；电能属于二次能源；超导体不产生热量。
11．【答案】B,C,D
【知识点】能源及其分类；核裂变
【解析】【解答】A. 天然气是经过长期地质演化形成的，属于不可再生能源，A不符合题意；
B. 煤炭、石油也是经过长期地质演化形成的，都属于不可再生能源，B符合题意；
C. 原子弹利用的是核裂变，为链式反应，反应中获得等大能量，氢弹利用的是核聚变，通常是氢核聚变为氦，释放的能量更大，但目前还不和平使用，C符合题意；
D. 核电站利用核能发电，核反应堆中发生可控的链式反应，而聚变目前人类还不能控制其反应速度，D符合题意。
故答案为：BCD.
【分析】天然气、煤炭、石油等不能在短时间内获得，是不可再生资源，原子弹利用的是核裂变，氢弹利用的是核聚变，核电站利用了核能的链式反应.
12．【答案】不可再生；裂变；二次能源
【知识点】能源及其分类；核能
【解析】【解答】核电站发电用到的是铀的裂变释放的核能来发电，地球上的铀材料数量是有限的，核能属于不可再生能源。
核能主要有两种方式，一种时重核的裂变释放能量，一种轻核聚变释放能量；核电站发电用到的是铀的裂变释放的能量来发电的。
被我们利用的电能并不是自然界本来就存在的，是通过其他形式的能量转化而来的，电能属于二次能源。
故答案为：不可再生；裂变；二次能源。
【分析】（1）像风能、水能、太阳能等可以在自然界源源不断地得到，把它们称为可再生能源；化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源。
（2）核电站利用原子核裂变发电.
（3）电能是通过消耗一次能源转化而来，称为二次能源。
13．【答案】（1）不同；斥
（2）电流；方向
【知识点】能量的转化或转移；核能；电荷间的相互作用规律
【解析】【解答】（1）①EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能，这是核聚变。我国正在运行的核电站获得核能利用核裂变，则二者利用核能的方式不同。
②结合成氮原子核时，都带正电的氘、氚原子核之间具有很强斥力。
（2）EAST装置中，超导线圈中的强大电流产生强磁场，这是一种电流磁效应现象．在利用核能过程中，能量的转移和转化具有方向性。
【分析】（1）①根据核电站的工作原理解答；
②同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
（2）根据电流的磁效应和能量转化和转移的方向性的知识解答。
14．【答案】核聚变；不可再生；热机
【知识点】能源及其分类；核能；核聚变
【解析】【解答】（1）太阳能内部是由于较轻的氢原子核在高温下发生聚变而释放出核能，“人造太阳”释放能量过程与太阳相同，故选核聚变。
（2）核能是一种不可再生能源。
（3）核电站都是利用核裂变释放的能量来发电的，核电站中高温、高压蒸汽推动汽轮机做功，将内能转化为机械能，因此汽轮机属于热机。
故答案为：核聚变；不可再生；热机。
【分析】（1）核裂变是较重的原子核裂变成较轻的原子核的一种核反应，核聚变是较轻的原子核结合成较重的原子核的一种核反应．太阳内部为核聚变。
（2）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．装置化石能源、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。
（3）热机是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置。
15．【答案】不可再生；核；机械
【知识点】核能；核电站发电过程中的能量转化
【解析】【解答】解：由于发生核反应的铀在短时间内不能形成，是不可再生能源，所以核电站所用的核燃料属于不可再生能源；
核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能；
故答案为：不可再生；核；机械．
【分析】要解答本题需掌握：①核能是不可再生能源，以及核电站是利用核裂变的原理；
②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．
16．【答案】热核反应；不可再生
【知识点】能源及其分类；核聚变
【解析】【解答】在太阳内部，氢原子发生热核反应，核能属于不可再生能源。
综上第1空、热核反应；第2空、不可再生
【分析】根据核聚变、能源分类填空
不可再生能源：使用内短期不能再生的能源，如核能、化石能源
核聚变：主要为太阳能的放能方式，核裂变主要是链式反应的放能方式
17．【答案】核聚变；一次；1.4
【知识点】能源及其分类；核聚变
【解析】【解答】太阳能是太阳内部氢发生聚变反应产生的，这种反应已经持续了数十亿年，还将持续了数十亿年，所以对人类来说，太阳能是我们可以从自然界中源源不断获取的能源，即太阳能属于一次能源。
由Q=qV可得，则相当于完全燃烧的煤气的体积为。
故答案为：核聚变；一次；1.4。
【分析】（1）太阳能是太阳内部氢发生聚变反应产生的。
（2）可以直接从自然界获取的能源叫作一次能源，需要消耗一次能源才能获取的能源叫作二次能源。
（3）根据Q=qV可得。
18．【答案】解：年发电量60亿千瓦时相当的焦耳数为E=6×109×3.6×106J=2.16×1016J，
所需煤的总质量为m= =2.95×109kg=2.95×106t；
每列货车的运输量为60t×60=3.6×103t，
则n= =820。
【知识点】热量的计算；核能
【解析】【分析】结合题意，先求出煤燃烧需放出的总能量，再由Q放=mq变形公式求出煤的质量；再由每节车厢的装载量为60t，一列火车由30节车厢组成，求出车次的数量.
19．【答案】解：不合理．
理由：核电站应用了重核的裂变来释放能量，使用的燃料具有放射性，对人有一定的危害性；但只要合理操作，加强防护是可以避免事故发生的；
同时，核电站具有不会污染大气，用量较小，燃料运输方便等优点；
在使用中只要能注意防护，一些事故是可以避免的．
【知识点】核电站发电过程中的能量转化
【解析】【分析】可以分析核电站的优点及缺点，同时思考核电事故的可预防性，则可以得出合理的看法．
20．【答案】（1）铜
（2）D
（3）2000；1：10000
（4）
（5）1210；用户多了总电流变大，导线上损耗的电压增大，灯的实际电压比平时小所以暗
（6）32.4
【知识点】核能；核电站发电过程中的能量转化；核裂变
【解析】【解答】（1）发电机的线圈电阻越小，相同条件下产生的热量越少，越安全且发电效率越高；因而选择导电性能最好的铜制作。
（2）AB、在输送功率不变时，提高输电电压，输电线的电流变小，在输电线电阻不变时，输电线上损失的功率P损=I2R越小，故AB错误。
C、在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电线的电流越大，在输电线电阻不变时，输电线上损失的功率P损=I2R越大，输电过程中的电能损失越大，故C错误；
D、在输送功率不变时，提高输电电压，输电线的电流变小，输电线上损失的功率P损=I2R越小，输电过程中的电能损失越小；若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，导线没有电阻，输电过程中的电能没有损失，就不需要高压输电，故D正确。
故答案为：D。
（3）若发电厂输出电功率为2×107W，用10千伏的电压输电，
根据P=UI可得此时的输电电流为：，
在输送功率不变时，若改用1000千伏的电压输电，
此时的输电电流为：，
输电线上损失的热功率：P损=I2R线，电阻不变时，电功率之比等于电流平方之比，
即导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比P'损：P损=I'2R线：I2R线=（20A ）2：（2000A）2=1：10000。
（4）由电路图可知，电压表测导线两端的电压，电流表测电路中的电流，
由可得，电路中的总电阻：，
因每条输电线每千米的电阻为R，
所以，导线的总长度：。
因导线是双股的，所以，短路位置离甲地的距离：。
（5）由知，“220V 40W”灯泡的电阻为：；
在用电的高峰期，由于并入电路中的用电器变多，总电阻变少，由欧姆定律知电路中的电流变大；用电器与输电线是串联的，输电导线也有电阻，当其电流变大时，其分得的电压就变大，又知电源电压220V不变，用电器两端的电压就变小了；由可知白炽灯的实际功率比正常减小，所以发光要变暗些。
（5）设居民楼内所有用电器的两端电压为U实，则导线两端的电压为220V-U实；
由P=UI得，所有用电器的总电流为：，
由欧姆定律可得导线中的电流（总电流）：，
则有：，
实际总功率为P总=21.78kW=21780W，
代入数据可得：，
解得：U实=198V；
灯泡的实际功率。
【分析】（1）发电机的线圈电阻越小，相同条件下产生的热量越少，越安全且发电效率越高。
（2）输电线上损失的功率P损=I2R，跟输电线上的电流及输电线上的电阻有关，根据P=UI可知输电线上的电流。
（3）根据P=UI得出输电电流；在输送功率不变时，根据P=UI算出改用1000千伏输电电压的电流，根据P=I2R表示线上热损耗功率；得出线路上的热损耗与原来线路上的热损耗的功率之比。
（4）由电路图可知，电压表测导线两端的电压，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出导线的总电阻，已知每千米的电阻为R，然后让总电阻除以R求出导线的长度，再根据导线的双股的，从而确定出短路的地点离甲地的距离。
（5）根据计算灯泡的电阻，根据用电高峰电路中总电流较大，线路上分得的电压较大，用户的电压减小，分析灯泡亮度。
（6）已知电路中总功率和电压，由P=UI计算出电路中的电流，再根据U=IR计算出电路中损失的电压；根据串联电路的电压特点计算出灯泡的实际电压，根据计算出灯泡的实际功率。
21．【答案】可再生；核聚变；静止；；电；
【知识点】燃料的热值；能源及其分类；核聚变；电功率的计算
【解析】【解答】（1）太阳能在短时间可以从自然界获得，属于可再生能源；太阳能是氢原子核在高温下发生聚变而释放出核能。
（2）月球上的太阳能电站，相对于月球表面没有位置变化，是静止的。
微波在真空中的传播速度约为3.0×108m/s，计算月球与地球间的距离为
s=vt=3×108m/s×1.28s=3.84×108m；
（3）太阳能电池消耗太阳能，将太阳能转化为电能。
（4）根据发电功率，计算地面接收站1h接收到的电能为
；
计算需要煤的质量为：
。
【分析】（1）太阳能是可再生能源；太阳能利用了核聚变释放能量；
（2）相对于参照物，没有位置变化，是静止的；根据s=vt，计算距离；
（3）太阳能电池，将太阳能转化为电能；
（4）根据W=Pt，可以计算电能的多少；根据，可以计算节省的燃料。
22．【答案】（1）氦-3；核聚变
（2）上升器；电磁波
【知识点】核聚变；电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】(1)由材料可知，月球上的氦-3含量多达上百万吨，足够解决人类的能源之忧，各国科学家正围绕月球上的氦-3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。
氦-3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。
(2)由材料可知，微波雷达架起了轨道器和上升器之间的鹊桥，太空是真空的用电磁波来传播信息，所以借助电磁波实现信息交换。
【分析】（1）氦3是可长期使用的、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。
（2）根据题中信息分析；电磁波可以在真空中传播。
23．【答案】（1）轻核聚变(或聚变)
（2）因为内能转化为电能的效率是50%，故需要的热能为1.44×1012J
1升海水中提取的氢同位素，在核反应中释放出的能量相当于9.52×109J
需要海水151.3L
（3）设完全燃烧280kg标准煤产生的CO2质量为m
280 kg标准煤中含碳：280kg×90%=252kg
由于6：22 =252：m
故解得m=924kg
【知识点】燃料的热值；核能
【解析】【解答】（1）通过分析可知，氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的反应属于核反应中聚变；
（2）要得到0.72×1012J的电能，需要的热能；
1升海水中提取的氢同位素，在核反应中释放出的能量相当于
Q=qm=280千克×3.4×107J/kg=9.52×109J；
那么需要海水；
【分析】（1）根据原子核的反应包括核裂变和核聚变进行分析；
（2）首先用计算出需要的热能，再根据Q=qm计算1L海水中氢同位素释放的能量，最后根据计算需要海水的体积。
（3）首先用煤的质量×60%计算出碳元素的质量，再根据二氧化碳中碳元素和二氧化碳的质量之比计算出排放二氧化碳的质量。
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