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【考点精讲】浙教版科学九年级上册考点梳理与巩固
专题11 核能 能量的转化与守恒
知识点一、核能
原子由原子核和核外电子构成，而原子核又由质子和中子构成，质子带正电荷，中子不带电，对于原子来说，质子和中子几乎集中了原子的全部质量，却挤在原子中心非常小的空间内，构成很小的原子核，这使得原子核分裂或重新组合极其困难，但是一旦使原子核分裂或聚合，就可释放出惊人的能量。
（一）核能的概念
原子核是可以转变的，原子核在转变过程中所释放出的能量叫做核能。核裂变和核聚变是获得核能的两种途径。
（二）裂变
(1)含义:核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。
(2)链式反应:每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们]还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。
(3)应用:原子弹、核电站都是根据核裂变的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。
（三）聚变
(1)含义:2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应。
如图所示，氘核(1个质子和1个氘核中子)和氚核(1个质子和2个中子)在超高温下聚合成新的原子核一氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。
(2)释放能量情况:质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。
(3)应用:氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。
【能力拓展】
（一）分清裂变和聚变的概念
(1)裂变是重核的分裂，聚变是轻核的聚合。
(2)到目前为止，裂变的链式反应是可控制的，而聚变是不可控制的。
（二）核聚变需要的温度极高，目前只能依靠核裂变给它提供。例如，氢弹就必须要用原子弹的爆炸来引暴。当前，人类还不能控制核聚变使其和平地释放能量。
知识点二、核电站
利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。
（一）核电站的原理
(1)核反应堆:可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。
(2)核电站的原理: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。
工作过程:如图所示。
反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能,通过汽轮机带动发电机发电，内能转化为机械能,再转化为电能。核电站的工作过程:第一回路中的水被泵压人反应堆，在那里被加热，然后进人热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回到反应堆里；在热交换器内，第二回路的水经加热生成高温高压蒸汽，被送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度降低、压强减小，进人冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。
(3)核电站的能量转化:核电站并非将核能直接转化为电能。目前人类使用的电能大多数是通过发电机发出的，而发电机是把机械能转化为电能的装置，所以核电站必须把核能通过某些途径转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核反应堆以铀235为燃料，反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机做功，将内能转化为机械能，带动发电机发电，将机械能转化为电能。
（二）核电站的特点
(1)消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量。
(2)特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域。
(3)核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣。
(4)成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。
（三）太阳能
(1)在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变。
(2)太阳的巨大能量是内部核聚变产生的。
(3)大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去,其中有一部分到达地球表面。
【能力拓展】
(1)核电站利用核能发电,其核心设备是核反应堆。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。
(2)核泄漏是指大量放射性的物质外泄，会对环境造成严重的破坏，因此核电站的安全应得到高度重视。
(3)核能是不可再生能源
知识点三、放射性
（一）放射性
早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫妇等发现铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线。居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。
原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如a射线、β射线和γ射线。
（二）三种主要的放射线
射线 组成 穿透本领
a射线 带正电的高速运动的氦原子核 最弱，在空气中只能前进几厘米
β射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板
γ射线 能量很高的电磁波 很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土
（三）放射性的利与弊
(1)利:少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。
(2)弊:过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。
【能力拓展】
放射性物质不一定是核反应的产物，许多天然物质也具有放射性，如镭、钍等。
知识点四、能量的相互转化
（一）能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化
(1)太阳能的转化
照射到植物叶片上----植物的化学能
照射到大气层中------空气的动能
照射到太阳能热水器--水的内能
照射到电池板上------电能
(2)人体能量的来源及转化:人体所需的能量都来自食物，食物被消化后且被分解的过程，是食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等能量的过程。被吸收的营养物质由血液输送到人体各处。
(3)火力发电厂的能量转化:燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能来加热水，水沸腾后，产生的蒸汽驱动涡轮机转动将内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电将机械能转化为电能。
（二）能量转化的普遍性
自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。
知识点五、能量的转化与守恒定律
（一）内容
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律。
（二）意义
能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。
（三）永动机一不可能成功
所谓“永动机”是指不消耗任何能量和燃料,却能源源不断对外做功的机器。“永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反能量转化和守恒定律的事件是不可能发生的。能量是不可能凭空创造出来的。即所谓的“消耗能量”“利用能量”“获得能量"的实质是能量相互转化或转移的过程。
（四）机械能守恒与能量守恒定律的区别
(1)机械能守恒是有条件的一没有能量损失或额外的能量补充。
因为机械能守恒是指一个物体如果只存在着动能和势能之间的转化时，机械能的总量将保持不变。如果存在机械能与其他形式的能之间的转化，机械能总量发生改变，机械能不再守恒，例如克服摩擦做功，产生内能，机械能的总量将减少，损失的机械能将转化为其他形式的能。
(2)能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、声能间相互转化，不限于动能和势能之间的转化，在转化过程中，一种形式的能减少，另一种形式的能必然增加，能的总量保持不变。
【能力拓展】
能量的转化可涉及两种或两种以上形式的能量;能量的转移只是能量的载体发生了变化，而能量的转化是能量的形式发生了变化。
知识点六、能量转化和转移的方向性
（一）内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体
如烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从高温物体转移到低温物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件:消耗电能，电动机(压缩机)做功。
（二）机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能
如汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有 一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。
【能力拓展】
我们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用。化石能源、核能等现在开采得越多，留给子孙的就越少。有的能量如内能，一旦耗散，便不可再利用。正是由于能量转化和转移的方向性，我们要“节约能源”
题型一、核能
1．台州已成为发电大市，有多种发电方式。图甲为三门核电站发电流程图，图乙为温岭江厦潮汐发电原理图。下列关于两种发电方式说法正确的是（ ）
A．核电站利用核聚变获得核能 B．发电机是将电能转化为机械能
C．潮汐发电主要是利用水的内能 D．涨潮和退潮时的能量转化形式相同
【答案】D
【详解】A．现阶段，核电站是利用核裂变释放核能，故A错误；
B．发电机是将机械能转化为电能，故B错误；
C．潮汐运动是机械能，潮汐发电是将海水的机械能转化为电能，故C错误；
D．涨潮和退潮时都是将海水的机械能转化为电能，能量转化形式相同，故D正确。
故选D。
2．2024年11月28日，全球最大的核电基城—“华龙一号”的福建漳州核电1号机组首次并网成功。下面有关核电站的说法正确的是（ ）
A．核电站反应堆产生的废料对环境没有污染
B．核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的
C．反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变
D．核能发电发生能量转化：核能→机械能→内能→电能
【答案】B
【详解】A．核电站反应堆产生的废料具有一定的辐射，会污染环境，故A错误；
B．核电站反应堆中发生的链式反应采用的是可控的核的裂变，故B正确；
C．反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核裂变，故C错误；
D．核能发电发生能量转化：核能→内能→机械能→电能，故D错误。
故选B。
3．2024年中国核电发展又驶入了快车道，如图为核电站工作的原理示意图，下列叙述正确的是（ ）
A．核反应堆进行核聚变释放核能
B．汽轮机工作时，使水的内能增加
C．核反应堆将核能直接转化为电能
D．核废料会产生放射性物质，必须合理处理
【答案】D
【详解】A．核反应堆进行核裂变释放核能，是由于核的裂变可控制，故A错误；
B．汽轮机工作时，将内能转化为机械能，水的内能会减小，故B错误；
C．核反应堆将核能转化为内能，内能转化为机械能，再由机械能转化为电能，故C错误；
D．核废料会产生放射性物质，会污染环境，损坏人体健康，必须合理处理，故D正确。
故选D。
4．关于核电站，下列说法中不正确的是（ ）
A．核电站的核心是核反应堆，它可以将核能转化为内能
B．核电站是利用核聚变产生的能量来发电的
C．反应堆中的反应是可控的
D．核电站中用到的蒸汽轮机属于热机
【答案】B
【详解】A．核电站中将核能先转化为介质(如水)的内能，再推动发电机的转子转动，转化为机械能，并在发电机中最终转化为电能，故A正确，不符合题意；
BC．核电站是利用原子核裂变的链式反应释放出大量的核能，是可控的链式反应，故B错误，符合题意，C正确，不符合题意；
D．热机包括汽油机、柴油机、蒸汽轮机等，故D正确，不符合题意。
故选B。
5．如图是核能发电原理图，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是石油或天然气
【答案】C
【详解】A．核能是不可再生能源，核电站是利用可控的重核裂变来释放核能的，故A错误；
B．核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能，故B错误；
C．在核电站的核反应堆中，利用的是可控的核裂变，而原子弹同样是核裂变的链式反应，但却是不加控制的，故C正确；
D．核电站使用的就是核燃料，而不是石油或天然气，故D错误。
故选C。
6．发展核能是解决能源危机的主要出路之一、国家能源局披露截至2024年，我国核电在运在建规模升至世界第一。
(1)核电站利用的能量来自图甲中 所示的核反应（选填“A”或“B”）。
(2)如图乙是核电站发电的流程图，在核电站的发电的过程中，下列说法正确的是___________。
A．冷凝器中发生的物态变化是汽化
B．在核反应堆的外围有一层厚厚的水泥防护层，其作用是防止核泄漏
C．能量转化顺序是：核能→化学能→机械能→电能
【答案】(1)A
(2)B
【详解】（1）核电站是利用可控的核裂变来获得能量的，图甲中A表示核裂变。
（2）A．冷凝器内，水由气态变为液态，是液化现象，故A错误；
B．核原料有很大的辐射，所以核反应堆的外围，有一层厚厚的水泥防护层，其作用是防止核泄漏，故B正确；
C．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；水蒸气推动气轮机转动，把内能又转化为机械能；气轮机再带动发电机发电，得到电能，故能量转化的顺序正确的是核能→内能→机械能→电能，故C错误。
故选B。
7．如图1所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”（EAST），实现1.2亿摄氏度101秒等离子体运行，创造了世界新纪录。
(1)“东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能；
(2)如图2为核电站发电流程图，在核电站的发电过程中，能量转化过程是：核能内能 电能；
(3)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 。
【答案】(1)核聚变
(2)机械能
(3)放射性
【详解】（1）获得核能的两种途径：核裂变和核聚变。太阳内部发生的也是核聚变；由于“东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过核聚变释放巨大的核能。
（2）在核反应堆中，核能转化为介质的内能，在汽轮机中内能转化为汽轮机的机械能，在发电机中，机械能转化为电能，完成最终的转化。由图2知道，核电站发电流程图，即在核电站的发电过程中，能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能。
（3）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。
题型二、能量的转化与守恒定律
8．2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭点火发射，将3名航天员送入太空。飞船经历了点火、起飞、过渡及入轨等几个阶段，下列说法正确的是（ ）
A．燃气燃烧推动火箭上升，与发动机压缩冲程的能量转化相似
B．火箭竖直加速上升，重力势能转化为动能，机械能不变
C．飞船穿越大气层与大气摩擦时机械能不守恒
D．飞船利用太阳能电池翼作为能量来源，是将太阳能转化为内能
【答案】C
【详解】A．燃气燃烧推动火箭上升，燃气对火箭做功，将内能转化为机械能，与做功冲程能量转化相同，故A错误；
B．火箭竖直加速上升，重力势能增加，动能增加，则机械能增加，故B错误；
C．飞船穿越大气层与大气摩擦，克服摩擦做功，存在能量损失，因此机械能不守恒，故C正确；
D．飞船利用太阳能电池翼作为能量来源，是将太阳能转化为电能，故D错误。
故选C。
9．关于能量守恒定律，下列说法正确的是（ ）
A．“摩擦生热”创造了热能，因此不符合能量守恒定律
B．由于能量是守恒的，因此所谓的“能源危机”问题是不存在的
C．宇宙中各种能量的总和是不变的
D．通过科学研究，人类最终可以找到创造能量的方法
【答案】C
【详解】ACD．“摩擦生热”是将机械能转化为内能的过程，在能量的转化过程，总量是保持不变的，人类不可能凭空创造能量，因此符合能量守恒定律，故AD错误，C正确；
B．能量是守恒的，但能量的转化或转移过程中具有方向性，如机器摩擦过程中产生的热量很难再被吸收利用，因此仍然要节约能源，故B错误。
故选C。
10．下列生活实例中，对图片描述正确的有（ ）
A．甲图：不计阻力及能量损耗，网球从刚击球拍到球拍形变最大过程中，网球机械能守恒
B．乙图：单摆来回摆动最终停下，在小球下降过程中，重力势能全部转化为动能
C．丙图：人造卫星由于不受空气阻力，机械能守恒，在近地点的动能最大
D．丁图：小球从①到②的过程中重力势能全部转化为动能
【答案】C
【详解】A．不计阻力及能量损耗，网球与球拍的总能量是守恒的；但网球从刚撞击球拍到球拍形变最大过程中，网球的机械能会转化为球拍的弹性势能，所以网球的机械能减少，故A错误；
B．小球来回摆动最终停下，在小球下降过程中，由于要克服空气阻力做功，所以重力势能没有全部转化为动能，故B错误；
C．在大气层外，卫星绕地球运动时，没有阻力作用，没有克服摩擦做功，只有动能和势能的转化，故C正确；
D．由于存在摩擦，小球滚动过程中克服摩擦做功，机械能不断减少，重力势能没有全部转化为动能，故D错误。
故选C。
11．下列关于能的叙述不正确的是（ ）
A．伽利略的斜面实验中，小球从斜面滚下后能滚上另一个斜面是因为小球具有“能”
B．物体具有的“能”越多，他对其他物体做的功就越多
C．人在跑步时要消耗体内的“能”
D．向日葵在太阳下不断生长时将太阳光中的“能”储存到体内
【答案】B
【详解】A．伽利略的斜面实验中，小球从斜面滚下后能滚上另一个斜面是因为小球具有“能”，小球具有机械能，故A正确，不符合题意；
B．物体对其他物体做的功就越多，则该物体具有的能越多，反之，具有能多的物体，不一定对其他物体做功，故B错误，符合题意；
C．人在跑步时要消耗体内的“能”，跑步消耗人的化学能，故C正确，不符合题意；
D．向日葵在太阳下不断生长时将太阳光中的“能”储存到体内，太阳光具有内能，故D正确，不符合题意。
故选B。
12．如图表示撑竿跳高运动的几个阶段：助跑、撑竿起跳、越横竿。在这几个阶段中能量的转化情况是：
(1)助跑阶段，运动员消耗体内的化学能 （填“大于”“小于”或“等于”）运动员和竿获得的动能；
(2)运动员越过横竿后，将 能转化 能。
【答案】 大于 重力势 动
【详解】（1）[1]助跑阶段，由于要克服摩擦，运动员消耗体内的化学能大于运动员和撑杆获得的动能。
（2）[2][3]运动员越过横杆后，下降的过程中，质量不变，高度下降，速度变大，重力势能转化为动能。
题型三、能量的相互转化和转移
13．如图所示的情景中，重力势能转化为动能的过程是（ ）
A．箭离开弓的过程 B．蹦床运动员跳起上升的过程
C．杠铃被举起的过程 D．运动员下落的过程
【答案】D
【详解】A．将弓拉弯时，人对弓做功，弓形状发生改变，产生了弹性势能；松手后，弓对箭做功，使箭的速度变大，弓的弹性势能转化为箭的动能，故A不符合题意；
B．蹦床运动员跳起上升的过程中，质量不变，速度减小，动能减小，同时高度增加，重力势能增加，动能转化为重力势能，故B不符合题意；
C．杠铃被举起的过程中，杠铃的高度增加，重力势能增大，是运动员对杠铃做功的过程，人体的化学能转化成杠铃的重力势能，故C不符合题意；
D．跳水运动员从空中下落时，所处的高度降低，其速度增加，重力势能转化为动能，故D符合题意。
故选D。
14．能量是物理学中极其重要的一个基本概念，关于这个概念的说法正确的是（ ）
A．甲对外做了10J的功，乙对外做了20J的功，则甲原来具有的能较少
B．能的形式多种多样，不同形式的能量间可以无条件地相互转化
C．一个物体如果能对外做功，那它一定具有了能
D．做饭时燃烧天然气，这是将天然气这种物质转变成能量，即用掉了物质生成了能量
【答案】C
【详解】A．能够做的功越多，具有的能量越大，但是物体具有的能越大，做的功不一定多，故A错误；
B．能量的形式多种多样，不同形式的能量间可以相互转化，但转化都是有条件的，故B错误；
C．一个物体如果具有了对别的物体做功的本领，我们就说这个物体具有能量，或者说具有能，故C正确；
D．做饭时燃烧天然气，这是将天然气的化学能转化成了内能，发生了能量的转化，不是物质生成了能量，能量不能凭空产生，故D错误。
故选C。
15．用导线将开关、灵敏电流计和材质不同的钥匙甲、乙相连，将两钥匙插入橙子中（如图），闭合开关，灵敏电流计指针发生偏转。该橙子电池的电能直接来源于（ ）
A．机械能 B．光能 C．核能 D．化学能
【答案】D
【详解】实验电路中，灵敏电流计指针发生偏转，说明有电能产生，它来自于橙子内的化学能，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
16．如图1所示是某型号太阳能路灯。白天该路灯不照明，太阳能电池对蓄电池充电；夜间，路灯开始工作，由蓄电池供电，某同学画出了如图2所示的能量转化流程图。下列选项中分析正确的是（ ）
A．甲是“内能” B．乙是“电能”
C．丙是“光能” D．丁是“电能”
【答案】B
【详解】白天该路灯不照明，太阳能电池对蓄电池充电，太阳能电池板吸收太阳能，直接将太阳能转化成电能，给蓄电池充电，将电能转化成化学能储存起来，所以在白天太阳能电池板给蓄电池充电是将太阳能→电能→化学能；夜间，路灯开始工作，由蓄电池供电，将化学能转化成电能，再转化为光能，在夜间蓄电池给路灯供电是将化学能→电能→光能；所以甲是“太阳能”，乙是“电能”，丙是“电能”，丁是“光能”，故ACD错误，B正确。
故选B。
17．科技馆里有一种“水车”，其装置如图所示，它的叶片是由高分子聚合材料制成的。在常温下，叶片是平直的：在高温下，其叶片可向一侧弯曲。当把水车的下半部分放进热水中时，“水车”可以不停地转动起来。小慈认为：这种“水车”是永动机，因为它没有外部动力也能转动。试问：
（1）“水车”是如何转动的？请用所学知识阐述其原理；
（2）你认为该“水车”能一直运动下去吗？请说明理由。
【答案】（1）见详解；（2）不能，见详解
【详解】答：（1）当“水车”的叶片浸在热水中时，由于温度升高叶片会向一侧迅速弯曲，给热水一个力，根据力的作用是相互的，热水也会对叶片施加一个反作用力，使水车转动起来，当叶片转出水面时，温度下降，叶片又恢复成平直的状态，这个过程不断进行就会使水车不停地转动。
（2）“水车”不能一直运动下去，从能量转化的角度看，“水车”是将内能转化为机械能的装置，热水在推动叶片运动做功时，要消耗水的内能，水的温度会逐渐降低，如果不及时补充能量，当水温降至室温时，水车就会停止转动。
18．小兴在商场里买到一个有趣的玩具——“喝水鸟”（如图甲）：只要往头部滴一次水，且鸟身前面放一杯水，就能实现低头“喝”——抬头——又低头“喝”水——又抬头……”反复运动（如图乙）。仔细观察发现，“喝水鸟”由玻璃制成，鸟身由一支点承托，头部、玻璃管和底部连通并充满乙醚（易挥发、易液化），且整体密封。请运用所学知识回答下列问题：
（1）从能量转化的角度看，“喝水鸟”反复运动过程中是将空气的 能转化成“喝水鸟”的机械能。
（2）“喝水鸟”可以看作一个杠杆，图乙中的A姿态转动到B姿态的过程中，动力 ，阻力 。（均选填“增大”或“减小”）
【答案】 内 增大 减小
【详解】（1）[1]由题意知道，当给鸟的嘴滴上水后，水分蒸发吸热，使上球乙醚蒸汽温度下降，气压减小，小于下球乙醚饱和蒸汽的气压，使下球的乙醚被压倒上球，于是整个鸟的重心上移，形成如图乙的状态，所以饮水鸟工作时可以把空气的内能转化为机械能。
（2）[2][3]“饮水鸟”可以绕固定点转动，因此其相当于一个杠杆，当由A姿态转动到B姿态的过程中，喝水鸟的结构如图乙图A所示，它是一个由“头泡”和“尾泡”构成的密闭容器，容器内装有易挥发的乙醚液体，乙醚液体在温度升高或液表气压减小时易汽化；下方汽室和上方汽室中充满乙醚的饱和蒸气，乙醚蒸汽在温度降低时易液化。平时，鸟身略向前倾。启动时给吸湿层滴足够的水，吸湿层中的水因蒸发而吸热，使上方汽室中的温度降低，导致上方汽室中的气压小于下方汽室中的气压，尾泡中的乙醚液体在下方汽室中气压的作用下沿玻璃管往上升，于是整个鸟的重心上移（如图乙B所示），鸟身逐渐前倾，即阻力臂增大，阻力减小，由平衡条件知道，动力增大。
19．生活中处处有科学。下列事例可以用能量转换的角度予以科学解释，请把内容补充完整。滑动火柴，火柴头摩擦火柴皮，火柴就会点燃。这是因为：
（1）滑动火柴，火柴具有 能；
（2）火柴头摩擦火柴皮，通过做功增加了火柴头 能，使温度升高达到着火点；
（3）火柴头燃烧，将火柴的 能转变为内能与光能。
【答案】 机械能/动能 内能/热能 化学能
【详解】（1）[1]滑动火柴，火柴运动，因而具有动能。
（2）[2]火柴头摩擦火柴皮，火柴皮对火柴做功，将机械能转化为内能，因而火柴头的内能增加。
（3）[3]火柴头燃烧，获取内能，即将化学能转化为内能。
20．2023年圆满落幕的杭州亚运会，位于钱塘江畔，外形酷似“大莲花”的杭州奥体中心体育场，吸引全世界的目光。
(1)杭州亚运会场馆在建造过程中，尤其注重使用安全环保的绿色电力。这些绿电来自西部地区的光电和风电。其中光伏发电是将 能转化为电能；
(2)奥体中心游泳馆采用智能导光系统，通过屋顶的导光管将室外自然光引入场内，有效节约电能；
①导光管通常使用丙烯酸及其酯类聚合得到的聚合物作为材料，其中最常用的是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。PMMA属于 （填字母）；
A．金属材料 B．无机材料
C．有机合成材料 D．天然材料
②采用导光系统每年可节约10万度电等于 J，相当于火力发电每年可节约燃煤 千克？（已知燃煤火力发电的效率为40%，煤的热值为）
【答案】(1)太阳
(2) C kg
【详解】（1）光伏发电是将太阳能转化为电能
（2）[1]一般地讲，含有碳元素的化合物为有机物，聚甲基丙烯酸甲酯（简称PMMA）应用最广泛，PMMA属于有机合成材料，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
[2]由题知道，平均年发电量为
[3]若是燃煤火力发电，需要完全燃烧放出的热量
由Q=mq知道，相当于火力发电每年可节约燃煤
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【考点精讲】浙教版科学九年级上册考点梳理与巩固
专题11 核能 能量的转化与守恒
知识点一、核能
原子由原子核和核外电子构成，而原子核又由质子和中子构成，质子带正电荷，中子不带电，对于原子来说，质子和中子几乎集中了原子的全部质量，却挤在原子中心非常小的空间内，构成很小的原子核，这使得原子核分裂或重新组合极其困难，但是一旦使原子核分裂或聚合，就可释放出惊人的能量。
（一）核能的概念
原子核是可以转变的，原子核在转变过程中所释放出的能量叫做核能。核裂变和核聚变是获得核能的两种途径。
（二）裂变
(1)含义:核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。
(2)链式反应:每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们]还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。
(3)应用:原子弹、核电站都是根据核裂变的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。
（三）聚变
(1)含义:2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应。
如图所示，氘核(1个质子和1个氘核中子)和氚核(1个质子和2个中子)在超高温下聚合成新的原子核一氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。
(2)释放能量情况:质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。
(3)应用:氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。
【能力拓展】
（一）分清裂变和聚变的概念
(1)裂变是重核的分裂，聚变是轻核的聚合。
(2)到目前为止，裂变的链式反应是可控制的，而聚变是不可控制的。
（二）核聚变需要的温度极高，目前只能依靠核裂变给它提供。例如，氢弹就必须要用原子弹的爆炸来引暴。当前，人类还不能控制核聚变使其和平地释放能量。
知识点二、核电站
利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。
（一）核电站的原理
(1)核反应堆:可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。
(2)核电站的原理: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。
工作过程:如图所示。
反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能,通过汽轮机带动发电机发电，内能转化为机械能,再转化为电能。核电站的工作过程:第一回路中的水被泵压人反应堆，在那里被加热，然后进人热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回到反应堆里；在热交换器内，第二回路的水经加热生成高温高压蒸汽，被送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度降低、压强减小，进人冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。
(3)核电站的能量转化:核电站并非将核能直接转化为电能。目前人类使用的电能大多数是通过发电机发出的，而发电机是把机械能转化为电能的装置，所以核电站必须把核能通过某些途径转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核反应堆以铀235为燃料，反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机做功，将内能转化为机械能，带动发电机发电，将机械能转化为电能。
（二）核电站的特点
(1)消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量。
(2)特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域。
(3)核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣。
(4)成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。
（三）太阳能
(1)在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变。
(2)太阳的巨大能量是内部核聚变产生的。
(3)大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去,其中有一部分到达地球表面。
【能力拓展】
(1)核电站利用核能发电,其核心设备是核反应堆。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。
(2)核泄漏是指大量放射性的物质外泄，会对环境造成严重的破坏，因此核电站的安全应得到高度重视。
(3)核能是不可再生能源
知识点三、放射性
（一）放射性
早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫妇等发现铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线。居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。
原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如a射线、β射线和γ射线。
（二）三种主要的放射线
射线 组成 穿透本领
a射线 带正电的高速运动的氦原子核 最弱，在空气中只能前进几厘米
β射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板
γ射线 能量很高的电磁波 很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土
（三）放射性的利与弊
(1)利:少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。
(2)弊:过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。
【能力拓展】
放射性物质不一定是核反应的产物，许多天然物质也具有放射性，如镭、钍等。
知识点四、能量的相互转化
（一）能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化
(1)太阳能的转化
照射到植物叶片上----植物的化学能
照射到大气层中------空气的动能
照射到太阳能热水器--水的内能
照射到电池板上------电能
(2)人体能量的来源及转化:人体所需的能量都来自食物，食物被消化后且被分解的过程，是食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等能量的过程。被吸收的营养物质由血液输送到人体各处。
(3)火力发电厂的能量转化:燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能来加热水，水沸腾后，产生的蒸汽驱动涡轮机转动将内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电将机械能转化为电能。
（二）能量转化的普遍性
自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。
知识点五、能量的转化与守恒定律
（一）内容
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律。
（二）意义
能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。
（三）永动机一不可能成功
所谓“永动机”是指不消耗任何能量和燃料,却能源源不断对外做功的机器。“永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反能量转化和守恒定律的事件是不可能发生的。能量是不可能凭空创造出来的。即所谓的“消耗能量”“利用能量”“获得能量"的实质是能量相互转化或转移的过程。
（四）机械能守恒与能量守恒定律的区别
(1)机械能守恒是有条件的一没有能量损失或额外的能量补充。
因为机械能守恒是指一个物体如果只存在着动能和势能之间的转化时，机械能的总量将保持不变。如果存在机械能与其他形式的能之间的转化，机械能总量发生改变，机械能不再守恒，例如克服摩擦做功，产生内能，机械能的总量将减少，损失的机械能将转化为其他形式的能。
(2)能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、声能间相互转化，不限于动能和势能之间的转化，在转化过程中，一种形式的能减少，另一种形式的能必然增加，能的总量保持不变。
【能力拓展】
能量的转化可涉及两种或两种以上形式的能量;能量的转移只是能量的载体发生了变化，而能量的转化是能量的形式发生了变化。
知识点六、能量转化和转移的方向性
（一）内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体
如烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从高温物体转移到低温物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件:消耗电能，电动机(压缩机)做功。
（二）机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能
如汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有 一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。
【能力拓展】
我们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用。化石能源、核能等现在开采得越多，留给子孙的就越少。有的能量如内能，一旦耗散，便不可再利用。正是由于能量转化和转移的方向性，我们要“节约能源”
题型一、核能
1．台州已成为发电大市，有多种发电方式。图甲为三门核电站发电流程图，图乙为温岭江厦潮汐发电原理图。下列关于两种发电方式说法正确的是（ ）
A．核电站利用核聚变获得核能 B．发电机是将电能转化为机械能
C．潮汐发电主要是利用水的内能 D．涨潮和退潮时的能量转化形式相同
2．2024年11月28日，全球最大的核电基城—“华龙一号”的福建漳州核电1号机组首次并网成功。下面有关核电站的说法正确的是（ ）
A．核电站反应堆产生的废料对环境没有污染
B．核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的
C．反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变
D．核能发电发生能量转化：核能→机械能→内能→电能
3．2024年中国核电发展又驶入了快车道，如图为核电站工作的原理示意图，下列叙述正确的是（ ）
A．核反应堆进行核聚变释放核能
B．汽轮机工作时，使水的内能增加
C．核反应堆将核能直接转化为电能
D．核废料会产生放射性物质，必须合理处理
4．关于核电站，下列说法中不正确的是（ ）
A．核电站的核心是核反应堆，它可以将核能转化为内能
B．核电站是利用核聚变产生的能量来发电的
C．反应堆中的反应是可控的
D．核电站中用到的蒸汽轮机属于热机
5．如图是核能发电原理图，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是石油或天然气
6．发展核能是解决能源危机的主要出路之一、国家能源局披露截至2024年，我国核电在运在建规模升至世界第一。
(1)核电站利用的能量来自图甲中 所示的核反应（选填“A”或“B”）。
(2)如图乙是核电站发电的流程图，在核电站的发电的过程中，下列说法正确的是___________。
A．冷凝器中发生的物态变化是汽化
B．在核反应堆的外围有一层厚厚的水泥防护层，其作用是防止核泄漏
C．能量转化顺序是：核能→化学能→机械能→电能
7．如图1所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”（EAST），实现1.2亿摄氏度101秒等离子体运行，创造了世界新纪录。
(1)“东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能；
(2)如图2为核电站发电流程图，在核电站的发电过程中，能量转化过程是：核能内能 电能；
(3)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 。
题型二、能量的转化与守恒定律
8．2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭点火发射，将3名航天员送入太空。飞船经历了点火、起飞、过渡及入轨等几个阶段，下列说法正确的是（ ）
A．燃气燃烧推动火箭上升，与发动机压缩冲程的能量转化相似
B．火箭竖直加速上升，重力势能转化为动能，机械能不变
C．飞船穿越大气层与大气摩擦时机械能不守恒
D．飞船利用太阳能电池翼作为能量来源，是将太阳能转化为内能
9．关于能量守恒定律，下列说法正确的是（ ）
A．“摩擦生热”创造了热能，因此不符合能量守恒定律
B．由于能量是守恒的，因此所谓的“能源危机”问题是不存在的
C．宇宙中各种能量的总和是不变的
D．通过科学研究，人类最终可以找到创造能量的方法
10．下列生活实例中，对图片描述正确的有（ ）
A．甲图：不计阻力及能量损耗，网球从刚击球拍到球拍形变最大过程中，网球机械能守恒
B．乙图：单摆来回摆动最终停下，在小球下降过程中，重力势能全部转化为动能
C．丙图：人造卫星由于不受空气阻力，机械能守恒，在近地点的动能最大
D．丁图：小球从①到②的过程中重力势能全部转化为动能
11．下列关于能的叙述不正确的是（ ）
A．伽利略的斜面实验中，小球从斜面滚下后能滚上另一个斜面是因为小球具有“能”
B．物体具有的“能”越多，他对其他物体做的功就越多
C．人在跑步时要消耗体内的“能”
D．向日葵在太阳下不断生长时将太阳光中的“能”储存到体内
12．如图表示撑竿跳高运动的几个阶段：助跑、撑竿起跳、越横竿。在这几个阶段中能量的转化情况是：
(1)助跑阶段，运动员消耗体内的化学能 （填“大于”“小于”或“等于”）运动员和竿获得的动能；
(2)运动员越过横竿后，将 能转化 能。
题型三、能量的相互转化和转移
13．如图所示的情景中，重力势能转化为动能的过程是（ ）
A．箭离开弓的过程 B．蹦床运动员跳起上升的过程
C．杠铃被举起的过程 D．运动员下落的过程
14．能量是物理学中极其重要的一个基本概念，关于这个概念的说法正确的是（ ）
A．甲对外做了10J的功，乙对外做了20J的功，则甲原来具有的能较少
B．能的形式多种多样，不同形式的能量间可以无条件地相互转化
C．一个物体如果能对外做功，那它一定具有了能
D．做饭时燃烧天然气，这是将天然气这种物质转变成能量，即用掉了物质生成了能量
15．用导线将开关、灵敏电流计和材质不同的钥匙甲、乙相连，将两钥匙插入橙子中（如图），闭合开关，灵敏电流计指针发生偏转。该橙子电池的电能直接来源于（ ）
A．机械能 B．光能 C．核能 D．化学能
16．如图1所示是某型号太阳能路灯。白天该路灯不照明，太阳能电池对蓄电池充电；夜间，路灯开始工作，由蓄电池供电，某同学画出了如图2所示的能量转化流程图。下列选项中分析正确的是（ ）
A．甲是“内能” B．乙是“电能”
C．丙是“光能” D．丁是“电能”
17．科技馆里有一种“水车”，其装置如图所示，它的叶片是由高分子聚合材料制成的。在常温下，叶片是平直的：在高温下，其叶片可向一侧弯曲。当把水车的下半部分放进热水中时，“水车”可以不停地转动起来。小慈认为：这种“水车”是永动机，因为它没有外部动力也能转动。试问：
（1）“水车”是如何转动的？请用所学知识阐述其原理；
（2）你认为该“水车”能一直运动下去吗？请说明理由。
18．小兴在商场里买到一个有趣的玩具——“喝水鸟”（如图甲）：只要往头部滴一次水，且鸟身前面放一杯水，就能实现低头“喝”——抬头——又低头“喝”水——又抬头……”反复运动（如图乙）。仔细观察发现，“喝水鸟”由玻璃制成，鸟身由一支点承托，头部、玻璃管和底部连通并充满乙醚（易挥发、易液化），且整体密封。请运用所学知识回答下列问题：
（1）从能量转化的角度看，“喝水鸟”反复运动过程中是将空气的 能转化成“喝水鸟”的机械能。
（2）“喝水鸟”可以看作一个杠杆，图乙中的A姿态转动到B姿态的过程中，动力 ，阻力 。（均选填“增大”或“减小”）
19．生活中处处有科学。下列事例可以用能量转换的角度予以科学解释，请把内容补充完整。滑动火柴，火柴头摩擦火柴皮，火柴就会点燃。这是因为：
（1）滑动火柴，火柴具有 能；
（2）火柴头摩擦火柴皮，通过做功增加了火柴头 能，使温度升高达到着火点；
（3）火柴头燃烧，将火柴的 能转变为内能与光能。
20．2023年圆满落幕的杭州亚运会，位于钱塘江畔，外形酷似“大莲花”的杭州奥体中心体育场，吸引全世界的目光。
(1)杭州亚运会场馆在建造过程中，尤其注重使用安全环保的绿色电力。这些绿电来自西部地区的光电和风电。其中光伏发电是将 能转化为电能；
(2)奥体中心游泳馆采用智能导光系统，通过屋顶的导光管将室外自然光引入场内，有效节约电能；
①导光管通常使用丙烯酸及其酯类聚合得到的聚合物作为材料，其中最常用的是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。PMMA属于 （填字母）；
A．金属材料 B．无机材料
C．有机合成材料 D．天然材料
②采用导光系统每年可节约10万度电等于 J，相当于火力发电每年可节约燃煤 千克？（已知燃煤火力发电的效率为40%，煤的热值为）
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