尖子生學(xué)案2017春九年級(jí)物理全冊(cè)第22章能源與可持續(xù)發(fā)展第2節(jié)核能課件

1、例1核電站的能量轉(zhuǎn)化(規(guī)律方法)在核電站中,從核能到電能,中間經(jīng)過了哪些形式的能量轉(zhuǎn)化?解析核電站的原理方框圖:答案答案在核電站中,核反應(yīng)堆里的鈾核裂變,將核能通過熱交換器轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽的內(nèi)能,蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能.【解題歸納】高溫蒸汽的內(nèi)能通過汽輪機(jī)先轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,然后通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能.1.下圖為核電站發(fā)電流程圖.在核電站發(fā)電過程中,能量轉(zhuǎn)化的先后順序是()C提示:核電站發(fā)電過程中是利用核能來加熱水,得到高溫、高壓的水蒸氣,利用水蒸氣來推動(dòng)蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),再利用蒸汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,所以核電站的能量轉(zhuǎn)化順序是C例2對(duì)原子和原

2、子核的組成不清楚(易錯(cuò)點(diǎn))某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在關(guān)于原子和原子核的討論中,有以下四種說法:(1)原子由位于中心的原子核和核外電子組成;(2)帶負(fù)電荷的電子在原子核外空間繞核高速運(yùn)動(dòng);(3)原子的全部正電荷和全部質(zhì)量都集中在原子核里;(4)原子核由質(zhì)子和中子組成,質(zhì)子的個(gè)數(shù)一定不等于中子的個(gè)數(shù)下列組合中,都正確的是()A.(1)(2)B.(2)(4)C.(1)(3)D.(3)(4)解析解析依據(jù)原子的核式結(jié)構(gòu)模型可知:原子由位于中心的原子核和核外的電子組成,帶負(fù)電荷的電子在原子核外空間繞核運(yùn)動(dòng).原子的質(zhì)量主要集中在原子核,但不是全集中在原子核,因?yàn)殡娮右灿匈|(zhì)量.原子核由質(zhì)子和中子組成,質(zhì)子和中子靠核力

3、結(jié)合,質(zhì)子的個(gè)數(shù)不一定等于中子的個(gè)數(shù).故正確答案為A.A2.關(guān)于原子核的組成,下列說法正確的是()A.原子核是由質(zhì)子、中子和電子組成的B.原子核是最小的粒子,不可再分C.原子核是由質(zhì)子和中子組成的D.原子核是由質(zhì)子和電子組成的C例3核裂變和核聚變易混淆(易錯(cuò)點(diǎn))【解題歸納】解決核裂變和核聚變的問題,關(guān)鍵是要知道核裂變和核聚變的區(qū)別及發(fā)生的條件.原子彈的原理是不可控核裂變,核反應(yīng)堆的原理是可控核裂變,氫彈的原理是不可控核聚變.下列關(guān)于核能的說法中正確的是()A.用人工控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度,和平利用核能,這就是原子彈的原理B.重核裂變時(shí)放出能量,而輕核裂變時(shí)吸收能量C.當(dāng)原子核內(nèi)部發(fā)生變化時(shí),能釋放

4、出巨大的能量,核裂變和核聚變是獲得核能的兩種方式D.氫彈是利用輕核聚變制成的,因此它的威力比原子彈要小解析原子彈是對(duì)裂變不加控制,在極短時(shí)間內(nèi)釋放出巨大的能量的武器,A錯(cuò).重核裂變和輕核聚變時(shí)均釋放能量,B錯(cuò).氫彈的威力比原子彈大得多,D錯(cuò).故正確答案為C.C3.人類對(duì)核能的開發(fā)和利用不斷取得新的進(jìn)展,根據(jù)目前的科研水平,你認(rèn)為以下關(guān)于原子彈和核電站的說法正確的是()A.核電站能控制裂變的反應(yīng)速度B.原子彈對(duì)聚變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制C.原子彈利用核裂變,核電站利用核聚變D.原子彈利用核聚變,核電站利用核裂變A提示:目前人類獲取核能的途徑有兩種:一是核裂變,二是核聚變.當(dāng)前人類技術(shù)對(duì)核聚變還不能控

5、制,人類和平利用核能是核裂變,如核電站就是利用可控核反應(yīng)堆,原子彈是利用核裂變,氫彈是利用了核聚變,所以A選項(xiàng)正確.A例1答案(1)核電站只需消耗很少的核燃料,就可以產(chǎn)生大量的電能(2)核電站還可以大大減少燃料的運(yùn)輸量(3)核電站特別適于缺少煤、石油、水能等能源的地區(qū)(4)核能發(fā)電過程中能量損失小,效率高(5)核能發(fā)電過程中不需排放大量煙塵、廢氣,對(duì)環(huán)境污染小(任選兩個(gè))開放題與火力發(fā)電相比,核能發(fā)電具有很多優(yōu)點(diǎn),請(qǐng)你根據(jù)所掌握的信息寫出兩點(diǎn):(1);(2). 解析解析此類問題的解答,關(guān)鍵在于掌握核電站的發(fā)電原理以及核能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn);認(rèn)識(shí)能源利用與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系 ,培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的意識(shí);應(yīng)

6、用核能比應(yīng)用煤有很多優(yōu)點(diǎn):用料少、成本低、便于運(yùn)輸、污染小等.例2答案答案裂變和聚變是兩個(gè)并無直接關(guān)系的核反應(yīng),不是互逆過程.(1)反應(yīng)的原料不同,裂變需要用鈾這樣的重核,在自然界中,這種能源儲(chǔ)量有限,而在海水中蘊(yùn)藏著豐富的核聚變?cè)?(2)發(fā)生的條件不同,裂變只要用中子轟擊,在通常的環(huán)境溫度下就能引發(fā),而聚變需要極高的溫度才能引發(fā).(3)聚變時(shí)會(huì)釋放出比裂變更大的核能.(4)裂變?cè)诜磻?yīng)時(shí)產(chǎn)生放射性物質(zhì),對(duì)環(huán)境造成放射性污染,聚變?cè)诜磻?yīng)時(shí)不產(chǎn)生放射性物質(zhì).簡(jiǎn)答題裂變和聚變都是原子核反應(yīng)過程,單獨(dú)地從裂變是核分裂,聚變是核結(jié)合來看,二者似乎是一種互逆過程.二者真的是核反應(yīng)中的互逆過程嗎?就此問題

7、闡明你的觀點(diǎn).(至少談兩點(diǎn))解析解析本題的考查點(diǎn)是裂變和聚變的區(qū)別.裂變和聚變發(fā)生的條件、反應(yīng)的原料、釋放的能量以及反應(yīng)物等都有不同之處,故不能單純認(rèn)為裂變和聚變是核反應(yīng)中的互逆過程.例3實(shí)際應(yīng)用題2011年3月,日本福島第一核電站因冷卻系統(tǒng)的故障,導(dǎo)致嚴(yán)重的核泄漏事故,引起了全世界的關(guān)注.(1)核電站是利用原子核發(fā)生(選填“裂變”或“聚變”)釋放能量來發(fā)電的.(2)下面是核能發(fā)電中能量轉(zhuǎn)化的過程,請(qǐng)將其補(bǔ)充完整.(3)“福島核泄漏”事件引發(fā)了廣泛的爭(zhēng)議.請(qǐng)你對(duì)發(fā)展核電簡(jiǎn)述自己的觀點(diǎn).解析核電站是利用原子核的裂變釋放的能量來發(fā)電的,發(fā)電過程中是利用核能給水加熱,轉(zhuǎn)化為高溫高壓水蒸氣的內(nèi)能,再利

8、用蒸汽來推動(dòng)蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,最后蒸汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電來,故整個(gè)能量轉(zhuǎn)化情況是核能內(nèi)能機(jī)械能電能,核能由于能量巨大,消耗原料少,污染少,可以節(jié)約大量的化石能源等,但存在的問題是一旦發(fā)生核泄漏事故,就可能產(chǎn)生嚴(yán)重的危害,因此在發(fā)展核能的同時(shí)一定要注意核電站設(shè)施的安全和技術(shù)的創(chuàng)新.裂變內(nèi)能只要從開發(fā)新能源、節(jié)約化石能源以及存在的安全隱患、核廢料處理等方面說明即可.例4創(chuàng)新應(yīng)用題開發(fā)利用核能是解決能源危機(jī)的方法之一,如核裂變已應(yīng)用于核電站發(fā)電.核能產(chǎn)生的另一條途徑是:在超高溫下,使質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新核,同時(shí)釋放出巨大的能量,這一過程稱為 .該途徑產(chǎn)生的核能是否可以

9、用來發(fā)電,還處于實(shí)驗(yàn)階段,其中的一種實(shí)驗(yàn)需要強(qiáng)大的磁場(chǎng),而天然磁體無法滿足實(shí)驗(yàn)要求,科學(xué)家嘗試?yán)?周圍存在的磁場(chǎng)來達(dá)到目的. 解析核能獲得的途徑有裂變和聚變,聚變是在超高溫條件下,使質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新核,所以又叫熱核反應(yīng).熱核反應(yīng)(或聚變反應(yīng))通電導(dǎo)體(或電流、電磁鐵)例5解析核電站是利用核裂變來釋放能量的,不是利用核聚變,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;核廢料具有放射性,會(huì)對(duì)環(huán)境和生物造成嚴(yán)重的危害,不能直接堆放在露天垃圾場(chǎng),要做防輻射處理,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;所有能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程都遵循能量守恒定律,C選項(xiàng)正確;能夠源源不斷地從自然界中獲得或可重復(fù)利用的能源是可再生能源,太陽能、風(fēng)能和水能是可再生

10、能源,D選項(xiàng)錯(cuò)誤.故正確答案為C.概念辨析題(2016成都中考)關(guān)于核電站、能量和能源,下列說法正確的是()A.目前人類已建成的核電站,都是利用核聚變發(fā)電B.核電站的核廢料可以直接堆放在露天垃圾場(chǎng)C.所有能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程,都遵循能量守恒定律D.水能、風(fēng)能和太陽能都屬于不可再生能源C例6探索創(chuàng)新題閱讀短文,回答問題.核能的利用核能的利用在常規(guī)化石能源非常緊缺的今天,核能受到越來越高度的重視,如今美國(guó)電力的21%是來自核電.核電站的大體組成如圖22-8所示,核材料在原子反應(yīng)堆中發(fā)生核反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱能,冷卻劑將這些熱能帶到熱交換器將水變成水蒸氣,水蒸氣推動(dòng)蒸汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,最終實(shí)現(xiàn)了核能到

11、電能的轉(zhuǎn)換.(3)核電站所需的核能是利用原子核(選填“裂變”或“聚變”)所產(chǎn)生的,該變化是的(選填“可控”或“不可控”). 請(qǐng)?jiān)谙旅娴目崭裰刑钌线m當(dāng)?shù)膬?nèi)容:(1)從能源的分類來看,核能是屬于 .(選填“一次能源”或“二次能源”)(2)發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)是讓線圈在中旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生,這種現(xiàn)象在物理學(xué)中稱之為 現(xiàn)象. (4)如果核電站每年需要50t的核燃料,而同等規(guī)?；痣娬久磕晷枰?106t的煤炭,則6106t的煤炭完全燃燒放出的熱量是J(煤炭的熱值為3107J/kg). (5)核電站的核廢料具有性,對(duì)環(huán)境會(huì)造成相當(dāng)大的危害,因此要將核廢料深埋到人跡稀少的沙漠地帶,同時(shí)如何再開發(fā)新能源,又注意環(huán)境的保護(hù),是人

12、類面臨的一大課題. 解析(1)核能是一次能源;(2)發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)是讓線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)而切割磁感線運(yùn)動(dòng),從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,這就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象.(3)核電站是利用原子核裂變發(fā)生可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)釋放的大量核能來發(fā)電的.(4)6106t的煤炭完全燃燒放出的熱量:Q=mq=6109kg3107J/kg=1.81017J.(5)核電站的核廢料具有放射性,會(huì)對(duì)環(huán)境造成相當(dāng)大的危害.例6探索創(chuàng)新題閱讀短文,回答問題.核能的利用核能的利用在常規(guī)化石能源非常緊缺的今天,核能受到越來越高度的重視,如今美國(guó)電力的21%是來自核電.核電站的大體組成如圖22-8所示,核材料在原子反應(yīng)堆中發(fā)生核反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱能,冷卻劑將這

13、些熱能帶到熱交換器將水變成水蒸氣,水蒸氣推動(dòng)蒸汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,最終實(shí)現(xiàn)了核能到電能的轉(zhuǎn)換.(3)核電站所需的核能是利用原子核(選填“裂變”或“聚變”)所產(chǎn)生的,該變化是的(選填“可控”或“不可控”). 請(qǐng)?jiān)谙旅娴目崭裰刑钌线m當(dāng)?shù)膬?nèi)容:(1)從能源的分類來看,核能是屬于 .(選填“一次能源”或“二次能源”)(2)發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)是讓線圈在中旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生,這種現(xiàn)象在物理學(xué)中稱之為 現(xiàn)象. (4)如果核電站每年需要50t的核燃料,而同等規(guī)?；痣娬久磕晷枰?106t的煤炭,則6106t的煤炭完全燃燒放出的熱量是J(煤炭的熱值為3107J/kg). (5)核電站的核廢料具有性,對(duì)環(huán)境會(huì)造成相當(dāng)大的危害,

14、因此要將核廢料深埋到人跡稀少的沙漠地帶,同時(shí)如何再開發(fā)新能源,又注意環(huán)境的保護(hù),是人類面臨的一大課題. 一次能源磁場(chǎng)電流電磁感應(yīng)裂變可控1.81017放射例7綜合應(yīng)用題蕪湖核電項(xiàng)目已正式定址繁昌縣蘆南鎮(zhèn)徐圩村芭茅山.核電站所用的核燃料屬于不可再生能源,在反應(yīng)堆中,核燃料發(fā)生變釋放出大量的核能,最后發(fā)電機(jī)利用 原理產(chǎn)生電.蕪湖核電項(xiàng)目建成后,四臺(tái)機(jī)組年發(fā)電總量約為31010kWh,這些電能相當(dāng)于完全燃燒 kg的煙煤釋放出的熱量(煙煤的熱值為3107J/kg). 1771.08 103 10 J / kgQJq解析核電站的核心是反應(yīng)堆,它以鈾為核燃料,反應(yīng)堆中放出的核能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽的內(nèi)能,內(nèi)能轉(zhuǎn)

15、化成汽輪機(jī)的機(jī)械能,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為電能.放出的熱量Q=W=31010kWh=1.081017J,相當(dāng)于完全燃燒煙煤的質(zhì)量m=3.6109kg.3.6109核裂電磁感應(yīng)例8閱讀理解題閱讀下面材料,回答問題.放射性的發(fā)現(xiàn)放射性的發(fā)現(xiàn)1896年,法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾在研究物質(zhì)的熒光時(shí)發(fā)現(xiàn),某些鈾鹽能放射一種人眼看不到的射線,它能透過黑紙、玻璃、金屬箔等使照相底片感光,這種鈾鹽放到黑暗處存放數(shù)月之后,使照片感光的能力不減,貝克勒爾由此得出結(jié)論:這種射線不是熒光.他發(fā)現(xiàn)射線可以使空氣電離,使驗(yàn)電器放電,他還發(fā)現(xiàn),所有的鈾鹽都能放出這種射線,金屬鈾更為明顯.1898年,居里夫人和施密特各

16、自獨(dú)立觀察到釷的化合物也能放出類似的射線,指出放射性的強(qiáng)弱與釷(或鈾等)在化合物中的含量成正比,而與它們所處的化學(xué)狀態(tài)、外界溫度、壓力變化無關(guān).她推斷放射現(xiàn)象是一種原子現(xiàn)象,并把這種現(xiàn)象稱為放射性,這使居里夫人堅(jiān)持不懈地從天然鈾礦中去尋找放射性的來源.她在放射性的研究中,推斷出釙和鐳元素的存在,并測(cè)出鐳的原子量.1898年后,盧瑟福等人用垂直于射線方向加磁場(chǎng)的方法對(duì)射線的性質(zhì)進(jìn)行了研究,證實(shí)射線是帶正電的粒子束(后來證明是氦原子核),射線帶負(fù)電荷,射線是電磁波.放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),使人類的認(rèn)識(shí)逐步深入到原子的內(nèi)部原子核,近代科學(xué)中核技術(shù)的發(fā)展與放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是分不開的.(1)以上材料中你知道具有放射性的元素有、;放射性現(xiàn)象中的射線與可見光比較有哪些特點(diǎn)?(2)你了解生活中有哪些地方利用了放射性物質(zhì)?放射性物質(zhì)又有哪些危害?請(qǐng)你各舉一例.(3)用什么樣的實(shí)驗(yàn)才能判斷射線帶不帶電?帶哪種電?(4)原子核物理的知識(shí)可以應(yīng)用到下面幾項(xiàng)工作中,其中哪項(xiàng)不是放射現(xiàn)象的應(yīng)用()A.檢查金屬板內(nèi)部的砂眼B.處理種子使農(nóng)作物