3.7核能（講義）（原卷版）

浙教版九年級(jí)上冊(cè)第三章第七節(jié)核能【知識(shí)點(diǎn)分析】一.裂變和聚變1.核能：原子核是可以轉(zhuǎn)變的。原子核在轉(zhuǎn)變過(guò)程中所釋放出的能量，核能是從原子核內(nèi)部釋放出來(lái)的，它比物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中釋放出的化學(xué)能要大得多。2.原子核的的裂變和聚變是獲得核能的兩條途經(jīng).（1）核裂變：是質(zhì)量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個(gè)新原子核并且釋放出巨大能量的現(xiàn)象。例如，用中子轟擊鈾235原子核，可以使鈾核裂變變?yōu)楹ず撕弯^核，同時(shí)向外釋放能量，并產(chǎn)生23個(gè)新的中子。如果產(chǎn)生的中子繼續(xù)轟擊著其他鈾核，引起鈾核裂變，就會(huì)導(dǎo)致越來(lái)越多的鈾核不斷的發(fā)生裂變，放出越來(lái)越多的能量。這種連鎖式的鈾裂變反應(yīng)稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。原子的核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加以控制，在短時(shí)間內(nèi)形成雪崩式的裂變反應(yīng)，就會(huì)放出巨大能量而產(chǎn)生猛烈的核爆炸，原子彈就是運(yùn)用這個(gè)原理制造的。（2）核聚變：是2個(gè)質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新原子核，同時(shí)釋放出能量的現(xiàn)象。例如，氚核（核內(nèi)有一個(gè)質(zhì)子、一個(gè)中子的氫核）和氚核（核內(nèi)有一個(gè)質(zhì)子、兩個(gè)中子的氫核）在高溫下聚合成氦核，并向外放出能量，在消耗質(zhì)量相同的核材料時(shí)，核聚變比核裂變釋放更多的核能。核聚變需要極高的溫度，所以也叫做熱核反應(yīng)。熱核反應(yīng)一旦發(fā)生，就不再需要外界給它能量，依靠自身產(chǎn)生的熱就會(huì)使核反應(yīng)繼續(xù)下去。氫彈就是根據(jù)核聚變的原理制造的，它的威力比原子彈大得多。二.核能的和平利用核電站（1）核電站：如果能夠按需求控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，使原子核的裂變反應(yīng)持續(xù)而緩慢地進(jìn)行，核能有控制地平穩(wěn)釋放，這樣的核能就可以為人類和平建設(shè)服務(wù)?？煽刂频剡M(jìn)行核反應(yīng)的裝置稱為核反應(yīng)堆。核電站就是利用核反應(yīng)堆提供的能量，使水變成水蒸氣，再利用高溫高壓的蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電的。（2）太陽(yáng)：太陽(yáng)巨大能量就是內(nèi)部核聚變產(chǎn)生的。在太陽(yáng)的內(nèi)部，氫原子核在超高溫下發(fā)生核聚變，釋放出巨大的核能。這些能量再?gòu)奶?yáng)核心向外擴(kuò)散到太陽(yáng)表面，然后，大部分太陽(yáng)能以熱和光的形式向四周輻射出去，其中有一部分到達(dá)地球表面。人們雖然能夠控制核裂變的速度，但還是沒(méi)有找到實(shí)用的控制核聚變反應(yīng)的方式，所以，直到現(xiàn)在人類還不能和平利用核聚變的能量。放射性1.放射性：早在100多年前，科學(xué)家貝克勒爾、居里夫人等發(fā)現(xiàn)鈾、釷、鐳等元素能夠自發(fā)的放出穿透力很強(qiáng)的射線。居里夫人把元素具有這種輻射能力叫做放射性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，許多天然存在的元素也具有放射性。2.原子的裂變也會(huì)產(chǎn)生一些放射性物質(zhì)。放射性物質(zhì)放出的射線到底是什么？α射線：是帶正電的高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核流β射線：是帶負(fù)電的高速運(yùn)動(dòng)的電子流。γ射線：是能量很高的電磁波。α射線穿透能力最弱，β射線穿透能力較強(qiáng)，γ射線穿透能力最強(qiáng)能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土。放射性現(xiàn)象在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。工業(yè)上利用放射性來(lái)測(cè)量物體厚度。農(nóng)業(yè)上利用放射性照射種子，使種子變異，培育新的優(yōu)良品種；利用放射性還可以殺菌。醫(yī)療上利用γ射線治療癌癥?！纠}分析】【例1】電影《厲害了，我的國(guó)》在全國(guó)各大影院火爆上映。特別是作為大國(guó)工程“一帶一路”國(guó)家名片的“華龍一號(hào)”核電機(jī)組（如圖），代表創(chuàng)新成果的人造太陽(yáng)，在影片中亮相，再次彰顯了大國(guó)實(shí)力。下列關(guān)于“華龍一號(hào)”核電中核能說(shuō)法正確的是（）A．核能直接轉(zhuǎn)化為電能B．該原理與太陽(yáng)釋放能量的原理相同C．利用核裂變?cè)鞤．核能是原子內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)釋放出來(lái)的能量【例2】如圖所示是三門核電站的建筑圖，下列關(guān)于核電站的說(shuō)法正確的是（

）A．核電站發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化形式是核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能B．核電站的發(fā)電原理與太陽(yáng)的熱核反應(yīng)相同C．核反應(yīng)產(chǎn)生的輻射都是有害的D．核反應(yīng)都是可以控制的【例3】電影《流浪地球》開啟了中國(guó)科幻電影元年，影片中涉及到許多我們學(xué)過(guò)的科學(xué)知識(shí)，以下觀點(diǎn)正確（

）A．在太陽(yáng)內(nèi)部，發(fā)生核裂變產(chǎn)生光和熱B．地球發(fā)動(dòng)機(jī)噴射的燃?xì)馔苿?dòng)地球前進(jìn)，說(shuō)明物體間力的作用是相互的C．關(guān)閉地球發(fā)動(dòng)機(jī)后地球仍能向前運(yùn)動(dòng)，這是由于受到慣性的作用D．開啟地球發(fā)動(dòng)機(jī)使地球加速前進(jìn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒【例4】2020年9月2日，經(jīng)國(guó)家批準(zhǔn)，正式同意建設(shè)溫州蒼南核電站。核電站就是利用核反應(yīng)堆提供的能量，使水變成蒸汽，再利用高溫高壓的蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電的。在核電站的發(fā)電過(guò)程中，能量轉(zhuǎn)化順序正確的是()A．核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能 B．化學(xué)能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能C．核能→內(nèi)能→電能→機(jī)械能 D．核能→化學(xué)能→機(jī)械能→電能【例5】電影《厲害了，我的國(guó)》自3月2日在全國(guó)上映來(lái)燃爆各大影院。特別是作為大國(guó)工程和“一帶一路”國(guó)家名片的“華龍一號(hào)”核電機(jī)組（如圖），代表創(chuàng)新成果的人造太陽(yáng)在影片中亮相，再次彰顯了大國(guó)實(shí)力很是搶鏡！目前關(guān)于核電站說(shuō)法正確的是（）A．利用核聚變?cè)鞡．利用核裂變?cè)鞢．核能直接轉(zhuǎn)化為電能D．核能是原子內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)釋放出來(lái)的能量【例6】利用核能發(fā)電(如圖)是人們和平利用核能的一個(gè)重要方向，下列有關(guān)核電站的敘述正確的是(

)A．核反應(yīng)堆利用核聚變?cè)韥?lái)工作的B．發(fā)電機(jī)工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．能量轉(zhuǎn)化順序是:核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能D．核反應(yīng)過(guò)程屬于化學(xué)變化【例7】關(guān)于核電站，下列說(shuō)法中不正確的是（）A．核電站的核心是核反應(yīng)堆，它可以將核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．核電站是利用核聚變產(chǎn)生的能量來(lái)發(fā)電的C．反應(yīng)堆中的反應(yīng)是可控的，核電是清潔的、高效的D．核電站中用到的蒸汽輪機(jī)屬于熱機(jī)【例8】（2021·臺(tái)州期末）盡管日本福島核電站發(fā)生了嚴(yán)重的核泄漏事故，但人們不會(huì)因此停下和平利用核能發(fā)電為人類造福的腳步。關(guān)于現(xiàn)已建成的核電站，下列說(shuō)法正確的是（?）A．核電站發(fā)電是利用核裂變?cè)鞡．核電站發(fā)電是利用可控?zé)岷朔磻?yīng)C．核反應(yīng)堆的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度是不可控的D．核反應(yīng)堆工作時(shí)直接將核能轉(zhuǎn)化為電能【例9】下列關(guān)于核能的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．核電站是利用核能來(lái)發(fā)電的B．核反應(yīng)堆中發(fā)生的是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)C．核電站發(fā)生泄漏時(shí)會(huì)對(duì)人和生物造成傷害D．核廢料不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染【例10】2016年1月6日，朝鮮官方宣布首次氫彈試驗(yàn)成功。很多國(guó)家和組織對(duì)朝鮮這一威脅國(guó)際和平與地區(qū)安全的行為進(jìn)行了強(qiáng)烈譴責(zé)。下列關(guān)于原子彈、氫彈等的說(shuō)法正確的是A．核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是不可控制的B．核能只能用來(lái)制造原子彈和氫彈，目前尚不能和平利用C．氫彈爆炸是利用核裂變、原子彈爆炸是利用核聚變釋放出巨大的能量D．核泄漏對(duì)人和其他生物傷害極大，用混凝土封存核反應(yīng)堆是防止核泄漏的方法之一【例11】以下對(duì)于放射線的說(shuō)法正確的是（）A．放射線無(wú)污染，無(wú)公害，使用時(shí)十分安全簡(jiǎn)單B．利用放射線時(shí)，要進(jìn)行有效的防護(hù)和防止污染C．放射線對(duì)人畜傷害嚴(yán)重，有弊無(wú)利，難于利用D．α射線和β射線是有益的，而γ射線是有害的【例12】下列關(guān)于核能說(shuō)法正確的是（）A．核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是不可控制的B．核電站產(chǎn)生的核廢料仍具有放射性，一般深埋在人煙稀少的地方C．核反應(yīng)堆可將核能直接轉(zhuǎn)化成電能D．我國(guó)已建成可控核聚變反應(yīng)堆【例13】伊朗核問(wèn)題一直是美國(guó)等西方國(guó)家極為關(guān)注的問(wèn)題，2011年9月12日伊朗首座電站布什爾核電站在經(jīng)歷30多年的努力終于落成發(fā)電。這引起了全世界的關(guān)注，以下關(guān)于核能發(fā)電的說(shuō)法中不正確的是（）A．核廢料具有放射性B．核能發(fā)電會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳C．核電的最大優(yōu)點(diǎn)之一是功率大D．核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可控的【例14】（2021·杭州期末）下列有關(guān)核能利用的敘述中，正確的是(

)A．氫彈是根據(jù)裂變的原理制成的，原子彈是根據(jù)聚變的原理制成的B．氫彈和原子彈爆炸時(shí)能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化是有方向性的C．目前核電站的反應(yīng)堆中發(fā)生的是可控制的核聚變D．核電站中的能量轉(zhuǎn)化順序是：核能→化學(xué)能→內(nèi)能→電能【例15】（2022·湖州期末）2021年12月3日，中國(guó)南方首個(gè)核能供熱項(xiàng)目在浙江海鹽正式投運(yùn)。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．核電站利用核裂變釋放的核能B．核反應(yīng)堆將核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．核反應(yīng)堆中鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的D．核電站產(chǎn)生的核廢料對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染【例16】聚變核能是一種全新的能源形式，由我國(guó)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件在國(guó)際上率先通過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，下圖為熱核聚變的模式圖：（1）核聚變的原料主要是氘和氖，由圖可知氘或氚的質(zhì)子數(shù)為________。（2）核聚變跟其它的能源比較優(yōu)點(diǎn)是_____?！纠?7】秦山核電基地是中國(guó)核電機(jī)組數(shù)量最多、堆型最豐富、裝機(jī)最大的核電基地。如圖所示是該核電站的基本組成圖，核反應(yīng)堆是將核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置，它獲得核能的途徑是______,而發(fā)電機(jī)則是將____能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

第17題圖【例18】如圖所示，為了形象的描述核能的獲得，兩位同學(xué)分別畫了一張利用核能途徑的原理圖；圖乙表示的是_____。核能發(fā)電是通過(guò)核能→_____→機(jī)械能→電能的轉(zhuǎn)化途徑為人類服務(wù)。核電站一般建在海邊，方便用水來(lái)給高溫的核反應(yīng)堆降溫，這是用_____的方法來(lái)改變內(nèi)能的?！纠?9】三門核電站是浙江省第二座核站，裝機(jī)總功率為750萬(wàn)千瓦。該核電站獲取核能的途徑如圖_____（選填“甲”或“乙”）所示，反應(yīng)堆中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化為_____。該核電站的年發(fā)電量為_____千瓦時(shí)（一年以360天計(jì)）【例20】中科院的“人造太陽(yáng)”EAST物理實(shí)驗(yàn)獲重大突破，實(shí)驗(yàn)中首次實(shí)現(xiàn)持續(xù)時(shí)間達(dá)102秒的超高溫長(zhǎng)脈沖等離子體放電，為目前世界最長(zhǎng)。（1）“人造太陽(yáng)”獲得核能的方式是_________。（2）我國(guó)不久前研制出一臺(tái)人造太陽(yáng)的必備“移動(dòng)電源”立式脈沖發(fā)電機(jī)組，這臺(tái)發(fā)電機(jī)組在短時(shí)運(yùn)行功率達(dá)3x105千瓦，則該發(fā)電機(jī)組在該功率下36s的時(shí)間釋放電能為________千瓦時(shí).（3）“人造太陽(yáng)”從上世紀(jì)50年代開始到現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)行了半個(gè)世紀(jì)，下列觀點(diǎn)支持繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)研究的是：_________。A．“人造太陽(yáng)”實(shí)驗(yàn)人力財(cái)力投入很大，得不償失。B．“人造太陽(yáng)”實(shí)驗(yàn)表明可以通過(guò)核變化來(lái)提供大量的能源。C．“人造太陽(yáng)”一旦投入使用，可以緩解傳統(tǒng)能源危機(jī)問(wèn)題D．“人造太陽(yáng)”產(chǎn)生的核輻射小，核廢料少，基本不污染環(huán)境。E.“人造太陽(yáng)”需要利用多種高能量方式驅(qū)動(dòng)，條件苛刻，難實(shí)現(xiàn)持續(xù)供電?！纠?1】2020年4月2日，中科院的“人造太陽(yáng)”實(shí)現(xiàn)1億度運(yùn)行近10秒，為目前世界最長(zhǎng)，其原理如下圖。（1）“人造太陽(yáng)”獲得核能的方式是_____；（2）“人造太陽(yáng)”實(shí)驗(yàn)從上世紀(jì)50年代開始到現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)行了半個(gè)多世紀(jì)。下列觀點(diǎn)中，