22.2核能（分層作業(yè)）九年級物理全一冊（人教版）

22.2核能一、核能1.物理學家湯姆森發(fā)現(xiàn)了，說明原子是可分的，原子是由和構成的，其中帶正電，帶負電．【答案】電子，原子核，電子，原子核，電子?！窘馕觥咳藗冊菊J為原子不可再分，但湯姆生從原子中發(fā)現(xiàn)電子，就可以說明原子是可以再分的；盧瑟福認為原子由原子核與核外電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成，中子不帶電，質(zhì)子帶正電，電子帶負電。2.下列關于原子核的描述：①通常是由中子和電子構成；②通常是由質(zhì)子和中子構成；③帶正電荷；④不顯電性；⑤不能再分；⑥跟原子比較體積很小，但卻幾乎集中了原子的全部質(zhì)量。其中正確的是（）A.②④⑥B.②③⑥C.①③⑤D.①④⑤【答案】B?！窘馕觥扛鶕?jù)原子核的結構繼續(xù)分析：原子核通常是由質(zhì)子和中子構成；帶正電荷；跟原子比較體積很小，但卻幾乎集中了原子的全部質(zhì)量，②③⑥均正確。所以選B。3.如圖，用中子轟擊質(zhì)量較大的鈾核，變成兩個質(zhì)量中等的原子核和新的中子，使其發(fā)生___變，同時釋放巨大的_____能。產(chǎn)生的新中子又會轟擊其他的鈾核，于是發(fā)生了______反應。如果這種反應加以控制，就可以用來發(fā)電，如果不加以控制就可以用來制造原子彈?！敬鸢浮苛眩?，鏈式?！驹斀狻坑弥凶愚Z擊質(zhì)量比較大的鈾核，使其發(fā)生分裂并釋放新的中子，在分裂的同時會釋放巨大的能量，這種獲得核能的方式叫核裂變。產(chǎn)生的新中子又會轟擊其他的鈾核，于是就導致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能，這就是核裂變中的鏈式反應。二、裂變4.如圖是用中子轟擊鈾235原子核產(chǎn)生氪核和鋇核的模型。下列敘述中正確的是（）A．該模型表示的是聚變B．該反應產(chǎn)生的中子可繼續(xù)轟擊其他鈾核形成鏈式反應C．該反應不會產(chǎn)生放射性物質(zhì)D．不能用該反應獲得能量的方式來發(fā)電【答案】B【詳解】A．觀察該模型發(fā)現(xiàn)，模型表示一個重核裂變?yōu)閮蓚€輕核，并釋放出能量，應為核裂變，故A錯誤；B．一個重原子核裂變產(chǎn)生兩個輕原子核，并釋放出中子，產(chǎn)生的中子具有能量，可繼續(xù)轟擊其他鈾核發(fā)生裂變，形成鏈式反應，故B正確；C．核反應產(chǎn)生的核廢料都具有放射性，故C錯誤；D．目前人類可以控制核裂變，所以可以用該反應獲得能量來發(fā)電，故D錯誤。故選B。5．如圖所示為江蘇省連云港市的田灣核電站發(fā)電流程圖，在核電站的發(fā)電過程中，核能的獲取途徑及能量轉化順序正確的是（）A．聚變：核能→內(nèi)能→化學能→電能B．聚變：核能→內(nèi)能→機械能→電能C．裂變：核能→內(nèi)能→機械能→電能D．裂變：核能→內(nèi)能→化學能→電能【答案】C.【解析】本題介紹了利用核能發(fā)電的基本流程，核反應堆通過裂變把核能轉化為水蒸氣的內(nèi)能，通過汽輪機把內(nèi)能轉化為機械能，再通過發(fā)電機把機械能轉化為電能。6．核能作為一種新型能源正在逐步被人們開發(fā)和利用，它屬于_______（選填“一次”或“二次”）能源。核電站的核心設備是核反應堆，核反應堆利用的是核材料發(fā)生______（選填“核裂變”或“核聚變”）提供能量，如圖是核電站的工作流程，其能量轉換過程：核能→內(nèi)能→_____→電能?！敬鸢浮恳淮?，核裂變，機械能。【詳解】核能可以直接從自然界獲取，它屬于一次能源。核反應堆利用不帶電的中子轟擊鈾核，發(fā)生可控核裂變產(chǎn)生核能的。核電站發(fā)電過程中，先是將核裂變產(chǎn)生的核能轉化為內(nèi)能，內(nèi)能對外做功，轉化為機械能，然后機械能再通過發(fā)電機轉化為電能。7.如圖所示是核電站原理示意圖，對目前已建成運轉的核電站來說：（1）核電站的核心是，它是以（鈾/氫）為核燃料的，是利用原子核放出的能量來發(fā)電的；（2）在核電站里，能量的轉化過程是：反應堆中消耗能轉化為高溫蒸汽的能，通過汽輪發(fā)電機轉化為能；（3）核電站使用過的核廢料，它具有性，會對人和其他生物造成傷害，一般深埋在人煙稀少的地方；（4）秦山核電站的功率為3×105kW，如果1g鈾235完全裂變時產(chǎn)生的能量為8.2×1010J，并且假設所產(chǎn)生的能量都變成了電能，那么每年（按365天計算）要消耗鈾235的質(zhì)量為kg?！敬鸢浮浚?）核反應堆，鈾，裂變；（2）核，內(nèi)，電；（3）放射；（4）115.4.【詳解】（1）核電站的核心是核反應堆，它是以鈾為核燃料的，是利用原子核裂變的鏈式反應產(chǎn)生的能量來發(fā)電的。（2）核電站能量的轉化過程是：反應堆中消耗核能轉化為高溫蒸汽的內(nèi)能，通過汽輪發(fā)電機轉化為電能。（3）核電站使用過的核燃料稱為核廢料，它具有放射性，會對人和其他生物造成傷害，一般深埋在人煙稀少的地方。（4）核電站一年產(chǎn)生的能量為W=Pt=3.0×108W×365×24×3600s=9.4608×1015J1g鈾釋放的能量為8.2×1010J，則每年消耗鈾的質(zhì)量m三、聚變8.如圖所示是一種核反應的過程，這種反應的原理可用于制造（）A．原子彈 B．氫彈 C．導彈 D．普通炮彈【答案】B【詳解】AB．由圖可知，該反應為聚變反應，可以用來制作氫彈；原子彈是利用核裂變的原理來工作的。故B符合題意，A不符合題意；CD．導彈、普通炮彈都沒有用到核反應。故CD不符合題意。故選B。9．如圖所示，中國“人造太陽”——大型核實驗裝置“東方超環(huán)”（EAST）實現(xiàn)1.2億攝氏度101秒等離子體運行，創(chuàng)造了世界新紀錄．“東方超環(huán)”的反應原理與太陽類似，即通過（選填“裂變”或“聚變”）釋放巨大的核能，原子核能又轉化為能，從而獲得上億度的高溫．【答案】聚變，內(nèi)?！驹斀狻刻杻?nèi)部發(fā)生的是核聚變，“東方超環(huán)”的反應原理與太陽內(nèi)部一樣，為核聚變，釋放巨大的核能，原子核能又轉化為內(nèi)能。10.如圖所示，是（選填“核聚變”或“核裂變”）的過程。1g氫的同位素完全核變釋放的能量是3.36×1011J，相當于kg航空煤油完全燃燒釋放的能量?？傊貫?00噸的運載火箭，為了能順利到達月球，其自重的90%為航空煤油，如果未來使用氫核變供能，則只需攜帶氫的同位素g。（航空煤油的熱值是【答案】核聚變，8000，56.25?！驹斀狻繄D中兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核，并釋放出能量的過程，是核聚變。航空煤油的質(zhì)量m=航空煤油的質(zhì)量m煤=500×103kg×90%=4.5×105kg航空煤油完全燃燒放出的熱量Q放=m煤q=4.5×105kg×4.2×107J/kg=1.89×1013J如果未來使用氫核變供能，則只需攜帶氫的同位素的質(zhì)量m11.核能發(fā)電過程如圖，某一段時間，反應堆釋放能量為E1，發(fā)電機輸出電能為E2，則（）

A．E2一定小于E1B．利用核能發(fā)電沒有任何缺點C．核反應堆里，鈾發(fā)生聚變反應D．汽輪機是熱機的一種，它工作時，將機械能轉化為內(nèi)能【答案】A【詳解】A．能量在轉化過程中會有損耗，所以E2一定小于E1，故A符合題意；B．核能的安全性也是人們研究的一個重要課題，核廢料具有很強的放射性，對環(huán)境危害很大，應專門進行處置，故B不符合題意；C．在核反應堆中，核燃料（如鈾）發(fā)生核裂變釋出大量的核能，故C不符合題意；D．汽輪機工作時，將內(nèi)能轉化為機械能，故D不符合題意。故選A。12.（多選題）大亞灣核電站是我國第一座大型的商用核電站，年發(fā)電量約為450億千瓦時，為香港和珠三角地區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展和環(huán)境保護作出了巨大的貢獻。如圖所示核電站工作原理圖中，核電站以核反應堆來代替火電站的鍋爐，核燃料在核反應堆中釋放核能，核能轉變?yōu)閮?nèi)能來加熱水產(chǎn)生蒸氣，蒸汽通過管路進入汽輪機推動發(fā)電機發(fā)電。下列說法正確的是（）A．核能是一種清潔能源，所以使用時不需要在何防護B．水蒸氣推動汽輪機轉動，水蒸氣的內(nèi)能轉化汽輪機的機械能C．核電站利用核能發(fā)電，核反應堆中發(fā)生的鏈式反應是可控的D．質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂或者質(zhì)量較小的原子核相互結合時，都能釋放核能【答案】BCD【詳解】A．核能是未來的清潔能源，但核反應堆內(nèi)的鈾發(fā)生裂變時，會產(chǎn)生射線，對人和其它生物造成傷害，所以應在封閉的環(huán)境中進行，故A錯誤；B．水蒸氣推動汽輪機轉動時，水蒸氣對汽輪機做功，將蒸氣的內(nèi)能轉化為汽輪機的機械能，故B正確；C．核反應堆的鏈式反應是可控的，用以發(fā)電，鏈式反應不加以控制會變成毀滅性武器——原子彈爆炸，故C正確；D．核能的來源分為：裂變和聚變，質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂釋放出巨大的能量是裂變，質(zhì)量較小的原子核相互結合時釋放出巨大的能量是核聚變。故D正確。故選BCD。13.如圖是中國自主設計、建造的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置東方超環(huán)（簡稱EAST）的原理圖，它在1億度超高溫度下運行了近10秒。（1）該裝置被稱為“人造太陽”，其反應原理與太陽類似，通過核（選填“聚變”或“裂變”）釋放巨大的核能；（2）該裝置中，用通電線圈產(chǎn)生的磁場將超高溫等離子體約束在磁場中，這是利用了電流的；為了產(chǎn)生強磁場，線圈中需要很大的電流，若線圈有一定電阻，則線圈流過大電流后會產(chǎn)生大量熱量，這是因為電流具有（以上兩空均選填“熱效應”或“磁效應”）。所以該裝置的線圈使用超導材料繞制，這些線圈工作在零下296攝氏度的超低溫中，從而實現(xiàn)超導，處于超導狀態(tài)時的線圈的電阻為Ω；（3）“人造太陽”加熱功率超過1×1012W，若利用“人造太陽”發(fā)電，發(fā)電效率為60%，則每小時發(fā)電量達【答案】（1）聚變；（2）磁效應，熱效應，0；（3）6×1【詳解】（1）太陽內(nèi)部進行著核聚變，由氫原子核聚變成氦原子核，釋放出核能。“人造太陽”的反應原理與太陽相似，通過核聚變的途徑釋放出巨大能量，從而獲得高溫。（2）根據(jù)奧斯特實驗可知通電導線周圍存在磁場，由此可知該裝置中，用通電線圈產(chǎn)生的磁場將超高溫等離子體約束在磁場中，這是利用了電流的磁效應。根據(jù)焦耳定律可知電流具有熱效應，因此線圈流過大電流后會產(chǎn)生大量熱量，這說明電流具有熱效應。當在超低溫的溫度下導體電阻為0Ω的現(xiàn)象稱為超導現(xiàn)象，該導體材料較超導材料。（3）人造太陽每小時發(fā)電量為W=ηPt14．如圖所示是盧瑟福進行的α粒子散射實驗，結果發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原方向前進，但是有少數(shù)α粒子卻發(fā)生了較大的偏轉，并且有極少數(shù)的α粒子偏轉超過90°，有的甚至幾乎達到180°，像是被金箔彈了回來。（1）根據(jù)實驗現(xiàn)象，盧瑟福提出：“原子的大部分質(zhì)量集中到了一個很小的結構上”，這個“很小的結構”指的是；（2）1μm金箔包含了3000層金原子，絕大多數(shù)α粒子穿過后方向不變，下列有關該現(xiàn)象的解釋中合理的是_______。A．原子的質(zhì)量是均勻分布的

B．原子內(nèi)部絕大部分空間是空的（3）由上圖分析可得a粒子帶（選填“正電”或“負電”）。【答案】（1）原子核；（2）B；（3）正電.【詳解】（1）如果原子質(zhì)量分布均勻，少數(shù)α粒子就不會發(fā)生偏轉，發(fā)生了偏轉就說明原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，這個“很小的結構”指的是原子核。（2）原子核外部有一個相對非常大的空間，使絕大多數(shù)α粒子穿過后方向不變，故A不符合題意，B符合題意。故選B。（3）原子核帶正電，a粒子被彈開說明它和原子核帶了相同的電荷，同種電荷相互排斥，故a粒子帶正電。15．2021年11月15日，國家能源核能供熱商用示范工程二期450萬平方米項目在山東海陽正式投產(chǎn)，依托海陽核電，利用核電余熱供暖，使海陽成為全國首座零碳供暖城市。核能供暖主要是從核電機組二回路抽取蒸汽作為熱源，通過廠內(nèi)換熱首站、廠外供熱企業(yè)換熱站進行多級換熱，最后經(jīng)市政供熱管網(wǎng)將熱量傳遞至最終用戶。（1）圖甲所示的海陽核電站獲得核能利用的是可控制的核（選填“裂變”或“聚變”）。（2）傳統(tǒng)核電站的大體組成如圖乙所示，核反應過程中放出大量的熱量，這些熱量在熱交換器中加熱水，使水成高溫高壓的蒸汽進入蒸汽輪機。經(jīng)過蒸汽輪機的蒸汽之后進入冷凝器成水；（均填物態(tài)變化名稱）（3）核能供暖主要是從核電機組二回路抽取蒸汽作為熱源，在熱交換器中加熱供熱水，將其傳遞至用戶進行供暖。每個供暖季可節(jié)約原煤10萬噸，這些原煤完全燃燒放出的熱量為J，如果這些熱量的42%被水吸收，可以將kg的水從20℃加熱至80℃。[水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，原煤的熱值q=3×107J/kg]【答案】（1）裂變；（2）汽化，液化；（3）3×1015，5×109【詳解】（1）核電站是利用原子核裂變發(fā)生可控鏈式反應時釋放的大量熱量來發(fā)電的。（2）液態(tài)水變成氣態(tài)的水蒸氣，水發(fā)生了汽化現(xiàn)象，蒸汽進入冷凝器之后，變成水，是氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，發(fā)生了液化現(xiàn)象。（3）10萬噸原煤完全燃燒放出的熱量Q放=qm煤=3×107J/kg×10×107kg=3×1015J這些熱量的42%被水吸收，則水吸收的熱量Q吸=42%×Q放=42%×3×1015J=1.26×1015J由Q吸=cm?t可知水的質(zhì)量為m=16．（2020·廣東·統(tǒng)考中考真題）若把原子、原子核、電子看成球體，原子半徑的數(shù)量級為1010m，原子核半徑的數(shù)量級為1015m，電子半徑的數(shù)量級小于109nm。按尺度從大到小的排序是（

）A．原子、原子核、電子B．電子、原子、原子核C．原子核、原子、電子D．原子、電子、原子核【答案】A【詳解】因為1nm=109m，所以109nm=1018m故按尺度從大到小的排序是：原子、原子核、電子。故選A。17．（2022·貴州貴陽·統(tǒng)考中考真題）如圖所示，中國環(huán)流器二號M裝置在可控核聚變（人造太陽）上取得重大突破。核聚變過程中產(chǎn)生的能量是（）A．核能 B．動能 C．機械能 D．重力勢能【答案】A【詳解】人類獲得核能的途徑是核裂變和核聚變，所以核聚變過程中產(chǎn)生的能量是核能。故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。18．（2022·湖南益陽·統(tǒng)考中考真題）中國成功研發(fā)出了先進核裂變能——釷基熔鹽堆的第4代核反應堆發(fā)電技術，于2021年9月底在甘肅武威啟動試運行，創(chuàng)造了又一項奇跡，其技術應用屬于世界首次。釷基熔鹽堆具有產(chǎn)生的核廢料非常少、使用氟化鹽作為冷卻劑無需耗費大量水資源和熱轉換效率高等顯著優(yōu)點。下列有關釷基熔鹽堆的說法正確的是（）A．釷基熔鹽堆不產(chǎn)生核廢料B．釷基熔鹽堆需要大量水作冷卻劑，因此不可以建在內(nèi)陸C．釷基熔鹽堆的熱轉換效率比傳統(tǒng)的核反應堆還要低D．釷基熔鹽堆是利用核裂變放出的能量【答案】D【詳解】A．由題意知，釷基熔鹽堆具有產(chǎn)生的核廢料非常少，不是不產(chǎn)生核廢料，故A錯誤；B．由題意可知，釷基熔鹽堆使用氟化鹽作為冷卻劑無需耗費大量水資源，因此可以建在內(nèi)陸，故B錯誤；C．由題意可知，釷基熔鹽堆具有熱轉換效率高等顯著優(yōu)點，故C錯誤；D．釷基熔鹽堆是利用核反應堆的裂變的可控鏈式反應放出的能量，故D正確。故選D。19.（2021·湖南益陽·統(tǒng)考中考真題）我國的核電技術已進入世界先進行列。2021年5月19日下午，國家主席習近平在北京通過視頻連線，同俄羅斯總統(tǒng)普京共同見證兩國核能合作項目——田灣核電站和徐大堡核電站開工儀式。下列關于田灣核電站和徐大堡核電站的說法正確的是（）A．可以利用各種原子核發(fā)電B．利用核聚變發(fā)電C．發(fā)電后產(chǎn)生的核廢料仍然具有放射性D．核能能夠全部轉化為電能而沒有損失【答案】C【詳解】核電站是利用鈾核發(fā)生裂變而發(fā)電的，核反應堆在發(fā)電過程會產(chǎn)生內(nèi)能，不會將核能全部轉化為內(nèi)能，發(fā)電后產(chǎn)生的核廢料具有放射性，對人體