3.7核能-2022-2023學年九年級科學上冊同步2024課堂（浙教版）

第七節(jié)核能九年級科學第三章能量的轉化與守恒

人類所利用的能源絕大多數(shù)是由核能轉化而來的，因為從太陽射向地球的電磁能就是太陽內部進行著的核聚變而產(chǎn)生的，那么，核能是怎樣產(chǎn)生的？人類是如何有效的控制和利用核能的？課堂導入知識點分析基礎知識點的羅列和例題難點易錯點和知識點總結011.核能：原子核是可以轉變的。原子核在轉變過程中所釋放出的能量，核能是從原子核內部釋放出來的，它比物質在化學反應中釋放出的化學能要大得多。2.核能的應用：核電站

原子彈

氫彈

一.裂變和聚變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：是質量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個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，同時向外釋放能量，并產(chǎn)生2-3個新的中子。如果產(chǎn)生的中子繼續(xù)轟擊著其他鈾核，引起鈾核裂變，就會導致越來越多的鈾核不斷的發(fā)生裂變，放出越來越多的能量。這種連鎖式的鈾裂變反應稱為鏈式反應。原子的核裂變的鏈式反應不加以控制，在短時間內形成雪崩式的裂變反應，就會放出巨大能量而產(chǎn)生猛烈的核爆炸，原子彈就是運用這個原理制造的。一.裂變和聚變2.原子核的的裂變和聚變是獲得核能的兩條途經(jīng).（2）核聚變：是2個質量較小的原子核結合成質量較大的新原子核結合成質量較大的新原子核，同時釋放出能量的現(xiàn)象。例如，氚核（核內有一個質子、一個中子的氫核）和氚核（核內有一個質子、兩個中子的氫核）在高溫下聚合成氦核，并向外放出能量，在消耗質量相同的核材料時，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。熱核反應一旦發(fā)生，就不再需要外界給它能量，依靠自身產(chǎn)生的熱就會使核反應繼續(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。一.裂變和聚變（1）核電站：如果能夠按需求控制鏈式反應的速度，使原子核的裂變反應持續(xù)而緩慢地進行，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服務?？煽刂频剡M行核反應的裝置稱為核反應堆。核電站就是利用核反應堆提供的能量，使水變成水蒸氣，再利用高溫高壓的蒸汽推動汽輪發(fā)電機發(fā)電的。二.核能的和平利用----核電站（2）太陽：太陽巨大能量就是內部核聚變產(chǎn)生的。在太陽的內部，氫原子核在超高溫下發(fā)生核聚變，釋放出巨大的核能。這些能量再從太陽核心向外擴散到太陽表面，然后，大部分太陽能以熱和光的形式向四周輻射出去，其中有一部分到達地球表面。人們雖然能夠控制核裂變的速度，但還是沒有找到實用的控制核聚變反應的方式，所以，直到現(xiàn)在人類還不能和平利用核聚變的能量。二.核能的和平利用----核電站1.放射性：早在100多年前，科學家貝克勒爾、居里夫人等發(fā)現(xiàn)鈾、釷、鐳等元素能夠自發(fā)的放出穿透力很強的射線。居里夫人把元素具有這種輻射能力叫做放射性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，許多天然存在的元素也具有放射性。2.原子的裂變也會產(chǎn)生一些放射性物質。放射性物質放出的射線到底是什么？α射線：是帶正電的高速運動的氦原子核流β射線：是帶負電的高速運動的電子流。γ射線：是能量很高的電磁波。三．放射性α射線穿透能力最弱，β射線穿透能力較強，γ射線穿透能力最強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)療領域都有廣泛應用。工業(yè)上利用放射性來測量物體厚度。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。三．放射性典例精析精選近年各地中考、一模以及名校練習等好題進行分析02【例1】（2022·湖南益陽中考）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【例2】（2022·山東濟南一模）繼高鐵之后，“華龍一號”核電裝置成為了我國的另一“國之重器”，已經(jīng)和多個國家簽訂了核能發(fā)電項目。如圖是核電站工作流程圖，關于流程中各裝置的能量轉化，正確的是（）A．核反應堆：核能轉化為電能 B．蒸汽輪機：內能轉化為機械能C．發(fā)電機：電能轉化為機械能 D．電驅動器：機械能轉化為電能【答案】B【例3】（2022·貴州貴陽中考）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【例4】（2021·湖北隨州中考）2021年4月，日本政府擬定將福島第一核電站中核廢水排入太平洋的計劃，消息一出立刻引起了亞太地區(qū)乃至世界各國的不安。如圖，媒體報道:福島核電站的廢水中含有大量具有放射性的核物質。結合上述材料判斷以下說法錯誤的是（）A．核電站是利用裂變的鏈式反應發(fā)電的B．核能可以直接從自然界獲得，屬于一次能源C．核能屬于不可再生能源D．核能是高風險能源，世界各國應徹底拋棄對核能的利用【答案】D【例5】（2021·四川成都·中考真題）2021年5月19日，中俄兩國核能合作項目在兩國領導人見證下正式開工。下列關于核能、原子核的說法，正確的是（）A．太陽能來自太陽內部物質的核裂變反應

B．核反應堆發(fā)生的鏈式反應是可以控制的C．核廢料可直接排放，無需任何處理試驗

D．原子核是由質子、中子和電子組成【答案】B【例6】（2022·湖北宜昌·一模）2021年12月4日，中國新一代人造太陽研究裝置-環(huán)流器二號M裝置（HL-2M）在成都建成并實現(xiàn)首次放電，它與太陽發(fā)光的方式相同。下列關于核聚變的認識中正確的是（）A．核聚變釋放能量利用率可達100%

B．標志著核聚變發(fā)電已進入實用階段C．人類向可控核聚變又邁進一步

D．聚變是原子核發(fā)生分裂【答案】C【例7】（2022·山東日照·一模）下列關于核能、原子核的說法，正確的是（）A．太陽能來自太陽內部物質的核裂變反應

B．核反應堆發(fā)生的鏈式反應是可以控制的C．核廢料可直接排放，無需任何處理試驗

D．原子核是由質子、中子和電子組成【答案】B【例8】（2019·湖北武漢·中考真題）關于核能和太陽能，下列說法錯誤的是A．裂變也稱為熱核反應，裂變時會釋放出巨大的核能B．核電站利用核能發(fā)電，它的核心設備是反應堆C．太陽能是可再生能源，核能是不可再生能源D．太陽能和核能均屬于一次能源【答案】A【例9】（2020·遼寧撫順·一模）如圖所示為核動力火箭的模型，它的動力主要來自核燃料發(fā)生_____（填“裂變”或“聚變”）獲得。核動力火箭頭部涂有特殊的固態(tài)“燒蝕材料”，當其穿越大氣層時，該“燒蝕材料”可以通過先_____后再汽化，能夠_____（填“吸收”或“放出”）熱量，對火箭起到保護作用?！敬鸢浮?/p>

裂變

熔化

吸收【例11】（2020·廣東韶關·一模）獲取核能有兩條途徑﹣﹣重核的裂變和輕核的聚變，核電站是利用核的_____（選填“裂變”或“聚變”）來獲得核能的，是______（選填“甲”或“乙”）圖所示途徑；太陽的本質便是個巨大的核______（選填“裂變”或“聚變”）工廠，提供了對地球至關重要的光和熱?！敬鸢浮?/p>

裂變

甲

聚變【例12】（2020·江蘇揚州·二模）核能作為一種新能源，正在逐步被人們開發(fā)和利用，核電站是利用核能發(fā)電，如圖所示核燃料在反應堆內通過核_____（選填“裂變”或“聚變”）的方式，把核能轉化為電能輸送到國家電網(wǎng)，供千家萬戶使用。我國家庭照明電路的電壓是_____V。核能是_____（選填“可再生”或“不可再生”）能源?！敬鸢浮?/p>

裂變

220

不可再生【例12】（2022·廣東·模擬預測）如圖所示是我國進行海上閱兵時的核潛艇，核潛艇中的核反應堆發(fā)生的是核______（選填“裂變”或“聚變”），產(chǎn)生電能提供給設備使用，電能屬于______次能源，若1kg鈾原子核完全反應產(chǎn)生的能量相當于完全燃燒2400t煤產(chǎn)生的能量，則70g鈾核完全反應可使______kg的水溫度升高80℃（煤的熱值為3×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃），不考慮能量損失）?！敬鸢浮?/p>

裂變

二

【例13】（2020·山東濟南·二模）如圖是位于廣東省陽江市、目前我國最大的核電站——陽江核電站（NPP），總裝機容量6GW。它是利用______（選填“核聚變”或“核裂變”）釋放的能量來發(fā)電的；核電站使用的核燃料來自一些特殊的天然礦物資源，這些礦物資源屬于______（選填“可再生能源”或“不可再生能源”）?！敬鸢浮?/p>

核裂變

不可再生能源【例14】（2021·山東·模擬預測）獲取核能有兩種途徑﹣﹣核裂變和核聚變，目前人類和平利用核能發(fā)電是如圖______所示的途徑，氫彈爆炸的原理跟______是一樣的。（選填甲或乙）【答案】

甲

乙【例15】（2021·遼寧撫順·三模）如圖所示，2020年12月4日14時02分，新一代“人造太陽”裝置﹣﹣中國環(huán)流器二號M裝置（HL﹣2M）在成都建成并實現(xiàn)首次放電，標志著我國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術，為核______（選填“聚變”或“裂變”）堆自主設計與建造打下堅實基礎。核電站發(fā)電過程是核能轉化為蒸汽的內能，通過汽輪機轉化為______能，再通過______機轉化為電能?！敬鸢浮?/p>

聚變

機械

發(fā)電【例16】（2022·廣東揭陽·一模）如圖所示，中國“人造太陽”﹣﹣大型核實驗裝置“東方超環(huán)”（EAST）取得重大突破，它主要是讓含有質子和______的氫原子核在超高溫下發(fā)生______（選填“裂變”或“聚變”），從而獲得核能的研究裝置，這與核電站獲得核能的方式______（選填“相同”或“不同”）?！敬鸢浮?/p>

中子

聚變

不同【例17】（2021·遼寧沈陽·二模）在太陽內部，氫原子核發(fā)生______（選填“熱核反應”或“鏈式反應”）釋放出巨大的核能。太陽能屬于______（選填“一次”或“二次”）能源?！敬鸢浮?/p>

熱核反應

一次【例18】（2019·遼寧錦州·中考真題）我國自行研制的新型核潛艇利用核反應堆中發(fā)生的_____(填“核裂變”或“核聚變”)提供動力．核能屬于_____(填“可再生”或“不可再生”)能源．【答案】

核裂變

不可再生【例19】（2022·廣東·中山市黃圃鎮(zhèn)中學一模）如題圖所示是盧瑟福原子結構模型，原子核是由和中子構成。原子核一旦發(fā)生分裂或聚合就會釋放出巨大的能量——核能，核能是一種_____（選填“可再生”或“不可再生”）能源。核電站利用中子轟擊鈾核以核_____（選填“裂變”或“聚變”）方式獲取核能?！敬鸢浮?/p>

不可再生

裂變【例20】（2022·廣東·深圳實驗學校三模）如圖是核電站發(fā)電和供電的流程圖，請回答以下問題：（1）核