2023学年九年级物理全册第二十二章能源与可持续发展22.2核能精讲精练含解析新版（人教版）.doc

专题22.2 核能 课前预习 1．原子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，一旦使原子核分裂或聚合，就能释放出惊人的能量，这就是核能． 2．获得核能的两种方式：即原子核的核裂变和核聚变。核反应堆是利用可控核裂变工作的，原子弹是利用不可控核裂变制造的，氢弹是利用核聚变制造的．裂变的核燃料是铀235，聚变的核燃料是氘和氚． 知识点解读与例题突破 知识点一：核能 1. 原子、原子核：原子由原子核和核外电子（带负电）组成，原子核由中子（不带电）和质子（带正电）组成。 2.核能：原子核分裂或聚合时释放出的能量。 ①核裂变：用中子轰击较重的原子核，使其裂变为较轻原子核的一种核反应，如原子弹。核反应堆中的链式反应是可控的，原子弹的链式反应是不可控的。核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是核裂变反应。 ②核聚变：使较轻原子核结合成为较重的原子核的一种核反应，如氢弹。氢弹爆炸的聚变反应是不可控的。 【例题1】（2023年广西北部湾）中国援建了巴基斯坦的核电站，核电站的核反应堆利用原子核的__________（选填“裂变”或“聚变”）释放核能。Wi-fi无线上网是利用________（选填“电磁波”或“超声波”）传递信息。 【答案】裂变 聚变 【解析】目前的核电站的核反应堆都是利用原子核的裂变释放核能的；Wi-fi无线上网是通过电磁波来传递信息的。 知识点二：核能的优点和可能带来的问题： ①核能的优点：核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源。利用核能发电不仅可以节省大量的煤、石油等能，而且用料省，运输方便。核电站运行时不会产生二氧化碳、二氧化硫和粉尘等对大气和环境污染的物质，核电是一种比较清洁的能源。 ②利用核能可能带来的问题：如果出现核泄漏会造成严重的放射性环境污染。 【例题2】（2023年江西模拟题）你在学习过核能知识后，解决以下几个问题： （1）说出原子核的聚变的含义。 （2）人类关于核聚变的应用已经取得的成就是哪些？ （3）关于核聚变问题，还有什么急需解决的？ 【答案】见解析。 【解析】（1）将某些质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核，也会释放出巨大的核能，这就是聚变。 （2）氢弹是人类利用聚变制造的一种核武器。 （3）目前人类需要解决的技术问题是如何实现可控的聚变反应获取核能，当今研究的热点是磁约束的方法。 习题精练 一、选择题 1．（2023年四川内江）关于核聚变，下列说法正确的是（　　） A．原子核必须在超高温下才能发生聚变 B．任何两个原子核都可以发生聚变 C．原子弹爆炸时释放的巨大能量来自核聚变 D．目前人类已经建成核电站，利用核聚变发电 【答案】A 【解析】A.氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，发生聚变，故A正确。 B.自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素﹣﹣氘与氚的聚变，不是任意的原子核就能发生核聚变，故B错误。 C.原子弹是利用重核裂变（链式反应）而制成的核武器；原子弹爆炸时释放的巨大能量来自核裂变，故C错误。 D.目前人类己建成的核电站，都是利用核裂变发电，故D错误。 2.（2023年大连模拟题）在原子中，带负电的粒子是（　　） A．质子 B．中子 C．电子 D．原子核 【答案】C 【解析】由原子结构的相关知识可知：原子是由带负电的电子和带正电的原子核组成的，原子核又是由带正电的质子和不带电的中子构成的。 所以原子中带负电的粒子是电子。 3.（2023年山西同仁）对原子核的一些说法，观点错误的是（ ） A.原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在核外运动。 B.原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟电子电荷量相等，中子不带电。 C. 质子的质量大约是电子质量的1．836倍，中子和质子的质量几乎相等。 D. 中子和质子依靠强大的核力紧密结合在一起，原子核十分牢固。 【答案】C 【解析】质子的质量大约是电子质量的1836倍。 4．（2023年黑河模拟题）为缓解电力紧张的状况，我省正在加大核电站的建设．下列说法正确的是（　　） A．核电站将核能最终转化为电能 B．核反应堆中发生的是不可控制的核裂变 C．核能发电使用的燃料是天然气 D．核电站利用的核能属于可再生能源 【答案】A． 【解析】核电站是在核反应堆中利用可控的核裂变来进行工作，最终将核能转化为电能的；可以从自然界源源不断地得到的能源称之为可再生能源；一旦消耗就很难再生的能源称之为不可再生能源． A．核电站先将核能转化为内能，再通过汽轮机将内能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能，故A正确； B．核反应堆中发生的是可控的核裂变，故B错误； C．核电站使用的就是核燃料，而不是天然气，故C错误； D．核能在地球的储量是有限的，消耗后不可能再生，属不可再生能源，D错误． 二、填空题 5．（2023年山东省东营）目前，人类利用核能发电的主要方式是　 　（选填“核裂变”或“核聚变”）。随着科技的发展，人类　 　（选填“会”或“不会”）制造出永动机。 【答案】核裂变；不会。 【解析】由于核裂变是可控的，故核电站中的核反应堆就是通过核裂变过程中释放核能带动发电机发电的；据能量的转化和守恒定律知，由于能量的转化或转移具有方向性，人类是无法制成永动机的。 6.（2023年新疆维吾尔）2023年年4月10日，人类发布了首张黑洞照片，为解开星系演化之谜提供了宝贵资枓。 （1）质量巨大的天体，像太阳一样，其内部一直发生着核 （填“聚变"或“裂变”反应，并 （填“吸收"或“释放”）大量的能量，当天体的能量即将耗尽时.在自身 （填“重力”或“惯性”）的作用下发生塌缩，就形成了黑洞。 （2）照片中的黑洞距离我们5500万 （填“年”或“光年"），它是根据接收到的高能射线经过计箅机处理而形成的，高能射线的传播速度为 m/s；研究人员在计算机屏幕上将黑洞边缘环状（明亮）部分用红色显示，红光 （填“属于"或“不属于”）光的三原色。 【答案】（1）聚变 释放 重力 （2）光年 3×108 属于 【解析】本题综合考查核能、天体、光学等知识。（1）质量巨大的天体，其内部发生着核聚变，并通过辐射的形式，向外辐射能量。当天体的能量即将耗尽时，在自身重力的作用下发生坍塌，就形成了黑洞。（2）宇宙中的天体之间的距离单位用光年，高能射线是一种电磁波，其传播速度为3×108m/s。光的三原色包含红光、绿光、蓝光。 7.（2023年山东泰安）习近平总书记提出绿水青山山就是金山银山”，倡导保护环境。光伏发电是将　　转化为电能。核能作为一种新能源，正在逐步被人们开发和利用，核电站是利用核能发电，其核燃料在反应堆内是通过核　　（选填“裂变”或“聚变”）的方式，把核能转化为电能输送到国家电网，供千家万户使用。 【答案】太阳；裂变。 【解析】（1）太阳能电池在太阳光照射下发电，是将太阳能转化为电能；（2）核裂变和核聚变都能释放能量，对于核裂变是可控的，如核潜艇的核反应堆就是通过核裂变提供能量的，对于核聚变过程不可控，如氢弹爆炸就是利用核聚变释放能量。光伏发电系统发电时太阳能转化为电能；核能主要包括核裂变与核聚变，由于核聚变的反应目前还不可控，故核电站主要是利用了核裂变获得能量。 8.（2023年苏州）煤、石油、天然气是______能源（选填“可再生”或“不可再生”）。核能是目前被广泛应用的新能源，我国已建成十余座核电站，它们是利用______（选填“核裂变”或“核聚变”）反应所释放的能量来发电的。 【答案】不可再生   核裂变 【解析】（1）短期内可以从自然界得到补充的能源是可再生能源；短期内不能在自然界得到补充的能源是不可再生能源；所以煤、石油、天然气等化石能源都是不可再生能源； （2）核能的利用包括核裂变与核聚变。目前科技手段来说核聚变反应的速度还是不可控的；核裂变应用于：核电站、原子弹；太阳表面发生着核聚变，人类对核聚变的利用有：氢弹。 9.（2023年哈尔滨模拟题）太阳核心的温度高达1500万摄氏度，在太阳内部，氢原子核在超高温下发生　 　（选填”裂变”或”聚变”），释放出巨大的核能。 【答案】聚变。 【解析】在太阳内部，太能之所以能发光发热，实质相当于无数个的氢弹爆炸而造成的，即氢原子核在超高温下发生聚变释放核能。 10．（自编题）核能的释放有　　和　　两种方式，太阳能的产生是通过　 　方式． 【答案】核裂变；核聚变；核聚变． 【解析】（1）原子核结构发生变化时会释放出大量能量，这种能量称核能；核能的主要途径为核裂变和核聚变； （2）在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能． 1938年，物理学家用中子轰击铀，使铀这种重原子核分裂成两块中等质量的原子核，同时放出大量的能量，这种原子核反应叫做重核裂变，核裂变是目前利用核能的主要形式；后来，物理学家又发现了轻核在一定条件下能聚合成质量较大的核，同时也能放出大量的能量，这种反应称为轻核聚变；两种核反应都可产生很大的能量； 在太阳内部不断发生核聚变，释放出大量的能量，给我们带来光和热． 【答案】电子；核裂。 【解析】原子不带电，原子核带正电，电子带负电、中子不带电、质子带正电；核电站主要利用核裂变的可控链式反应来发电的。 原子不带电，原子核带正电，电子带负电、中子不带电、质子带正电；核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的。 11.（2023年牡丹江模拟题）在原子、原子核、电子、中子、质子中，带负电的有　　。核反应堆是通过可控　　（选填“裂变”或“聚变”）反应释放核能的设备。 【答案】电子；核裂。 【解析】原子不带电，原子核带正电，电子带负电、中子不带电、质子带正电；核电站主要利用核裂变的可控链式反应来发电的。 原子不带电，原子核带正电，电子带负电、中子不带电、质子带正电；核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的。 三、综合能力题 12.（经典题）核反应堆和原子弹都是释放核能的装置，请你表达出它们释放核能的过程的区别。 【答案】见解析。 【解析】它们都是利用原子核的裂变，核反应堆利用的是可控的链式反应，而原子弹利用的是不可控的链式反应。