2017届中考科学培优讲义专题集训第11讲核能能源能量的转化和守恒试题

1、第11讲核能、能源、能量的转化和守恒知识梳理【复习重点】1 .核能原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的，质子和中子质量几乎相等。若原子核内具 有较多的质子和中子，称之为重核，反之称为轻核。重核裂变后变成若干较小的原子核，轻核在超 高温条件下能聚合成较大的原子核。原子核发生变化时都会释放出大量的能量。核能指的是原子核发生变化时释放的能量。获得核能有两条途径：重核裂变、轻核聚变。重核原料的含量和体积达到一定数值时能发生重核裂变的链式反应。原子弹的原理就是重核 裂变，核电站是在可控反应速度的条件下将重核裂变释放的核能转化为内能后，再利用汽轮机将内 能转化为机械能，最后利用发电机将机械能转化为电

2、能。氢弹的基本原理是利用重核聚变产生的超高温条件下引起轻核发生聚变的（即先引爆原子弹再引爆氢弹），氢弹威力更大。由于轻核反应条件要求较高，且难以人工控制，所以轻核聚变的民用化仍在研究之中。核反应过程中会产生a、B、丫等射线。其中a射线为氢核流，带正电；3射线为电子流，带负电；Y射线为电磁波，不带电。三种射线中，a射线穿透能力最弱，Y射线穿透能力最强。2 .能量的转化与守恒能的转化和守恒定律：能量既不会消失，也不会产生，它只会从一种形式转化为其他形式， 或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。能量在转化或转移过程中，一定会有部分能量因为摩擦等原因以内能等形式散失

3、掉，所以“永动机”是不可能实现的。能量的转移和转化有一定的方向性。能量在转化和转移过程中，可利用率降低，且很多能源是不可再生的，所 以我们应该节约能源。3 .能源能源是能够为人类提供某种形式能量的物质或物质的运动。能源的能量较为集中，且易为人 们所使用。能源的种类很多，煤、石油、天然气称矿物能源，是目前世界上使用最广的能源形式。核能（原子能）发电是能源家庭中的后起之秀，是目前能源的重要补充形式。能源可分为一次能源和二次能源，如煤燃烧产生内能而被直接利用则称之为一次能源，若通过火电厂发电再被 利用则称之为二次能源。太阳能、风能、潮汐能、地热能、氢能等都属于新能源。如太阳能是取之不尽、用之不竭的清

4、洁能源，但太阳 能也受到天气、设备等因素的制约。人类利用太阳能的方法和途径很多，可以直接利用，也可以间接利用，人类所使用 的能量绝大部分来源于太阳能。能源是人类社会生存和繁荣的物质基础之一，随着能源需求量的增加和不合理开发与使用导致“能源危机”。解决当前能源危机的有效途径有：改变现有能源利用的不合理结构和利用方式；新能源的开发和 利用。【复习难点】1 .获得核能的两种途径：重核裂变和轻核聚变。2 .能量转化与守恒，能量转化的方向性。【易考点】能源的利用、开发和节约是国家、民族发展的大事，所以中考题中一定会出现，往往以选择题和填空题、计算题等形式出现，背景材料常与日常生活关系密切，但所占分值不大

5、。考点一核能的利用例1、【福州】核电站将 能最终转化为电能，它常建在海边，其原因之一是需要大量的水作为汽轮机的冷却剂，这利用了水的 较大的特性。福清核电站一台发电功率为106kW的核电机组于2013年开始发电，它每天能发电kW h,这相当于每天至少可减少火电用煤t,这样会减少大量的二氧化碳等气体和灰渣的排放，减轻“北煤南运”的压力。（煤的热值 q=3.4x 107 J/kg）【解题思路】核电站的能量是通过可控的核裂变获得的，在核电站中核能最终转化为电能。核能发电时的汽轮机冷却过程应选用比热较大的水作冷却剂。该核电机组一天产生的电能：w=Pt=iOkwx713IQ6324 h=2.4 x10kW

6、- h=8.64 x 10 J ；节约煤的质量：m= -2.54 x 10 kg=2.54 x 101oq燃（参考答案核 比热2.4 x 1。7 2.54 x 103【方法归纳】本题考查了对核电站的相关知识的了解，包括基本原理、水的冷却作用以及发电量的计算，属于基础题，难度不大。【易错误区】本题计算燃煤用量时，核电产生的电能就等于燃料产生的热量。考点二能量转化与守恒、能源例2、关于能量和能源，下列说法中，正确的是（）A.能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加B.能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少C.能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要D.能量的转化和转移具有方向性，且

7、现有可利用的能源有限，故必须节约能源【解题思路】根据能量转化和守恒定律可知能量在转化和转移过程中总量既不会增加，也不会减少。能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，能量的转化和转移具有方向性，朝可利用率低的方向转化，可利用率越来越低，现有可利用的能源有限，故必须节约能源。【参考答案】D【方法归纳】本题涉及的知识有能量的转化与守恒，能量转化和转移的方向性以及节约能源的原因。【易错误区】能量在转化或转移过程中，虽然遵守能量转化与守恒定律，但并非意味着可利用的能量不变。能量转化 具有方向性，转化后能量的可利用率是降低的。考点三能量转化与守恒的应用内燃机是用燃料燃烧的内能来做功的。图甲中问号部分的能量

8、是表示热量。如图乙所示为种自动抽水机的设计示意图，其原理是上面水箱里的水冲到叶轮上，带动水泵旋转把下面水箱的水又抽到上面水箱中，从而实现了能量的转化和守恒。这样的设计一J填“能”或“不能”）实现。叶轮【解题思路】内燃机燃料燃烧释放的能量分配：有一小部分是克服机械之间的摩擦消耗的能量，一 大部分是高温废气带走的能量，剩余的才是转化为有用机械能的能量。高处水池中水的重力势能，只有部分转化为叶轮的动能；而叶轮的动能部分用来打磨物体及转动部分摩擦做功，不会全部提供给水泵用来提升水，或概括为“用于水泵提升水的能量只是从上面流下的水的动能的一部分”。从上面流到下面水池的过程中，由于用来打磨物体消耗能量，故

9、流下来的水不能全部被抽送到上面的水池中，即流下来的水要比抽上去的水多，随着时间的推移，上面水池中的水越来越少，一定时间后便不再有水从上面流下来，所以这个装置不能够“永动”。【参考答案】内能直接散失（如高温废气带走）的不能【方法归纳】能量转化和转移过程中的守恒，包括损耗部分的能量，即在能量的转化或转移过程中一定有能量损耗，永动机不能制成的原因就在于此。【易错误区】内燃机燃料燃烧做的无用功一大部分是内能直接散失，小部分是克服机械之间摩擦消耗，要注意区别。考点四新能源的利用例4、某市地处沿海，风力资源极为丰富。如图甲所示为某地风力发电的外景。风力发电机组主要由风机叶片和发电机组成。请回答下列问题：甲

10、乙丙风力发电利用的是风能，风能是清洁的、J填“可再生”或“不可再生”）能源。（2）风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度_ J填“大”或“小”）、硬度大的复合材料制成；叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同而产生向 差，使风叶旋转。（3）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图像可以知道，当风速在V1到V2之间时，风速越大，发电机组的电功率 o（4）请你根据图像判断，台风来临时，能否给风力发电带来最大的经济效益？_L填“能”或“不能”）o【解题思路】风能可以在自然界中源源不断的得到，风能是取之不尽用之不竭的能源，所以风能是可再生资源。

11、风机叶片材料质量轻、强度大、耐磨损、密度小、硬度大，可以减小阻力，延长使用寿命，便于安装等； 由图乙可知，叶片的上面是突出的弧形，下面是平面，空气流过时，上面空气 流速大于下面空气流速，上面压强小于下 面压强，由于叶片两面空气流速不同而产生向上的压力差，使风叶旋转；由丙图可以知道，当风速在v1v2之间时， 风速越大，发电机组的电功率越大；风速过大，机组不会产生更多电能，台风来临时，不能给风力发电带来最大的经济效益。【参考答案】（1）可再生（2）小上的压力（3）越大（4）不能【方法归纳】本题涉及而较广，要求通过练习提高对新事物的分析和判断能力，注意用词的准确性。【易错误区】第（2）小题要用气体流

12、速与压强的关系来分析。探究提升例、为了响应“节能减排”的号召，小王家买了一台太阳能、电能两用热水器。该热水器利用太阳辐射的能量加热时，能把太阳辐射能的70%专化为水的内能；用电热丝加热时，能把电能的 90%转化为水的内能，该热水器也可利用太阳辐射的能量和电热丝同时加热，它的铭牌如表所示。他家所在的地区（晴天）每天接受太阳辐射的时间为8h,太阳光照射地面时的辐射功率为900 J/ （s 吊），即每平方米的面积上每秒得到的太阳辐射能平均为900 Jo请你与小王一起，对热水器进行研究与计算。（g 取 10 N/kg）XX牌热水器型号HM-20集热管数28支额定频率50Hz水箱容积150 L集热管管长

13、1 80 cm额定电压220 V防水等级A系统承压3. OMPa额定功率4000 W自身质量50 kg采光面积2. On?（1）太阳的巨大能量来自于太阳内部的 反应。（2）当热水器内蓄满水时，热水器每天接受的太阳辐射能使水温升高多少摄氏度？（3）当热水器内蓄满水时，热水器将水从20c加热到52.4 C所需的最短时间为多少？【解题思路】太阳光可以源源不断的从自然界得到，是可再生能源。太阳能来自太阳内部的核聚变（热核反 应）。（2）利用太阳能的辐射功率、接收面积和时间先求出接受的太阳能，再根据密度公式求出质量，利用热量公 式求得温度的变化。（3）利用吸热公式先求出水吸收的热量，结合效率以及功率公式求得加热时间。【参考答案】（1）核聚变（或热核）（2）热水器每天接受的太阳辐射能：E=PSt=900J/ （s 点）x 2.0m2x 8x 3600s=5.184 x 107J；水的总质量：m=p V=1x 103kg/m3x 150x 10-3m=150kg； Q=c 水 mA t,5.184 107J 70%得 A t= =57.6 Co4.2 103J (kg rC) 150kg(3)水从 20c 加热到 52 4c 吸收的热量： Q'=c水m (tt ) =4.2x 10 J/ (kg C