第7节核能(学生版+解析)

第7节核能目标导航目标导航课程标准课标解读1.说出核能的概念及其应用。

2.知道原子核的裂变和聚变是获得核能的两种方式。

3.了解核电站的工作过程，知道核能的优点和可能带来的问题。4.了解放射线及其应用。

5.初步建立利用核能的意识，初步建立能源可持续发展的观念。解读1:知道裂变和链式反应，聚变和热核反应，常见题型为选择题和填空题，难度较小。

解读2:知道放射性及其应用及核电站是利用核裂变的原理来工作的，常见题型为选择题和填空题，难度较小。知识精讲知识精讲知识点01核能原子由原子核和核外电子构成，而原子核又由质子和中子构成，质子带正电荷，中子不带电，对于原子来说，质子和中子几乎集中了原子的全部质量，却挤在原子中心非常小的空间内，构成很小的原子核，这使得原子核分裂或重新组合极其困难，但是一旦使原子核分裂或聚合，就可释放出惊人的能量。

（一）核能的概念

原子核是可以转变的，原子核在转变过程中所释放出的能量叫做核能。和是获得核能的两种途径。

（二）裂变

(1)含义:核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。

(2)链式反应:每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们]还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。

(3)应用:原子弹、核电站都是根据的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。

（三）聚变

(1)含义:2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需要极高的温度，所以核聚变也叫。

如图所示，氘核(1个质子和1个氘核中子)和氚核(1个质子和2个中子)在超高温下聚合成新的原子核一氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。

(2)释放能量情况:质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。(3)应用:氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。

【能力拓展】（一）分清裂变和聚变的概念

(1)裂变是重核的分裂，聚变是轻核的聚合。

(2)到目前为止，裂变的链式反应是，而聚变是。（二）核聚变需要的温度极高，目前只能依靠核裂变给它提供。例如，氢弹就必须要用原子弹的爆炸来引暴。当前，人类还不能控制核聚变使其和平地释放能量。【即学即练1】（2020九上·拱墅期末）2020年12月，我国自主研制的核聚变关键装置“中国环流器二号M装置”实现首次放电，标志着我国核聚变发展取得重大突破。下列关于核聚变的说法，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.目前核电站是利用核聚变释放的核能发电的【即学即练2】（2020·天台模拟）2020年4月2日，中科院的“人造太阳”EAST实现1亿度运行近10秒，为目前世界最长，其原理如下图。（1）“人造太阳”获得核能的方式是________；（2）“人造太阳”实验从上世纪50年代开始到现在已经进行了半个多世纪。下列观点中，属于支持继续进行这项研究的是：________（可多选）。知识点02核电站利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。

（一）核电站的原理

(1)核反应堆:可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。

(2)核电站的原理:利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。

工作过程:如图所示。

反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能,通过汽轮机带动发电机发电，内能转化为机械能,再转化为电能。核电站的工作过程:第一回路中的水被泵压人反应堆，在那里被加热，然后进人热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回到反应堆里；在热交换器内，第二回路的水经加热生成高温高压蒸汽，被送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度降低、压强减小，进人冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。

(3)核电站的能量转化:核电站并非将核能直接转化为电能。目前人类使用的电能大多数是通过发电机发出的，而发电机是把机械能转化为电能的装置，所以核电站必须把核能通过某些途径转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核反应堆以铀235为燃料，反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机做功，将内能转化为机械能，带动发电机发电，将机械能转化为电能。

（二）核电站的特点

(1)消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量。(2)特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域。

(3)核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣。

(4)成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。

（三）太阳能

(1)在太阳内部，氢原子核在超高温下发生。

(2)太阳的巨大能量是内部产生的。

(3)大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去,其中有一部分到达地球表面。

【能力拓展】(1)核电站利用核能发电,核心设备是核反应堆。核电站核反应堆是利用可控的核裂变反应释放核能的设备。

(2)核泄漏是指大量放射性的物质外泄，会对环境造成严重的破坏，因此核电站的安全应得到高度重视。(3)核能是不可再生能源【即学即练3】（2021·永嘉模拟）2020年12月，温州首个核电站三澳核电站获国家批准建设。该核电站的发电原理及电能输送如图所示，则以下叙述不正确的是(

)A.核反应堆里的是核裂变反应

B.汽轮机将机械能转化为内能

C.发电机的主要原理是电磁感应

D.电网在输送电能时会消耗电能【即学即练4】（2020九上·玉环期末）三门核电站是浙江省第二座核站，装机总功率为750万千瓦。该核电站获取核能的途径如图________(选填“甲”或“乙”)所示，反应堆中发生的能量转化为________。该核电站的年发电量为________千瓦时(一年以360天计)知识点03放射性（一）放射性早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫妇等发现铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线。居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。

原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如。

（二）三种主要的放射线射线组成穿透本领a射线带正电的高速运动的氦原子核最弱，在空气中只能前进几厘米β射线带负电的高速运动的电子流较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板γ射线能量很高的电磁波很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土（三）放射性的利与弊

(1)利:少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。

(2)弊:过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。【能力拓展】放射性物质不一定是核反应的产物，许多天然物质也具有放射性，如镭、钍等。【即学即练5】关于放射性，下列说法正确的是(

)。A.放射性物质在外界的影响下发出穿透能力很强的射线

B.α射线是电中性的高速运动的氦原子核流

C.β射线是带负电的高速运动的电子流

D.放射性物质产生的辐射对人体组织都有破坏作用【即学即练6】常见的射线有：α射线、β射线、γ射线。（1）α射线：一束在电场中偏向________极板的射线，α粒子就是氦原子核。（2）β射线：是一种带负电的高速运动的________，具有很强的贯穿本领。（3）γ射线：是一种波长很短的电磁波，其穿透本领最________。主要应用：可用来检测钢板或纸张的厚度，金属内部的砂眼及裂缝；可用来检查和医治恶性肿瘤，照射种子使种子变异，培育优良品种；可用该射线做手术——________。能力拓展能力拓展考法01对核裂变和核聚变的认识混淆对核裂变和核聚变认识不清，误认为目前核裂变和核聚变都是可以加以控制的，对核裂变和核聚变的应用不能区别。

搞清核裂变和核聚变的区别与联系是关键。它们的联系:都是原子核发生变化时，释放出巨大的能量。它们的区别:核裂变是一个较重的核分裂为2个较轻的新核，同时释放出巨大能量的过程，可以制造原子弹和用于核电站发电，目前人类可以进行控制；而核聚变是2个较轻的核聚合成个较重的新核，同时释放出巨大能量的过程，可以制造氢弹，目前人类无法进行控制。【典例1】（2020·湖州）如图用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（

）A.该模型表示的是核聚变

B.该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应

C.该反应不会产生放射性物质

D.不能用该反应获得能量的方式来发电分层提分分层提分题组A基础过关练1.下列各种警示标志中属于放射性物质标志的是(

)A.

B.

C.

D.2.下列关于放射线的说法中不正确的是(

)A.大量放射线会对人畜造成很大伤害B.放射线有百害无一益C.利用放射线时，必须注意有效防护和防止环境污染D.放射线有很高的能量3.（2020九上·诸暨期末）利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。下面有关核电站的说法正确的是(

)A.核反应堆是利用核聚变原理工作的

B.汽轮机将机械能转化为内能

C.发电机将机械能转化为电能

D.核电站发电和原子弹爆炸时发生的链式反应，都是不加控制的4.（2020九上·余杭期末）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置—中国环流器二号M装置，在成都建成并实现首次放电，这意味着我国在可控核聚变技术领域走向了世界前列。下列说法不正确的是（

）A.新一代“人造太阳”的原理与氢弹的原理相同

B.目前核电站是利用核裂变反应发电的

C.任何原子内部都有原子核，所以利用任何物质都能获得核能

D.超高温是核聚变反应需要满足的条件之一5.下列关于核能说法正确的是(

)A.核反应堆中发生的链式反应是不可控制的B.核电站产生的核废料仍具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方C.核反应堆可将核能直接转化成电能D.我国已建成可控核聚变反应堆6.（2020九上·西湖月考）关于核能的应用，下列说法中不正确的是（

）A.人类利用核能的途径是核裂变和核聚变

B.太阳发光发热和氢弹爆炸都是轻核聚变释放能量造成的

C.原子弹是在可控的链式反应下进行的核裂变

D.a、B、γ三种放射线中，γ射线可以治疗癌症7.（2021·长兴模拟）随着“一带一路”进入世界各国，核电和高铁已经成为中国响亮的名片。下列相关说法错误的是(

)A.核电站利用核裂变将核能转化为电能

B.核废料具有放射性，必须要合理处理

C.铁轨铺在枕木上，通过减小压力来减小压强

D.在安全线外候车，是因为气体的流速大，压强小8.（2021·龙港模拟）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装(HL-2M)在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国新型核反应堆的自主，设计与建造打下坚实基础。该反应堆发生的核反应属于(

)A.核聚变B.核裂变

C.有的是核聚变，有的是核裂变

D.既不是核裂变，也不是核聚变9.（2020九上·新昌期末）发展核能是解决能源危机的主要出路之一。下图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（

）A.核反应堆：核能转化为机械能

B.蒸汽轮机：机械能转化为内能

C.发电机：电能转化为机械能

D.应用：电能转化为化学能题组B能力提升练1.（2020九上·西湖期末）下列有关课本中各图内容的分析正确的是（

）A.甲图：通过做功，使物体的热量增加，温度升高，达到木头的着火点，木头燃烧

B.乙图：当塞子跳出时，观察到瓶内出现“白雾”，说明物体对外做功内能增加

C.丙图：核电站反应堆里进行的是核裂变，现在人类可以和平利用核裂变的能量

D.丁图：经过科学家的努力，该图所示的永动机可能会实现2.（2019九上·萧山期末）能量转化或转移是自然界的普遍现象，如图所示为核电站示意图、家庭电路部分示意图及电热水壶图，下列相关叙述正确的是（

）A.核反应堆进行的核裂变释放核能，直接转化为家庭电路所需的电能

B.发电机利用了电流磁效应发电，电热水壶利用了电流热效应烧水

C.汽轮机工作、壶内水升温两过程中，改变水的内能方式相同

D.手机充电和电热壶烧水时，两者本质都是电流做功3.（2021·宁波模拟）如图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核模型，该模型表示的是

（选填“核聚变”或“核裂变”）4.核电站的核心是核反应堆，它以铀为核燃料，反应堆中释放出来的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮发电机转化为电能，如图所示是核电站的原理示意图。第一回路中的水或其他液体用泵压入反应堆，在那里被加热，然后进入热交换器，把热量传给第二回路中的水之后又被泵压回到反应堆里。在热交换器内，第二回路中的水经加热生成高温高压蒸汽，送入汽轮机，驱动汽轮机做功后，温度和压强都降低，进入冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器，高速旋转的汽轮机带动发电机发电。回答下列问题：（1）从核反应堆到发电机，能量的转化过程是：核燃料的________能转化为水的________能，再转化为汽轮机的________能，最后转化为发电机的________能。（2）猜想：在第一回路中的核反应堆的外围，有一层厚厚的水泥防护层，其作用是________。（3）冷凝器中发生的物态变化是________，这时水蒸气要________。（4）在第二回路中，用水作循环剂原因是水的________较大。5.（2019九上·温岭月考）据报道，氢能源和核能是二十一世纪最有前途的绿色能源。（1）氢能源被称为绿色能源，是因为氢气在空气中燃烧的产物是________。（2）中国科研人员首次在自然界发现金属铀。金属铀和二氧化铀按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块，就可以投入核反应堆使用。此反应堆获得核能的途径是________（选填“核裂变”或“核聚变”）。目前工业上的金属铀可用四氟化铀（UF4）和镁通过热还原法来制备，化学方程式为UF4+2MgU+2MgF2，此反应生成物属于基本反应类型中的________反应。题组C培优拔尖练1.中科院的“人造太阳”(EAST)物理实验中首次实现持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电，其原理如图所示。（1）.“人造太阳”获得核能的方式是

。（2）.“人造太阳”能够解决人类能源问题，科学家已经进行了半个多世纪的研究，但距真正投入商用、变成每家每户可以用的电，可能还需要较长时间研究。下列四位同学的观点支持科学家继续进行这项研究的是

(可多选)。A.”人造太阳”产生的核辐射小，核废料少，基本不污染环境。

B.”人造太阳”发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。

C.“人造太阳”需要利用多种高能量方式驱动，条件苛刻，投入巨大。

D.“人造太阳”能把毁灭性武器改造成随开随关的“炉灶”，服务人类。2.（2019·绍兴模拟）近日“流浪地球”正在各大影院热映，吸引了大量观众。（1）在我们在看电影时，坐在影院中各个不同位置的观众都能清晰地看到荧幕上的影像，这属于光的________反射现象。（2）为了推动地球，影片中地球人建造了万台超级聚变发动机，这些发动机喷射火焰产生推力，从而推动地球逃离太阳系，下列选项中的事物原理相同的是

A.喷气式飞机B.火箭C.汽车D.轮船（3）影片中提到地球发动机的能量来自“重元素聚变”。核聚变这个概念我们并不陌生，请例举你所知道的一项核聚变的具体实例________.3.（2020九上·西湖月考）阅读嫦娥五号部分探月任务，完成相应问题。嫦娥五号探测器，由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成，后续在经历地月转移、近月制动、环月飞行后，着陆器和上升器组合体将与轨道器和返回器组合体分离，轨道器携带返回器留轨运行，着陆器承载上升器择机实施月球正面预选区域软着陆，按计划开展月面自动采样等后续工作.①2020年11月23日18时30分，长征五号遥五运载火箭开始加注液氧液氢低温推进剂。②2020年12月4日，旗开月表，五星闪耀，该面国旗以国产高性能芳纶纤维材料为主，能够抵御月表恶劣的环境，做到不褪色、不串色、不变形。③12月1日22时57分，嫦娥五号探测器像跳伞运动员一样在深空完成一系列高难度动作：主动减速、快速调整、接近、悬停避障、缓速下降和自由下落阶段。④2020年12月2日4时53分，探月工程嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了月球土壤钻取采样及封装，月壤中富集了大量的氦－3，氦-3的最重大潜在价值是用作核能发电的燃料。试分析：（1）长征五号遥五运载火箭利用液氢做燃料，是因为液氢具有________、无污染的优点。（2）嫦娥五号探测器所携带国旗的材料主要是________（“有机合成材料”、“金属材料”、“无机非金属材料”）。（3）嫦娥五号探测器主动减速下降时机械能__________。A.增大

B.减小

C.不变

D.先增大后减小（4）对于利用氦-3进行核能发电，下列分析正确的是________。A.需要提供超高温条件

B.需要提供适量的中子轰击C.不会产生放射性射线

D.也称为热核反应（5）对于留置在月面的着陆器，其表面有部分材料是铁制品，试分析该铁制品时间久了很是否会生锈，原因是________。4.如图所示是核电站原理示意图，对目前建成运转的核电站来说：（1）核电站的核心是________，它是以________为核燃料的，是利用了原子核裂变的________反应产生的能量来发电的．（2）核电站使用过的核燃料称为________，它具有________性，会对人和其他生物造成伤害，处理方法：________．（3）秦山核电站的功率为3.0×105kW，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.2×1010J，并且假设所产生的能量都变成了电能，那么每年（按365天计算）要消耗铀235的质量为________

kg．（结果保留一位小数）第7节核能目标导航目标导航课程标准课标解读1.说出核能的概念及其应用。

2.知道原子核的裂变和聚变是获得核能的两种方式。

3.了解核电站的工作过程，知道核能的优点和可能带来的问题。4.了解放射线及其应用。

5.初步建立利用核能的意识，初步建立能源可持续发展的观念。解读1:知道裂变和链式反应，聚变和热核反应，常见题型为选择题和填空题，难度较小。

解读2:知道放射性及其应用及核电站是利用核裂变的原理来工作的，常见题型为选择题和填空题，难度较小。知识精讲知识精讲知识点01核能原子由原子核和核外电子构成，而原子核又由质子和中子构成，质子带正电荷，中子不带电，对于原子来说，质子和中子几乎集中了原子的全部质量，却挤在原子中心非常小的空间内，构成很小的原子核，这使得原子核分裂或重新组合极其困难，但是一旦使原子核分裂或聚合，就可释放出惊人的能量。

（一）核能的概念

原子核是可以转变的，原子核在转变过程中所释放出的能量叫做核能。核裂变和核聚变是获得核能的两种途径。

（二）裂变

(1)含义:核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。

(2)链式反应:每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们]还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。

(3)应用:原子弹、核电站都是根据核裂变的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。

（三）聚变

(1)含义:2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应。

如图所示，氘核(1个质子和1个氘核中子)和氚核(1个质子和2个中子)在超高温下聚合成新的原子核一氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。

(2)释放能量情况:质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。(3)应用:氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。

【能力拓展】（一）分清裂变和聚变的概念

(1)裂变是重核的分裂，聚变是轻核的聚合。

(2)到目前为止，裂变的链式反应是可控制的，而聚变是不可控制的。（二）核聚变需要的温度极高，目前只能依靠核裂变给它提供。例如，氢弹就必须要用原子弹的爆炸来引暴。当前，人类还不能控制核聚变使其和平地释放能量。【即学即练1】（2020九上·拱墅期末）2020年12月，我国自主研制的核聚变关键装置“中国环流器二号M装置”实现首次放电，标志着我国核聚变发展取得重大突破。下列关于核聚变的说法，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.目前核电站是利用核聚变释放的核能发电的【答案】A【解析】A.原子核必须在超高温下才能发生聚变，故A正确；

B.核聚变是由质量小的原子，在一定条件下发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，因此并不是任何两个原子都能发生聚变，故B错误；

C.原子弹爆炸时释放的巨大能量来自核裂变，故C错误；

D.目前核电站是利用可控核裂变释放的核能发电的，故D错误。【即学即练2】（2020·天台模拟）2020年4月2日，中科院的“人造太阳”EAST实现1亿度运行近10秒，为目前世界最长，其原理如下图。（1）“人造太阳”获得核能的方式是________；（2）“人造太阳”实验从上世纪50年代开始到现在已经进行了半个多世纪。下列观点中，属于支持继续进行这项研究的是：________（可多选）。【答案】（1）核聚变（2）ABD【解析】核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量。（1）由图可知，氘原子和氚原子聚合形成氦原子并释放能量的过程，属于核聚变；

（2）A、人造太阳产生的辐射小，对环境基本无污染，属于支持该研究的观点；故A符合题意；

B、核能发电不排放二氧化碳，有助于缓解温室效应；故B符合题意；

C、核能利用投入大，条件苛刻，该观点属于不支持发展核能的观点；故C不符合题意；

D、核能能服务于人类，属于支持发展核能的观点；故D符合题意；知识点02核电站利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。

（一）核电站的原理

(1)核反应堆:可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。

(2)核电站的原理:利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。

工作过程:如图所示。

反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能,通过汽轮机带动发电机发电，内能转化为机械能,再转化为电能。核电站的工作过程:第一回路中的水被泵压人反应堆，在那里被加热，然后进人热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回到反应堆里；在热交换器内，第二回路的水经加热生成高温高压蒸汽，被送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度降低、压强减小，进人冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。

(3)核电站的能量转化:核电站并非将核能直接转化为电能。目前人类使用的电能大多数是通过发电机发出的，而发电机是把机械能转化为电能的装置，所以核电站必须把核能通过某些途径转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核反应堆以铀235为燃料，反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机做功，将内能转化为机械能，带动发电机发电，将机械能转化为电能。

（二）核电站的特点

(1)消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量。(2)特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域。

(3)核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣。

(4)成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。

（三）太阳能

(1)在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变。

(2)太阳的巨大能量是内部核聚变产生的。

(3)大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去,其中有一部分到达地球表面。

【能力拓展】(1)核电站利用核能发电,其核心设备是核反应堆。核电站的核反应堆是利用可控的核裂变反应释放核能的设备。

(2)核泄漏是指大量放射性的物质外泄，会对环境造成严重的破坏，因此核电站的安全应得到高度重视。(3)核能是不可再生能源【即学即练3】（2021·永嘉模拟）2020年12月，温州首个核电站三澳核电站获国家批准建设。该核电站的发电原理及电能输送如图所示，则以下叙述不正确的是(

)A.核反应堆里的是核裂变反应

B.汽轮机将机械能转化为内能

C.发电机的主要原理是电磁感应

D.电网在输送电能时会消耗电能【答案】B【解析】A.核反应堆里的是可控核裂变反应，故A正确不合题意；

B.汽轮机将水蒸气的内能转化为机械能，故B错误符合题意；

C.发电机的主要原理是电磁感应，故C正确不合题意；

D.电网在输送电能时，会发热，会消耗电能转化为内能，故D正确不合题意。【即学即练4】（2020九上·玉环期末）三门核电站是浙江省第二座核站，装机总功率为750万千瓦。该核电站获取核能的途径如图________(选填“甲”或“乙”)所示，反应堆中发生的能量转化为________。该核电站的年发电量为________千瓦时(一年以360天计)【答案】乙；核能转化为内能；6.48×1010【解析】（1）人类获取核能的两种方式：裂变和聚变。聚变是小核变大核，由于不可控，只能用于氢弹；而裂变是大核变小核，其中可控核裂变用于核能发电；

（2）核反应堆释放核能，然后给水加热产生高压蒸汽，推动汽轮机工作，而汽轮机带动发电机，从而发出电能；

（3）根据公式W=Pt计算一年核电站的发电量。

【解答】（1）三门核电站是浙江省第二座核站，装机总功率为750万千瓦。该核电站获取核能的途径为核裂变，如图甲所示；

（2）反应堆中发生的能量转化为：核能转化为内能。

（3）该核电站的年发电量为：W=Pt=750×104kW×（24h×360）=6.48×1010kW•h。知识点03放射性（一）放射性早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫妇等发现铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线。居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。

原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如a射线、β射线和γ射线。

（二）三种主要的放射线射线组成穿透本领a射线带正电的高速运动的氦原子核最弱，在空气中只能前进几厘米β射线带负电的高速运动的电子流较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板γ射线能量很高的电磁波很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土（三）放射性的利与弊

(1)利:少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。

(2)弊:过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。【能力拓展】放射性物质不一定是核反应的产物，许多天然物质也具有放射性，如镭、钍等。【即学即练5】关于放射性，下列说法正确的是(

)。A.放射性物质在外界的影响下发出穿透能力很强的射线

B.α射线是电中性的高速运动的氦原子核流

C.β射线是带负电的高速运动的电子流

D.放射性物质产生的辐射对人体组织都有破坏作用【答案】C【解析】A.放射性物质会自发的发出穿透能力很强的射线，不需要外界条件，故A错误；

B.α射线是带正电的高速运动的氦原子核流，故B错误；

C.β射线是带负电的高速运动的电子流，故C正确；

D.放射性物质产生的辐射对人体组织都有破坏作用与它的强度有关，如果剂量合适，那么不会对人体造成伤害，故D错误。【即学即练6】常见的射线有：α射线、β射线、γ射线。（1）α射线：一束在电场中偏向________极板的射线，α粒子就是氦原子核。（2）β射线：是一种带负电的高速运动的________，具有很强的贯穿本领。（3）γ射线：是一种波长很短的电磁波，其穿透本领最________。主要应用：可用来检测钢板或纸张的厚度，金属内部的砂眼及裂缝；可用来检查和医治恶性肿瘤，照射种子使种子变异，培育优良品种；可用该射线做手术——________。【答案】（1）负（2）电子流（3）强；γ刀治癌【解析】（1）α射线：一束在电场中偏向负极板的射线，α粒子就是氦原子核。

（2）β射线：是一种带负电的高速运动的电子流，具有很强的贯穿本领。

（3）γ射线：是一种波长很短的电磁波，其穿透本领最强。主要应用：可用来检测钢板或纸张的厚度，金属内部的砂眼及裂缝；可用来检查和医治恶性肿瘤，照射种子使种子变异，培育优良品种；可用该射线做手术——γ刀治癌。能力拓展能力拓展考法01对核裂变和核聚变的认识混淆对核裂变和核聚变认识不清，误认为目前核裂变和核聚变都是可以加以控制的，对核裂变和核聚变的应用不能区别。

搞清核裂变和核聚变的区别与联系是关键。它们的联系:都是原子核发生变化时，释放出巨大的能量。它们的区别:核裂变是一个较重的核分裂为2个较轻的新核，同时释放出巨大能量的过程，可以制造原子弹和用于核电站发电，目前人类可以进行控制；而核聚变是2个较轻的核聚合成个较重的新核，同时释放出巨大能量的过程，可以制造氢弹，目前人类无法进行控制。【典例1】（2020·湖州）如图用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（

）A.该模型表示的是核聚变

B.该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应

C.该反应不会产生放射性物质

D.不能用该反应获得能量的方式来发电【答案】B【解析】A.根据图片可知，中子轰击重原子核，然后分解为质量较小的轻核，所以该模型表示的是核裂变，故A错误；

B.该反应产生的中子仍然具有很多能量，可继续轰击其他铀核形成链式反应，故B正确；

C.该反应肯定会产生放射性物质，故C错误；

D.可用该反应中的可控核裂变获得能量的方式来发电，故D错误。

分层提分分层提分题组A基础过关练1.下列各种警示标志中属于放射性物质标志的是(

)A.

B.

C.

D.【答案】C【解析】A.为自燃品标志，故A不合题意；

B.为腐蚀品标志，故B不合题意；

C.为放射性物质标志，故C符合题意；

D.为剧毒品标志，故D符合题意。

2.下列关于放射线的说法中不正确的是(

)A.大量放射线会对人畜造成很大伤害B.放射线有百害无一益C.利用放射线时，必须注意有效防护和防止环境污染D.放射线有很高的能量【答案】B【解析】A.大量放射线会对人畜造成很大伤害，故A正确不合题意；

B.适量的放射线照射，可以杀死癌细胞，治疗癌症，故B错误符合题意；

C.利用放射线时，必须注意有效防护和防止环境污染，故C正确不合题意；

D.放射线有很高的能量，故D正确不合题意。

3.（2020九上·诸暨期末）利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。下面有关核电站的说法正确的是(

)A.核反应堆是利用核聚变原理工作的

B.汽轮机将机械能转化为内能

C.发电机将机械能转化为电能

D.核电站发电和原子弹爆炸时发生的链式反应，都是不加控制的【答案】C【解析】A.核反应堆是利用核裂变原理工作的，故A错误；

B.汽轮机将内能转化为机械能，故B错误；

C.发电机将机械能转化为电能，故C正确；

D.核电站发电是可控核裂变，原子弹爆炸时发生的链式反应，是不加控制的，故D错误。

4.（2020九上·余杭期末）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置—中国环流器二号M装置，在成都建成并实现首次放电，这意味着我国在可控核聚变技术领域走向了世界前列。下列说法不正确的是（

）A.新一代“人造太阳”的原理与氢弹的原理相同

B.目前核电站是利用核裂变反应发电的

C.任何原子内部都有原子核，所以利用任何物质都能获得核能

D.超高温是核聚变反应需要满足的条件之一【答案】C【解析】A.新一代“人造太阳”的原理与氢弹的原理相同，都是核聚变，故A正确不合题意；

B.目前核电站是利用可控核裂变反应发电的，故B正确不合题意；

C.任何原子内部都有原子核，但是在当前的技术条件下，并不是任何原子能都能被释放出来利用，故C错误符合题意；

D.超高温是核聚变反应需要满足的条件之一，故D正确不合题意。

5.下列关于核能说法正确的是(

)A.核反应堆中发生的链式反应是不可控制的B.核电站产生的核废料仍具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方C.核反应堆可将核能直接转化成电能D.我国已建成可控核聚变反应堆【答案】B【解析】A.核反应堆中发生的链式反应是可控制的，故A错误；

B.核电站产生的核废料仍具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方，故B正确；

C.核反应堆可将核能转化内能，然后通过汽轮机将内能转化为机械能，通过发电机将机械能转化为电能，故C错误；

D.我国目前还没有已建成可控核聚变反应堆，故D错误。

6.（2020九上·西湖月考）关于核能的应用，下列说法中不正确的是（

）A.人类利用核能的途径是核裂变和核聚变

B.太阳发光发热和氢弹爆炸都是轻核聚变释放能量造成的

C.原子弹是在可控的链式反应下进行的核裂变

D.a、B、γ三种放射线中，γ射线可以治疗癌症【答案】C【解析】A.人类利用核能的途径是核裂变和核聚变，故A正确不合题意；

B.太阳发光发热和氢弹爆炸都是轻核聚变释放能量造成，故B正确不合题意；

C.原子弹是在不可控的链式反应下进行的核裂变，故C错误符合题意；

D.a、B、γ三种放射线中，γ射线可以治疗癌症，故D正确不合题意。

7.（2021·长兴模拟）随着“一带一路”进入世界各国，核电和高铁已经成为中国响亮的名片。下列相关说法错误的是(

)A.核电站利用核裂变将核能转化为电能

B.核废料具有放射性，必须要合理处理

C.铁轨铺在枕木上，通过减小压力来减小压强

D.在安全线外候车，是因为气体的流速大，压强小【答案】C【解析】A.核电站利用核裂变将核能转化为电能，故A正确不合题意；

B.核废料具有放射性，必须要合理处理，故B正确不合题意；

C.铁轨铺在枕木上，通过增大受力面积的方式来减小压强，故C错误符合题意；

D.在安全线外候车，是因为气体的流速大，压强小，人可能在大气压强的作用下被压入铁轨发生危险，故D正确不合题意。

8.（2021·龙港模拟）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装(HL-2M)在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国新型核反应堆的自主，设计与建造打下坚实基础。该反应堆发生的核反应属于(

)A.核聚变B.核裂变

C.有的是核聚变，有的是核裂变

D.既不是核裂变，也不是核聚变【答案】A【解析】核反应堆应用的是可控的核裂变，故A正确，而B、C、D错误。

9.（2020九上·新昌期末）发展核能是解决能源危机的主要出路之一。下图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（

）A.核反应堆：核能转化为机械能

B.蒸汽轮机：机械能转化为内能

C.发电机：电能转化为机械能

D.应用：电能转化为化学能【答案】D【解析】A.核反应堆：核能转化为内能，故A错误；

B.蒸汽轮机：内能转化为机械能，故B错误；

C.发电机：机械能转化为电能，故C错误；

D.应用：电能转化为化学能，故D正确。

题组B能力提升练1.（2020九上·西湖期末）下列有关课本中各图内容的分析正确的是（

）A.甲图：通过做功，使物体的热量增加，温度升高，达到木头的着火点，木头燃烧

B.乙图：当塞子跳出时，观察到瓶内出现“白雾”，说明物体对外做功内能增加

C.丙图：核电站反应堆里进行的是核裂变，现在人类可以和平利用核裂变的能量

D.丁图：经过科学家的努力，该图所示的永动机可能会实现【答案】C【解析】A.甲图：通过摩擦做功，将机械能转化为内能，使物体的内能增加，温度升高，达到木头的着火点，木头燃烧，故A错误；

B.乙图：当塞子跳出时，瓶内气体对塞子做功，将内能转化为塞子的机械能。观察到瓶内出现“白雾”，是瓶内的水蒸气温度降低后液化而成的小水珠，这都说明物体对外做功内能减少，故B错误；

C.丙图：核电站反应堆里进行的是核裂变，现在人类可以和平利用核裂变的能量，故C正确；

D.丁图：科学家无论怎么努力，都不能将机械运转时的能量损耗减小到零，因此机器要运转，就要有能量不断的被消耗，永动机永远无法实现，故D错误。

2.（2019九上·萧山期末）能量转化或转移是自然界的普遍现象，如图所示为核电站示意图、家庭电路部分示意图及电热水壶图，下列相关叙述正确的是（

）A.核反应堆进行的核裂变释放核能，直接转化为家庭电路所需的电能

B.发电机利用了电流磁效应发电，电热水壶利用了电流热效应烧水

C.汽轮机工作、壶内水升温两过程中，改变水的内能方式相同

D.手机充电和电热壶烧水时，两者本质都是电流做功【答案】D【解析】A.核反应堆进行的核裂变释放核能，核能再对水加热，转化为水蒸气的内能，然后水蒸气再推动汽轮机旋转，并带动发电机旋转发出电能，即将内能转化为机械能，再将机械能转化为电能，，故A错误；

B.发电机利用了电磁感应现象发电，电热水壶利用了电流热效应烧水，故B错误；

C.汽轮机工作是利用做功的方式改变水的内能，而电热壶内水温升高是利用热传递改变内能，故C错误；

D.手机充电和电热壶烧水时，两者本质都是电流做功，故D正确。

3.（2021·宁波模拟）如图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核模型，该模型表示的是

（选填“核聚变”或“核裂变”）【答案】核裂变【解析】核裂变，又称核分裂，是指由重的原子核(主要是指铀核或钚核)分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式，则该模型表示的是核裂变。

4.核电站的核心是核反应堆，它以铀为核燃料，反应堆中释放出来的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮发电机转化为电能，如图所示是核电站的原理示意图。第一回路中的水或其他液体用泵压入反应堆，在那里被加热，然后进入热交换器，把热量传给第二回路中的水之后又被泵压回到反应堆里。在热交换器内，第二回路中的水经加热生成高温高压蒸汽，送入汽轮机，驱动汽轮机做功后，温度和压强都降低，进入冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器，高速旋转的汽轮机带动发电机发电。回答下列问题：（1）从核反应堆到发电机，能量的转化过程是：核燃料的________能转化为水的________能，再转化为汽轮机的________能，最后转化为发电机的________能。（2）猜想：在第一回路中的核反应堆的外围，有一层厚厚的水泥防护层，其作用是________。（3）冷凝器中发生的物态变化是________，这时水蒸气要________。（4）在第二回路中，用水作循环剂原因是水的________较大。【答案】（1）核；内；机械；电

（2）防止辐射，厚水泥层可以阻挡核反应放出的各种射线

（3）液化；放热

（4）比热容【解析】（1）根据能量存在的不同形式分析解答；

（2）核反应堆会产生大量的辐射，而水泥层可以阻挡射线，减小对人类的伤害；

（3）物质由液态变成气态叫汽化，由气态变成液态叫液化；

（4）比热容是反映物质吸放热本领的物理量。物质的比热容越大，升高相同的温度时吸收的热量越多，据此分析判断。【解答】（1）从核反应堆到发电机，能量的转化过程是：核燃料的核能转化为水的内能，再转化为汽轮机的机械能，最后转化为发电机的电能。

（2）在第一回路中的核反应堆的外围，有一层厚厚的水泥防护层，其作用是：防止辐射，厚水泥层可以阻挡核反应放出的各种射线；

（3）冷凝器中的水蒸气由气态变成液态发生液化现象，这时水蒸气要放热；

（4）第二回路中，用水作循环剂原因是水的比热容较大。

5.（2019九上·温岭月考）据报道，氢能源和核能是二十一世纪最有前途的绿色能源。（1）氢能源被称为绿色能源，是因为氢气在空气中燃烧的产物是________。（2）中国科研人员首次在自然界发现金属铀。金属铀和二氧化铀按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块，就可以投入核反应堆使用。此反应堆获得核能的途径是________（选填“核裂变”或“核聚变”）。目前工业上的金属铀可用四氟化铀（UF4）和镁通过热还原法来制备，化学方程式为UF4+2MgU+2MgF2，此反应生成物属于基本反应类型中的________反应。【答案】（1）水（2）核裂变；置换【解析】（1）氢气燃烧，即氢气与氧气反应生成水；

（2）对核能的利用分为核裂变和核聚变，而利用核能发电，就是利用的可控核裂变；

（3）单质与化合物反应，生成另外一种单质和化合物的反应叫置换反应。【解答】（1）氢能源被称为绿色能源，是因为氢气在空气中燃烧的产物水；

（2）中国科研人员首次在自然界发现金属铀。金属铀和二氧化铀按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块，就可以投入核反应堆使用。此反应堆获得核能的途径是核裂变；

（3）根据化学方程式UF4+2Mg

U+2MgF2可知，该反应的反应物和生成物同为单质和化合物，因此属于基本反应类型中的置换反应。题组C培优拔尖练1.中科院的“人造太阳”(EAST)物理实验中首次实现持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电，其原理如图所示。（1）.“人造太阳”获得核能的方式是

。（2）.“人造太阳”能够解决人类能源问题，科学家已经进行了半个多世纪的研究，但距真正投入商用、变成每家每户可以用的电，可能还需要较长时间研究。下列四位同学的观点支持科学家继续进行这项研究的是

(可多选)。A.”人造太阳”产生的核辐射小，核废料少，基本不污染环境。

B.”人造太阳”发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。

C.“人造太阳”需要利用多种高能量方式驱动，条件苛刻，投入巨大。

D.“人造太阳”能把毁灭性武器改造成随开随关的“炉灶”，服务人类。【答案】（1）核聚变（2）A,B,D【解析】（1）核聚变，即轻原子核(例如氘和氚)结合成较重原子核(例如氦)时放出巨大能量。

（2）分析哪个选项描述的是核聚变的优点即可。【解答】（1）“人造太阳”获得核能的方式是核聚变。

（2）A.”人造太阳”产生的核辐射小，核废料少，基本不污染环境，故A符合题意；

B.”人造太阳”发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳，故B符合题意；

C.“人造太阳”需要利用多种高能量方式驱动，条件苛刻，投入巨大，不利于推广，故C不合题意；

D.“人造太阳”能把毁灭性武器改造成随开随关的“炉灶”，服务人类，故D符合题意。

2.（2019·绍兴模拟）近日“流浪地球”正在各大影院热映，吸引了大量观众。（1）在我们在看电影时，坐在影院中各个不同位置的观众都能清晰地看到荧幕上的影像，这属于光的________反射现象。（2）为了推动地球，影片中地球人建造了万台超级聚变发动机，这些发动机喷射火焰产生推力，从而推动地球逃离太阳系，下列选项中的事物原理相同的是

A.喷气式飞机B.火箭C.汽车D.轮船（3）影片中提到地球发动机的能量来自“重元素聚变”。核聚变这个概念我们并不陌生，请例举你所知道的一项核聚变的具体实例________.【答案】（1）漫（2）A,B（3）氢弹【解析】当光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，叫做光的反射。只要一个物体对另一个物体施加了力，受力物体反过来也肯定会给施力物体增加一个力。

（1）我们能够观察到物体，是因为物体反射光线进入到我们眼中，而在各个角落都能观察到影像是因为发生了漫反射；故答案为：漫；

（2）发动机喷射火焰产生推力，推动地球逃离太阳系，利用的是力的作用是相互的原理；AB、喷气