3.7核能（讲义）（解析版）

浙教版九年级上册第三章第七节核能【知识点分析】一.裂变和聚变1.核能：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，核能是从原子核内部释放出来的，它比物质在化学反应中释放出的化学能要大得多。2.原子核的的裂变和聚变是获得核能的两条途经.（1）核裂变：是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核并且释放出巨大能量的现象。例如，用中子轰击铀-235原子核，可以使铀核裂变变为氦核和钡核，同时向外释放能量，并产生2-3个新的中子。如果产生的中子继续轰击着其他铀核，引起铀核裂变，就会导致越来越多的铀核不断的发生裂变，放出越来越多的能量。这种连锁式的铀裂变反应称为链式反应。原子的核裂变的链式反应不加以控制，在短时间内形成雪崩式的裂变反应，就会放出巨大能量而产生猛烈的核爆炸，原子弹就是运用这个原理制造的。（2）核聚变：是2个质量较小的原子核结合成质量较大的新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。例如，氚核（核内有一个质子、一个中子的氢核）和氚核（核内有一个质子、两个中子的氢核）在高温下聚合成氦核，并向外放出能量，在消耗质量相同的核材料时，核聚变比核裂变释放更多的核能。核聚变需要极高的温度，所以也叫做热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，依靠自身产生的热就会使核反应继续下去。氢弹就是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。二.核能的和平利用----核电站（1）核电站：如果能够按需求控制链式反应的速度，使原子核的裂变反应持续而缓慢地进行，核能有控制地平稳释放，这样的核能就可以为人类和平建设服务。可控制地进行核反应的装置称为核反应堆。核电站就是利用核反应堆提供的能量，使水变成水蒸气，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。（2）太阳：太阳巨大能量就是内部核聚变产生的。在太阳的内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能。这些能量再从太阳核心向外扩散到太阳表面，然后，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。人们虽然能够控制核裂变的速度，但还是没有找到实用的控制核聚变反应的方式，所以，直到现在人类还不能和平利用核聚变的能量。放射性1.放射性：早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫人等发现铀、钍、镭等元素能够自发的放出穿透力很强的射线。居里夫人把元素具有这种辐射能力叫做放射性。进一步研究发现，许多天然存在的元素也具有放射性。2.原子的裂变也会产生一些放射性物质。放射性物质放出的射线到底是什么？α射线：是带正电的高速运动的氦原子核流β射线：是带负电的高速运动的电子流。γ射线：是能量很高的电磁波。α射线穿透能力最弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。放射性现象在工业、农业、医疗领域都有广泛应用。工业上利用放射性来测量物体厚度。农业上利用放射性照射种子，使种子变异，培育新的优良品种；利用放射性还可以杀菌。医疗上利用γ射线治疗癌症。【例题分析】【例1】电影《厉害了，我的国》在全国各大影院火爆上映。特别是作为大国工程“一带一路”国家名片的“华龙一号”核电机组（如图），代表创新成果的人造太阳，在影片中亮相，再次彰显了大国实力。下列关于“华龙一号”核电中核能说法正确的是（）A．核能直接转化为电能B．该原理与太阳释放能量的原理相同C．利用核裂变原理D．核能是原子内部的化学反应释放出来的能量【答案】C【解析】A核反应堆是一个能维持和控制核裂变链式反应，从而实现核能转换为热能的装置，故A错误。A.B选项，核电站发电是利用核裂变原理，太阳释放能量是核聚变原理，故B错误，C正确。D核能是原子核分裂或聚合时，释放出的能量，故D错误。【例2】如图所示是三门核电站的建筑图，下列关于核电站的说法正确的是（

）A．核电站发电的能量转化形式是核能→内能→机械能→电能B．核电站的发电原理与太阳的热核反应相同C．核反应产生的辐射都是有害的D．核反应都是可以控制的【答案】A【解析】A．核电站发电的能量转化形式是核能→内能→机械能→电能，故A正确；B．核电站的发电原理是核裂变，太阳的热核反应是核聚变，故B错误；C．核反应产生的辐射的辐射量达到一定的程度才是有害的，故C错误；D．核裂变是可控的，核聚变是不可控的，故D错误。【例3】电影《流浪地球》开启了中国科幻电影元年，影片中涉及到许多我们学过的科学知识，以下观点正确（

）A．在太阳内部，发生核裂变产生光和热B．地球发动机喷射的燃气推动地球前进，说明物体间力的作用是相互的C．关闭地球发动机后地球仍能向前运动，这是由于受到惯性的作用D．开启地球发动机使地球加速前进的过程中机械能守恒【答案】B【解析】A、在太阳内部发生的是核聚变产生光和热，而核裂变是原子弹的原理，故A错误；B、地球发动机向后喷射的燃气，燃气推动地球前进，这说明物体间的力的作用是相互的，所以B正确；C、关闭地球发动机后地球仍能向前移运动，这是由于地球具有惯性，惯性不是力，所以不能说受到惯性的作用，故C错误；D、地球发动机使地球加速前进，地球的速度不断增加，而质量减少较少可忽略不计，所以说机械能在不断的增加，故D错。【例4】2020年9月2日，经国家批准，正式同意建设温州苍南核电站。核电站就是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的。在核电站的发电过程中，能量转化顺序正确的是()A．核能→内能→机械能→电能 B．化学能→内能→机械能→电能C．核能→内能→电能→机械能 D．核能→化学能→机械能→电能【答案】A【解析】核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动蒸汽涡轮机转动，从而带动发电机发电的，故A符合题意。【例5】电影《厉害了，我的国》自3月2日在全国上映来燃爆各大影院。特别是作为大国工程和“一带一路”国家名片的“华龙一号”核电机组（如图），代表创新成果的人造太阳在影片中亮相，再次彰显了大国实力很是抢镜！目前关于核电站说法正确的是（）A．利用核聚变原理B．利用核裂变原理C．核能直接转化为电能D．核能是原子内部的化学反应释放出来的能量【答案】B【解析】AB.核电站发电是利用核裂变原理，因此A不合题意.B符合题意。C.核反应堆是一个能维持和控制核裂变链式反应，从而实现核能−热能转换的装置。因此C不合题意。D.核能是原子内部发生核物理反应释放出来的能量，故D错误。【例6】利用核能发电(如图)是人们和平利用核能的一个重要方向，下列有关核电站的叙述正确的是(

)A．核反应堆利用核聚变原理来工作的B．发电机工作时电能转化为化学能C．能量转化顺序是:核能→内能→机械能→电能D．核反应过程属于化学变化【答案】C【解析】A．现在世界上的核电站都是利用核裂变发电的，故A错误；B．由图知道，发电机工作时机械能转化为电能，故B错误；C．核电站能量转化的过程是：通过核反应把核能转化为内能，得到高温水蒸气；水蒸气推动气轮机转动，把内能又转化为机械能；气轮机再带动发电机发电，得到电能；故能量转化的顺序正确的是核能→内能→机械能→电能，故C正确；D．化学变化的前提是原子核不发生变化，核反应有新物质生成，原子核发生了变化，故D错误。【例7】关于核电站，下列说法中不正确的是（）A．核电站的核心是核反应堆，它可以将核能转化为内能B．核电站是利用核聚变产生的能量来发电的C．反应堆中的反应是可控的，核电是清洁的、高效的D．核电站中用到的蒸汽轮机属于热机【答案】B【解析】A．核电站中将核能先转化为介质（如水）的内能，再推动发电机的转子转动，转化为机械能，并在发电机中最终转化为电能；故A项正确；A项不符合题意；BC．核电站是利用原子核裂变的链式反应释放出大量的核能，是可控链式反应；由于核电站不排放烟尘、CO2、SO2等有害气体，而且链式反应中可以释放巨大的能力，因此核电又被认为是清洁的、高效的；故B项错误、B项符合题意；C项正确；C项不符合题意；D．热机包括汽油机、柴油机、蒸汽轮机等；故D项正确；D项不符合题意；【例8】（2021·台州期末）尽管日本福岛核电站发生了严重的核泄漏事故，但人们不会因此停下和平利用核能发电为人类造福的脚步。关于现已建成的核电站，下列说法正确的是（ ）A．核电站发电是利用核裂变原理B．核电站发电是利用可控热核反应C．核反应堆的链式反应速度是不可控的D．核反应堆工作时直接将核能转化为电能【答案】A【解析】A．核电站发电是利用核裂变原理，故A正确；B．现已建成的核电站的能量，是利用重核的裂变反应，不是热核聚变反应，故B错误；C．核反应堆的链式反应速度是可控的，故C错误；D．核反应堆是一个能维持和控制核裂变链式反应，从而实现核能—热能转换的装置，故D错误。【例9】下列关于核能的说法错误的是（）A．核电站是利用核能来发电的B．核反应堆中发生的是链式反应C．核电站发生泄漏时会对人和生物造成伤害D．核废料不会对环境造成污染【答案】D【解析】A．核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故A不符合题意；B．核电站主要利用可控链式反应来发电的，故B不符合题意；C．核电站发生泄漏时产生的核辐射会对人和生物造成伤害，故C不符合题意；D．核废料有放射性，会对环境造成污染，故D符合题意。【例10】2016年1月6日，朝鲜官方宣布首次氢弹试验成功。很多国家和组织对朝鲜这一威胁国际和平与地区安全的行为进行了强烈谴责。下列关于原子弹、氢弹等的说法正确的是A．核反应堆中发生的链式反应是不可控制的B．核能只能用来制造原子弹和氢弹，目前尚不能和平利用C．氢弹爆炸是利用核裂变、原子弹爆炸是利用核聚变释放出巨大的能量D．核泄漏对人和其他生物伤害极大，用混凝土封存核反应堆是防止核泄漏的方法之一【答案】D【解析】A．核电站的核反应堆发生的链式反应是可以控制的，故A错误；B．核能的和平利用必须对核反应可以主动控制，故B错误;C．氢弹是核聚变原理，原子弹是利用核裂变原理释放出巨大的能量，故C错误；D．为了防止核泄漏给人们带来伤害，用混凝土封存反应堆是一种防止核泄漏的有效办法，【例11】以下对于放射线的说法正确的是（）A．放射线无污染，无公害，使用时十分安全简单B．利用放射线时，要进行有效的防护和防止污染C．放射线对人畜伤害严重，有弊无利，难于利用D．α射线和β射线是有益的，而γ射线是有害的【答案】B【解析】A、各种放射线达到一定的强度会对各种生物都造成严重影响，选项错误；B、利用放射线时，要进行有效的防护和防止污染，选项正确；C、放射线对人畜虽然有伤害，但也有一定的益处，即有利有弊，选项错误；D、α射线、β射线和γ射线对人类来说，都是有利有弊的，利用放射线时，要进行有效的剂量控制、严格防护和防止污染，选项错误；【例12】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，为了防止核辐射，一般深埋在人烟稀少的地方，故B正确；C．核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能，故C错误；D．我国已建成可控核裂变反应堆，即核电站．不是可控核聚变反应堆，故D错误。【例13】伊朗核问题一直是美国等西方国家极为关注的问题，2011年9月12日伊朗首座电站布什尔核电站在经历30多年的努力终于落成发电。这引起了全世界的关注，以下关于核能发电的说法中不正确的是（）A．核废料具有放射性B．核能发电会产生大量的二氧化碳C．核电的最大优点之一是功率大D．核反应堆中发生的链式反应是可控的【答案】B【解析】A．核电站发生的是重核裂变，产生的核废料具有放射性，故A正确，不符合题意；B．核能发电不会产生大量的二氧化碳，是一种比较清洁的能源，故B不正确，符合题意；C．核裂变时会释放出巨大的能量，用料少、产能多是核电的最大优势，故C正确，不符合题意；D．核反应堆中发生的链式反应是可控的，符合客观事实，故D正确，不符合题意。【例14】（2021·杭州期末）下列有关核能利用的叙述中，正确的是(

)A．氢弹是根据裂变的原理制成的，原子弹是根据聚变的原理制成的B．氢弹和原子弹爆炸时能量的转移和转化是有方向性的C．目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变D．核电站中的能量转化顺序是：核能→化学能→内能→电能【答案】B【解析】A．氢弹是核聚变原理，原子弹是重核裂变，故A错误；B．能量的转移和转化都是有方向性的，氢弹和原子弹爆炸时能量的转移和转化也是如此，故B正确；C．目前核电站反应堆发生的是可控制的核裂变，故C错误；D．核电站能量转化顺序：核能-内能-机械能-电能，故D错误。【例15】（2022·湖州期末）2021年12月3日，中国南方首个核能供热项目在浙江海盐正式投运。下列相关说法错误的是（）A．核电站利用核裂变释放的核能B．核反应堆将核能转化为内能C．核反应堆中链式反应是可以控制的D．核电站产生的核废料对环境没有污染【答案】D【解析】AC．核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的，所以核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故AC正确，不符合题意；B．核电站发电过程：核能先转化为水的内能，水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能，故B正确，不符合题意。D．核废料是对环境污染很严重的，故D错误，符合题意。【例16】聚变核能是一种全新的能源形式，由我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，下图为热核聚变的模式图：（1）核聚变的原料主要是氘和氖，由图可知氘或氚的质子数为________。（2）核聚变跟其它的能源比较优点是_____。【答案】

1

安全、清洁、稳定【解析】(1)核内质子带正电，由图示知道，氘原子和氚原子的核内质子数相同，都是1；(2)核聚变跟其它的能源比较具有的基本优点是：安全、清洁、稳定。【例17】秦山核电基地是中国核电机组数量最多、堆型最丰富、装机最大的核电基地。如图所示是该核电站的基本组成图，核反应堆是将核能转化为内能的装置，它获得核能的途径是______,而发电机则是将____能转化为电能的装置。

第17题图【答案】

重核裂变

机械能【解析】核能分为裂变和聚变两种,裂变分为两种:可控链式反应和不可控链式反应,前者主要应用在核反应堆中,后者应用在原子弹中;聚变主要应用在氢弹上;目前核电站是利用核裂变获得能量的.核能发电的能量传递和转化过程是:核能水和蒸汽的内能发电机转子的机械能电能;发电机则是将机械能转化为电能的装置。【例18】如图所示，为了形象的描述核能的获得，两位同学分别画了一张利用核能途径的原理图；图乙表示的是_____。核能发电是通过核能→_____→机械能→电能的转化途径为人类服务。核电站一般建在海边，方便用水来给高温的核反应堆降温，这是用_____的方法来改变内能的。【答案】

聚变

内能

热传递【解析】在图乙中，质量较小的原子结合成质量较大的原子，因此表示的是聚变。核能发电是利用核能来加热水，用水产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动蒸汽轮机转动，从而带动发电机发电的，核能发电能量转化过程：核能→内能→机械能→电能的转化途径为人类服务。核电站一般建在海边，方便用水来给高温的核反应堆降温，通过热传递的方法来改变内能的。【例19】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】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，如图乙所示。反应堆中发生的能量转化为：核能转化为内能。该核电站的年发电量【例20】中科院的“人造太阳”EAST物理实验获重大突破，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，为目前世界最长。（1）“人造太阳”获得核能的方式是_________。（2）我国不久前研制出一台人造太阳的必备“移动电源”--立式脉冲发电机组，这台发电机组在短时运行功率达3x105千瓦，则该发电机组在该功率下36s的时间释放电能为________千瓦时.（3）“人造太阳”从上世纪50年代开始到现在已经进行了半个世纪，下列观点支持继续进行这项研究的是：_________。A．“人造太阳”实验人力财力投入很大，得不偿失。B．“人造太阳”实验表明可以通过核变化来提供大量的能源。C．“人造太阳”一旦投入使用，可以缓解传统能源危机问题D．“人造太阳”产生的核辐射小，核废料少，基本不污染环境。E.“人造太阳”需要利用多种高能量方式驱动，条件苛刻，难实现持续供电。【答案】

核聚变

BCD【解析】“人造太阳”获得核能的方式是核聚变；由电能公式可得：；A．虽然人造太阳需要利用多种能量方式驱动，条件苛刻，投入巨大，但各国科学家都在研究，故观点不支持继续进行这项研究；B．“人造太阳”实验表明可以通过核变化来提供大量的能源，故观点支持继续进行这项研究；C．“人造太阳”一旦投入使用，可以缓解传统能源危机问题，故观点支持继续进行这项研究；D．人造小太阳是利用核聚变反应产生核能的，其反应要在超高温、超高压的条件下进行，由两个较小的氢原子核结合成较重的氦原子核，同时放出能量，在反应过程中生成物为水，故对环境污染小，同时原材料也极易找到，故观点支持继续进行这项研究；E．核聚变原料来自氢元素家族的氘和氚，在特定条件下发生碰撞，聚合成个头稍大的氦元素，这个过程比铀元素裂变产生的能量还要大得多，而产物只有无毒无放射性的氦气，没有棘手的高放射性废物需要处理，原料的丰富程度也是铀矿储量难以企及的，太阳就是利用这样的反应哺育了地球四五十亿年，很遗憾，我们现在的科技水平还远远驾驭不了这种能量，故观点不支持继续进行这项研究。【例21】2020年4月2日，中科院的“人造太阳”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