初中物理人教版九年级全册第二十二章 能源与可持续发展第2节 核能精品同步练习题

课时22.2 核能（帮课堂）（原卷版）

【学习目标】

1.了解原子、原子核结构；

2.知道获取核能的两个途径──重核裂变、轻核聚变；

3.了解核裂变和核聚变的特点；

4.了解人类利用核能的现状。

【知识导图】

【基础知识】

知识点一、核能

1.原子的结构

（1）原子位于其中心的原子核和绕原子核高速运动核外电子组成，原子核比原子小得多，其半径只相当于原子的十万分之一。

（2）原子核几乎集中了原子的全部质量。

（3）原子核带正电，电子带负电，它们所带的电荷量相等，整个原子呈电中性，对外不显示电性。

（4）原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟核外电子相等，中子不带电。从质量上讲，质子与中子质量几乎相等，一个质子的质量大约是电子质量的1836倍。质子和中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。如图所示是锂和铍的原子结构示意图。

Li                        Be

2.核能

（1）质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，要使他们它们分裂或结合极其困难，因此原子核十分牢固。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。释放核能的方式有两种：核裂变、核聚变。

（2）核能是直接从自然界获得的，属于一次能源。核能也属于新能源。

【典例1】2021年5月19日，中俄两国核能合作项目在两国领导入见证下正式开工。下列关于核能、原子核的说法，正确的是（　　）。

A．太阳能来自太阳内部物质的核裂变反应；

B．核反应堆发生的链式反应是可以控制的；

C．核废料可直接排放，无需任何处理试验；

D．原子核是由质子、中子和电子组成

知识点二、裂变

1.裂变

用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。

2.链式反应

（1）类比理解链式反应

将火柴搭成图甲所示的结构，点燃第一根火柴会引燃两根火柴，接着会引燃四根火柴…

甲                            乙

（2）链式反应

如图乙所示，一个铀235原子核在一个中子轰击下发生裂变，释放出核能，同时产生几个新的中子，这几个新的中子又轰击其他铀核，导致其他铀核发生裂变，产生更多的中子…裂变反应将自动进行下去，参与反应的铀核数量越来越多，释放出巨大的能量。

3.裂变的利用

（1）核电站

①核反应堆及核电站的工作原理

如图所示，控制链式反应的速度，使核能能够缓慢、平稳地释放的装置，叫做核反应堆。核反应堆是核电站的核心设备，它以铀为燃料。利用核反应堆中放出的核能先生成高温蒸汽，在驱动汽轮机带动发电机发电。

②核反应堆中的能量转化

③核电站的特点

a.消耗的热量少，产生的能量巨大；

b.产生废渣少，对大气基本无污染；

c.核反应会产生危害极大的射线，因而要采取严格的安全措施。

（2）原子弹

链式反应如果不加控制，大量原子核就会再一瞬间发生裂变，释放出极大的能量，以致引起威力强大的爆炸。原子弹就是根据这一原理制成的。

【典例2】我国核动力潜艇的相关技术已十分成熟，目前正在加紧研究将大功率核动力用于航空母舰的技术。关于核动力航母说法正确的是(　　)。

A．航母核反应堆里发生的是化学反应；

B．航母核反应堆里发生的是核聚变；

C．航母核反应堆中发生的链式反应是可以控制的；

D．航母核反应堆产生的核废料对环境没有污染

知识点三、聚变

1.聚变（热核反应）

将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子组成）与氚核（由一个质子和两个中子组成），在超高温下结合成新的原子核-氦核，也会释放出巨大的核能（如图所示），这就是聚变。聚变反应要求一开始就要有很高的温度，因此核聚变也称为热核反应。

2.聚变的应用

大量氢核的聚变，可以在瞬间放出惊人的能量。氢弹就是利用核聚变原理制造的已知比原子弹威力还要大的核武器。迄今，人们还不能像控制核裂变那样，使核聚变在人工控制条件下进行。科学家经过几十年的艰苦探索，已经取得一定进展，但要真正安全、和平的利用核聚变所释放的核能，还要做长期艰苦的努力。

3.可控核聚变释放的核能作为一种新能源，具有显著的特点

（1）燃料丰富且运营成本低，核聚变的燃料之一—氘核在海水中大量存在，足以功全世界使用几百亿年。

（2）不污染环境，是一种真正的清洁能源。

4.裂变与聚变的比较

5.核能的特点

【典例3】我国的核电技术已进入世界先进行列。2021年5月19日下午，国家主席习近平在北京通过视频连线，同俄罗斯总统普京共同见证两国核能合作项目——田湾核电站和徐大堡核电站开工仪式。下列关于田湾核电站和徐大堡核电站的说法正确的是（　　）。

A．可以利用各种原子核发电；

B．利用核聚变发电；

C．发电后产生的核废料仍然具有放射性；

D．核能能够全部转化为电能而没有损失

【方法帮】

题型一：原子的结构

把握原子的核式结构，是正确回答此类问题的关键。

【典例4】人类对于宇宙的探索是在一次次挫折中不断向前发展的，比如俄罗斯“福布斯﹣﹣土壤”火星探测器在地球近地轨道上因主发动机启动失败而无法变轨。经查，是太空中的带电粒子对机载计算机系统产生影响导致程序出错。下列粒子中，首先可以排除对计算机系统产生影响的粒子是（　　）。

A．电子    B．质子     C．中子   D．原子核

题型二：对核能的理解

（1）核能是人类最具希望的未来能源，目前人们获得核能的途径有两种：一是核裂变，如铀的裂变；二是核聚变。

（2）核燃料属于矿产资源，是不可再生的。

【典例5】关于核能的下列说法中，正确的是（   ）。

A．物质是由分子组成的，分子由原子组成，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；

B．原子弹和氢弹都是利用核聚变的原理；

C．在太阳内部在不断地进行着大量的核裂反应；

D．核聚变必须在极高的的温度和极大的压强下进行

题型三：裂变和聚变

裂变和聚变都能释放出大量的核能。但裂变时较大的原子核分裂成较小的原子核，释放能量；聚变是较小的原子核聚合成较大的原子核，释放能量。

【典例6】获取核能有两条途径：重核的裂变和轻核的＿＿＿变。如图所示，甲图属于核＿＿＿变。

题型四：核能的利用

【角度1】核能在发电中的能量转化

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，推动蒸汽轮机转动，从而带动发电机发电。

【典例6】和平与发展是当今世界的主流，但是也存在某些不安定因素，加强国防建设有必要，下列有关说法正确的是（　　）。

A．第二次世界大战末的1945年8月日美国在日本广岛投掷原子弹，原子弹是利用聚变的原理制成的；

B．1976年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功，氢弹的威力比原子弹更大，氢弹是利用聚变的原理制成的；

C．我国的第一座核电站是浙江嘉兴的秦山核电站，核电站是利用聚变获得的能量来发电的；

D．核电非常清洁，没有污染

【角度2】核能的优缺点

任何事情都具有两面性，核能发电虽然有消耗小、空气污染少等优点，但也存在核污染、核废料处理代价高的缺点。

【典例7】2021年5月19日，中俄两国核能合作项目在两国领导人见证下正式开工。下列关于核能、原子核的说法，正确的是（　　）。

A．太阳能来自太阳内部物质的核裂变反应；

B．核反应堆发生的链式反应是可以控制的；

C．核废料可直接排放，无需任何处理试验；

D．原子核是由质子、中子和电子组成

【中考帮】

考点一:核能及其利用

【典例8】（2020•广东）目前人们正致力于开发太阳能、核能、风能、海洋能、氢能…其中核能是　 　（选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站利用原子核　 　（选填“聚变”或“裂变”）释放的能量发电，电能属于      　（选填“一次能源”或“二次能源”）。

该题要求同学们能从能量转换的角度认识核能发电的原理，知道人们能量转化过程中来利用能量的。这是物理核心素养的物质观和能量观的体现。

【作业帮】

一、基础练（知识巩固）

1.在原子中，带负电的粒子是（　　）。

A．质子    B．中子     C．电子    D．原子核

2.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

3.关于原子核和核能，下列说法正确的是（　　）。

A.核反应堆发生的是可控链式反应   B.核能是可再生能源也是二次能源

C.原子核占据了原子的大部分空间   D.原子核是由电子组成的

4.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

5.核电站是由反应堆、汽轮机、发电机三部分组成。在核电站发电过程中，能量转化顺序正确的是（　　）。

A．核能→机械能→内能→电能  B．核能→内能→机械能→电能

C．内能→核能→机械能→电能  D．电能→机械能→内能→核能

6.和平利用核能，提高清洁能源比重，是我国能源发展战略的重要内容，关于核能，下列说法正确的是（　　）。

A．核反应堆中，核能是通过聚变释放的能量；

B．核反应堆中，核能是通过裂变释放的能量；

C．核能是可再生能源；

D．核能是二次能源

7.关于核能及其利用，下列说法中不正确的是（   ）。

A．核能属于不可再生能源；

B．核能属于一次能源；

C．核能是指原子核发生分裂或聚合时所释放的能量；

D．核电站是利用原子核聚变所释放的能量来发电

8.我国具备完全自主知识产权的“华龙一号”核电机组的投入运行，使中国跻身核电技术先进国家行列。核电站是利用核反应堆发生核_______（裂变/聚变）时提供的能量发电的，反应堆冷却系统采用水冷方式是利用_______（做功/热传递）的方式来改变内能。

9.常规潜艇以四冲程柴油内燃机为动力，工作时包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中机械能转化为内能的是_____冲程；核潜艇利用核反应堆发生核裂变提供动力，其核能是_____（选填“新能源”或“常规能源”）；在海面下潜艇上浮过程中受到的重力_____下潜过程中受到的重力（选填“等于”、“小于”或“大于”）。

10.20世纪初，科学家认识到原子核内蕴藏着巨大的能量，发现了获取核能的途径。其中当中子轰击铀核时，铀核会分裂成质量大致相等的两个原子核的过程，称为_________。另一种获取核能的方式称为原子核聚变反应，人类最早发现的核聚变反应是_________内的核反应。最早实现、最著名的人工核聚变反应是____________。

二、综合练（能力提升）

11.下列说法正确的是（　　）。

A．核能是指原子核发生变化时所释放的能量；

B．煤炭、石油、天然气、太阳能都是不可再生能源；

C．原子弹和氢弹都是利用核裂变；

D．目前核电站获得核能的途径是核聚变

12．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

13．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

14.2019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。

三、培优练（挑战自我）

15．核电站利用核能发电，核能属于_________（可再生/不可再生）能源，核电站发生重大事故时，为降低核反应堆的温度，用水对其冷却，因为水的________较大。2020年4月13日，日本政府批准福岛核电站将被污染过的冷却水排放入海，这对海洋生物和人类健康具有危害，因为其中含有具有________的核废料。

16．2019年4月23日海军节，国之重器核潜艇在阅兵活动中亮相，如图，中国093核潜艇（北约代号商级）是中国人民解放军海军建造的第二代核动力攻击型潜艇。093型是一级多用途的攻击型核潜艇，其安静性、武器和传感器系统将比在役的091型核潜艇（北约代号汉级潜艇）有所改进。在评估武器装备的性能时，对方强调：“除鱼雷和可能装备的反潜导弹外，预计093型还将潜射反舰巡航导弹，可能为自行研制的C801的后续型”。预计093型核潜艇首艇将在渤海造船厂下水，配置6门533mm鱼雷发射管。据媒体推测，093级的噪声水平与阿库拉级潜艇（鲨鱼级）或洛杉矶级潜艇相当。其隐身性能较汉级潜艇大为改观。

排水量：6500吨；长：120米；宽：10米

航速：水面最大航速16节，水下最大航速22节

潜深：300米

（1）核能是 ________ （填“可”或“不可”）再生能源，核潜艇中的核反应堆发生的链式反应是 ________ （填“可以”或“不可以”）控制的，目前人类大力发展核能、太阳能等能源，可有效缓解全球气候 ________ （填“变暖”或“变冷”）的趋势。

（2）该核潜艇在水中水平匀速巡航时，所受浮力等于 ________ N，突然进入密度跃层（海水的密度变小）时，潜艇会突然下沉，将给潜艇带来安全隐患，此时应立即将潜艇水舱中的水全部排出，使潜艇受到的重力 ________ （填大于或小于）它的浮力，由于 ___ ，潜艇还会下沉一段距离才会上浮。（g=10N/kg）