3.7核能（講義）（原卷版）

浙教版九年級上冊第三章第七節(jié)核能【知識點分析】一.裂變和聚變1.核能：原子核是可以轉(zhuǎn)變的。原子核在轉(zhuǎn)變過程中所釋放出的能量，核能是從原子核內(nèi)部釋放出來的，它比物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中釋放出的化學(xué)能要大得多。2.原子核的的裂變和聚變是獲得核能的兩條途經(jīng).（1）核裂變：是質(zhì)量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個新原子核并且釋放出巨大能量的現(xiàn)象。例如，用中子轟擊鈾235原子核，可以使鈾核裂變變?yōu)楹ず撕弯^核，同時向外釋放能量，并產(chǎn)生23個新的中子。如果產(chǎn)生的中子繼續(xù)轟擊著其他鈾核，引起鈾核裂變，就會導(dǎo)致越來越多的鈾核不斷的發(fā)生裂變，放出越來越多的能量。這種連鎖式的鈾裂變反應(yīng)稱為鏈式反應(yīng)。原子的核裂變的鏈式反應(yīng)不加以控制，在短時間內(nèi)形成雪崩式的裂變反應(yīng)，就會放出巨大能量而產(chǎn)生猛烈的核爆炸，原子彈就是運用這個原理制造的。（2）核聚變：是2個質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新原子核，同時釋放出能量的現(xiàn)象。例如，氚核（核內(nèi)有一個質(zhì)子、一個中子的氫核）和氚核（核內(nèi)有一個質(zhì)子、兩個中子的氫核）在高溫下聚合成氦核，并向外放出能量，在消耗質(zhì)量相同的核材料時，核聚變比核裂變釋放更多的核能。核聚變需要極高的溫度，所以也叫做熱核反應(yīng)。熱核反應(yīng)一旦發(fā)生，就不再需要外界給它能量，依靠自身產(chǎn)生的熱就會使核反應(yīng)繼續(xù)下去。氫彈就是根據(jù)核聚變的原理制造的，它的威力比原子彈大得多。二.核能的和平利用核電站（1）核電站：如果能夠按需求控制鏈式反應(yīng)的速度，使原子核的裂變反應(yīng)持續(xù)而緩慢地進行，核能有控制地平穩(wěn)釋放，這樣的核能就可以為人類和平建設(shè)服務(wù)?？煽刂频剡M行核反應(yīng)的裝置稱為核反應(yīng)堆。核電站就是利用核反應(yīng)堆提供的能量，使水變成水蒸氣，再利用高溫高壓的蒸汽推動汽輪發(fā)電機發(fā)電的。（2）太陽：太陽巨大能量就是內(nèi)部核聚變產(chǎn)生的。在太陽的內(nèi)部，氫原子核在超高溫下發(fā)生核聚變，釋放出巨大的核能。這些能量再從太陽核心向外擴散到太陽表面，然后，大部分太陽能以熱和光的形式向四周輻射出去，其中有一部分到達地球表面。人們雖然能夠控制核裂變的速度，但還是沒有找到實用的控制核聚變反應(yīng)的方式，所以，直到現(xiàn)在人類還不能和平利用核聚變的能量。放射性1.放射性：早在100多年前，科學(xué)家貝克勒爾、居里夫人等發(fā)現(xiàn)鈾、釷、鐳等元素能夠自發(fā)的放出穿透力很強的射線。居里夫人把元素具有這種輻射能力叫做放射性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，許多天然存在的元素也具有放射性。2.原子的裂變也會產(chǎn)生一些放射性物質(zhì)。放射性物質(zhì)放出的射線到底是什么？α射線：是帶正電的高速運動的氦原子核流β射線：是帶負電的高速運動的電子流。γ射線：是能量很高的電磁波。α射線穿透能力最弱，β射線穿透能力較強，γ射線穿透能力最強能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土。放射性現(xiàn)象在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。工業(yè)上利用放射性來測量物體厚度。農(nóng)業(yè)上利用放射性照射種子，使種子變異，培育新的優(yōu)良品種；利用放射性還可以殺菌。醫(yī)療上利用γ射線治療癌癥?！纠}分析】【例1】電影《厲害了，我的國》在全國各大影院火爆上映。特別是作為大國工程“一帶一路”國家名片的“華龍一號”核電機組（如圖），代表創(chuàng)新成果的人造太陽，在影片中亮相，再次彰顯了大國實力。下列關(guān)于“華龍一號”核電中核能說法正確的是（）A．核能直接轉(zhuǎn)化為電能B．該原理與太陽釋放能量的原理相同C．利用核裂變原理D．核能是原子內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)釋放出來的能量【例2】如圖所示是三門核電站的建筑圖，下列關(guān)于核電站的說法正確的是（

）A．核電站發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化形式是核能→內(nèi)能→機械能→電能B．核電站的發(fā)電原理與太陽的熱核反應(yīng)相同C．核反應(yīng)產(chǎn)生的輻射都是有害的D．核反應(yīng)都是可以控制的【例3】電影《流浪地球》開啟了中國科幻電影元年，影片中涉及到許多我們學(xué)過的科學(xué)知識，以下觀點正確（

）A．在太陽內(nèi)部，發(fā)生核裂變產(chǎn)生光和熱B．地球發(fā)動機噴射的燃氣推動地球前進，說明物體間力的作用是相互的C．關(guān)閉地球發(fā)動機后地球仍能向前運動，這是由于受到慣性的作用D．開啟地球發(fā)動機使地球加速前進的過程中機械能守恒【例4】2020年9月2日，經(jīng)國家批準，正式同意建設(shè)溫州蒼南核電站。核電站就是利用核反應(yīng)堆提供的能量，使水變成蒸汽，再利用高溫高壓的蒸汽推動汽輪發(fā)電機發(fā)電的。在核電站的發(fā)電過程中，能量轉(zhuǎn)化順序正確的是()A．核能→內(nèi)能→機械能→電能 B．化學(xué)能→內(nèi)能→機械能→電能C．核能→內(nèi)能→電能→機械能 D．核能→化學(xué)能→機械能→電能【例5】電影《厲害了，我的國》自3月2日在全國上映來燃爆各大影院。特別是作為大國工程和“一帶一路”國家名片的“華龍一號”核電機組（如圖），代表創(chuàng)新成果的人造太陽在影片中亮相，再次彰顯了大國實力很是搶鏡！目前關(guān)于核電站說法正確的是（）A．利用核聚變原理B．利用核裂變原理C．核能直接轉(zhuǎn)化為電能D．核能是原子內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)釋放出來的能量【例6】利用核能發(fā)電(如圖)是人們和平利用核能的一個重要方向，下列有關(guān)核電站的敘述正確的是(

)A．核反應(yīng)堆利用核聚變原理來工作的B．發(fā)電機工作時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．能量轉(zhuǎn)化順序是:核能→內(nèi)能→機械能→電能D．核反應(yīng)過程屬于化學(xué)變化【例7】關(guān)于核電站，下列說法中不正確的是（）A．核電站的核心是核反應(yīng)堆，它可以將核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．核電站是利用核聚變產(chǎn)生的能量來發(fā)電的C．反應(yīng)堆中的反應(yīng)是可控的，核電是清潔的、高效的D．核電站中用到的蒸汽輪機屬于熱機【例8】（2021·臺州期末）盡管日本福島核電站發(fā)生了嚴重的核泄漏事故，但人們不會因此停下和平利用核能發(fā)電為人類造福的腳步。關(guān)于現(xiàn)已建成的核電站，下列說法正確的是（?）A．核電站發(fā)電是利用核裂變原理B．核電站發(fā)電是利用可控?zé)岷朔磻?yīng)C．核反應(yīng)堆的鏈式反應(yīng)速度是不可控的D．核反應(yīng)堆工作時直接將核能轉(zhuǎn)化為電能【例9】下列關(guān)于核能的說法錯誤的是（）A．核電站是利用核能來發(fā)電的B．核反應(yīng)堆中發(fā)生的是鏈式反應(yīng)C．核電站發(fā)生泄漏時會對人和生物造成傷害D．核廢料不會對環(huán)境造成污染【例10】2016年1月6日，朝鮮官方宣布首次氫彈試驗成功。很多國家和組織對朝鮮這一威脅國際和平與地區(qū)安全的行為進行了強烈譴責(zé)。下列關(guān)于原子彈、氫彈等的說法正確的是A．核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈式反應(yīng)是不可控制的B．核能只能用來制造原子彈和氫彈，目前尚不能和平利用C．氫彈爆炸是利用核裂變、原子彈爆炸是利用核聚變釋放出巨大的能量D．核泄漏對人和其他生物傷害極大，用混凝土封存核反應(yīng)堆是防止核泄漏的方法之一【例11】以下對于放射線的說法正確的是（）A．放射線無污染，無公害，使用時十分安全簡單B．利用放射線時，要進行有效的防護和防止污染C．放射線對人畜傷害嚴重，有弊無利，難于利用D．α射線和β射線是有益的，而γ射線是有害的【例12】下列關(guān)于核能說法正確的是（）A．核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈式反應(yīng)是不可控制的B．核電站產(chǎn)生的核廢料仍具有放射性，一般深埋在人煙稀少的地方C．核反應(yīng)堆可將核能直接轉(zhuǎn)化成電能D．我國已建成可控核聚變反應(yīng)堆【例13】伊朗核問題一直是美國等西方國家極為關(guān)注的問題，2011年9月12日伊朗首座電站布什爾核電站在經(jīng)歷30多年的努力終于落成發(fā)電。這引起了全世界的關(guān)注，以下關(guān)于核能發(fā)電的說法中不正確的是（）A．核廢料具有放射性B．核能發(fā)電會產(chǎn)生大量的二氧化碳C．核電的最大優(yōu)點之一是功率大D．核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈式反應(yīng)是可控的【例14】（2021·杭州期末）下列有關(guān)核能利用的敘述中，正確的是(

)A．氫彈是根據(jù)裂變的原理制成的，原子彈是根據(jù)聚變的原理制成的B．氫彈和原子彈爆炸時能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化是有方向性的C．目前核電站的反應(yīng)堆中發(fā)生的是可控制的核聚變D．核電站中的能量轉(zhuǎn)化順序是：核能→化學(xué)能→內(nèi)能→電能【例15】（2022·湖州期末）2021年12月3日，中國南方首個核能供熱項目在浙江海鹽正式投運。下列相關(guān)說法錯誤的是（）A．核電站利用核裂變釋放的核能B．核反應(yīng)堆將核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．核反應(yīng)堆中鏈式反應(yīng)是可以控制的D．核電站產(chǎn)生的核廢料對環(huán)境沒有污染【例16】聚變核能是一種全新的能源形式，由我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機構(gòu)認證，下圖為熱核聚變的模式圖：（1）核聚變的原料主要是氘和氖，由圖可知氘或氚的質(zhì)子數(shù)為________。（2）核聚變跟其它的能源比較優(yōu)點是_____。【例17】秦山核電基地是中國核電機組數(shù)量最多、堆型最豐富、裝機最大的核電基地。如圖所示是該核電站的基本組成圖，核反應(yīng)堆是將核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置，它獲得核能的途徑是______,而發(fā)電機則是將____能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

第17題圖【例18】如圖所示，為了形象的描述核能的獲得，兩位同學(xué)分別畫了一張利用核能途徑的原理圖；圖乙表示的是_____。核能發(fā)電是通過核能→_____→機械能→電能的轉(zhuǎn)化途徑為人類服務(wù)。核電站一般建在海邊，方便用水來給高溫的核反應(yīng)堆降溫，這是用_____的方法來改變內(nèi)能的?！纠?9】三門核電站是浙江省第二座核站，裝機總功率為750萬千瓦。該核電站獲取核能的途徑如圖_____（選填“甲”或“乙”）所示，反應(yīng)堆中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化為_____。該核電站的年發(fā)電量為_____千瓦時（一年以360天計）【例20】中科院的“人造太陽”EAST物理實驗獲重大突破，實驗中首次實現(xiàn)持續(xù)時間達102秒的超高溫長脈沖等離子體放電，為目前世界最長。（1）“人造太陽”獲得核能的方式是_________。（2）我國不久前研制出一臺人造太陽的必備“移動電源”立式脈沖發(fā)電機組，這臺發(fā)電機組在短時運行功率達3x105千瓦，則該發(fā)電機組在該功率下36s的時間釋放電能為________千瓦時.（3）“人造太陽”從上世紀50年代開始到現(xiàn)在已經(jīng)進行了半個世紀，下列觀點支持繼續(xù)進行這項研究的是：_________。A．“人造太陽”實驗人力財力投入很大，得不償失。B．“人造太陽”實驗表明可以通過核變化來提供大量的能源。C．“人造太陽”一旦投入使用，可以緩解傳統(tǒng)能源危機問題D．“人造太陽”產(chǎn)生的核輻射小，核廢料少，基本不污染環(huán)境。E.“人造太陽”需要利用多種高能量方式驅(qū)動，條件苛刻，難實現(xiàn)持續(xù)供電?！纠?1】2020年4月2日，中科院的“人造太陽”實現(xiàn)1億度運行近10秒，為目前世界最長，其原理如下圖。（1）“人造太陽”獲得核能的方式是_____；（2）“人造太陽”實驗從上世紀50年代開始到現(xiàn)在已經(jīng)進行了半個多世紀。下列觀點中，