3.7核能-2022-2023學(xué)年九年級(jí)科學(xué)上冊(cè)同步2024課堂（浙教版）

第七節(jié)核能九年級(jí)科學(xué)第三章能量的轉(zhuǎn)化與守恒

人類所利用的能源絕大多數(shù)是由核能轉(zhuǎn)化而來(lái)的，因?yàn)閺奶?yáng)射向地球的電磁能就是太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行著的核聚變而產(chǎn)生的，那么，核能是怎樣產(chǎn)生的？人類是如何有效的控制和利用核能的？課堂導(dǎo)入知識(shí)點(diǎn)分析基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的羅列和例題難點(diǎn)易錯(cuò)點(diǎn)和知識(shí)點(diǎn)總結(jié)011.核能：原子核是可以轉(zhuǎn)變的。原子核在轉(zhuǎn)變過(guò)程中所釋放出的能量，核能是從原子核內(nèi)部釋放出來(lái)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.核能的應(yīng)用：核電站

原子彈

氫彈

一.裂變和聚變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(gè)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(shí)向外釋放能量，并產(chǎn)生2-3個(gè)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(huì)導(dǎo)致越來(lái)越多的鈾核不斷的發(fā)生裂變，放出越來(lái)越多的能量。這種連鎖式的鈾裂變反應(yīng)稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。原子的核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加以控制，在短時(shí)間內(nèi)形成雪崩式的裂變反應(yīng)，就會(huì)放出巨大能量而產(chǎn)生猛烈的核爆炸，原子彈就是運(yùn)用這個(gè)原理制造的。一.裂變和聚變2.原子核的的裂變和聚變是獲得核能的兩條途經(jīng).（2）核聚變：是2個(gè)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(shí)釋放出能量的現(xiàn)象。例如，氚核（核內(nèi)有一個(gè)質(zhì)子、一個(gè)中子的氫核）和氚核（核內(nèi)有一個(gè)質(zhì)子、兩個(gè)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(shí)，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(huì)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。一.裂變和聚變（1）核電站：如果能夠按需求控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，使原子核的裂變反應(yīng)持續(xù)而緩慢地進(jìn)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(jìn)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(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電的。二.核能的和平利用----核電站（2）太陽(yáng)：太陽(yáng)巨大能量就是內(nèi)部核聚變產(chǎn)生的。在太陽(yáng)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?gòu)奶?yáng)核心向外擴(kuò)散到太陽(yáng)表面，然后，大部分太陽(yáng)能以熱和光的形式向四周輻射出去，其中有一部分到達(dá)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(shí)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。二.核能的和平利用----核電站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(qiáng)的射線。居里夫人把元素具有這種輻射能力叫做放射性。進(jìn)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(huì)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(yùn)動(dòng)的氦原子核流β射線：是帶負(fù)電的高速運(yùn)動(dòng)的電子流。γ射線：是能量很高的電磁波。三．放射性α射線穿透能力最弱，β射線穿透能力較強(qiáng)，γ射線穿透能力最強(qiáng)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(lái)測(cè)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。三．放射性典例精析精選近年各地中考、一模以及名校練習(xí)等好題進(jìn)行分析02【例1】（2022·湖南益陽(yáng)中考）中國(guó)成功研發(fā)出了先進(jìn)核裂變能——釷基熔鹽堆的第4代核反應(yīng)堆發(fā)電技術(shù)，于2021年9月底在甘肅武威啟動(dòng)試運(yùn)行，創(chuàng)造了又一項(xiàng)奇跡，其技術(shù)應(yīng)用屬于世界首次。釷基熔鹽堆具有產(chǎn)生的核廢料非常少、使用氟化鹽作為冷卻劑無(wú)需耗費(fèi)大量水資源和熱轉(zhuǎn)換效率高等顯著優(yōu)點(diǎn)。下列有關(guān)釷基熔鹽堆的說(shuō)法正確的是（）A.釷基熔鹽堆不產(chǎn)生核廢料

B.釷基熔鹽堆需要大量水作冷卻劑，因此不可以建在內(nèi)陸C．釷基熔鹽堆的熱轉(zhuǎn)換效率比傳統(tǒng)的核反應(yīng)堆還要低

D．釷基熔鹽堆是利用核裂變放出的能量【答案】D【例2】（2022·山東濟(jì)南一模）繼高鐵之后，“華龍一號(hào)”核電裝置成為了我國(guó)的另一“國(guó)之重器”，已經(jīng)和多個(gè)國(guó)家簽訂了核能發(fā)電項(xiàng)目。如圖是核電站工作流程圖，關(guān)于流程中各裝置的能量轉(zhuǎn)化，正確的是（）A．核反應(yīng)堆：核能轉(zhuǎn)化為電能 B．蒸汽輪機(jī)：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．發(fā)電機(jī)：電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 D．電驅(qū)動(dòng)器：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能【答案】B【例3】（2022·貴州貴陽(yáng)中考）如圖所示，中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M裝置在可控核聚變（人造太陽(yáng)）上取得重大突破。核聚變過(guò)程中產(chǎn)生的能量是（）A．核能 B．動(dòng)能 C．機(jī)械能 D．重力勢(shì)能【答案】A【例4】（2021·湖北隨州中考）2021年4月，日本政府?dāng)M定將福島第一核電站中核廢水排入太平洋的計(jì)劃，消息一出立刻引起了亞太地區(qū)乃至世界各國(guó)的不安。如圖，媒體報(bào)道:福島核電站的廢水中含有大量具有放射性的核物質(zhì)。結(jié)合上述材料判斷以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．核電站是利用裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)電的B．核能可以直接從自然界獲得，屬于一次能源C．核能屬于不可再生能源D．核能是高風(fēng)險(xiǎn)能源，世界各國(guó)應(yīng)徹底拋棄對(duì)核能的利用【答案】D【例5】（2021·四川成都·中考真題）2021年5月19日，中俄兩國(guó)核能合作項(xiàng)目在兩國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人見證下正式開工。下列關(guān)于核能、原子核的說(shuō)法，正確的是（）A．太陽(yáng)能來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部物質(zhì)的核裂變反應(yīng)

B．核反應(yīng)堆發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的C．核廢料可直接排放，無(wú)需任何處理試驗(yàn)

D．原子核是由質(zhì)子、中子和電子組成【答案】B【例6】（2022·湖北宜昌·一模）2021年12月4日，中國(guó)新一代人造太陽(yáng)研究裝置-環(huán)流器二號(hào)M裝置（HL-2M）在成都建成并實(shí)現(xiàn)首次放電，它與太陽(yáng)發(fā)光的方式相同。下列關(guān)于核聚變的認(rèn)識(shí)中正確的是（）A．核聚變釋放能量利用率可達(dá)100%

B．標(biāo)志著核聚變發(fā)電已進(jìn)入實(shí)用階段C．人類向可控核聚變又邁進(jìn)一步

D．聚變是原子核發(fā)生分裂【答案】C【例7】（2022·山東日照·一模）下列關(guān)于核能、原子核的說(shuō)法，正確的是（）A．太陽(yáng)能來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部物質(zhì)的核裂變反應(yīng)

B．核反應(yīng)堆發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的C．核廢料可直接排放，無(wú)需任何處理試驗(yàn)

D．原子核是由質(zhì)子、中子和電子組成【答案】B【例8】（2019·湖北武漢·中考真題）關(guān)于核能和太陽(yáng)能，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．裂變也稱為熱核反應(yīng)，裂變時(shí)會(huì)釋放出巨大的核能B．核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是反應(yīng)堆C．太陽(yáng)能是可再生能源，核能是不可再生能源D．太陽(yáng)能和核能均屬于一次能源【答案】A【例9】（2020·遼寧撫順·一模）如圖所示為核動(dòng)力火箭的模型，它的動(dòng)力主要來(lái)自核燃料發(fā)生_____（填“裂變”或“聚變”）獲得。核動(dòng)力火箭頭部涂有特殊的固態(tài)“燒蝕材料”，當(dāng)其穿越大氣層時(shí)，該“燒蝕材料”可以通過(guò)先_____后再汽化，能夠_____（填“吸收”或“放出”）熱量，對(duì)火箭起到保護(hù)作用?！敬鸢浮?/p>

裂變

熔化

吸收【例11】（2020·廣東韶關(guān)·一模）獲取核能有兩條途徑﹣﹣重核的裂變和輕核的聚變，核電站是利用核的_____（選填“裂變”或“聚變”）來(lái)獲得核能的，是______（選填“甲”或“乙”）圖所示途徑；太陽(yáng)的本質(zhì)便是個(gè)巨大的核______（選填“裂變”或“聚變”）工廠，提供了對(duì)地球至關(guān)重要的光和熱?！敬鸢浮?/p>

裂變

甲

聚變【例12】（2020·江蘇揚(yáng)州·二模）核能作為一種新能源，正在逐步被人們開發(fā)和利用，核電站是利用核能發(fā)電，如圖所示核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)通過(guò)核_____（選填“裂變”或“聚變”）的方式，把核能轉(zhuǎn)化為電能輸送到國(guó)家電網(wǎng)，供千家萬(wàn)戶使用。我國(guó)家庭照明電路的電壓是_____V。核能是_____（選填“可再生”或“不可再生”）能源。【答案】

裂變

220

不可再生【例12】（2022·廣東·模擬預(yù)測(cè)）如圖所示是我國(guó)進(jìn)行海上閱兵時(shí)的核潛艇，核潛艇中的核反應(yīng)堆發(fā)生的是核______（選填“裂變”或“聚變”），產(chǎn)生電能提供給設(shè)備使用，電能屬于______次能源，若1kg鈾原子核完全反應(yīng)產(chǎn)生的能量相當(dāng)于完全燃燒2400t煤產(chǎn)生的能量，則70g鈾核完全反應(yīng)可使______kg的水溫度升高80℃（煤的熱值為3×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃），不考慮能量損失）?！敬鸢浮?/p>

裂變

二

【例13】（2020·山東濟(jì)南·二模）如圖是位于廣東省陽(yáng)江市、目前我國(guó)最大的核電站——陽(yáng)江核電站（NPP），總裝機(jī)容量6GW。它是利用______（選填“核聚變”或“核裂變”）釋放的能量來(lái)發(fā)電的；核電站使用的核燃料來(lái)自一些特殊的天然礦物資源，這些礦物資源屬于______（選填“可再生能源”或“不可再生能源”）?！敬鸢浮?/p>

核裂變

不可再生能源【例14】（2021·山東·模擬預(yù)測(cè)）獲取核能有兩種途徑﹣﹣核裂變和核聚變，目前人類和平利用核能發(fā)電是如圖______所示的途徑，氫彈爆炸的原理跟______是一樣的。（選填甲或乙）【答案】

甲

乙【例15】（2021·遼寧撫順·三模）如圖所示，2020年12月4日14時(shí)02分，新一代“人造太陽(yáng)”裝置﹣﹣中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M裝置（HL﹣2M）在成都建成并實(shí)現(xiàn)首次放電，標(biāo)志著我國(guó)自主掌握了大型先進(jìn)托卡馬克裝置的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行技術(shù)，為核______（選填“聚變”或“裂變”）堆自主設(shè)計(jì)與建造打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。核電站發(fā)電過(guò)程是核能轉(zhuǎn)化為蒸汽的內(nèi)能，通過(guò)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化為______能，再通過(guò)______機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。【答案】

聚變

機(jī)械

發(fā)電【例16】（2022·廣東揭陽(yáng)·一模）如圖所示，中國(guó)“人造太陽(yáng)”﹣﹣大型核實(shí)驗(yàn)裝置“東方超環(huán)”（EAST）取得重大突破，它主要是讓含有質(zhì)子和______的氫原子核在超高溫下發(fā)生______（選填“裂變”或“聚變”），從而獲得核能的研究裝置，這與核電站獲得核能的方式______（選填“相同”或“不同”）。【答案】

中子

聚變

不同【例17】（2021·遼寧沈陽(yáng)·二模）在太陽(yáng)內(nèi)部，氫原子核發(fā)生______（選填“熱核反應(yīng)”或“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”）釋放出巨大的核能。太陽(yáng)能屬于______（選填“一次”或“二次”）能源。【答案】

熱核反應(yīng)

一次【例18】（2019·遼寧錦州·中考真題）我國(guó)自行研制的新型核潛艇利用核反應(yīng)堆中發(fā)生的_____(填“核裂變”或“核聚變”)提供動(dòng)力．核能屬于_____(填“可再生”或“不可再生”)能源．【答案】

核裂變

不可再生【例19】（2022·廣東·中山市黃圃鎮(zhèn)中學(xué)一模）如題圖所示是盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型，原子核是由和中子構(gòu)成。原子核一旦發(fā)生分裂或聚合就會(huì)釋放出巨大的能量——核能，核能是一種_____（選填“可再生”或“不可再生”）能源。核電站利用中子轟擊鈾核以核_____（選填“裂變”或“聚變”）方式獲取核能。【答案】

不可再生

裂變【例20】（2022·廣東·深圳實(shí)驗(yàn)學(xué)校三模）如圖是核電站發(fā)電和供電的流程圖，請(qǐng)回答以下問(wèn)題：（1）核