初中物理人教版（2024）九年级全册第二十二章 能源与可持续发展第2节 核能优秀当堂达标检测题

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1、核能及其优点和可能带来的问题
（1）核能：①原子核是由质子和中子靠强大的核力紧密结合在一起的，一旦原子核分裂或
聚合，就能释放出巨大的能量，这就是核能。②获得核能的两种途径：核裂变和核聚变。
（2）核能优点：
①只需要消耗很少的燃料就可以产生大量的电能；
②核电站可以大大减少燃料的运输量；
③核能能够解决能源不平衡分布的问题。
（3）核能缺点：
①核能属于一次能源，它是不可再生能源．
②核能存在核污染，一旦发生核泄漏事件，会产生放射性污染，会对地球生物造成伤害；
③核反应堆中会产生核废料，在治理核废料过程中，代价较高。
（5）核能的和平利用方式：核电站。非和平利用方式：原子弹。
2、核电站发电过程中的能量转化
（1）核电站中能量转化过程是：通过核反应堆把核能转化为内能，得到高温的水蒸气，水蒸气推动汽轮机转动，把内能又转化为机械能；汽轮机再带动发电机发电，得到电能。
能量转化顺序为：核能→内能→机械能→电能。
3、核聚变
（1）将质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核，会释放出更大的核能，这种反应叫做聚变，也称为热核反应；
（2）自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变。
（3）核裂变与核聚变的比较：
（4）核能是原子核发生变化时释放的能量，不是原子核本身具有的内能。
4、核裂变
（1）用中子轰击较大的原子核，使其变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，这种反应叫做裂变；
（2）原子核裂变时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他原子核，导致一系列原子核持续裂变，释放出大量核能，这就是链式应；如图所示；
【考点1 核能及其优点和可能带来的问题】
【典例1-1】下列说法中，不属于核能优点的是（ ）
A．核电站只需消耗很少的核燃料
B．它属于不可再生能源
C．核电站不排放烟尘和二氧化碳、二氧化硫等有害气体
D．核电站运行成本低于火力发电站
【典例1-2】（2021•铁锋区模拟）核电站的核反应堆中发生的是核 变；核电在一定程度上解决了能源紧缺的问题，但核电站也存在一定的危害，其危害之一是：
。
【变式1-1】关于核能的优点，下列说法中不正确的是（ ）
A．放出的热量多
B．加工、开采运输中费用少
C．安全、环保
D．无任何污染
【变式1-2】（2022•思明区二模）如图是中国自主设计的“人造太阳”实验装置一一东方超环，它在1亿度超高温度下运行了近10秒。其反应原理与太阳类似，通过核 变，释放巨大的核能，从而获得高温，因其 等优点，被认为是人类未来最有希望的能源之一。
【考点2 核电站发电过程中的能量转化】
【典例2-1】（2023•成都模拟）日本发生的里氏9级大地震引发了海啸及核泄漏，这是日本二战后遭遇的最严重震灾，日本福岛核电站是目前世界上最大的核电站，如图所示为核电站发电流程示意图。下列说法错误的是（ ）
A．核电站主要是利用原子核的聚变进行发电的
B．地震和海啸的发生常常都伴有次声波的产生
C．核能与煤、石油、天然气都属于不可再生能源
D．核能发电中的发电机是根据电磁感应原理制造
【典例2-2】（2023•海州区校级三模）核电站是利用核 （选填“聚变”或“裂变”）产生的能量发电的；在汽车刹车过程中，它的动能转化为地面、轮胎、空气的 能，但这些能量无法自动转化回去，这是因为能量的转移和转化是有 的。
【变式2-1】（2023•高新区校级模拟）近日空间高效斯特林热电转换试验装置顺利完成在轨实验。其利用斯特林发动机带动发电机实现热电转化，斯特林发动机的简易结构如图所示，热源加热热气缸内的气体，利用封闭气体的热胀冷缩实现发动机的运转。核燃料是该装置的理想热源，此热电转换技术是空间新能源利用的关键技术之一。关于此技术说法正确的是（ ）
A．核燃料可利用核裂变产生核能，是可再生资源
B．热源通过做功的方式改变热气缸内气体内能
C．斯特林发动机将机械能转化成内能
D．发电机的工作原理是电磁感应
【变式2-2】（2023•振兴区校级一模）核电站通过可控 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能，核电站中的汽轮机带动发电机组发电，将机械能转化为 能，核能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
【考点3 核聚变】
【典例3-1】（2023•本溪二模）我国未来的月球基地将利用可控核聚变来提供能量。下列说法正确的是（ ）
A．将核聚变装置用火箭发射到月球后质量会变小
B．核能属于二次能源
C．若成功实现可控核聚变，能量的转化将不再遵守能量守恒定律
D．月球基地与地球之间可以通过电磁波进行通信
【典例3-2】（2023•济南二模）2023年4月12日21时，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，实现403秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世器纪录。如图所示，“东方超环”的反应原理与太阳类似，通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能，原子核能又转化为 ，从而获得上亿度的高温。
【变式3-1】（2023•莱芜区二模）如图所示是氢弹爆炸时的场景，氢弹的原理是（ ）
A．链式反应B．核裂变C．电磁感应D．核聚变
【变式3-2】（2023•乐东县二模）2023年4月12日，我国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克 （选填“核聚变”或“核裂变”）实验装置（EAST）创造了新的世界纪录，成功实现了稳态高约束模式等离子体运行403秒；太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
【考点4 核裂变】
【典例4-1】（2023•碑林区校级一模）我国铅基快中子反应堆研发工作取得重大突破，铅基反应核心技术实现了自主化，并跻身世界领先水平。沿用此项技术，未来，我国将率先推出只有集装箱大小的迷你型核电源装置“核电宝”，以下相关说法中正确的是（ ）
A．“核电宝”装置将电能转化为核能
B．核能是可再生能源
C．核反应堆中进行的是核裂变
D．“核电宝”利用核能发电的整个过程，所有产物不会对人类造成任何危害
【典例4-2】（2023•鼓楼区校级三模）2022年1月1日，“华龙一号”核电6号机组首次并网成功，该核电站通过可控 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能，核能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。手机是利用 传输信号实现通讯的，相同时间内，5G通讯传输的信息量约为4G的10倍，在相同介质中，5G信号的传播速度 （大于/等于/小于）4G信号的传播速度。
【变式4-1】（2023•龙岗区二模）如图是核电站工作情况的方框图，以下关于核电站的说法错误的是（ ）

A．核能属于不可再生能源 B．核电站是利用可控的核裂变发电
C．核电站将核能全部转化为电能 D．核泄漏会引发严重环境污染
【变式4-2】（2023•黑山县模拟）核电站是利用 （选填“聚变”或“裂变”）时释放的能量来发电的；电灯可以将电能转化为光能和内能，能量在转化的过程中总量 （选填“增大”“不变”或“减小”）。
一、选择题。
1．（2021•长沙二模）最近，日本国会通过决议“计划将福岛核电站的核废料通过稀释后排入大海进行处理”，此决议遭到了国际社会的强烈谴责，是对人类权益的极大危害，下列说法正确的是（ ）
A．核能是一次能源，且可再生
B．福岛核电站主要是以核聚变的方式来进行发电
C．核电站的能量转化情况是：核能→内能→机械能→电能
D．核电站的发电原理与太阳的热核反应相同
2．（2023•越秀区校级二模）核能发电过程如图，某一段时间，反应堆释放能量为E1，发电机输出电能为E2，则（ ）
A．E2一定小于E1
B．利用核能发电没有任何缺点
C．核反应堆里，铀发生聚变反应
D．汽轮机是热机的一种，它工作时，将机械能转化为内能
3．（2023•天河区二模）核能发电过程如图，某次反应堆释放能量为E1，至发电机输出电能为E2，则（ ）
A．核能属于可再生能源
B．E1可能小于E2
C．用废气供热可提高能源利用率
D．汽轮机工作时，将机械能转化为内能
4．（2023•济源二模）近年来，我国科技创新能力日益凸显：海域“可燃冰”（天然气水合物）首次开采成功；新一代可控核聚变研究装置成功运行；“北斗+5G”实现L4级无人驾驶汽车的厘米级定位……关于上述科技成果，下列说法正确的是（ ）
A．可燃冰属于可再生能源
B．5G信号电磁波在空气中的传播速度为340m/s
C．目前运行的核电站是利用核聚变获得核能的
D．北斗卫星与无人驾驶汽车之间通过电磁波传递信息
5．（2023•让胡路区校级一模）下列说法中正确的是（ ）
A．核电站是利用核裂变来发电的
B．用毛皮摩擦橡胶棒，毛皮由于得到电子而带负电
C．在四冲程内燃机中，压缩冲程是将内能转化为机械能
D．构成物质的分子之间只存在引力
6．（2023•文圣区三模）（多选）嫦娥五号带回的月壤已经成功分发给十三家科研机构：月壤中含有大量的氮三，可用于核聚变研究。下列说正确的是（ ）
A．月壤从月球带回地球后，质量将变大
B．核能是不可再生能源
C．若能成功实现核聚变发电，就可突破能量守恒定律，制造出永动机
D．核能属于一次能源，电能属于二次能源
7．（2023•玉溪一模）（多选）中国科技工作者在各个领域一步一个脚印，一次次刷新“中国高度”，实现科技强国。如图所示是我国近年取得辉煌成就的代表事件，下列有关说法正确的是（ ）

A．如图甲，“长征五号”遥五重型运载火箭加速上升，动能增大
B．如图乙，“天问一号”在火星上减速软着陆时，其运动状态不变
C．如图丙，中国“人造太阳”装置与太阳内部的核反应方式相同，都是核裂变
D．如图丁，“潜龙二号”在水下悬停时，机器人所受的浮力等于它的重力
二、填空题。
8．合理使用核能这一新能源，备受大家的关注：利用核能发电可以造福人类，而核武器却使人类产生极大的危害。核能发电是利用了 ；氢弹是利用了 制成的。（选填“核裂变”或“核聚变”）
9．（2022•南海区二模）2021年4月10日，伊朗总统鲁哈尼下令启动伊朗纳坦兹核设施内164台IR﹣6型离心机，开始生产浓缩铀，其为核反应堆的重要燃料。核能发电是人类利用核能的主要形式，它是利用 （选填“核裂变”或“核聚变”）进行工作；与火力发电相比，核能发电的优点之一是核电站只需消耗很少的核燃料，最后可以产生大量的 能；核电站发生重大事故时，为降低核电站周围的温度，用水对其冷却，因为水的 较大。
10．（2023•青秀区校级一模）目前的核电站是利用原子核 （选填“核聚变”或“核裂变”）释放的能量工作的。核电站发电时将核能转化为电能，但不能再由电能转化为核能，这是因为能量的转化具有 。
11．（2023•无棣县二模）北京时间2023年4月2日，以张家港城市命名的天龙二号火箭成功点火起飞，将遥感卫星“爱太空科学号”送入太阳同步轨道。“爱太空科学号”是通过
（填“电磁波”、“超声波”或“红外线”）向地球传回遥感成像照片的。4月12日素有“人造太阳”之称的中科院等离子研究所EAST装置，实现了403s稳态运行。它有类似太阳核 （填“裂变”或“聚变”）的反应机制，是探索终极能源的利器。
12．（2023•香洲区校级三模）在煤、石油、电能三种能源中属于清洁能源的是 ，它是 （选填“一次能源”或“二次能源”）。为核潜艇提供能量的装置是核反应堆，在核反应堆中发生的是 （选填“核裂变”或“核聚变”）
13．（2023•裕华区校级二模）核能作为一种新型能源正在逐步被人们开发和利用，它属于
（选填“不可再生”或“可再生”）能源。核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆利用的是核材料发生 （选填“核裂变”或“核聚变”）提供能量，如图是核电站的工作流程，其能量转换过程：核能→内能→ →电能。
14．（2023•海州区校级三模）北京时间2023年4月7日，全国首枚以地级市名字命名的“连云港号”双曲线一号固体商业运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功发射。“连云港号”是通过 （选填“电磁波”、“超声波”或“红外线”）向地球传回遥感成像照片的。4月12日素有“人造太阳”之称的中科院等离子研究所EAST装置，实现了403s稳态运行。它有类似太阳核 （填“裂变”或“聚变”）的反应机制，是探索终极能源的利器。目前被人类广泛运用的核能是 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。
三、解答题。
15．（2022•章丘区二模）（1）2022年3月份的北京冬奥会上，中央广播电视总台研发的一款特种摄像设备“猎豹”4K轨道摄像机系统，被专门用于冬奥会速度滑冰赛事的转播工作，让个别国家一贯喜欢作弊犯规的运动员无所遁形。摄像机是利用 （填“u＞2f”或“2f＞u＞f”）范围内成缩小像的性质工作的，比赛中由于 运动员到达终点时很难马上停下来。
（2）2021年10月16日，长征二号运载火箭将神舟十三号载人飞船成功送入太空空间站，火箭发射时用液体氢作燃料，这是因为液态氢的 大，返回舱进入大气层落回地面过程中温度会升高，这主要是通过 方法使返回舱内能增加。
（3）2022年4月份，面对北约及其盟友的制裁，俄罗斯祭出了自己的能源与核武器两大法宝来对应。能源武器主要是指作为 （选填“可再生”或“不可再生”）能源的天然气出口；核武方面，俄罗斯成功试射了一枚“萨尔马特”洲际弹道导弹，它可以携带利用核 （选填“裂变”或“聚变”）原理工作的原子弹。
16．请根据下述材料，回答下列问题：
核电站的工作原理
你知道吗，核电站的工作原理并不复杂，核心组件主要就是核燃料、控制棒、减速剂和冷却剂。
核电站里的铀﹣235会被制成直径1cm左右的二氧化铀，像纽扣电池一样一颗一颗地放入“燃料棒”中。十几根“燃料棒”和几十根“控制棒”组成一捆，称为“核燃料组件”。这些棒之间有孔隙，“冷却剂”在孔隙间流动，把核反应产生出来的热量带走，这些热量用来发电。
核反应堆反应时，每个铀﹣235原子裂捕获一个中子发生裂变时要释放2～3个中子，所释放的中子又能够引起其他的铀﹣235原子核发生裂变。如果不控制核反应的剧烈程度，核反应产生的热量就要失控。想要控制核反应的剧烈程度，可以通过吸收一部分核反应产生的中子来实现，这个吸收中子的装置叫“控制棒”。“控制棒”在“核燃料组件”中的体积越大，吸收的中子数就会越多。
除了“控制棒”，还要有“减速剂”。因为在裂变反应中，射出的中子有快有慢，只有能量比较低、速度比较慢的那些中子才能有效地被其他的铀﹣235原子核捕获，从而发生裂变反应。某时刻捕获到中子的铀﹣235原子核越多，裂变反应就越剧烈。“减速剂”就是用一些质量轻的原子，反复和高速的中子碰撞，几次碰撞之后，中子的速度就会慢慢降下来，以便于铀﹣235原子核捕获。
铀﹣235原子核裂变后产生的热量会被“冷却剂”﹣﹣水带走。水吸收热量后汽化成水蒸气，这样水蒸气就能推动汽轮机从而带动发电机发电啦。
（1）核电站中的核反应属于 ；（选填“核裂变”或“核聚变”）
（2）如果反应堆中的核反应过于剧烈，应该采取的措施是 。
A．将“控制棒”插入“核燃料组件”B.从“核燃料组件”中拔出“控制棒”
（3）关于“减速剂”的作用，下列说法正确的是 。
A．可以加剧裂变反应 B.可以减缓裂变反应 C.可以增加核反应放出的中子
（4）核电站发电的全过程中，涉及到的主要能量转化有
。
比较
裂变
聚变
定义
较大原子核分裂为较小原子核的过程
质量很小的原子核结合成较大原子核的过程
发生条件
中子轰击较大原子核
超高温
释放核能大小
巨大
更加巨大
应用或实例
原子弹、核电站
氢弹、太阳内部爆炸