人教版九年級(jí)物理 第二十二章《能源與可持續(xù)發(fā)展》第2節(jié) 核能精選練習(xí)一、夯實(shí)基礎(chǔ) 1. 物理學(xué)家湯姆森發(fā)現(xiàn)了      ，說明原子是可分的，原子是由     和      構(gòu)成的，其中     帶正電，    帶負(fù)電．【答案】電子，原子核，電子，原子核，電子。【解析】人們?cè)菊J(rèn)為原子不可再分，但湯姆生從原子中發(fā)現(xiàn)電子，就可以說明原子是可以再分的；盧瑟福認(rèn)為原子由原子核與核外電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成，中子不帶電，質(zhì)子帶正電，電子帶負(fù)電。2．如圖1是用來說明原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖，由圖可知，原子由_________和__________組成，原子核由中子和_______組成。 【答案】原子核，電子，質(zhì)子。【解析】原子也是有結(jié)構(gòu)的，原子是由原子核和核外電子組成的，原子核也是可分的，原子核是由質(zhì)子和中子組成的。質(zhì)子和中子還可以再分，它是由更小的夸克組成的。3．用中子轟擊鈾235原子核，鈾核分裂時(shí)釋放出核能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)新的中子，這些中子又會(huì)轟擊其他鈾核……于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量的_____，這就是裂變中的_____。【答案】核能，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。【解析】當(dāng)鈾原子核在裂變時(shí)，會(huì)釋放出核能，并且同時(shí)放出2-3個(gè)中子，產(chǎn)生的中子又會(huì)轟擊其他鈾核，如此下去，越來越多的鈾核同時(shí)裂變，并釋放出大量的核能，我們把該反應(yīng)叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。4．經(jīng)過科學(xué)家的不懈努力，找到了獲取核能的兩條途徑：___________和_____________?，F(xiàn)階段已經(jīng)利用人工控制的方法釋放核能的是__________，利用核能發(fā)電的電站叫__________________。【答案】裂變，聚變，裂變，核電站。【解析】當(dāng)原子核發(fā)生改變時(shí)會(huì)釋放出能量，這就是核能。獲得核能有兩種途徑：裂變和聚變。質(zhì)量較大的原子核會(huì)裂變成兩個(gè)或多個(gè)質(zhì)量較小的原子核，同時(shí)會(huì)釋放出大量的能量，這就是核裂變。質(zhì)量較小的原子核會(huì)聚合成一個(gè)原子核，也會(huì)釋放出大量的能量，這就是聚變。現(xiàn)階段人類已經(jīng)掌握了控制核裂變速度的方法，可以讓核能緩慢釋放，用于發(fā)電?，F(xiàn)在還無法控制核裂變的速度，無法為人類的生產(chǎn)生活提供服務(wù)，但可控制的核聚變是未來能源的一個(gè)發(fā)展方向。5．大亞灣核電站位于廣東省深圳市，是我國(guó)第一座大型商用核電站。它獲取核能是圖2中　   （填“甲圖”或“乙圖”）所示途徑。太陽核心每時(shí)每刻都在發(fā)生　  （填“甲圖”或“乙圖”）所示的爆炸。核能屬于　  （選填“一次”或“二次”）能源。【答案】乙圖，甲圖，一次。【解析】獲得核能的途徑一是重核裂變，二是輕核聚變；乙圖中進(jìn)行的是較重的原子核裂變成較輕的原子核的一種核反應(yīng)，是核裂變，核電站就是利用可控的核裂變；甲圖中是較輕的原子核結(jié)合成較重的原子核的一種核反應(yīng)，是核聚變，目前人們不能控制聚變速度。在太陽內(nèi)部，氫原子核在超高溫作用下發(fā)生聚變，釋放巨大的核能，如圖甲所示，因而太陽具有巨大的能量。核能可以直接從自然界獲得，屬于一次能源。6．原子彈爆炸利用___________在極短的時(shí)間內(nèi)放出巨大的能量，氫彈是利用___________釋放出核能。（選填“核聚變”或“核裂變”）【答案】核聚變，核裂變。【解析】原子彈和氫彈都是核能的利用，都是讓核能在短時(shí)間內(nèi)放出巨大的能量，不需要控制反應(yīng)速度。原子彈是利用核裂變時(shí)放出能量；而氫彈是利用了核聚變。7．核電站是利用___________發(fā)電的電站，目前已建的核電站都是利用__________反應(yīng)產(chǎn)生的能量來發(fā)電的。如圖3所示，核電站的主要組成部分是反應(yīng)堆、___________、____________、發(fā)電機(jī)等。【答案】核能，鏈?zhǔn)?/span>，熱交換器，蒸汽輪機(jī)。【解析】核電站是利用了核能發(fā)電，核反應(yīng)堆中的核燃料通過可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)緩慢地把核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，通過熱交換器把內(nèi)能傳遞到蒸汽輪機(jī)，使蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，蒸汽輪機(jī)再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。8．與火力發(fā)電相比，核能發(fā)電具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是核電站只需消耗很少的_________就可以產(chǎn)生比較多的___________；二是核電站不排放煙塵和____________、____________等有害氣體，對(duì)___________的污染比火力發(fā)電站小得多；三是從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，核能發(fā)電_______________。【答案】核燃料，電能；二氧化碳，二氧化硫，環(huán)境；成本低于火力發(fā)電。【解析】核能是一種新能源，它是利用了原子核發(fā)生改變時(shí)釋放出的巨大能量。質(zhì)量較小的核燃料可以釋放出大量的能量，核電站所需的核燃料相對(duì)于火力發(fā)電所需要的燃料要少得多。核電站利用的核燃料不對(duì)外排放煙塵、二氧化硫造成大氣污染，不會(huì)排放溫室氣體二氧化碳。核電站工作時(shí)要做好安全防護(hù)工作，防止核泄漏對(duì)環(huán)境造成污染，建設(shè)核電站初期投入很大，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，后期燃料和維護(hù)成本比火力發(fā)電低。9．微觀粒子都無法用肉眼直接看到。按照人們探索微觀世界形成的認(rèn)識(shí)，下列微觀粒子中尺度最小的是（　?。?/span>A．電子 B．原子 C．原子核 D．分子【答案】A【解析】由于分子是原子組成的，原子由原子核和核外電子組成，而核外電子圍繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)，所以電子比原子核小，故A符合題意，選項(xiàng)B、C、D不符合題意。故選A。10．如圖4所示為江蘇省連云港市的田灣核電站發(fā)電流程圖，在核電站的發(fā)電過程中，核能的獲取途徑及能量轉(zhuǎn)化順序正確的是（    ） A．聚變：核能→內(nèi)能→化學(xué)能→電能B．聚變：核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能C．裂變：核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能D．裂變：核能→內(nèi)能→化學(xué)能→電能【答案】C.【解析】本題介紹了利用核能發(fā)電的基本流程，核反應(yīng)堆通過裂變把核能轉(zhuǎn)化為水蒸氣的內(nèi)能，通過汽輪機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。11. 下列關(guān)于原子核的描述：
①通常是由中子和電子構(gòu)成；②通常是由質(zhì)子和中子構(gòu)成； ③帶正電荷；④不顯電性；⑤不能再分；⑥跟原子比較體積很小，但卻幾乎集中了原子的全部質(zhì)量。
其中正確的是（　　）A. ②④⑥                         B. ②③⑥                         C. ①③⑤                         D. ①④⑤【答案】B。【解析】根據(jù)原子核的結(jié)構(gòu)繼續(xù)分析：原子核通常是由質(zhì)子和中子構(gòu)成；帶正電荷；跟原子比較體積很小，但卻幾乎集中了原子的全部質(zhì)量，②③⑥ 均正確。所以選B。12．下列說法中正確的是（     ）A．核電站是利用核裂變工作的B．煤炭屬于二次能源C．新能源汽車主要消耗汽油D．能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，所以是不會(huì)有能源危機(jī)的【答案】A【解析】A．目前建成的核電站都是利用核裂變工作的，故A正確；B．煤炭是一次能源，故B錯(cuò)誤；C．新能源汽車主要消耗新能源，而汽油不是新能源，故C錯(cuò)誤；D．能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，但能量轉(zhuǎn)化有方向性，所以仍然存在能源危機(jī)，故D錯(cuò)誤。故選A。二、鞏固提高13．若把原子、原子核、電子看成球體，原子半徑的數(shù)量級(jí)為10-10m， 原子核半徑的數(shù)量級(jí)為10-15m，電子半徑的數(shù)量級(jí)小于10-9nm。按尺度從大到小的排序是（     ）A．原子      原子核    電子B．電子      原子      原子核C．原子核    原子      電子D．原子      電子      原子核【答案】A【解析】因?yàn)?/span>1nm=10-9m，所以10-9nm=10-18m。故按尺度從大到小的排序是：原子、原子核、電子。故選A。14．關(guān)于核能的下列說法中，不正確的是（    ）A．核電站是利用原子核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生的能量來發(fā)電的B．如果對(duì)裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，在極短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)釋放出巨大的能量，發(fā)生猛烈爆炸C．氫彈是利用輕核聚變制成的武器D．原子彈是利用輕核聚變和重核裂變而制成的核武器【答案】D.【解析】獲得核能的途徑有兩個(gè)：重核裂變和輕核的聚變。裂變是質(zhì)量較大的原子核被中子撞擊后分解為較小的原子核并釋放出巨大能量的過程，如果發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，會(huì)迅速的放出大量的能量，發(fā)生猛烈的爆炸，這就是原子彈的原理。在裂變中可以通過控制中子的數(shù)量來控制反應(yīng)速度，可控的核裂變可以用于核電站。聚變是質(zhì)量較小的原子核聚合到一起變成較大的原子核，并放出巨大的能量的過程，因現(xiàn)階段還沒有找到控制聚變速度的方法，所以聚變主要用于氫彈，找到控制輕核聚變速度的方法是解決未來能源的一個(gè)重要途徑。15．關(guān)于核能的獲得，下列說法中正確的是（    ）A．核反應(yīng)堆是原子核裂變時(shí)，在極短時(shí)間內(nèi)釋放出大量核能的裝置B．當(dāng)原子核內(nèi)部發(fā)生變化時(shí)會(huì)釋放出巨大的能量，現(xiàn)階段可以利用核裂變和核聚變發(fā)電C．核電站是使核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再通過汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能的裝置D．目前，在核電站的反應(yīng)堆中發(fā)生的是可控制的核聚變【答案】C.【解析】核能的獲得有兩種途徑：裂變和聚變。裂變和聚變的過程都比較劇烈，利用中子去撞擊鈾235時(shí)，鈾核為裂變成兩個(gè)質(zhì)量較小的原子核，并釋放出中子，發(fā)生了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，釋放出大量的能量。裂變是可以控制的，核反應(yīng)堆中發(fā)生的就是可控核裂變，反應(yīng)過程較緩慢，可以用于核能發(fā)電。核聚變反應(yīng)很快，現(xiàn)階段還無法控制其反應(yīng)速度。核電站是使核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再通過汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能的裝置。所以選項(xiàng)C正確。16．我國(guó)現(xiàn)有兩艘常規(guī)動(dòng)力航母，國(guó)產(chǎn)核動(dòng)力航母也指日可待。關(guān)于核動(dòng)力航母，下列說法正確的是（?。?/span>A．核動(dòng)力航母核反應(yīng)堆中發(fā)生聚變反應(yīng)，是可控的B．核動(dòng)力航母使用的核能是一次能源C．核動(dòng)力航母與北斗衛(wèi)星之間的導(dǎo)航信息是用光導(dǎo)纖維傳輸?shù)?/span>D．核動(dòng)力航母產(chǎn)生的核廢料對(duì)環(huán)境無污染【答案】B【解析】A．航母核反應(yīng)堆核潛艇是利用核裂變釋放的核能，是可控的，故A錯(cuò)誤；B．核能是可以從自然界直接獲取的能源，屬于一次能源，故B正確；C．無線電通信的載體是電磁波，航母與北斗衛(wèi)星之間通過電磁波來傳輸信息的，故C錯(cuò)誤；D．核廢料是對(duì)環(huán)境污染很嚴(yán)重的，故D錯(cuò)誤。故選B。17．隨著電子的發(fā)現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)原子是有更小結(jié)構(gòu)的，將人們的視線引入了原子的內(nèi)部，而且更進(jìn)一步地驅(qū)使人類積極探索原子核的內(nèi)部組成，某同學(xué)在關(guān)于原子和原子核的討論中，總結(jié)了下列四種說法：（1）原子是由位于中心的原子核和核外電子組成的；（2）帶負(fù)電荷的電子在原子核外空間繞核高速運(yùn)動(dòng)；（3）原子的全部正電荷和全部質(zhì)量都集中在原子核里；（4）原子核是由質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子的個(gè)數(shù)一定不等于中子的個(gè)數(shù)。其中正確的是（    ）A．（1）（3）    B．（1）（2）      C．（2）（4）      D．（3）（4）【答案】B【解析】原子是由原子核和核外電子組成的，原子核帶正電，電子帶負(fù)電。電子在繞核高速旋轉(zhuǎn)，電子也有一定的質(zhì)量。原子核是由質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子帶正電，中子不帶電，原子核所帶正電荷的數(shù)量與電子所帶負(fù)電荷的數(shù)量相等，原子核中質(zhì)子數(shù)量與中子數(shù)量不一定相等，有的相等，有的不等。所以（1）與（2）正確，故選B。18．如圖5所示為核電站發(fā)電流程示意圖。下列關(guān)于核能發(fā)電的表述中正確的是（    ）A．核電站使用的燃料是石油或天然氣B．核燃料是可再生能源C．核電站發(fā)電過程中把核能直接轉(zhuǎn)化為電能的D．核電站產(chǎn)生的核廢料不可以像生活垃圾那樣處理 【答案】D【解析】核電站是利用核能發(fā)電的，它使用的燃料是核燃料，通過原子核的裂變釋放出能量。但核電站并不是把核能直接轉(zhuǎn)化為電能的，中間還要經(jīng)過內(nèi)能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。核電站發(fā)電過程中，核反應(yīng)堆把核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再通過汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。核電站會(huì)產(chǎn)生核廢料，它不能像普通的生活垃圾那樣處理，因?yàn)楹藦U料中含有大量的放射性物質(zhì)，所以核廢料一般是運(yùn)到人煙稀少的地方進(jìn)行深埋。所以選D。19．下列關(guān)于核能的說法正確的是（    ）A．物質(zhì)是由原子組成的，原子中有原子核，所以利用任何物質(zhì)都能得到核能B．到目前為止，人類獲得核能有兩種途徑，即原子核的裂變和聚變C．原子彈和氫彈都是利用原子核裂變的原理制成的D．自然界只有在人為的條件下才會(huì)發(fā)生裂變【答案】B【解析】核能是人類近幾十年才發(fā)現(xiàn)和開始利用的能源，雖然各種物質(zhì)的原子里都有原子核，但通常情況下并不會(huì)釋放出能量，只有當(dāng)原子核發(fā)生改變時(shí)，即裂變和聚變時(shí)才能放出巨大的能量。原子彈是利用重核裂變的原理制成的，當(dāng)質(zhì)量較大的原子核分成兩個(gè)較小的原子核時(shí)，會(huì)釋放出巨大的能量。氫彈利用了輕核聚變?cè)?，兩個(gè)質(zhì)量較小的原子核聚合到一起時(shí)就會(huì)釋放出巨大的能量。自然界中除了人為的核聚變和裂變外，原子核在自然界也會(huì)裂變和聚變。到目前為止，人類獲得核能有兩種途徑，即原子核的裂變和聚變。所以選B。20．秦山核電站是中國(guó)自行設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)管理的第一座30萬千瓦核電站，地處浙江省嘉興市海鹽縣。如圖5所示是核電站原理示意圖，對(duì)目前已建成運(yùn)轉(zhuǎn)的核電站來說：（1）核電站的核心是_______，它是以_____（選填“鈾”或“氫”）為核燃料的，是利用原子核_____（選填“裂變”或“聚變”）放出的能量來發(fā)電的。（2）在核電站里，能量的轉(zhuǎn)化過程是：反應(yīng)堆中消耗_________能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽的_______能，通過汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為_______能。（3）核電站使用過的核廢料，它具有_______性，會(huì)對(duì)人和其他生物造成傷害，一般深埋在人煙稀少的地方。（4）秦山核電站的功率為30萬千瓦，如果1 克鈾235完全裂變時(shí)所產(chǎn)生的能量為8.2×1010 焦，并且假設(shè)所產(chǎn)生的能量都變成了電能，那么每年（按365天計(jì)算）要消耗鈾235的質(zhì)量為_______千克。【答案】（1）核反應(yīng)堆，鈾，裂變。（2）核，內(nèi)，電。（3）放射。（4）115 。【解析】（1）核電站的核心是核反應(yīng)堆，它是利用原子核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)會(huì)釋放出巨大的能量來發(fā)電的。（2）核能的獲得主要是裂變和聚變，現(xiàn)階段人類利用的可控的核反應(yīng)就是利用了重核的裂變。核反應(yīng)放出的能量轉(zhuǎn)化為蒸汽的內(nèi)能，再由汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能。（3）核燃料使用完后就成了核廢料，它仍能不斷地產(chǎn)生核輻射，對(duì)人和其他生物造成傷害。核能是一種高效的能源，消耗較少的核原料可以釋放出巨大的能量。（4）核電站一年獲得的電能為W=Pt=3×108 W×365×24×3600 s=9.46×1015 J，消耗核燃料的質(zhì)量為：     

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第2節(jié) 核能

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