初中物理第2节 核能精品课时练习

人教版九年级物理 第二十二章《能源与可持续发展》

第2节 核能

精选练习

一、夯实基础

1. 物理学家汤姆森发现了      ，说明原子是可分的，原子是由     和      构成的，其中     带正电，    带负电．

【答案】电子，原子核，电子，原子核，电子。

【解析】人们原本认为原子不可再分，但汤姆生从原子中发现电子，就可以说明原子是可以再分的；卢瑟福认为原子由原子核与核外电子组成，原子核由质子和中子组成，中子不带电，质子带正电，电子带负电。

2．如图1是用来说明原子内部结构的示意图，由图可知，原子由_________和__________组成，原子核由中子和_______组成。

【答案】原子核，电子，质子。

【解析】原子也是有结构的，原子是由原子核和核外电子组成的，原子核也是可分的，原子核是由质子和中子组成的。质子和中子还可以再分，它是由更小的夸克组成的。

3．用中子轰击铀235原子核，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量的_____，这就是裂变中的_____。

【答案】核能，链式反应。

【解析】当铀原子核在裂变时，会释放出核能，并且同时放出2-3个中子，产生的中子又会轰击其他铀核，如此下去，越来越多的铀核同时裂变，并释放出大量的核能，我们把该反应叫做链式反应。

4．经过科学家的不懈努力，找到了获取核能的两条途径：___________和_____________。现阶段已经利用人工控制的方法释放核能的是__________，利用核能发电的电站叫__________________。

【答案】裂变，聚变，裂变，核电站。

【解析】当原子核发生改变时会释放出能量，这就是核能。获得核能有两种途径：裂变和聚变。

质量较大的原子核会裂变成两个或多个质量较小的原子核，同时会释放出大量的能量，这就是核裂变。质量较小的原子核会聚合成一个原子核，也会释放出大量的能量，这就是聚变。

现阶段人类已经掌握了控制核裂变速度的方法，可以让核能缓慢释放，用于发电。现在还无法控制核裂变的速度，无法为人类的生产生活提供服务，但可控制的核聚变是未来能源的一个发展方向。

5．大亚湾核电站位于广东省深圳市，是我国第一座大型商用核电站。它获取核能是图2中　   （填“甲图”或“乙图”）所示途径。太阳核心每时每刻都在发生　  （填“甲图”或“乙图”）所示的爆炸。核能属于　  （选填“一次”或“二次”）能源。

【答案】乙图，甲图，一次。

【解析】获得核能的途径一是重核裂变，二是轻核聚变；乙图中进行的是较重的原子核裂变成较轻的原子核的一种核反应，是核裂变，核电站就是利用可控的核裂变；甲图中是较轻的原子核结合成较重的原子核的一种核反应，是核聚变，目前人们不能控制聚变速度。

在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能，如图甲所示，因而太阳具有巨大的能量。

核能可以直接从自然界获得，属于一次能源。

6．原子弹爆炸利用___________在极短的时间内放出巨大的能量，氢弹是利用___________释放出核能。（选填“核聚变”或“核裂变”）

【答案】核聚变，核裂变。

【解析】原子弹和氢弹都是核能的利用，都是让核能在短时间内放出巨大的能量，不需要控制反应速度。原子弹是利用核裂变时放出能量；而氢弹是利用了核聚变。

7．核电站是利用___________发电的电站，目前已建的核电站都是利用__________反应产生的能量来发电的。如图3所示，核电站的主要组成部分是反应堆、___________、____________、发电机等。

【答案】核能，链式，热交换器，蒸汽轮机。

【解析】核电站是利用了核能发电，核反应堆中的核燃料通过可控的链式反应缓慢地把核能转化为内能，通过热交换器把内能传递到蒸汽轮机，使蒸汽轮机转动，把内能转化为机械能，蒸汽轮机再带动发电机发电。

8．与火力发电相比，核能发电具有以下优点：一是核电站只需消耗很少的_________就可以产生比较多的___________；二是核电站不排放烟尘和____________、____________等有害气体，对___________的污染比火力发电站小得多；三是从长远看，核能发电_______________。

【答案】核燃料，电能；二氧化碳，二氧化硫，环境；成本低于火力发电。

【解析】核能是一种新能源，它是利用了原子核发生改变时释放出的巨大能量。质量较小的核燃料可以释放出大量的能量，核电站所需的核燃料相对于火力发电所需要的燃料要少得多。核电站利用的核燃料不对外排放烟尘、二氧化硫造成大气污染，不会排放温室气体二氧化碳。核电站工作时要做好安全防护工作，防止核泄漏对环境造成污染，建设核电站初期投入很大，但从长远来看，后期燃料和维护成本比火力发电低。

9．微观粒子都无法用肉眼直接看到。按照人们探索微观世界形成的认识，下列微观粒子中尺度最小的是（　　）

A．电子 B．原子 C．原子核 D．分子

【答案】A

【解析】由于分子是原子组成的，原子由原子核和核外电子组成，而核外电子围绕原子核转动，所以电子比原子核小，故A符合题意，选项B、C、D不符合题意。

故选A。

10．如图4所示为江苏省连云港市的田湾核电站发电流程图，在核电站的发电过程中，核能的获取途径及能量转化顺序正确的是（    ）

A．聚变：核能→内能→化学能→电能

B．聚变：核能→内能→机械能→电能

C．裂变：核能→内能→机械能→电能

D．裂变：核能→内能→化学能→电能

【答案】C.

【解析】本题介绍了利用核能发电的基本流程，核反应堆通过裂变把核能转化为水蒸气的内能，通过汽轮机把内能转化为机械能，再通过发电机把机械能转化为电能。

11. 下列关于原子核的描述：
①通常是由中子和电子构成；②通常是由质子和中子构成； ③带正电荷；④不显电性；⑤不能再分；

⑥跟原子比较体积很小，但却几乎集中了原子的全部质量。
其中正确的是（　　）

A. ②④⑥                         B. ②③⑥                         C. ①③⑤                         D. ①④⑤

【答案】B。

【解析】根据原子核的结构继续分析：原子核通常是由质子和中子构成；带正电荷；跟原子比较体积很小，但却几乎集中了原子的全部质量，②③⑥ 均正确。

所以选B。

12．下列说法中正确的是（     ）

A．核电站是利用核裂变工作的

B．煤炭属于二次能源

C．新能源汽车主要消耗汽油

D．能量之间可以相互转化，所以是不会有能源危机的

【答案】A

【解析】A．目前建成的核电站都是利用核裂变工作的，故A正确；

B．煤炭是一次能源，故B错误；

C．新能源汽车主要消耗新能源，而汽油不是新能源，故C错误；

D．能量之间可以相互转化，但能量转化有方向性，所以仍然存在能源危机，故D错误。

故选A。

二、巩固提高

13．若把原子、原子核、电子看成球体，原子半径的数量级为10-10m， 原子核半径的数量级为10-15m，电子半径的数量级小于10-9nm。按尺度从大到小的排序是（     ）

A．原子      原子核    电子

B．电子      原子      原子核

C．原子核    原子      电子

D．原子      电子      原子核

【答案】A

【解析】因为1nm=10-9m，所以10-9nm=10-18m。故按尺度从大到小的排序是：原子、原子核、电子。

故选A。

14．关于核能的下列说法中，不正确的是（    ）

A．核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的

B．如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会释放出巨大的能量，发生猛烈爆炸

C．氢弹是利用轻核聚变制成的武器

D．原子弹是利用轻核聚变和重核裂变而制成的核武器

【答案】D.

【解析】获得核能的途径有两个：重核裂变和轻核的聚变。裂变是质量较大的原子核被中子撞击后分解为较小的原子核并释放出巨大能量的过程，如果发生链式反应，会迅速的放出大量的能量，发生猛烈的爆炸，这就是原子弹的原理。在裂变中可以通过控制中子的数量来控制反应速度，可控的核裂变可以用于核电站。聚变是质量较小的原子核聚合到一起变成较大的原子核，并放出巨大的能量的过程，因现阶段还没有找到控制聚变速度的方法，所以聚变主要用于氢弹，找到控制轻核聚变速度的方法是解决未来能源的一个重要途径。

15．关于核能的获得，下列说法中正确的是（    ）

A．核反应堆是原子核裂变时，在极短时间内释放出大量核能的装置

B．当原子核内部发生变化时会释放出巨大的能量，现阶段可以利用核裂变和核聚变发电

C．核电站是使核能转化为内能再通过汽轮发电机转化为电能的装置

D．目前，在核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变

【答案】C.

【解析】核能的获得有两种途径：裂变和聚变。裂变和聚变的过程都比较剧烈，利用中子去撞击铀235时，铀核为裂变成两个质量较小的原子核，并释放出中子，发生了链式反应，释放出大量的能量。裂变是可以控制的，核反应堆中发生的就是可控核裂变，反应过程较缓慢，可以用于核能发电。核聚变反应很快，现阶段还无法控制其反应速度。

核电站是使核能转化为内能再通过汽轮发电机转化为电能的装置。所以选项C正确。

16．我国现有两艘常规动力航母，国产核动力航母也指日可待。关于核动力航母，下列说法正确的是（　）

A．核动力航母核反应堆中发生聚变反应，是可控的

B．核动力航母使用的核能是一次能源

C．核动力航母与北斗卫星之间的导航信息是用光导纤维传输的

D．核动力航母产生的核废料对环境无污染

【答案】B

【解析】A．航母核反应堆核潜艇是利用核裂变释放的核能，是可控的，故A错误；

B．核能是可以从自然界直接获取的能源，属于一次能源，故B正确；

C．无线电通信的载体是电磁波，航母与北斗卫星之间通过电磁波来传输信息的，故C错误；

D．核废料是对环境污染很严重的，故D错误。

故选B。

17．随着电子的发现，人们发现原子是有更小结构的，将人们的视线引入了原子的内部，而且更进一步地驱使人类积极探索原子核的内部组成，某同学在关于原子和原子核的讨论中，总结了下列四种说法：（1）原子是由位于中心的原子核和核外电子组成的；（2）带负电荷的电子在原子核外空间绕核高速运动；（3）原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里；（4）原子核是由质子和中子组成的，质子的个数一定不等于中子的个数。其中正确的是（    ）

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电子组成的，原子核带正电，电子带负电。电子在绕核高速旋转，电子也有一定的质量。

原子核是由质子和中子组成的，质子带正电，中子不带电，原子核所带正电荷的数量与电子所带负电荷的数量相等，原子核中质子数量与中子数量不一定相等，有的相等，有的不等。

所以（1）与（2）正确，故选B。

18．如图5所示为核电站发电流程示意图。下列关于核能发电的表述中正确的是（    ）

A．核电站使用的燃料是石油或天然气

B．核燃料是可再生能源

C．核电站发电过程中把核能直接转化为电能的

D．核电站产生的核废料不可以像生活垃圾那样处理

【答案】D

【解析】核电站是利用核能发电的，它使用的燃料是核燃料，通过原子核的裂变释放出能量。但核电站并不是把核能直接转化为电能的，中间还要经过内能和机械能的转化。

核电站发电过程中，核反应堆把核能转化为内能，再通过汽轮机转化为机械能，汽轮机带动发电机发电，把机械能转化为电能。

核电站会产生核废料，它不能像普通的生活垃圾那样处理，因为核废料中含有大量的放射性物质，所以核废料一般是运到人烟稀少的地方进行深埋。

所以选D。

19．下列关于核能的说法正确的是（    ）

A．物质是由原子组成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能

B．到目前为止，人类获得核能有两种途径，即原子核的裂变和聚变

C．原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成的

D．自然界只有在人为的条件下才会发生裂变

【答案】B

【解析】核能是人类近几十年才发现和开始利用的能源，虽然各种物质的原子里都有原子核，但通常情况下并不会释放出能量，只有当原子核发生改变时，即裂变和聚变时才能放出巨大的能量。原子弹是利用重核裂变的原理制成的，当质量较大的原子核分成两个较小的原子核时，会释放出巨大的能量。氢弹利用了轻核聚变原理，两个质量较小的原子核聚合到一起时就会释放出巨大的能量。自然界中除了人为的核聚变和裂变外，原子核在自然界也会裂变和聚变。

到目前为止，人类获得核能有两种途径，即原子核的裂变和聚变。

所以选B。

20．秦山核电站是中国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦核电站，地处浙江省嘉兴市海盐县。如图5所示是核电站原理示意图，对目前已建成运转的核电站来说：

（1）核电站的核心是_______，它是以_____（选填“铀”或“氢”）为核燃料的，是利用原子核_____（选填“裂变”或“聚变”）放出的能量来发电的。

（2）在核电站里，能量的转化过程是：反应堆中消耗_________能转化为高温蒸汽的_______能，通过汽轮发电机转化为_______能。

（3）核电站使用过的核废料，它具有_______性，会对人和其他生物造成伤害，一般深埋在人烟稀少的地方。

（4）秦山核电站的功率为30万千瓦，如果1 克铀235完全裂变时所产生的能量为8.2×1010 焦，并且假设所产生的能量都变成了电能，那么每年（按365天计算）要消耗铀235的质量为_______千克。

【答案】（1）核反应堆，铀，裂变。（2）核，内，电。（3）放射。（4）115 。

【解析】（1）核电站的核心是核反应堆，它是利用原子核裂变的链式反应会释放出巨大的能量来发电的。（2）核能的获得主要是裂变和聚变，现阶段人类利用的可控的核反应就是利用了重核的裂变。核反应放

出的能量转化为蒸汽的内能，再由汽轮机带动发电机，把内能转化为电能。

（3）核燃料使用完后就成了核废料，它仍能不断地产生核辐射，对人和其他生物造成伤害。核能是一种高效的能源，消耗较少的核原料可以释放出巨大的能量。

（4）核电站一年获得的电能为W=Pt=3×108 W×365×24×3600 s=9.46×1015 J，

消耗核燃料的质量为：