物理第二十二章 能源与可持续发展第2节 核能综合训练题

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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
【答案】B
【分析】根据核能发电的优缺点进行回答。
【解答】解：A、核电站只需要消耗很少的核燃料就可以产生大量的电能，故A不符合题意；
B．核能属于不可再生能源，不能从自然界中源源不断的获得，故B符合题意；
C．核电站不排放烟尘和二氧化碳、二氧化硫等有害气体，有利于环境保护，故C不符合题意；
D．从长远的角度看，核能发电成本低，核电站运行成本低于火力发电站，故D不符合题意。
故选：B。
【典例1-2】（2021•铁锋区模拟）核电站的核反应堆中发生的是核 裂 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： 核废料污染环境 。
【答案】见试题解答内容
【分析】现阶段的核反应堆都是利用核裂变产生能量，核反应有很多优点同时也会带来一定的危害。
【解答】解：重核的裂变是质量较重的原子核产生两个中等质量的核，同时释放出的大量的能量；在核反应堆中可以控制核反应的速度，让能量得到缓慢的释放；
核电站带来危害有：核废料污染环境、核泄漏危害人体健康等。
故答案为：裂，核废料污染环境（或核泄漏危害人体健康等）。
【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
【答案】D
【分析】核能是人类现阶段利用的新能源之一，该能源之所以能得到如此大规模的利用，源于其优点很多。
【解答】解：核能的优点是：
（1）核能发电不像化石燃料发电那样排放大量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。
（2）核能发电不会产生二氧化碳。.
（3）核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便。
（4）核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较低，不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法稳定。
核能的缺点：
（1）核能电厂会产生放射性废料，或者是使用过的核燃料，具有放射线，会对生态及民众造成伤害。
（2）核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境里，故核能电厂的热污染较严重。
（3）核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。
故选：D。
【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 聚 变，释放巨大的核能，从而获得高温，因其 能量巨大、污染小 等优点，被认为是人类未来最有希望的能源之一。
【答案】聚；能量巨大、污染小。
【分析】太阳内部进行着核聚变，由氢原子核聚变成氦原子核，释放出核能。
【解答】解：东方超环的反应原理与太阳类似，通过核聚变释放巨大的核能，此过程中能量转化是，原子核能转化为内能，因其能量巨大、污染小等优点，被认为是人类未来最有希望的能源之一。
故答案为：聚；能量巨大、污染小。
【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
【答案】A
【分析】（1）核电站是利用可控的核裂变来进行发电的。
（2）大自然的许多活动，如地震、火山喷发、台风、海啸等，都伴有次声波发生；
（3）能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源；短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源；
（4）发电机是利用了电磁感应原理，即磁生电。
【解答】解：A、核电站利用可控的核裂变释放的核能来发电，故A错误。
B、地震、海啸时伴随有次声波的产生，故B正确。
C、核能与煤、石油、天然气都属于不可再生能源，故C正确。
D、电磁感应现象：闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。发电机就是利用这一原理来工作的，故D正确。
故选：A。
【典例2-2】（2023•海州区校级三模）核电站是利用核 裂变 （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 内 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 方向 的。
【答案】裂变；内；方向。
【分析】（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。核电站是利用核裂变产生的能量发电的；核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的；
（3）能量的转化、能量的转移、都是有方向性的，要逆向转化或转移能量，就会消耗其他的能量。
【解答】解：获得核能的两种途径：核裂变和核聚变。核电站是利用核裂变产生的能量发电的；在汽车制动过程中，它的动能转化为地面、轮胎、空气的内能，但这些内能无法自动转化回去，这是因为能量的转移和转化是有方向的。
故答案为：裂变；内；方向。
【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
【答案】D
【分析】（1）核燃料可利用核裂变产生核能；
不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源；
（2）改变内能的两种方式：热传递和做功。
热传递是能的转移过程，即能量从高温物体向低温物体转移，在此过程中能的形式不发生变化；
做功实质是能的转化过程，做功的过程中能量的形式改变了；
（3）热源加热将化学能转化为内能，热气缸中的工作物质吸热汽化膨胀，推动活塞向右运动做功，将内能转化为机械能；
（4）发电机的工作原理是电磁感应现象。
【解答】解：
A、核燃料可利用核裂变产生核能；核燃料不能从自然界得到补充的能源，是不可再生能源，故A错误；
B、热源是通过热传递的方式改变热气缸内气体内能，故B错误；
C、热源加热将化学能转化为内能，热气缸中的工作物质吸热汽化膨胀，推动活塞向右运动做功，将内能转化为机械能，由此可知斯特林发动机将内能转化成机械能，故C错误；
D、发电机的工作原理是电磁感应现象，故D正确。
故选：D。
【变式2-2】（2023•振兴区校级一模）核电站通过可控 核裂变 （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 电 能，核能是一种 不可再生 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
【答案】核裂变；电；不可再生。
【分析】（1）核裂变和核聚变都能释放能量，对于核裂变是可控的，如核电站的核反应堆就是通过核裂变提供能量的；
（2）核能发电时，在核反应堆中，铀核的裂变将核能转化为内能；在汽轮机中，内能再转化为机械能；在发电机中，机械能转化为电能；
（3）能够短时间内从自然界得到补充的一次能源是可再生能源，短时间得不到补充的一次能源是不可再生能源。
【解答】解：（1）核电站是利用可控的核裂变释放能量来发电的；
（2）核电站中的汽轮机带动发电机组发电，将机械能转化为电能；
（3）核能属于一旦消耗就很难再生的能源，是不可再生能源；
故答案为：核裂变；电；不可再生。
【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
【答案】D
【分析】（1）质量是物体的一种基本属性，与物体的状态、形状、温度、所处的空间位置的变化无关；
（2）一次能源：是指可以从自然界直接获取的能源．例：煤炭、石油、天然气、水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能、核能；
（3）能量守恒定律的表述为：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程中其总量不变；
（4）电磁波能够传递信息。
【解答】解：A、将核聚变装置用火箭发射到月球后质量不变，故A错误；
B、核能属于一次能源，故B错误；
C、若成功实现可控核聚变，能量的转化仍遵守能量守恒定律，故C错误；
D、月球基地与地球之间可以通过电磁波进行通信，故D正确。
故选：D。
【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 核聚变 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能，原子核能又转化为 内能 ，从而获得上亿度的高温。
【答案】核聚变；内能。
【分析】太阳能是来自太阳内部氢核的聚变释放出的能量，释放的核能又转化为内能，从而获得上亿度的高温。
【解答】解：太阳能是来自太阳内部氢核的聚变释放出的能量，释放的核能又转化为内能，从而获得上亿度的高温。“东方超环”与太阳类似，也是通过核聚变释放能量的，再转化为内能从而获得高温。
故答案为：核聚变；内能。
【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
【答案】D
【分析】氢弹爆炸时释放的能量来源于原子核的聚变时释放的能量。
【解答】解：氢弹爆炸的原理是：核聚变。
故选：D。
【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 核聚变 （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 可再生 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
【答案】核聚变；可再生。
【分析】（1）核能分为核裂变和核聚变两种，核裂变分为两种：可控链式反应和不可控链式反应，前者主要应用在核反应堆中，后者应用在原子弹中；核聚变主要应用在氢弹上；
（2）可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源，例：水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能。
【解答】解：“人造太阳”利用了原子核较轻的物质发生核聚变的原理；太阳能可以从自然界中源源不断地得到的能源，因此属于可再生能源。
故答案为：核聚变；可再生。
【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
【答案】C
【分析】（1）核电站是利用核能获得电能的装置；
（2）可以长期提供或可以再生的能源属于可再生能源，一旦消耗就很难再生的能源则是不可再生能源；
（3）核电站的核反应堆是进行核裂变；
（4）核能泄漏会对人和其他生物造成极大伤害。
【解答】解：A、核电站工作过程中，利用核裂变将核能转化为电能，故A错误；
B、核能不能在短期内得到补充是不可再生能源，故B错误；
C、核电站的核反应堆发生的核裂变，故C正确；
D、核泄漏、核辐射给人们带来伤害，故D错误。
故选：C。
【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 核裂变 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能，核能是一种 不可再生 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。手机是利用 电磁波 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 等于 （大于/等于/小于）4G信号的传播速度。
【答案】核裂变；不可再生；电磁波；等于。
【分析】（1）核能的利用包括核裂变和聚变，核电站利用核裂变发电；
（2）可再生能源的概念：像风能、水能、太阳能等可以在自然界源源不断地得到，把它们称为可再生能源。不可再生能源的概念：化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源；
（3）电磁波的传播不需要介质，广泛应用到信息的传递；
（4）电磁波在真空中的传播速度和光速相等，都是3×108m/s。
【解答】解：核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控核裂变反应释放核能的设备；
核能不能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源；
手机是利用电磁波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信号的传播速度等于4G信号的传播速度。
故答案为：核裂变；不可再生；电磁波；等于。
【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
【答案】C
【分析】（1）短期内不能从自然界中得到补充的能源是不可再生能源；短期内能够从自然界中得到补充的能源是可再生能源。
（2）核电站是利用可控的核裂变发电的。
（3）核电站不可能将核能全部转化为电能。
（4）核泄漏会引发严重环境污染。
【解答】解：A、核能属于不可再生能源，故A正确；
B、核电站是利用可控的核裂变发电，故B正确；
C、核电站在工作时，不可能将核能全部转化为电能，因为每一级能量转化过程都有存在效率问题，故C错误；
D、核泄漏产生的核废料和放射线会引发严重环境污染，故D正确。
故选：C。
【变式4-2】（2023•黑山县模拟）核电站是利用 裂变 （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 不变 （选填“增大”“不变”或“减小”）。
【答案】裂变；不变。
【分析】（1）核裂变和核聚变都能释放能量，但是又有区别，对于核裂变是可控的，如核电站的核反应堆就是通过核裂变提供能量的，对于核聚变过程不可控；
（2）能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。
【解答】解：核电站是利用核可控的核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，由能量守恒定律可知，能量在转化的过程中总量保持不变。
故答案为：裂变；不变。
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
【答案】C
【分析】（1）核能直接取自于地壳中的核物质，是一次能源；能够源源不断地从自然界中获取或可重复利用的能源是可再生能源；
（2）核电站利用的是核裂变释放的能量；
（3）核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动蒸汽涡轮机转动，从而带动发电机发电的；
（4）太阳内部发生的是核聚变。
【解答】解：
A、核能直接取自于地壳中的核物质，属于一次能源，核能在使用后不能从自然界中源源不断地获得，是不可再生能源，故A错误；
B、核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故B错误；
C、核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能，故C正确；
D、太阳内部发生的是核聚变，核电站与太阳热核反应的原理不同，故D错误。
故选：C。
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
【答案】A
【分析】（1）能量在转化过程中会有损耗；
（2）核能是最重要的新型能源之一，是利用可控的核反应，将核能最终转化为电能为人类所使用，核能的安全性也是人们研究的一个重要课题；
（3）目前人们和平利用核能的核电站是利用原子核的裂变来发电的；
（4）汽轮机是利用内能来工作的。
【解答】解：A、能量在转化过程中会有损耗，所以E2一定小于E1，故A正确；
B、核能的安全性也是人们研究的一个重要课题，核废料具有很强的放射性，对环境危害很大，应专门进行处置，故B错误；
C、在核反应堆中，核燃料（如铀）发生核裂变释出大量的核能，故C错误；
D、汽轮机工作时，将内能转化为机械能，故D错误。
故选：A。
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
【答案】C
【分析】（1）凡是可以不断得到补充或能在较短周期内再产生的能源称为再生能源，反之称为非再生能源。风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能和生物质能等是可再生能源；煤、石油和天然气等是非再生能源；
（2）能量在转化过程中会有损耗；
（3）废气会带走很多能量；
（4）汽轮机是利用内能来工作的。
【解答】解：A．核能在地球上的储量是有限的，是不可再生的，故A错误；
B．能量在转化过程中会有损耗，所以E2一定小于E1，故B错误；
C．废气会带走很多能量，用废气供热可提高能源利用率，故C正确；
D．汽轮机工作时，将内能转化为机械能，故D错误。
故选：C。
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
【答案】D
【分析】（1）可再生能源的概念：像风能、水能、太阳能等可以在自然界源源不断地得到，把它们称为可再生能源。不可再生能源的概念：化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源；
（2）声波在空气中的传播速度是340m/s，电磁波在空气中的传播速度是3×108m/s；
（3）现阶段核电站是利用核裂变获得核能；
（4）电磁波可以传递信息。
【解答】解：A、可燃冰属于化石能源，是在开发利用后就不会在短时间内再次从自然界产生的能源，属于不可再生能源，故A错误；
B、5G信号是电磁波，在空气中的传播速度为3×108m/s，故B错误；
C、现阶段核电站是利用核裂变获得核能，故C错误；
D、北斗卫星与汽车导航系统之间通过电磁波传播信号，故D正确。
故选：D。
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
【答案】A
【分析】（1）核电站是利用核裂变的链式反应释放出巨大能量的原理制成的；
（2）摩擦起电的实质是电子发生了转移，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电；
（3）四冲程内燃机中，压缩冲程将机械能转化为内能；
（4）物质的分子之间有相互的引力和斥力。
【解答】解：A.核电站是利用核裂变来发电的，故A正确；
B.毛皮跟橡胶棒摩擦后，橡胶棒的原子核对电子的束缚能力较强，橡胶棒得到电子而带负电，故B错误；
C.四冲程内燃机中，压缩冲程将机械能转化为内能，故C错误；
D.构成物质的分子之间有相互的引力和斥力，故D错误。
故选：A。
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
【答案】BD
【分析】（1）质量是物体的一种基本属性，与物体的状态、形状、温度、所处的空间位置的变化无关；
（2）可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源，例：水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能；不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源，例：化石能源（煤炭、石油、天然气）、核能；
（3）根据能量守恒定律分析；
（4）一次能源：直接来自自然界而未经加工转换的能源，例如化石燃料、太阳能、水能、生物燃料；二次能源：由一次性能源直接或间接转换而来的能源：煤气、氢能、电能、汽油、沼气。
【解答】解：A、月球土壤样品被带回地球后，质量不变，故A错误；
B、核能是不可再生能源，故B正确；
C、永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律，若能成功实现核聚变发电，也不能突破能量守恒定律，制造出永动机，故C错误；
D、核能属于一次能源，电能属于二次能源，故D正确。
故选：BD。
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
【答案】AD
【分析】（1）质量越大、速度越大，物体的动能越大；
（2）物体的速度减小，运动状态改变；
（3）太阳内部进行的是核聚变；
（4）在水下悬停时，机器人所受的浮力等于它的重力。
【解答】解：A、运载火箭加速上升，其质量不变，速度变大，动能增大，故A正确；
B、“天问一号”在火星上减速软着陆时，速度减小，其运动状态改变，故B错误；
C、中国“人造太阳”装置与太阳内部的核反应方式相同，都是核聚变，故C错误；
D、在水下悬停时，机器人所受的浮力等于它的重力，故D正确。
故选：AD。
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 核裂变 ；氢弹是利用了 核聚变 制成的。（选填“核裂变”或“核聚变”）
【答案】见试题解答内容
【分析】现在世界上的核电站都是利用核裂变发电的，人类目前没有掌握和平使用核聚变释放能量的方法。
【解答】解：目前核电站是利用核裂变释放的核能来发电的；氢弹是利用轻核的聚变制成的核武器。
故答案为：核裂变；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 核裂变 （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 电 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 比热容 较大。
【答案】核裂变；电；比热容。
【分析】（1）核能是一种新型能源，核电站可以将核能转化为电能，核电站是利用原子核的裂变的链式反应产生的能量发电，它的核心是反应堆，反应堆里放出的核能转化成高温蒸汽的内能，再通过汽轮发电机转化为电能；
（2）水的比热容大，相同质量的水和其他物质比较，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；吸收或放出相同的热量，水升高或降低的温度少。
【解答】解：（1）核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的；核电站核电站只需消耗很少的核燃料，最后可以产生大量的电能；
（2）因为水的比热容大，相同质量的水和其他物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以当核电站发生重大事故时，为了降低核安全壳周围的温度，用水对其冷却。
故答案为：核裂变；电；比热容。
10．（2023•青秀区校级一模）目前的核电站是利用原子核 核裂变 （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 方向性 。
【答案】核裂变；方向性。
【分析】核电站是利用核燃料的裂变来获得能量的，是核能转化为内能，内能转化为机械能，然后机械能转化为电能。
【解答】解：核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的；能量的转化和转移具有方向性，所以由核能发电产生的电能不能自发地再转化为核能。
故答案为：核裂变；方向性。
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 电磁波 （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 聚变 （填“裂变”或“聚变”）的反应机制，是探索终极能源的利器。
【答案】电磁波；聚变。
【分析】（1）卫星与地面是通过电磁波进行信息传递的；
（2）太阳内部时刻发生着核聚变。
【解答】解：（1）卫星与地面间是通过电磁波进行信息传递的，所以。“爱太空科学号”是通过 电磁波向地球传回遥感成像照片的。
（2）太阳内部时刻发生着核聚变，所以EAST装置中也发生着核聚变。
故答案为：电磁波；聚变。
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 电能 ，它是 二次能源 （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 核裂变 （选填“核裂变”或“核聚变”）
【答案】电能；二次能源；核裂变。
【分析】（1）在使用过程对自然界没有污染的能源属于清洁能源；一次能源指可以从自然界直接获取的能源，二次能源指无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源；
（2）核能的利用包括核裂变和聚变，核电站利用核裂变。
【解答】解：煤、石油是化石能源，在使用过程中对大气造成污染不属于清洁能源，电能在使用过程对自然界没有污染，是清洁能源，故在煤、石油、电能三种能源中属于清洁能源的是电能，电能无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到，所以属于二次能源；
核燃料在核反应堆中发生的是核裂变反应。
故答案为：电能；二次能源；核裂变。
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 不可再生 （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 核裂变 （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→ 机械能 →电能。
【答案】不可再生；核裂变；机械能。
【分析】从能源是否可再利用的角度可分为可再生能源和不可再生能源。化石能源、核能会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再生能源；而风能、水能、太阳能、生物质能，可以在自然界里源源不断地得到补充，所以它们属于可再生能源。
核反应堆利用不带电的中子轰击铀核，发生可控核裂变产生核能的，通过一系列的能量转化最终转化为电能。
【解答】解：核能消耗后短期内不能从自然界得到补充，它属于不可再生能源。核反应堆利用不带电的中子轰击铀核，发生可控核裂变产生核能的，核电站发电过程中，先是将核裂变产生的核能转化为内能，内能对外做功，转化为机械能，然后机械能再通过发电机转化为电能。
故答案为：不可再生；核裂变；机械能。
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 电磁波 （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 聚变 （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 不可再生 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。
【答案】电磁波；聚变；不可再生。
【分析】（1）电磁波能够传递信息；
（2）太阳内部发生的是核聚变；
（3）不可再生能源是指一旦消耗就很难再获得的能源。
【解答】解：（1）“连云港号”是通过电磁波向地球传回遥感成像照片的；
（2）太阳内部发生的是核聚变，EAST装置就是研究核聚变的装置；
（3）核能消耗后短期内无法得到补充，属于不可再生能源。
故答案为：电磁波；聚变；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 u＞2f （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 惯性 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 热值 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 做功 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 不可再生 （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 裂变 （选填“裂变”或“聚变”）原理工作的原子弹。
【答案】（1）u＞2f；惯性。（2）热值；做功。（3）不可再生；裂变。
【分析】（1）当物体到凸透镜的距离在二倍焦距以外时，在焦距和二倍焦距之间成倒立缩小的实像，照相机、摄像机根据此原理工作。惯性是物体保持原运动状态不变的性质。
（2）热值是燃料的特性，反映燃料燃烧放热能力。改变内能的方法有做功和热传递。
（3）像风能、水能、太阳能等可以在自然界里源源不断地得到，把它们称为可再生能源。化石能源、核能等能源会越用用越少，不能在短期内从自然界得到补充，称为不可再生能源。原子弹利用核裂变释放的能量工作。
【解答】解：（1）摄像机是利用u＞2f范围内成缩小像的性质工作的，比赛中由于惯性运动员到达终点时很难马上停下来。
（2）火箭发射时用液体氢作燃料，这是因为液态氢的热值大，返回舱进入大气层落回地面过程中温度会升高，这主要是通过做功方法使返回舱内能增加。
（3）能源武器主要是指作为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，它可以携带利用核裂变原理工作的原子弹。
故答案为：（1）u＞2f；惯性。（2）热值；做功。（3）不可再生；裂变。
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 核裂变 ；（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 。
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 。
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 核能转化为内能，内能转化为机械能，机械能转化为电能 。
【答案】（1）核裂变；（2）A；（3）A；（4）核能转化为内能，内能转化为机械能，机械能转化为电能。
【分析】（1）阅读下列文字，得出答案。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。
（2）阅读下列文字，得出答案。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。
（3）阅读下列文字，得出答案。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。
（4）阅读下列文字，得出答案。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。
【解答】解：（1）核电站中的核反应属于核裂变。
（2）如果反应堆中的核反应过于剧烈，可使用“控制棒”。
（3）“减速剂”使中子减速，便于以便于铀﹣235原子核捕获，使反映剧烈。
（4）阅读文字可知，发电过程涉及到的主要能量转化又有，核能转化为内能，内能转化为机械能，机械能转化为电能。
故答案为：（1）核裂变；（2）A；（3）A；（4）核能转化为内能，内能转化为机械能，机械能转化为电能。
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