2021学年4 核能课时作业

11.4核能同步练习教科版初中物理九年级下册

一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）

1. 下列说法正确的是

A. 太阳内部利用核裂变释放能量 B. 核电站利用核聚变获取能量
C. 原子弹利用核裂变释放能量 D. 氢弹利用核裂变释放能量

2. 有关能源与可持续发展，下列正确的是

A. 大量燃烧煤炭不会加剧地球的温室效应
B. 石油属于可再生能源
C. 目前的核电站都是利用核聚变释放的核能来发电的
D. 以风能、太阳能等为代表的可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向

3. 继高铁之后，“华龙一号”核电装置成了我国的另一“国之重器”，目前已经和多个国家签订了核能发电项目。如图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是

A. 核反应堆：核能转化为内能 B. 蒸汽轮机：化学能转化为动能
C. 发电机：电能转化为机械能 D. 电取暖器：电能转化为机械能

4. 如图所示是核电站工作情况，下列关于核能以及核电站的说法错误的是

A. 核能是一种不可再生的清洁能源
B. 核反应堆是由中子轰击铀核发生的链式反应
C. 核废料仍具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方
D. 核电站能量转换：核能机械能内能电能

5. 关于新材料、新技术的应用，下列说法正确的是

A. 超导材料可用来制作保险丝
B. 纳米技术是纳米尺度内的科学技术，纳米材料具有某些特殊性能
C. 收音机中没用到半导体材料
D. 核能的利用一定不会造成环境污染

6. 关于原子、原子核和核能，下列说法正确的是

A. 原子是由原子核和核外质子组成的
B. 原子弹是利用核聚变制造的毁灭性武器
C. 核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备
D. 核反应堆有厚重的保护层是为了避免核燃料逸出

7. 核电站发电流程如图所示，在核电站的发电过程中，下列所述能量转化顺序正确的是

A. 核能化学能内能电能 B. 核能化学能机械能电能
C. 核能内能机械能电能 D. 核能机械能内能电能

8. 下列说法中正确的是

A. 所有能量转化的过程都服从能量守恒定律
B. 风能、太阳能和化石能源都是可再生能源
C. 柴油机的效率大于蒸汽机的效率，所以柴油机做的有用功一定多
D. 核电站利用核能发电，核反应堆中发生的是核聚变反应

9. 如图是核电站发电和供电的流程图。关于流程图中各装置的能量转化，下列说法正确的是

A. 核反应堆将核能转化为电能
B. 蒸汽轮机将机械能转化为内能
C. 发电机将机械能转化为电能
D. 各种用电器将其他形式的能转化为电能

10. 下列说法不正确的是

A. 时断时续的电流能够产生电磁波
B. 核电站利用核能发电，核能是新能源
C. 手机用“WiFi”上网是利用红外线传递信息的
D. 电磁继电器通过控制低压电路的通断间接控制高压工作电路的通断

二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）

11. 核能是清洁的能源，我国将计划造50座核电站。核电站通常都建在水源充足的地方，用水来降温减压，这是利用了水的比热容______的特点。目前核电站是利用核______选填“聚变”或“裂变”时释放出的大量能量发电的。
12. 2021年1月30日，全球第一台“华龙一号”核电机组--中核集团福建福清核电5号机组投入商业运行。核燃料在核反应堆中发生的是______ 填“裂变”或“聚变“，核能是______ 填“可再生”或“不可再生”能源。核电站输出的电能属于______ 填“一次能源”或“二次能源”。
13. 习近平总书记提出绿水青山山就是金山银山”，倡导保护环境。光伏发电是将______转化为电能。核能作为一种新能源，正在逐步被人们开发和利用，核电站是利用核能发电，其核燃料在反应堆内是通过核______选填“裂变”或“聚变”的方式，把核能转化为电能输送到国家电网，供千家万户使用。
14. 如图所示，卫星的太阳能电池帆板可以把太阳能直接转化成______能，给卫星提供动力；太阳能是______选填“可再生”或“不可再生”能源，它是在太阳内部的氢原子核发生______选填“裂变”或“聚变”释放出的能量。

三、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）

15. 如图1是核电站工作情况的方框图，请在空白方框内填写装置的种类并回答下列问题。
    
    核能是______选填“可再生”或“不可再生”能源。
    在汽轮机中，将蒸气的内能转化为轮片的______能。
    上述过程中，能量的转化______填“能”或“不能”百分之百转化。
    如图2为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮为______滑轮选填“定”或“动”。气缸内蒸汽体积膨胀，对活塞______，内能______，推动活塞运动，使舰载机获得巨大的动能。
16. 阅读短文，回答问题。
    月球太阳能电站
    “嫦娥一号”的成功发射引起了人们对月球的科学兴趣。随着对月球了解的深入，一些科学家预言：月球必将成为人类未来的能源基地。按照一些科学家的设想，利用月球正面太阳光充足、地域广阔的特点，在月球上建设的大型太阳能电站，可克服在地球上受天气影响、提供的功率小等缺点。在月球上产生的电能经微波转换器将电流转换成微波，并通过天线将电能以微波的形式向地面发送，地面接收站通过天线把微波能还原成电能，如图甲所示，这样就解决了电能的输送问题。
    我国的“嫦娥”系列登月车利用太阳能电池提供能量。如图乙所示是太阳能电池板工作原理的示意图：当太阳光照射到组成太阳能电池叠在一起的两片不同的半导体表面时，会产生光电效应，从而使电路中产生电流。太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为，光电转化效率为。
    
    请回答下列问题：
    太阳能是______ 选填“可再生”或“不可再生”能源。太阳发出的巨大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的______ 选填“核聚变”或“核裂变”反应。
    月球太阳能电站相对于月球表面是______ 选填“运动”或“静止”的。若从月球发出的微波信号经到达地球。则月球与地球间的距离约等于______ m。设微波在真空和空气中的传播速度均为
    太阳能电池工作时的能量转化情况：______ 。
    在月球上一块接收面积为的太阳能电池板，它的发电功率是______ W。
    若月球电站的总发电能力为，利用微波传输电能的输电效率为。则地面接收站1h接收到的电能相当于完全燃烧______ kg煤放出的热量。煤的热值为

四、计算题（本大题共2小题，共16.0分）

17. 利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生核反应，释放出大量的内能，就像造出一个“人造太阳”研究发现，海水中提取的氢同位素，在核反应中释放出的能量，相当于标准煤完全燃烧所释放的能量．已知标准煤热值是请分析：

氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的反应属于核反应中的哪种类型？

要获得的电能，需要从多少升海水中提取氢的同位素才能实现？设内能转化为电能的效率是

煤燃烧会向大气排放大量的，造成大气污染．则含碳量为的标准煤燃烧时会向大气中排放多少千克的？






 

18. 核能利用前景广，核电站为缓解我国用电紧张做出了巨大献。核电来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应雄中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成内能来加热水产生蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。核电站的工作原理和火电厂相似，都是利用水蒸气推动发电机组发电的。
    核能是______选填“可再生”或“不可再生”能源，其发电过程是先将核能转化为内能，再转化为机械能，最后转化为电能。
    某核电站中的一台发电机组发电功率为100万千瓦，则该发电机组30天发电多少一天工作？
    若30天内产生的电能，用热电转换效率为的火力发电厂发电，需要完全燃烧多少吨煤？若1t煤产生30kg粉尘，燃烧这些煤会产生多少粉尘？
    
    
    
    
    
    
     

五、综合题（本大题共1小题，共10.0分）

19. 中科院的“人造太阳”物理实验获得重大突破，实验中首次实现持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电，为目前世界最长。

“人造太阳”获得核能的方式是__________。

我国不久前研制出一台“人造太阳”的必备“移动电源”立式脉冲发电机组，这台发电机组在短时间内的运行功率达千瓦，则该发电机组在该功率下的时间内释放的电能为___________千瓦时。

“人造太阳”从二十世纪50年代开始到现在已经进行了半个世纪，下列观点支持继续进行这项研究的是：________。可多选

A.“人造太阳”实验人力财力投入很大，得不偿失

B.“人造太阳”实验表明可以通过核变化来提供大量的能源

C.“人造太阳”一旦投入使用，可以缓解传统能源危机问题

D.“人造太阳”产生的核辐射小，核废料少，基本不污染环境

E.“人造太阳”需要利用多种高能量方式驱动，条件苛刻，难实现持续供电

答案和解析

1.【答案】C
 

【解析】解：核能分为核裂变能和核聚变能两种。核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的。原子弹是利用核裂变的链式反应能在极短时间内释放出巨大能量的原理制成的；而氢弹则是利用轻核的聚变制成的。自然界除了人为的聚变反应外，太阳内部也进行着大规模的核聚变反应，并以光和热的形式将核能辐射出来。选C。
 

2.【答案】D
 

【解析】解：煤炭燃烧产生的二氧化碳会在一定程度上加剧地球温室效应，故A错误；石油是化石能源，短时间内不能再次产生，属于不可再生能源，故B错误；目前的核电站是利用核裂变产生的巨大能量来发电的，故C错误；风能、太阳能等可再生能源，足够清洁、无污染，是未来理想能源的一个重要发展方向，故D正确。选D。
 

3.【答案】A
 

【解析】解：核电站在发电过程中，核能先转化为水的内能，使水的温度升高，故A正确；水受热以后温度升高，会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，故B错误；蒸汽轮机带动发电机转动，发电机将机械能转化为电能，故C错误；电取暖器工作时，是将电能转化为内能的过程，故D错误。选A。
 

4.【答案】D
 

【解析】略
 

5.【答案】B
 

【解析】解：超导材料是电阻为零的材料，电流在通过超导体时不会产生热量，所以不能用来做保险丝，故A错误；纳米技术就是将物质通过复杂的纳米技术制成纳米级颗粒，以的范围为研究对象的科学技术，物质达到纳米颗粒时，它的理化性质都有所变化，具有一些奇异和反常的性质，故B正确；收音机中用到的二极管和三极管都属于半导体材料，故C错误；核能是一种比较清洁的能源，但也可能会造成核辐射等环境污染问题，故D错误．
 

6.【答案】C
 

【解析】原子是由原子核和核外电子组成的，故A错误；原子弹是利用核裂变制成的一种核武器，故B错误；核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，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，故C正确；核辐射是对环境污染很严重的，厚重的保护层是为了避免核辐射，故D错误。选C。
 

7.【答案】C
 

【解析】 核电站的发电过程中，首先核反应堆将核能转化为内能，接着高温高压的水蒸气推动汽轮机转动，将内能转化为机械能，最后汽轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能．
 

8.【答案】A
 

【解析】解：

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其他物体，在转化和转移过程中，能量的总量保持不变，所以所有能量的转化过程都服从能量守恒定律，故A正确；
风能、太阳能属于可再生能源，化石能源属于不可再生能源，故B错误；
柴油机的效率大于蒸汽机的效率，说明柴油机用来做有用功的能量占总能量的百分比大，但不能说明柴油机比蒸汽机做的有用功多，故C错误；
核电站是利用可控的链式反应来工作的，这是利用核裂变反应，故D错误。选A。

9.【答案】C
 

【解析】解：
核反应堆是通过裂变反应来释放核能的，将核能转化为内能，故A错误；
水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，故B错误；
蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能，故C正确；
用电器将电能转化为其他形式的能，故D错误。选C。
 

10.【答案】C
 

【解析】

【分析】
本题考查的知识点较多，难度不大，属于基础题，理解所学知识点解答简单。
变化的电流能够产生电磁波
将原子核裂变释放的核能转变为电能的系统和设备，通常称为核电站，核电站是一种高能量、少耗料的电站，核燃料裂变过程释放出来的能量，经过反应堆内循环的冷却剂，把能量带出并传输到锅炉产生蒸汽用以驱动涡轮机并带动发电机发电；核能是一种新能源。
手机用“WiFi”上网是利用电磁波传递信息的
使用电磁继电器可以实现低压弱电流控制高压强电流，还可以实现远距离控制及自动控制，它的实质是开关。
【解答】
解：A、迅速变化的电流能够产生电磁波，故A正确；
B、核电站利用核能发电，核能是一种新能源，故B正确；
C、手机用“WiFi”上网是利用电磁波传递信息的，故C错误；
D、电磁继电器是通过控制低压电路的通断间接控制高压工作电路通断，实质是一个开关，故D正确；
故选：C。  

11.【答案】大  裂变
 

【解析】解：
利用水给核反应堆降温是因为水的比热容较大，相同条件下，水吸收的热量多，冷却效果好；
核电站工作时是通过核裂变将核能最终转化为电能。
故答案为：大；裂变。
用水降温是利用了水的比热容较大，在相同条件下，水可以吸收更多的热量；
核电站是将核能转化为电能来为人类利用的。
此题考查了对核电站工作原理的了解和对水的比热容的应用。
 

12.【答案】裂变  不可再生  二次能源
 

【解析】解：核燃料在核反应堆中发生的是裂变。核能是不可再生能源。电能属于二次能源。
故答案为：裂变；不可再生；二次能源。
核能的利用包括核裂变和聚变，核电站利用核裂变。
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。
像化石能源这样可以直接从自然界获得的能源，称为一次能源；必须通过消耗一次能源才能得到的能源叫二次能源，如电能。
知道核能的利用实例，明确各种能源的真正含义，是解答此题的关键。
 

13.【答案】太阳  裂变
 

【解析】解：
光伏发电系统发电时太阳能转化为电能；
核能主要包括核裂变与核聚变，由于核聚变的反应目前还不可控，故核电站主要是利用了核裂变获得能量。
故答案为：太阳；裂变。
太阳能电池在太阳光照射下发电，是将太阳能转化为电能；
核裂变和核聚变都能释放能量，对于核裂变是可控的，如核潜艇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，如氢弹爆炸就是利用核聚变释放能量。
本题考查了太阳能和核能的利用的了解，属于基础性题目。
 

14.【答案】电  可再生  聚变
 

【解析】解：太阳能电池帆板是将太阳能转化为电能，给卫星提供动力；
太阳能属于可再生能源，其主要特点是取之不尽用之不竭，并且环保无污染；
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。
故答案为：电；可再生；聚变。
太阳能电池帆板是将太阳能直接转化成电能的装置；
可再生能源是能在短时间内形成的能源，可再生资源特点是取之不尽用之不竭；
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。
本题考查了太阳能的利用和进行的核反应的类型，知道太阳能是可再生能源。
 

15.【答案】不可再生  机械  不能  定  做功  减小
 

【解析】解：核能一旦被耗用后，不可能在短期内再生，属于不可再生能源。
核电站发电过程：核能先转化为水的内能，水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能。
能量在转化过程中有损耗，所以上述过程中，能量的转化不能百分之百转化。
定滑轮是轴的位置固定不动的滑轮，由图可知，牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮为定滑轮；
气缸内蒸汽体积膨胀，对活塞做功，内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力。
故答案为：不可再生；机械；定；做功；减小。
能源分可再生能源和不可再生能源，可再生能源：泛指多种取之不竭的能源，严格来说，是人类历史时期内都不会耗尽的能源。不可再生能源：泛指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源，根据定义判断核能属于什么能源。
核电站发电过程：核能先转化为水的内能，水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能。
能量在转化过程中有损耗；
知道定滑轮是轴的位置固定不动的滑轮，动滑轮是轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮；物体对外界做功，物体的内能减小，温度降低。
本题考查定滑轮和动滑轮的定义、改变内能的方法、能源的分类等，涉及到的知识点，综合性强，知道核电站发电过程中的能量转化是解决该题的关键。
 

16.【答案】可再生  核聚变  静止    太阳能转化为电能   
 

【解析】解：
太阳能属于可再生能源；太阳能内部是由于较轻的氢原子核在高温下发生聚变而释放出核能。
太阳能电站建在地球同步轨道上，太阳能电站的转动和地球的转动是同步的，地球怎么转电站也怎么转，所以它相对地球的位置没有发生变化，处于相对静止；
光在空气中速度为，则；
在太阳光照射下，太阳能电池将太阳能转化为电能；
已知太阳光照射到电池板时每平方米面积上的辐射功率为，此电池板的面积为，光电转化率为，故它的发电功率：
；
月球电站的发电能力为，输电效率可达，一小时需要的能量，
由得：。
故答案为：可再生；核聚变；；太阳能转化为电能；；。
可再生能源是能在短时间内形成的能源，可再生资源特点是取之不尽用之不竭；核裂变是较重的原子核裂变成较轻的原子核的一种核反应，核聚变是较轻的原子核结合成较重的原子核的一种核反应。太阳内部为核聚变。
运动和静止是相对的。判断一个物体的运动状态，关键是看被研究的物体与所选的标准，即参照物之间的相对位置是否发生了改变，如果发生改变，则物体是运动的；如果未发生变化，则物体是静止；
能量转化的题目必定有一种能量减少，另一种能量增加。分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量；
利用辐射功率进行计算；
利用燃料燃烧时的计算公式的变形公式进行计算。
本题考查了太阳能的利用和进行的核反应的类型，知道太阳能是可再生能源；能量转化的过程都是有规律可循的，在平常的学习中要注意总结归纳。
 

17.【答案】解：通过分析可知，氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的反应属于核反应中轻核聚变或聚变；
要得到的电能，需要的热能为：，
1升海水中提取的氢同位素，在核反应中释放出的能量相当于
，
需要海水：
设完全燃烧280kg标准煤产生为m
280kg标准煤中含碳：，
C      
12         44
252kg    m

解得：。
答：轻核聚变或聚变；
要获得 J的电能，需要从海水中提取氢的同位素才能实现；
含碳量为的标准煤燃烧时会向大气中排放924kg的。
 

【解析】本题考查能源、能量的转化和利用效率，是一道综合题。在解此类题时，首先分析题中考查的问题，然后结合核知识和题中所给的知识进行解答。
根据原子核的反应包括核裂变和核聚变进行分析；
根据题中所给的数据，内能转化为电能的效率是进行分析；
根据碳和氧气反应会生成二氧化碳，结合题中所给的数据进行解答。
 

18.【答案】不可再生
 

【解析】解：核能一旦被耗用后，不可能在短期内再生，属于不可再生能源；
发电功率为万千瓦，发电时间为，
因为，
所以一月发电量为；
因为，
所以需要的热量：
，
因为，
所以需要完全燃烧的煤的质量：
；
燃烧这些煤会产生的粉尘质量为。
答：不可再生；
该发电机组30天发电；
需要完全燃烧煤；燃烧这些煤会产生粉尘。
能源分可再生能源和不可再生能源：可再生能源：泛指多种取之不竭的能源，严格来说，是人类历史时期内都不会耗尽的能源；不可再生能源：泛指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源；
已知发电功率和发电时间，利用得到发电量；
已知发电量和热电转换效率，可以得到需要的热量；已知需要的热量和煤的热值，可以得到需要完全燃烧的煤的质量；根据1t煤产生30kg粉尘，得到燃烧这些煤产生的粉尘质量。
此题考查了与热值、热效率有关的热量的计算及能源的分类，通过计算我们可以认识到核能代替化石能源的优点和必要性。
 

19.【答案】核聚变； ；
 

【解析】解：
在太阳内部不断发生核聚变，所以“人造太阳”获得核能的方式是核聚变；
发电机组在运行功率达千瓦的情况下，释放的电能；
进行“人造太阳”实验时，人力财力投入很大，得不偿失，故A观点不支持继续进行这项研究；“人造太阳”实验表明可以通过核变化来提供大量的能源，同时原材料也极易找到，故B观点支持继续进行这项研究；“人造太阳”一旦投入使用，可以缓解传统能源危机问题，故C观点支持继续进行这项研究；“人造太阳”是利用核聚变反应产生核能的，其反应要在超高温、超高压的条件下进行，对环境污染小，故D观点支持继续进行这项研究；“人造太阳”需要利用多种高能量方式驱动，条件苛刻，难实现持续供电，故E观点不支持继续进行这项研究。选B、C、D。