初中科学浙教版九年级上册第7节 核能练习题

浙教版 九年级科学第三章《能量的转化与守恒》

第7节  核能

精选练习

一、夯实基础

1.（2020九上·余杭期末）下列有关核能利用的叙述中，正确的是（    ）           

A.氢弹是根据裂变的原理制成的，原子弹是根据聚变的原理制成的
B.氢弹和原子弹爆炸时能量的转移和转化是有方向性的
C.目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变
D.核电站中的能量转化顺序是：核能→化学能→内能→电能

【答案】B  

【解析】A.氢弹是根据聚变的原理制成的，原子弹是根据裂变的原理制成的，故A错误； 
B.氢弹和原子弹爆炸时能量的转移和转化是有方向性的，即核能转化成的能量不能反过来再被人类利用，故B正确； 
C.目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核裂变，故C错误； 
D.核电站中的能量转化顺序是：核能→内能→机械能→电能，故D错误。
2.（2020九上·新昌月考）为缓解电力紧张的状况，正在不断开发利用新能源，我国陆续建成了一些核电站，关于核电站，下列说法正确的是（   ）           

A.核电站使用的核燃料是石油或天然气
B.核反应堆中发生的是不可控制的核裂变
C.核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能
D.核电站中使用大量的水是分解出其中的氢元素从而利用核聚变产生能量

【答案】C  

【解析】A.核电站使用的核燃料是铀，故A错误；
B.核反应堆中发生的是可控制的核裂变，故B错误； 
C.核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能，故C正确； 
D.核电站使用大量的水来隔离核废料,一方面水可以吸收其中大部分的热量，还有一个原因是因为水可以隔离核辐射，让整个核电站可以安全的运行，故D错误。
3.（2020·宁波模拟）电影《厉害了，我的国》自今年3月2日在全国上映来燃爆各大影院，特别是作为大国工程和“一带一路”国家名片的“华龙一号”核电机组（如图），代表创新成果的人造太阳，在影片中亮相，再次彰显了大国实力，很是抢镜！以下关于核电站说法正确的是（    ） 

A.利用核聚变原理         B.利用核裂变原理
C.核能直接转化为电能       D.核能是原子内部的化学反应释放出来的能量

【答案】B  

【解析】核电站利用的可控核裂变原理，故A错误，B正确；
在核电站中，先通过核反应堆，将核能转化为内能，再通过汽轮机将内能转化为机械能，最后通过发电机将机械能转化为电能，故C错误；
核能是有原子的变化（裂变或聚变）时释放出来的能量，由于变化在原子层面，没有新分子生成，所以不属于化学变化，故D错误。
4.（2019九下·长兴月考）下列对2019年最新热播影片《流浪地球》中出现的情景解释错误的是（   ）           

A.核聚变反应——元素种类不变  B.核聚变反应——释放大量能量
C.地球表面的水变成冰——凝固  D.地球上短波通讯受影响——太阳活动增强

【答案】A  

【解析】（1）核聚变是2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。
（2）物质从固态变成液态的过程叫做熔化，从液态变成固态的过程叫做凝固。
（3）太阳活动对地球的影响很大。例如，耀斑增强时地球上的短波通信会受到明显影响。太阳黑子、耀斑活动增强时，人们需要用各种防晒措施来避免太阳光中过强的紫外线对皮肤的损伤。
【解答】A核聚变是原子核的重新组合，在变化中原子核发生了变化，故元素的种类也发生了变化，故说法错误，符合题意。
B核聚变过程中会释放出巨大的能量，故说法正确，不符合题意。
C水是液态的，并是固态的，所以水结冰的过程称之为凝固，故说法正确，不符合题意。
D耀斑增强时地球上的短波通信会受到明显影响，故说法正确，不符合题意。

5.（2020·宁波模拟）2019年的“国际惯性聚变科学与应用”(ICF)会议上，我国理论物理学家、宁波籍中国科学院院士贺贤土荣获了世界核聚变能源领域最高奖——爱德华·泰勒奖。下列关于核聚变说法正确的是(    )           

A.核电站利用核聚变反应提供能量       B.核聚变放出的能量巨大
C.核聚变都是可控制的            D.核聚变的原料来自普通水

【答案】B  

【解析】A.核电站利用核裂变反应提供能量，故A错误；
B.核聚变放出的能量巨大，故B正确；
C.核聚变是不可控制的，故C错误；
D.核聚变的原料来自海水，故D错误。

6.（2020·温州模拟）随着“一带一路”进入世界各国，核电和高铁已经成为中国响亮的名片。下列相关说法错误的是(    ) 

A.铁轨铺在枕木上，通过减小压力来减小压强    B.核废料具有放射性，必须要合理处理
C.核电站利用核裂变将核能转化为电能       D.在安全线外候车，是因为气体的流速大，压强小

【答案】A  

【解析】A.铁轨铺在枕木上，不能改变火车对铁轨的压力，但能增大火车与路面的接触面积，从而减小阿右旗，故B错误符合题意；
B.核废料具有放射性，必须要合理处理，故B正确不合题意；
C.核电站利用核裂变将核能转化为电能，故C正确不合题意；
D.在安全线外候车，是因为气体的流速大，压强小，故D正确不合题意。
7.（2020九上·诸暨期末）大力发展核能是解决能源危机的主要出路之一。下表是核电站工作流程图，关于流程图中各装置的能量转化，正确的是(    ) 

A.核反应堆：核能转化为机械能   B.蒸汽轮机：机械能转化为内能
C.发电机：机械能转化为电能      D.应用：电能转化为机械能

【答案】C  

【解析】A.核反应堆：核能转化为内能，故A错误； 
B.蒸汽轮机：内能转化为机械能，故B错误； 
C.发电机：机械能转化为电能 ，故C正确；
D.应用：电能转化为内能，故D错误。
 

8.（2020九上·吴兴月考）用你学过的关键词填空。   

（1）核电站是利用核能进行发电的，目前核电站的核反应堆中发生的是人工可以控制的________（选填“核聚变”或“核裂变”）。   

（2）单缸汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是________冲程。   

（3）火箭的燃料是液氢，这是由于氢气燃烧时的________较大。   

（4）植物光合作用将太阳能转化成化学能，这些化学能无法重新变成太阳能，这说明能量的转化和转移是有________的。   

【答案】（1）核裂变
（2）做功
（3）热值
（4）方向性  

【解析】（1）根据核电站的工作原理解答；
（2）内燃机的四个冲程中，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能，其余两个冲程没有能量转化；
（3）根据Q=mq可知，质量相同的不同燃料，氢气的热值大，放出的热量就多。
（4）能量转移或转化后，就不能再次被利用，这就是能量转化和转移的方向性。
【解答】（1）核电站是利用核能进行发电的，目前核电站的核反应堆中发生的是人工可以控制的核裂变。
（2）单缸汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是做功冲程。
（3）火箭的燃料是液氢，这是由于氢气燃烧时的热值较大。
（4）植物光合作用将太阳能转化成化学能，这些化学能无法重新变成太阳能，这说明能量的转化和转移是有方向性的。
 

9.（2020·湖州模拟）现在各国科研人员都在致力于一些新型材料的研究。   

（1）英国科研人员研制出自动灭火陶瓷砖，砖里压入一定量的氦气和二氧化碳，这种砖砌成的房屋发生火灾时，在高温烘烧下，砖会裂开并喷出氦气和二氧化碳，从而抑制和扑灭火焰。喷出的氦气和二氧化碳能达到灭火目标的原理是________。
（2）中国科研人员首次在自然界发现铀，金属铀和二氧化铀按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块，就可以投入核反应堆使用，此反应堆获得核能的途径是________。(选填“核裂变”或“核聚变”)。   

【答案】（1）隔绝助燃剂（2）核裂变  

【解析】1、灭火可通过降低温度到可燃物着火点以下，可通过隔绝助燃剂；
2、核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。核反应堆是通过可以控制的裂变反应释放核能的设备。

【解答】（1）氦气与二氧化碳都是不能燃烧也不支持燃烧，且二氧化碳密度比空气大，砖裂开时喷出的氦气和二氧化碳会隔绝空气，所以灭火的原理是隔绝助燃剂；
（2）核反应堆是通过可以控制的裂变反应释放核能的设备，题中反应堆获得核能的途径是核裂变。

10.（2020·吴兴模拟）如图所示，为了形象的描述核能的获得，两位同学分别画了一张利用核能途径的原理图；图乙表示的是________。核能发电是通过核能→________→机械能→电能的转化途径为人类服务。核电站一般建在海边，方便用水来给高温的核反应堆降温，这是用________的方法来改变内能的。 

【答案】聚变；热能（内能）；热传递  

【解析】（1）核聚变，又称核融合，是指由质量小的原子，在一定条件下(如超高温和高压)，发生原子核互相聚合作用，生成质量较大的原子的一种核反应形式。如果是由重的原子核变化为轻的原子核，称为核裂变。
（2）根据核电站的能量转化过程解答；
（3）热传递改变物体内能的本质是能量的转移，而做功改变物体内能的本质是能量的转化。

【解答】（1）在图乙中，质量较小的原子结合成质量较大的原子，因此表示的是聚变；
（2）核能发电是通过核能→内能→机械能→电能的转化途径为人类服务。
（3）核电站一般建在海边，方便用水来给高温的核反应堆降温，这是用热传递的方法来改变内能的。

11.（2019·温州模拟）温州也开启了核电之路，2018年苍南县开工建设温州市第一座核电站。 

（1）据了解，苍南核电站获取核能的原理是重核裂变，该原理可以用下图中的________图表示。   

（2）结合甲图分析后回答，尔原子核外电子数________氚原子核外电子数（选填“大于”、“等于”或“小于”）。   

（3）20世纪80年代美、法等国发起国际核实验堆计划，中国后来成为参与国之一。这场“追梦旅程”从上世纪50年代开始已经进行了半个多世纪，使其真正投入商用、变成每家每户可以用的电，可能至少还需要几十年。下列观点支持继续进行这项研究的是________。（可多选） 

【答案】（1）乙
（2）等于
（3）甲、乙  

【解析】（1）目前核电站都是采用核裂变的方式把核能转化为电能，故采用图乙的方式；
（2）氘和氚都是氢的同位素（质子数相同，中子数不同），根据质子数=核外电子数，氘和氚的核外电子数相同；
（3）核能高效，无污染，但核泄露会对环境遭到破坏，根据题意 下列观点支持继续进行这项研究的是 甲乙（都是描述核能的优点），而丙丁说的是核能的缺点，故选AB甲乙。
 

12.（2018·余姚模拟）据新华社报道,2017年7月5日中国“人造太阳”—全超导托卡马克核聚变实验装置东方超环(EAST)实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行,创造世界新纪录。

（1）在上亿度的高温状态下,物质呈现等离子态,它们可以被磁场约束。东方超环就是利用通过强大电流所产生的强大________,把等离子体约束。
（2）如图乙是东方超环的热核反应示意图,属于________(选填“核聚变”或←“核裂变”)   

（3）东方超环的反应原理与太阳类似,能量转化是原子核能转化为________   

【答案】（1）磁场
（2）核聚变
（3）热能和光能  

【解析】电生磁就是用一条直的金属导线通过电流，那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大，产生的磁场越强。磁场成圆形，围绕导线周围。核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc² ，其中E=能量，m=质量，c=光速。核能可通过三种核反应之一释放：1、核裂变，较重的原子核分裂释放结合能。2、核聚变，较轻的原子核聚合在一起释放结合能。3、核衰变，原子核自发衰变过程中释放能量。

【解答】（1）物质呈现等离子态,它们可以被磁场约束；而通电导体周围存在磁场；故答案为：磁场；
（2）由题干信息可知东方超环采用的是核聚变的方式产生核能；故答案为：核聚变；
（3）太阳能是核能转化为光能和热能；而人造太阳是把原子核能转化为光能和热能；故答案为：光能和热能；
13.（2019·绍兴模拟）近日“流浪地球”正在各大影院热映，吸引了大量观众。   

（1）在我们在看电影时，坐在影院中各个不同位置的观众都能清晰地看到荧幕上的影像，这属于光的________反射现象。   

（2）为了推动地球，影片中地球人建造了万台超级聚变发动机，这些发动机喷射火焰产生推力，从而推动地球逃离太阳系，下列选项中的事物原理相同的是                       

A.喷气式飞机
B.火箭
C.汽车
D.轮船

（3）影片中提到地球发动机的能量来自“重元素聚变”。核聚变这个概念我们并不陌生，请例举你所知道的一项核聚变的具体实例________.   

【答案】（1）漫
（2）A,B
（3）氢弹  

【解析】当光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，叫做光的反射。只要一个物体对另一个物体施加了力，受力物体反过来也肯定会给施力物体增加一个力。
【解答】（1）我们能够观察到物体，是因为物体反射光线进入到我们眼中，而在各个角落都能观察到影像是因为发生了漫反射；故答案为：漫；
（2）发动机喷射火焰产生推力，推动地球逃离太阳系，利用的是力的作用是相互的原理；A B、喷气式飞机、火箭是利用力的作用是相互的原理；C D、汽车、轮船是利用化学能转为机械能的原理工作；故答案为：A B；
（3）核聚变的应用主要在军事在氢弹；故答案为：氢弹；

二、提升训练

1.（2020·湖州）如图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（    ）

A.该模型表示的是核聚变      B.该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应
C.该反应不会产生放射性物质    D.不能用该反应获得能量的方式来发电

【答案】B  

【解析】A.根据图片可知，中子轰击重原子核，然后分解为质量较小的轻核，所以该模型表示的是核裂变，故A错误；
B.该反应产生的中子仍然具有很多能量，可继续轰击其他铀核形成链式反应，故B正确；
C.该反应肯定会产生放射性物质，故C错误；
D.可用该反应中的可控核裂变获得能量的方式来发电，故D错误。
2.（2020九上·浙江期末）“华龙一号”作为“一带一路”建设的新名片，是中国核电“走出去”战略的主要典范之一。以下关于核电站的说法正确的是(    )

A.核反应堆中发生的是核聚变
B.核能的使用不需要任何防护，不会产生任何污染
C.放射性元素放出的射线有a射线、β射线和γ射线
D.核电站发电的能量转化过程是：核能→机械能→内能→电能

【答案】C  

【解析】A.核反应堆中发生的是核裂变，故A错误； 
B.在使用核能时，由于原料为放射性元素，因此会造成核污染，那么必须使用合理且有效的防护措施，故B错误；
C.放射性元素放出的射线有a射线、β射线和γ射线，故C正确；
3.（2019九上·萧山期末）能量转化或转移是自然界的普遍现象，如图所示为核电站示意图、家庭电路部分示意图及电热水壶图，下列相关叙述正确的是（    ） 

A.核反应堆进行的核裂变释放核能，直接转化为家庭电路所需的电能
B.发电机利用了电流磁效应发电，电热水壶利用了电流热效应烧水
C.汽轮机工作、壶内水升温两过程中，改变水的内能方式相同
D.手机充电和电热壶烧水时，两者本质都是电流做功

【答案】D  

【解析】A.核反应堆进行的核裂变释放核能，核能再对水加热，转化为水蒸气的内能，然后水蒸气再推动汽轮机旋转，并带动发电机旋转发出电能，即将内能转化为机械能，再将机械能转化为电能，，故A错误；
B.发电机利用了电磁感应现象发电，电热水壶利用了电流热效应烧水，故B错误；
C.汽轮机工作是利用做功的方式改变水的内能，而电热壶内水温升高是利用热传递改变内能，故C错误；
D.手机充电和电热壶烧水时，两者本质都是电流做功，故D正确。
4.2014年5月7日，南京某公司在探伤作业中意外丢失黄豆大小的放射源铱－192，三天后被追回。铱－192发出的物质能穿透三十多毫米厚的钢板，这一性质可用于金属内部探伤。结合图示可推知，铱－192发出的用于金属内部探伤最有可能的是(   ) 

A.可见光       B.α射线       C.β射线       D.γ射线

【答案】D  

【解析】分析题中图片，确认不同射线的穿透能力，哪种射线穿透能力最强，它就适合用于金属内部探伤。
【解答】可见光和α射线不能穿透厚纸板，因此它们穿透能量最弱；β射线可以穿透薄钢板，γ射线可以穿透混凝土，可见β射线穿透能力较强，而γ射线穿透能力最强。因此于金属内部探伤最有可能的是γ射线。
5.（2020·天台模拟）  2020年4月2日，中科院的“人造太阳”EAST实现1亿度运行近10秒，为目前世界最长，其原理如下图。 

（1）“人造太阳”获得核能的方式是________；   

（2）“人造太阳”实验从上世纪50年代开始到现在已经进行了半个多世纪。下列观点中，属于支持继续进行这项研究的是：________（可多选）。 

【答案】（1）核聚变（2）ABD  

【解析】核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量。

【解答】（1）由图可知，氘原子和氚原子聚合形成氦原子并释放能量的过程，属于核聚变；
（2）A、人造太阳产生的辐射小，对环境基本无污染，属于支持该研究的观点；故A符合题意；
B、核能发电不排放二氧化碳，有助于缓解温室效应；故B符合题意；
C、核能利用投入大，条件苛刻，该观点属于不支持发展核能的观点；故C不符合题意；
D、核能能服务于人类，属于支持发展核能的观点；故D符合题意；
6.（2020九上·玉环期末）三门核电站是浙江省第二座核站，装机总功率为750万千瓦。该核电站获取核能的途径如图________(选填“甲”或“乙”)所示，反应堆中发生的能量转化为________。该核电站的年发电量为________千瓦时(一年以360天计) 

【答案】乙；核能转化为内能；6.48×1010  

【解析】（1）人类获取核能的两种方式：裂变和聚变。聚变是小核变大核，由于不可控，只能用于氢弹；而裂变是大核变小核，其中可控核裂变用于核能发电；
（2）核反应堆释放核能，然后给水加热产生高压蒸汽，推动汽轮机工作，而汽轮机带动发电机，从而发出电能；
（3）根据公式W=Pt计算一年核电站的发电量。
【解答】（1）三门核电站是浙江省第二座核站，装机总功率为750万千瓦。该核电站获取核能的途径为核裂变，如图甲所示；
（2）反应堆中发生的能量转化为：核能转化为内能。
（3）该核电站的年发电量为：W=Pt=750×104kW×（24h×360）=6.48×1010kW•h。

7.（2019·浙江模拟）  2019年1月，中国探月工程实现新突破。嫦娥四号实现国际上首次在月球背面软着陆并巡视勘察，谱写月球探测历史新篇章。人类探月的重要目的之一是勘察、获取地球上蕴藏量很小而月球上却极为丰富核聚变燃料——He﹣3，以解决地球能源危机。氦﹣3 原子核里有两个质子，相对原子质量为3，其原子核内中子数为________。某元素的阳离子 X2+核外有28个电子，相对原子质量为65，则 X 原子核内质子数与中子数之差为________。   

【答案】1；-5  

【解析】某元素的阳离子 X2+是X原子失去2个电子得到的，计算出X原子的核外电子数，根据原子中：核电荷数=核内质子数=核外电子数、相对原子质量=质子数+中子数，进行分析解答。

【解答】(1)由题意氦−3原子核里有两个质子，相对原子质量为3，根据相对原子质量=质子数+中子数，则中子数=3−2=1；
(2)某元素的阳离子X2+是X原子失去2个电子得到的,X2+核外有28个电子，则X原子的核外电子数为28+2=30；原子中：核电荷数=核内质子数=核外电子数，则其核内质子数为30.相对原子质量为65，相对原子质量=质子数+中子数，则其核内中子数为65−30=35.则X原子核内质子数与中子数之差为30−35=−5.
 

8.（2018·湖州）人们常用模型来进行认知，因为这种方式形象直观。如图是水分子、乙炔分子及原子核转变的模型。

（1）乙炔中氢元素的化合价为+1价，请结合模型判断乙炔中碳元素的化合价为________。   

（2）请画出“碳和氧气反应生成二氧化碳”的化学反应模型图：________（碳原子和氧原子的画法参照上述图例）。   

（3）右图是________（选填“核裂变”或“核聚变”）的示意图。   

【答案】（1）-1
（2）
（3）核聚变  

【解析】在化合物中，各元素化合价之和为零；

（1）氢元素显+1价，设碳元素的化合价是x，2x+（+1）×2=0，则x=﹣1价；碳与氧气反应的化学方程式为： ；故答案为： ；由图可知，两个氢核最终生成一个氦核，并释放一个中子，属于核聚变的过程；故答案为：核聚变；

9.（2018九上·南浔期末）图甲和图乙是释放核能的两种方式，请回答下列问题：

（1）图________是核电站的工作原理。   

（2）图乙是________（选填“聚变”或“裂变”）的示意图，目前还不能人为控制。   

【答案】（1）甲（2）聚变  

【解析】裂变和聚变是释放核能的两种方式。裂变是一个原子核变成两个原子核，聚变是两个原子核聚合成一个原子核。人类目前能控制和利用的是裂变释放的核能。聚变产生的核能目前人类未能控制。

【解答】（1）图甲是核电站的工作原理；（2）图乙是聚变的示意图，目前还不能人为控制。

10.如图所示是核电站原理示意图，对目前建成运转的核电站来说：

（1）核电站的核心是________，它是以________为核燃料的，是利用了原子核裂变的________反应产生的能量来发电的．   

（2）核电站使用过的核燃料称为_______，它具有______性，会对人和其他生物造成伤害，处理方法：_______

（3）秦山核电站的功率为3.0×105kW，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.2×1010J，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________ kg．（结果保留一位小数）   

【答案】（1）核反应堆；铀；链式
（2）核废料；放射；深埋在荒无人烟的地下
（3）1153.7  

【解析】（1）核电站是利用核能发电，它的核心设备是核反应堆．核电站的核反应堆是利用可控的重金属铀核裂变反应释放核能的设备．即通过链式反应加以控制．（2）虽然核能发电有很多优点，但是核废料因具有放射线，故必须慎重处理．（3）据发核电站的功率和时间可计算出发电量，结合1克铀235完全裂变时产生的能量为8.2×1010焦计算即可；

【解答】（1）据课本知识可知，）核电站是利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，它是以铀为核燃料的，是利用了原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的．（2）核电站使用过的核燃料称为核废料，核废料具有放射性；会对人和其他生物造成伤害，处理方法：深埋在荒无人烟的地下；（3）一个年发电量是：W=Pt=3×109W×356×24×3600s=9.46×1016J；

1克铀235完全裂变时产生的能量为8.2×1010焦；故9.46×1016J的电能相当于铀裂变的质量为：

m= ≈1.1537×106g=1153.7kg；