3.7-3.8 核能 能量的转化与守恒-【帮课堂】2022-2023学年九年级上册科学同步精品讲义（浙教版）

3.7-3.8 核能 能量的转化与守恒 【知识网络】 【知识掌握】 一、核能 1、原子结构 原子核 质子（带正电） 中子（不带电） 核外电子（不带电） 2、核能：原子核在发生改变的过程中，释放出巨大的能量。也叫原子核能或原子能。 获得核能的两条途径： 裂变和聚变 裂变：是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放能量的过程。 原子弹、核电站、核潜艇是根据裂变的原理制造的， 聚变：2个质量较小的原子核，在超高温条件下聚合成质量较大的一个新核，同时释放出能量的过程。聚变又叫热核反应。 氢弹是根据聚变的原理制造的 核电站 1、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。 2、核电站中发生的能量转化是：核能→内能→机械能→电能。我国第一座核电站是浙江秦山核电站 3、原子核的裂变和聚变都会产生一些发射性物质，如α射线、β射线、γ射线。 其中可以用于机械设备探伤、种子变异、治疗肿瘤的是 γ射线 。 二、能量的转化与守恒 1、能的转化和守恒定律：能量既不会消失，也不会创生，它只会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，而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。 2、能的转化和守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。 3、能量的转移和转化有一定的方向性。 *“永动机”不可能成功是因为它违背了能的转化的守恒定律。 *自然界的事物的运动和变化都必须遵循能量转化和守恒定律，但符合能量和守恒定律的事件却不一定能够发生。 【例题精析】 例1．如图是核能发电原理图，下列说法正确的是（　　） A．核能是可再生能源，核电站是利用重核裂变来释放核能 B．能量转换：核能→机械能→热能→电能 C．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率 D．核电站使用的核燃料是石油或天然气 【解答】解：A、核能是不可再生能源，核电站是利用可控的重核裂变来释放核能的，故A错误； B、核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能，故B错误； C、在核电站的核反应堆中，利用的是可控的核裂变，而原子弹同样是核裂变的链式反应，但却是不加控制的，故C正确； D、核电站使用的就是核燃料，而不是石油或天然气，故D错误。 故选：C。 例2．下列有关核能的利用，叙述正确的是（　　） A．原子弹是利用核聚变原理制成的一种核武器 B．氢弹是利用核裂变原理制成的一种核武器 C．核电站中的能量转化顺序是：核能→化学能→内能→机械能→电能 D．氢弹和原子弹爆炸时能量的转化和转移是有方向性的 【解答】解：A、原子弹是利用核裂变原理制成的一种核武器，故A错误； B、氢弹是利用核聚变原理制造的核武器，氢弹的杀伤破坏因素与原子弹相同，但威力比原子弹大得多，故B错误； C、核电站能量转化的过程是：通过核反应把核能转化为内能，得到高温水蒸气；水蒸气推动蒸气轮机转动，把内能又转化为机械能；蒸气轮机再带动发电机发电，得到电能；故能量转化的顺序正确的是核能→内能→机械能→电能，故C错误； D、能量散发出去后不能重新收集加以利用，即为能量的耗散现象，说明自然界中能量转化是有方向性的，故氢弹和原子弹爆炸时散发的能量的转移和转化也是有方向性的，故D正确。 故选：D。 例3．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 【解答】解： A、核反应堆进行的核裂变释放核能，将核能转化为内能，内能再转化为机械能，机械能在转化为电能，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、汽轮机工作时是通过做功的方式改变内能的；壶内水升温的过程中，是通过热传递的方式改变内能的，改变水的内能方式不相同，故C错误； D、用电器消耗电能的过程就是电流做功的过程，手机充电和电热壶烧水都是消耗电能的过程，故D正确。 故选：D。 例4．小科自制了一个“电池秋千”，如图所示，他用铜线圈做一个秋千，线圈下方放一块永久磁铁，线圈通电后，就能不停地摆动。下列有关叙述正确的是（　　） A．该电池秋千的工作原理和电动机类似 B．电池秋千摆动过程中机械能转化为电能 C．电池秋千摆动到最低点时动能最小 D．改变磁体的两极可以使电池秋千摆动得更快 【解答】解