22.2 核能 课件-2023-2024学年人教版物理九年级全一册

-1- ■考点一 核 能 1. 原子结构：分子由原子构成，原子由居于原子中心的原子核和核外电子构成。原子核由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电，质子带的电荷量和电子带的负电荷量是相等的，因此原子对外不显电性。 2. 原子核内的质子和中子质量几乎相等，质子的质量大约是电子的 1836 倍，因此原子核集中了原子几乎全部质量， 但原子核相对于原子却非常小。 3. 原子核内的中子和质子依靠强大的核力紧密地结合在一起，让它们分裂或结合非常困难，但是一旦质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量， 这就是核能。 [考点解读] 22.2核 能 -2- 例 1 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）质量较大的原子核发生分裂，就有可能释放出惊人的能量； （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） 典题精析 第 2 节 核 能 解析：分子是由原子构成的，原子是由原子核和核外电子构成的，质量较大的原子核发生分裂，就有可能释放出惊人的能量，故（1）（2）正确。原子 的质量几乎都集中在原子核上，但是核外电子也是有质量的，说全部质量都集中在原子核里是错误的， 故（3）错误。原子核是由质子和中子构成的，质子 数量与中子数量可能相同，也可能不同，说一定相等是错误的，故（4）错误。 答案：B 易错：A 错因：错以为电子本身没有质量，不知道电子本身是有质量的，只是其质量很小而已，质子的质量大约是电子质量的 1836 倍。 -3- 第 2 节 核 能 -4- ■考点二 裂 变 1. 裂变：质量较大的原子核在一定条件下分裂成质量较小的原子核，同时释放能量的现象。 （1）条件：用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。如果没有外界中子轰击，裂变不会发生。 （2）链式反应：用中子轰击铀 235 原子核，铀核在分裂时，会释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子会继续轰击其他铀核。于是就导致 一系列铀核持续裂变，短时间内释放出大量核能，这就是裂变中的链式反应。 如下图所示： 第 2 节 核 能 （3）应用：如果链式反应不加控制，大量原子核会瞬间发生裂变，释放出极大的能量，原子弹就是利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器；如果控制链式反应的速度，就能让能量缓慢释放，核电站、核潜艇等内部提供能量的就是可控核裂变。 2. 核电站：（1）利用核反应堆提供能量发电，核反应堆内有可以控制反应速度的核燃料，也就是利用可控核裂变释放能量。 （2）核电站内的能量转化：首先通过可控核裂变将核能转化为内能，然后将内能通过汽轮机转化为机械能，最后通过发电机将机械能转化为电能。 （3）核电站或核弹爆炸都会有辐射性物质产生，会污染环境，因此一定要控制核废料的排放。 -5- 第 2 节 核 能 例 2 （福建中考）为缓解电力紧张的状况，我省正在加大核电站的建设。 下列说法正确的是（ ） A. 核电站将核能最终转化为电能 B. 核反应堆中发生的是不可控制的核裂变 C. 核能发电使用的燃料是天然气 D. 核电站利用的核能属于二次能源 典题精析 第 2 节 核 能 -6- 解析：核电站先将核能转化为内能，再通过热机将内能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能，故 A 正确；核反应堆中发生的是可控的核裂变，故 B 错误；核电站使用的就是核燃料，而不是天然气，故 C 错误；核能是一次能源，故 D 错误。 答案：A 易错：B 错因：误认为核电站中的链式反应与原子弹中链式反应一样也是不可控的。 满分备考：要知道核裂变和链式反应，知道核电站内链式反应和原子弹的不同，明确核裂变的废料是具有放射性的。 -7- 第 2 节 核 能 -8- ■考点二 聚 变 1. 聚变：将质量很小的原子核结合起来形成中等原子核时，也会释放出巨大的核能。 如氘核与氚核在超高温下结合形成氦核，能释放大量核能。这一过程就是聚变。氢弹利用的就是聚变在瞬间释放的能量。 2. 核聚变特点： （1）同等情况下释放能量远大于核裂变，因此氢弹威力大于原子弹。 （2）核聚变不可控，要不就不反应，要不就迅速反应发生爆炸，核电站不能利用核聚变获取能量。 （3）核聚变后产生的是中等原子核，这些物质没有放射性，对环境没有污染。 （4）地球上有充足的核聚变能源，如果可控核聚变有突破，可彻底解决能源问题。 第 2 节 核 能 例 3 （武威中考）我国对“人造太阳”研究已有了重大突破，等离子体中心电子温度达到一亿摄氏度。“人造太阳”利用氢核 _______（选填“裂”或 “聚”）变来获得巨大能量。 解析：由较轻的原子核聚合成较重的原子核时，会释放出巨大的能量，这是太阳内部每时每刻进行的核聚变反应。 答案：聚 易错：裂 错因：区分不清核裂变和核聚变的应用与不同。 满分备考：了解什么是核聚变，知道核聚变产生能量远大于核裂变，且其产生物质没有放射性，还要知道我们不能用核聚变来发电，因为人类无法控制其反应速度。 典题精析 第 2 节 核 能 -9- -10- ■易错点 对核能理解有误 例 （益阳中考）下列关于核能说法正确的是 （ ） A. 核反应堆中发生的链式反应是不可控制的 B. 核电站产生的核废料仍具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方 C. 核反应堆可将核能直接转化成电能 D. 我国已建成可控核聚变反应堆 [易错分析] 第 2 节 核 能 解析：核电站的核反应堆发生的链式反应是可以控制的，故 A 错误；核污染主要是指核燃料或核废料具有放射性，因此一般埋在人烟稀少的地方， 故 B 正确；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 错误；我国已建成可控核裂变反应堆，故 D 错误。 答案：B 易错：D 错因：误认为目前已实现可控核聚变。 易错警示：要掌握有关核能相关知识，知道核裂变和核聚变的应用与区别。 -11- 第 2 节 核 能 -12- ■题型 核 能 例 和平利用核能，提高清洁能源比重，是我国能源发展战略的重要内容，关于核能，下列说法正确的是 （ ） A. 核反应堆中，核能是通过聚变释放能量的 B. 核反应堆中，核能是通过裂变释放能量的 C. 核能就是内能 D. 核能是二次能源 [题型探究] 第 2 节 核 能 解析：核反应堆中，核能是通过核裂变释放能量的，故 A 错误，B 正确；核能是使原子核分裂或聚合释放出的巨大能量，内能是物体内部分子热运动的动能和分子势能的总和，核能与内能是两个完全不同的概念，故 C 错误；核能直接取自于地壳中的核物质，由这些核物质提炼而来，是一次能源，故 D 错误。 答案：B 题型解法：1. 核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。核反应堆中的链式反应，是可以控制的。原子弹爆炸时发生的链式反应，是不加控制的。 2. 氢弹就是利用轻核聚变制成的。氢弹是一种比原子弹威力更为巨大的核武器。 3. 区分核能与内能： 核能是使原子核分裂或聚合释放出的巨大能量；内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和。可见核能和内能是完全不同的两个概念。物体的内能再大，它的原子核不发生裂变或聚变，也不能释放出核能。 -13- 第 2 节 核 能 1. 核能定义：质量较大的原子核发生 _________ 或者质量较小的原子核相互 ________ 时释放出的能量叫做核能。 -1- ▍课前预习/新知导引 22.2 核 能 2. 裂变和聚变 （１）①裂变：质量比较大的原子核被 ________ 轰击，变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。 ②链式反应：原子核发生裂变的同时会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他原子核……于是就导致一系列原子核 ________，并释放出大量核能。 ③核反应堆：核电站利用核能发电，它的核心设备是 _________。核反应堆中发生的链式反应是 ________ 控制的。 注意：原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的。 （2）聚变：将某些质量很 ___________ 的原子核，例如氘核与氚核，在 ___________ 下结合成新的原子核——— ___________，会释放出巨大的核能。 有时把聚变也称为 ________。 说明：氢弹利用的就是聚变在瞬间释放的能量。 -2- 22.2 核 能 22.2 核 能 -3- ■考点 1 核 能 1. 原子核由质子和中子组成，质子带 ____ 电，中子 ____ 电。质子和中子的质量 ____________。 质子和中子构成非常小的 _________。质子和中子依靠强大的 ______ 紧密地结合在一起，因此原子核非常牢固。但是，一旦质量很大的原子核发生 _______ 或者质量较小的原子核 ______________，就有可能释放出惊人的能量，这就是 ________。 2. 随着人们对原子核结构认识的不断深入，核能的开发和利用备受关注， 有关原子核与核能的理解，正确的是 （ ） A． 原子是由原子核和质子组成的 B． 原子核是不带电的 C． 核能还没有被人类利用 D． 核能是原子核发生变化时放出的能量 ▍考点集训/夯实基础 ■考点 2 裂变和聚变 3. 如图所示，甲图是原子核的 _________ 示意图，乙图是原子核的_________ 示意图。（均选填“聚变”或 “裂变”） 甲 乙 （第 3 题图） -4- 22.2 核 能 4. 下列关于原子核聚变的说法不正确的是 （ ） A． 任何两个原子核都可以发生聚变 B． 原子核必须在超高温下才能发生聚变 C． 大量的氢原子核聚变时释放出惊人的能量 D． 目前人类还不能有效控制原子核聚变 5. 下列关于核能的说法中，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，在极短时间内会释放出巨大的能量，发生爆炸 C． 氢弹是利用轻核聚变制成的核武器 D． 原子弹是利用轻核聚变或重核裂变制成的核武器 -5- 22.2 核 能 6. 关于核能的利用，下列说法错误的是 （ ） A． 核电站是利用铀核的链式反应释放出大量的核能 B． 现在核电站已经实现了用可控制的热核反应来发电 C． 原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的 D． 现在处理核废料的方法是把它深埋在人烟稀少的地方 -6- 22.2 核 能 1. 聚变 2. 化石能源 3. 集热器 太阳 电 -5- 第二十二章 能源与可持续发展 ▍课前预习/新知导引 22.3 太 阳 能 $$