第26讲 核能、能量的转化与守恒 期末复习专项提升课件-2024-2025学年九年级浙教版科学上册

第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 第26讲 核能、能量的转化与守恒 2 1.核能及其应用。 2.能量的转化和守恒定律。 3.用简单事例解释能量的转移与转化有一定的方向性。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 3 一、核能 1.核能是指原子核发生变化的过程中释放出的巨大能量。获得核能的途径：裂变和聚变。 （1）重核裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出能量的过程。裂变会产生链式反应，原子弹是根据裂变的原理制成的。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 4 （2）轻核聚变：在超高温度下，2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的过程。聚变需要极高的温度，所以也叫热核反应，氢弹就是根据聚变的原理制成的。 2.核电站发电过程中的能量转化。 （1）核电站中的能量转化过程：通过核反应堆把核能转化为内能， 得到高温的水蒸气；利用水蒸气推动汽轮机转动，又把内能转化为机械 能；汽轮机再带动发电机发电，得到电能。 （2）能量转化顺序：核能 内能 机械能 电能。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 5 二、能量的转化与守恒 1.能量的转化与守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，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另一个物体。而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。能量的转化与守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 2.能量的转移和转化具有方向性。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 6 知识点一：核能与核电站 &1& 核电站是利用核反应堆提供能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。图甲所示是核电站的原理示意图，图乙所示是两种核反应示意图。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 7 （1）核电站核反应堆利用的是图乙中___（填“A”或“B”）所示的核反应。 A &2& 如图乙所示，A是裂变反应，B是聚变反应，核反应堆是通过可控的核裂变反应释放核能的设备。 &5& 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，推动汽轮机转动，从而带动发电机发电的；根据水的比热容较大分析常用水作为冷却剂的原因。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 8 （2）根据核电站的原理示意图完成核电站发电过程中能量转化流程图， 方框里应填：________。 机械能 &3& 核电站的发电过程：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，水蒸气推动汽轮机转动，将内能转化为机械能，汽轮机又带动发电机发电，将机械能转化为电能。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 9 （3）核电站在运行过程中会产生大量的热，常用水作冷却剂，这是利 用了水____________的性质，所以核电站一般建在海边。 比热容较大 &4& 读图可知，水蒸气在冷凝器中重新液化为水；用水来冷却主要是因为水的比热容较大，相同条件下，水吸收的热量更多。 &6& 通过题目中提供的信息，结合图片对核电站的基本工作过程和获得核能的两种途径等分析即可。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 10 学习强国平台发布：“科学岛”上的我国大科学装置“东方超 环”取得重大突破，等离子体中心电子温度首次实现1亿摄氏度运行近10 秒。“东方超环”是全超导托卡马克核聚变试验装置，被称为“人造太阳”。 下列各组中，其核能的利用方式与之相同的是 ( ) D ①原子弹 ②氢弹 ③浙江三澳核电站 ④太阳 A.①② B.①③ C.②③ D.②④ 第26讲 核能、能量的转化与守恒 11 知识点二：能量的转化与守恒定律 下列关于能量的转化与守恒的说法中正确的是( ) ①热传递改变物体的内能是相同形式的能的互相转移 ②做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化 ③在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化 ④能量在转移和转化的过程中总会有损耗，但能量的总量总保持不变 ⑤自然界任何制造永动机的设想，无论它多么巧妙，都是徒劳的 ⑥“摩擦生热”是创造热能的过程，说明能量可以从无到有创造出来 ⑦一个单摆在来回摆动多次后总会停下来，说明能量是不守恒的 A.③④⑤⑥⑦ B.①②③④⑤⑦ C.①②③④⑤ D.①②④⑤⑦ √ 第26讲 核能、能量的转化与守恒 12 &9& 改变内能的方法有两种：做功和热传递；自然界中存在不同形式的能量，各种不同的能量可以相互转化，同种能量也可在不同物体间进行转移，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。据此进行分析即可。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 13 &10& 热传递是不同物体间的内能的相互转移，①正确；做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化，如摩擦生热中是将机械能转化为内能，②正确；自然界中存在不同形式的能量，在一定条件下各种不同形式的能量间可以相互转化，③正确；能量在转化和转移的过程中总会有损耗，例如电动机的工作原理就是电能转化为机械能，但是因为机械之间存在摩擦，摩擦生热，所以有一部分电能转化为内能，但能量的总量总保持不变，④正确；自然界任何制造永动机的设想，无论它多么巧妙，都是徒劳的，因为它违背了能量守恒定律，⑤正确；“摩擦生热”是将机械能转化为内能，不是创造热能的过程，⑥错误；一个单摆在来回摆动多次后总会停下来，是因为有一部分机械能转化为内能了，但能量的总量保持不变，是守恒的，⑦错误。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 14 &11& 分析实例时，从能量的消耗和获取两个方面考虑：看消耗了什么形式的能，又获得了何种形式的能；然后根据能量转化（或转移）的方向性做出判断。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 15 如图所示为伽利略斜面实验，如果没有摩擦力，无论斜面缓 陡，小球从A点由静止滚下总会滚到与A点等高的B点或C点，小球好像 “记住”了其起始高度。下列说法中错误的是 ( ) B A.这是一种理想实验 B.小球从A点运动到B点的过程中小球的动能先减小后增大 C.小球运动到乙斜面的过程机械能守恒 D.小球“记住”的是与起始高度相联系的能量 第26讲 核能、能量的转化与守恒 16 知识点三：能量转移与转化的方向性 【威海】关于能量的转化或转移过程，下列说法中错误的是( ) B A.地球上的化石能源归根结底来自远古时期的太阳能 B.自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律 C.空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要消耗电能 D.热水自然变凉，能量自发地从高温物体转移至低温物体 &14& 知道化石燃料蕴藏的能量来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能；结合能量守恒定律进行分析。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 17 &15& 远古时期生物体吸收利用太阳能，经过非常复杂的过程和漫长的时间形成化石能源；能量守恒定律普遍适用，自然界中水能的循环再生过程同样遵循能量守恒定律；空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要利用压缩机来完成，消耗电能；能量的转移具有方向性，热水自然变凉，说明能量自发地从高温物体转移至低温物体。 &16& 本题考查能量的转移和转化，深入理解能量的转化与守恒定律是解答本题的前提。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 18 抽水蓄能电站是电力保障项目之一。该电站可以利用风能和 光能资源充足时发电获得的部分电能，将水抽到高处转化为水的机械能 储存起来，需要时再利用水的势能发电，从而弥补了风能、光能不稳定 且转化的电能难储存的不足，实现风、光与水电的互补，堪称电力系统 的巨型“充电宝”。下列有关说法中正确的是 ( ) 第26讲 核能、能量的转化与守恒 19 A.风能和光能不可以从自然界直接获取 B.该电站抽水蓄能时可将电能转化为机械能，发电时可将机械能转化为电能 C.根据能量守恒定律可知，该电站抽水时消耗的电能全部转化为水的机械能 D.风能、光能、机械能、电能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的 √ 第26讲 核能、能量的转化与守恒 20 &18& 【绍兴】汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染等问题。 材料一：如图所示为一辆小汽车行驶时的能耗分 配图。汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大 约只有 用于驱动汽车前进，而其余 的能量则被损耗掉了。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 21 材料二：排出的尾气除了 、 外，还有CO、NO、 及未燃 烧的碳氢化合物等有害气体。 结合材料，回答下列问题： （1）请对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。 [答案] 汽车行驶时的能量转化分析：汽油的化学能 气体的内能 活 塞的动能 汽车的机械能，转化率很低；能量损耗途径分析：绝大部 分是以热能的形式损失，部分是未完全燃烧的碳氢化合物损失，还有少 量是汽油蒸发损失。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 22 （2）请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。 [答案] 技术改进建议：减少散热器、排气管和发动机的热损失；减少汽油的蒸发；使汽油充分燃烧；研制和使用混合动力或者纯电动的新能源汽车。 &19& 从能量转化、损耗途径、技术改进建议角度去回答。 &20& 本题为开放题型，认真分析图表，然后分析能量转化和能量损耗，并提出相应的改进措施。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 23 1.【绵阳】“华龙一号”是我国核电走向世界的“国家名片”，这对助力碳 达峰、实现碳中和具有重要意义。“华龙一号”核电站反应堆内的核反应 是 ( ) A A.可控的裂变 B.不可控的裂变 C.可控的聚变 D.不可控的聚变 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 24 2.【益阳】下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是( ) B A.燃料燃烧时发热 B.用热水袋取暖 C.钻木取火 D.电动机带动水泵把地下水送到地面 3.【上海】瀑布从高峰倾泻而下，驱动发电机转动发电，在此过程中能 量转化的顺序为( ) B A.动能 重力势能 电能 B.重力势能 动能 电能 C.电能 重力势能 动能 D.重力势能 电能 动能 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 25 4.【昆明】节能灯工作时几乎不发热，而一盏 的白炽灯工作时， 热到烫手。一盏 节能灯的发光亮度与一盏 白炽灯的发光亮 度相当，则 白炽灯的发光效率大约是 ( ) D A. B. C. D. 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 26 5.如图所示，铜质圆环从条形磁体的正上方由静止开始下落。在此过程 中，下列分析中不正确的是 ( ) B A.铜环在下落过程中机械能总量减少 B.磁体对桌面的压力大小始终等于其自身的重力大小 C.铜环落到桌面停止时其温度可能升高 D.铜环在下落过程中部分机械能转化为电能 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 27 6.铱-192具有放射性，其裂变放出的物质能穿透三 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放出的用于金属内部探伤 的最有可能是 ( ) D A.可见光 B. 射线 C. 射线 D. 射线 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 7.我国自主设计的“人造太阳”实验装置——“东方超环”，它在1亿摄氏度 超高温度下运行了近 。 （1）其反应原理与太阳类似，通过核______释放巨大的核能，从而获 得高温。 聚变 （2）“人造太阳”的加热功率超过 ，若利用“人造太阳”发电， 发电效率为 ，则每小时发电量达______________。 <m></m> 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 29 8.【舟山】2022年3月，我国最大推力的氢氧发动机在北京完成首次试车。氢氧发动机为火箭腾飞提供“硬核”动力，其结构简图如图所示。 （1）为便于运输和储存，通常采用降温和压缩体积的 方式将氢气和氧气______（填物态变化名称）后分别 储存于火箭的液氢贮箱和液氧贮箱。 液化 （2）燃料燃烧产生的高温高压气体，使发动机对火箭持续做功，直至 上升到特定轨道，该过程中能量的转化是__________________。 内能转化为机械能 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 30 9.【黑龙江】现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就 不会发光。这款鞋的发光原理，从能量转化的角度分析正确的是 ( ) A A.机械能转化为电能，再转化为光能 B.电能转化为机械能，再转化为光能 C.机械能转化为光能，再转化为电能 D.光能转化为机械能，再转化为电能 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 31 10.如图所示为核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，下 列说法中正确的是( ) A A.核反应堆：核能转化为内能 B.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 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 32 11.在常规化石能源非常紧缺的今天，核能受到的重视度越来越高，核电站的大体组成是核材料在原子反应堆中发生核反应产生大量的热能，冷却剂将这些热能带到热交换器将水变成水蒸气，水蒸气推动汽轮机带动发电机发电，最终实现了核能到电能的转换。 （1）从能源的分类来看，核能是属于__________（填“一次能源”或“二 次能源”）。 一次能源 （2）发电机发电时是让线圈在______中旋转而产生电流，这种现象在 物理学中称之为 __________现象。 磁场 电磁感应 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 33 （3）从能量的转化与转移来看，发电机直接将______能转化成了____能。 机械 电 （4）如果核电站每年需要 核燃料，而同等规模的火电站每年需要 的煤炭，则 煤炭完全燃烧放出的热量是__________ 煤炭的热值为 。 <m></m> 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 34 12.图甲所示是小明从家到学校的一条水平公路，爱动脑筋的他做了这样的设想：要是把从家到学校的路挖成一个“V”字形，如图乙所示，那么只要从家骑上自行车后，不用刹车也不用蹬脚踏板，等车停下来就可以到达学校了。请你根据所学的科学知识解释： （1）在他设想的过程中机械能如何转化？ [答案] 将路挖成一个“V”字形后，自行车下坡时重力势能转化为动能；上坡时动能转化为重力势能。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 35 （2）他的设想在现实中为什么不能实现？请写出一条让这个设想实现的方法。 [答案] 不能实现，因为自行车运动过程中受到阻力的作用，使部分机械能转化为内能，机械能减少，所以不能到达学校；要让这个设想实现，可以将起始点位置抬高，高于学校位置，这样就有更多的重力势能转化为动能。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 36 13.我国已兴建抽水蓄能水电站，它可调剂电力供应。深夜时，用过剩 的电能通过水泵把下蓄水池的水抽到高处的上蓄水池内，白天则通过闸 门放水发电，以补充电能不足，如图所示。若上蓄水池长 ，宽 ，从深夜11时至清晨4时抽水，使上蓄水池的水面上升 ，而 下蓄水池的水面下降 ，开始抽水时，上、下蓄水池的水面高度差 为 。已知：抽水机的效率为 ，发电机的效率为 取 ，则白天通过闸门放水发电将夜晚抽水蓄的能转化成电能，给 电网补充的电能为_ ______________J，抽水机的平均功率为_________ 。 <m></m> 25781.25 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 37 [解析] 抽水机在工作时间内，抽水的重力 ，被抽的 水从下蓄水池到上蓄水池，重心升高的高度 ；对水做的功 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 38 ；抽水机工作 时间 ；抽水机的有用功率 。因为抽水机的效率为 ， 所以抽水机的平均功率 。发电机 的效率为 ，所以给电网补充的电能 。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14.寒假里小金玩了一回极速滑雪，其简化模型如 图所示。设小金及坐垫的质量分别为 和 ，他 从轨道A点以初速度0向下滑行，其中 两点距 离水平面的高度分别为 和 。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 40 （1）当小金及坐垫这个整体由A点到达B点时，重力势能转化为______， 重力做的功为_________________。 动能 <m></m> [解析] 小金沿轨道下滑时，质量不变、速度增大、高度减小，重力势 能减小、动能增大，重力势能转化为动能。小金及坐垫整体的总重力 ，下滑的高度 ，从A点滑到B点时 重力做的功 。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 41 （2）若小金从A点滑到B点的过程中，坐垫的机械能转化为其内能的效 率为 ，则小金到达B点时坐垫的温度升高了_ _______（坐垫的比热容 用 表示）。 <m></m> [解析] 从A点滑到B点时，坐垫损失的机械能(重力势能的减少量) ，坐垫的机械能转化为其内能的效率为 ， 则坐垫增加的内能(吸收的热量 ，由 可知，坐垫到达B点时温度升高了 。 第26讲 核能、能量的转化与守恒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 42 $$