第三节 核能的开发与利用（导学案）物理新教材北师大版九年级全一册

第三节 核能的开发与利用 （导学案） 【学习目标】 1.知道核裂变、核聚变的定义，了解核能的两种利用方式（核电站、核武器等），明确核能与其他能源的分类差异。 2.能区分核裂变与核聚变的特点、反应条件及应用场景，分析核能利用的利弊，理解能量转化的逻辑链条。 3.通过梳理链式反应的原理，理解核反应堆的控制机制，初步感知可控核聚变的探索难点。 4.树立 “和平利用核能、关注核安全” 的意识，认识我国核电技术成就，增强科技自信与环保责任感。 【学习重点】 1.核裂变、核聚变的定义、反应特点及典型应用。 2.核电站的工作原理、核心设备及能量转化过程。 3.我国在核电（华龙一号）和可控核聚变（东方超环）领域的主要成就。 【学习难点】 1.理解链式反应的发生机制及控制原理。 2.区分核裂变与核聚变的反应条件、能量特点及应用边界。 3.认识核安全风险与核废料处理的重要性，理性看待核能的 “双刃剑” 属性。 【自主预习】 阅读教材，完成以下问题： 1.核能是原子核发生 或 时释放的能量，其理论基础是爱因斯坦的质能方程 。 2.核裂变是指重核（如铀核）在 轰击下分裂成两个中等质量的核，同时释放中子和能量的过程，会引发 反应。 3.不加控制的核裂变可用于制造 ，可控的核裂变则应用于 。 4.核聚变是指轻核（如氘、氚）在 和极高压力下结合成重核，释放出巨大能量的过程， （太阳 / 核电站）的能量来源就是核聚变。 5.核电站的核心设备是 ，其能量转化过程为：核能→ →机械能→ 。 6.核反应堆中， （镉棒 / 铀棒）用于吸收中子，控制链式反应的速度； （石墨 / 水）作为减速剂，减慢中子速度以利于撞击铀核。 7.我国自主研发的第三代核电技术是 ，已实现商业化运营；“东方超环（EAST）” 是探索 （可控核裂变 / 可控核聚变）的重要装置。 8.核能属于 （可再生 / 不可再生）能源，电能属于 （一次 / 二次）能源。 9.核废料按放射性强度可分为 和 两类，高放射性废料需经过冷却、固化后进行 填埋。 10.“两弹一星” 中，原子弹利用 原理，氢弹利用 原理，邓稼先、于敏等科学家为相关技术突破作出了核心贡献。 【探究新知】 学习新课 一、核能 【核心概念】 1.核裂变 —— 重核的 “分裂” 反应过程：用 轰击铀核，铀核分裂为两个中等质量的核，释放 2~3 个 和大量能量；释放的中子继续轰击其他铀核，引发持续的 “ 反应”。 两种结果：不加控制（瞬间释放巨大能量，用于 ）；可控（通过控制棒调节中子数量，缓慢释放能量，用于 ）。 2.核聚变 —— 轻核的 “聚合” 反应条件：需要 1 亿℃以上的 和极大压力。 核心特点：原料丰富（海水中富含氘）、能量密度极高（是核裂变的 4 倍以上）、产物无污染（生成氦气，无放射性）。 自然案例：太阳内部持续发生氢核核 ，释放的光和热是地球能量的主要源泉。 3.能量本质：根据 ，原子核发生裂变或聚变时，会出现质量亏损，亏损的质量转化为巨大的能量。 【典例1】下列关于原子核裂变和聚变的说法，正确的是（　　） A．目前人类还不能有效控制原子核裂变 B．自然界中只有在人为的条件下才会发生核聚变 C．到目前为止，人类获得核能有两条途径，即核裂变和核聚变 D．原子核在任何条件下都能发生聚变 【典例2】全球首座第四代核电站华能石岛湾核电站投产，标志着我国核电技术已达世界领先水平。如图所示是核电站发电和供电流程图：以核反应堆来代替火力发电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量来加热水，推动汽轮机带动发电机旋转，从而产生电，下列有关说法正确的是（　　） A．核能和太阳能一样均属于一次能源，同时核能又属于可再生能源 B．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能 C．核电站发电原理与太阳释放能量的原理相同 D．核反应堆中发生的链式反应是不可控制的 【典例3】核电站发电利用的是原子核发生 （填“裂变”或“聚变”）时释放的能量，其核能属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源，其巨大能量来自图 （选填“A”或“B”）所示的核反应。 学习新课 二、核能的利用 【核心概念】 1.核电站的结构与原理 核心设备： （包含核燃料、控制棒、减速剂、冷却剂）。 核燃料： （发生核裂变的核心物质）。 控制机制：镉棒吸收 ，调节链式反应速度； 作为减速剂，使中子更容易撞击铀核；冷却剂（水）带走热量，产生高压蒸汽。 能量转化：核能→ （加热水产生蒸汽）→机械能（蒸汽推动汽轮机）→ （发电机发电）。 2.我国的核能成就 华龙一号：自主研发的第三代核电技术，满足全球最高安全标准，实现商业化运营，标志我国核电技术自主可控。 东方超环（EAST）：可控核聚变实验装置，实现 1.2 亿℃持续 101 秒、4 亿℃持续 20 秒的重大突破，为 “人造太阳” 的实现奠定基础。 3.其他应用： （不可控核裂变）、 （不可控核聚变）。 【典例4】日本发生了里氏9级强烈地震，引发海啸，导致福岛核电站受损，核电站是通过 （选填“裂变”“聚变”）获得巨大能量，从而转化为 能，该核电站的核反应堆受损，已经发生核泄漏，造成了严重污染。 【典例5】黄龙界头庙风电场矗立着许多如图所示的大风车，它可以将风能转化为电能。风能不仅清洁，而且还是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电站利用核能发电，它的核心是反应堆，核反应堆是通过可控 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。 【典例6】2025年，中国研究的“人造太阳”创造新的世界纪录，太阳内部发生核 （选填“裂变”或“聚变”）可以释放出巨大的核能。核能是 （选填“再生”或“不可再生”）能源。利用核反应所产生的热量可以发电，电能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。 学习新课 三、核安全 【核心概念】 1.核安全风险：核能是 “双刃剑”，核泄漏（如切尔诺贝利、福岛核电站事故）会释放放射性物质，严重危害生态环境和人类健康。 2.核安全原则：和平利用核能、严格管控反应过程、防止核技术扩散。 3.核废料处理 分类：低放射性废料（如设备外壳）、高放射性废料（如用过的铀棒）。 处理方式：中低放射性废料密封后 填埋；高放射性废料需先冷却，再固化为玻璃体，最后进行 填埋（需隔离数万年）。 拓展阅读 我国“两弹一星”的成就 【核心概念讲解】 1.“两弹一星”的战略背景： 中华人民共和国成立初期我国的武器制造水平落后； 为了国家的独立自主和长治久安。 2.“两弹一星” 的成就时间线： 1960 年：第一枚自主研制的导弹发射成功 1964 年：第一颗原子弹爆炸成功 1967 年：第一颗氢弹空爆试验成功 1970 年：第一颗人造地球卫星 “东方红一号” 发射成功 3.“两弹一星” 的核心贡献者： 邓稼先：原子弹理论设计的核心人物 于敏：氢弹原理突破的关键科学家。 4.“两弹一星” 的意义： 提升国际地位、保障国家安全 带动科技事业发展 凝聚 “热爱祖国、无私奉献” 的精神。 【精讲点拨】 重难点突破 1.核裂变与核聚变对比：可通过表格梳理核心差异，快速区分。 对比维度 核裂变 核聚变 反应本质 重核分裂为中等核 轻核聚合为重核 反应条件 中子轰击，常温常压即可 极高温度（≈1 亿℃）、极大压力 能量密度 较大 更大（约为核裂变的 4 倍） 可控性 已实现可控（核电站） 尚在探索可控技术（如 EAST） 典型应用 核电站、原子弹 氢弹、太阳、“人造太阳” 环境影响 产生放射性核废料 产物无污染，无核废料问题 2.链式反应逻辑：“中子轰击铀核→铀核分裂→释放更多中子→轰击更多铀核”，类比 “多米诺骨牌” 理解；控制链式反应的关键是 “控制中子数量”，镉棒相当于 “刹车”，吸收中子即可减慢反应速度。 3.能量转化记忆：核电站的能量转化可简化为 “核→内→机→电”，结合流程图（核反应堆→蒸汽→汽轮机→发电机）强化理解。 易混淆点辨析 1.一次能源与二次能源：核能可直接从自然界获取（核燃料），属于一次能源；电能是由核能、风能等转化而来，属于二次能源。 2.可再生与不可再生能源：核能因核燃料储量有限、消耗后无法短期内再生，属于不可再生能源；风能、太阳能属于可再生能源。 3.核电站与太阳的能量来源：核电站→核裂变，太阳→核聚变，二者原理不同，不可混淆。 易错点提醒 1.核聚变的可控性：目前人类可控制的是核裂变（核电站），核聚变仅能实现不可控应用（氢弹），可控核聚变仍处于探索阶段。 2.核废料处理：高放射性废料需隔离数万年，处理难度大，是核能利用的重要环保挑战，并非 “无污染” 能源。 3.链式反应的适用范围：仅核裂变会引发链式反应，核聚变无链式反应现象，需持续维持高温高压才能进行。 解题技巧 1.分类判断题：抓住 “反应条件”（如 “极高温度”→核聚变）、“可控性”（如 “核电站”→可控核裂变）、“产物特点”（如 “无污染”→核聚变）等关键词快速判断。 2.能量转化题：牢记核电站 “核能→内能→机械能→电能” 的固定链条，排除顺序颠倒或遗漏环节的选项。 3.应用匹配题：原子弹→不可控核裂变，氢弹→不可控核聚变，核电站→可控核裂变，人造太阳→可控核聚变探索，直接对应即可解题。 【课堂总结】 第三节 核能的开发与利用 【课堂练习】 1．东方超环俗称“人造小太阳”，对加快实现可控核聚变具有重要意义。下列应用中核能的使用方法与东方超环一样的是（　　） A．氢弹 B．原子弹 C．核动力潜艇 D．核电站 2．关于核能，下列说法正确的是（　　） A．核能是化石能源 B．核反应堆是控制链式反应的装置 C．核能可直接转化为电能 D．核能是原子内部发生化学反应释放出来的能量 3．核能是原子核裂变或聚变释放出的能量。下列说法正确的是（　　） A．原子核通常由质子和中子组成 B．原子核带负电 C．目前的核电站是利用核聚变原理工作的 D．使用核能不会对环境带来任何影响 4．下图所示的是某种核反应示意图，这属于核 变，核电站的核反应堆就是利用该反应释放核能的设备；氢弹利用的是核 变在瞬间释放的能量。（均选填“裂”或“聚”） 5．2025年5月，被称为“新一代人造太阳”的“中国环流三号”托卡马克装置在四川绵阳实现百万安培亿度H模，如图所示。其产生能量的原理与太阳发光发热的原理一样，是我国自主研发的可控 （选填“核聚变”或“核裂变”）大科学装置。 【课后反思】 1.核裂变与核聚变的定义、特点及应用是否已清晰区分？能否准确说出二者的核心差异？ 2.核电站的工作原理及能量转化过程是否掌握？能否简述核反应堆各组成部分的作用？ 3.对核安全风险与核废料处理的重要性是否有深刻认识？如何理性看待核能的利弊？ 4.我国在核能领域的成就（华龙一号、东方超环）是否了解？是否增强了对我国科技发展的信心？ 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 核能的开发与利用 （导学案） 【学习目标】 1.知道核裂变、核聚变的定义，了解核能的两种利用方式（核电站、核武器等），明确核能与其他能源的分类差异。 2.能区分核裂变与核聚变的特点、反应条件及应用场景，分析核能利用的利弊，理解能量转化的逻辑链条。 3.通过梳理链式反应的原理，理解核反应堆的控制机制，初步感知可控核聚变的探索难点。 4.树立 “和平利用核能、关注核安全” 的意识，认识我国核电技术成就，增强科技自信与环保责任感。 【学习重点】 1.核裂变、核聚变的定义、反应特点及典型应用。 2.核电站的工作原理、核心设备及能量转化过程。 3.我国在核电（华龙一号）和可控核聚变（东方超环）领域的主要成就。 【学习难点】 1.理解链式反应的发生机制及控制原理。 2.区分核裂变与核聚变的反应条件、能量特点及应用边界。 3.认识核安全风险与核废料处理的重要性，理性看待核能的 “双刃剑” 属性。 【自主预习】 阅读教材，完成以下问题： 1.核能是原子核发生裂变或聚变时释放的能量，其理论基础是爱因斯坦的质能方程E=mc²。 2.核裂变是指重核（如铀核）在中子轰击下分裂成两个中等质量的核，同时释放中子和能量的过程，会引发链式反应。 3.不加控制的核裂变可用于制造原子弹，可控的核裂变则应用于核电站。 4.核聚变是指轻核（如氘、氚）在极高温度和极高压力下结合成重核，释放出巨大能量的过程，太阳（太阳 / 核电站）的能量来源就是核聚变。 5.核电站的核心设备是核反应堆，其能量转化过程为：核能→内能→机械能→电能。 6.核反应堆中，镉棒（镉棒 / 铀棒）用于吸收中子，控制链式反应的速度；石墨（或重水）（石墨 / 水）作为减速剂，减慢中子速度以利于撞击铀核。 7.我国自主研发的第三代核电技术是华龙一号，已实现商业化运营；“东方超环（EAST）” 是探索可控核聚变（可控核裂变 / 可控核聚变）的重要装置。 8.核能属于不可再生（可再生 / 不可再生）能源，电能属于二次（一次 / 二次）能源。 9.核废料按放射性强度可分为低放射性废料和高放射性废料两类，高放射性废料需经过冷却、固化后进行深层地质填埋。 10.“两弹一星” 中，原子弹利用核裂变原理，氢弹利用核聚变原理，邓稼先、于敏等科学家为相关技术突破作出了核心贡献。 【探究新知】 学习新课 一、核能 【核心概念】 1.核裂变 —— 重核的 “分裂” 反应过程：用中子轰击铀核，铀核分裂为两个中等质量的核，释放 2~3 个中子和大量能量；释放的中子继续轰击其他铀核，引发持续的 “链式反应”。 两种结果：不加控制（瞬间释放巨大能量，用于原子弹）；可控（通过控制棒调节中子数量，缓慢释放能量，用于核电站）。 2.核聚变 —— 轻核的 “聚合” 反应条件：需要 1 亿℃以上的极高温度和极大压力。 核心特点：原料丰富（海水中富含氘）、能量密度极高（是核裂变的 4 倍以上）、产物无污染（生成氦气，无放射性）。 自然案例：太阳内部持续发生氢核核聚变，释放的光和热是地球能量的主要源泉。 3.能量本质：根据 E=mc²，原子核发生裂变或聚变时，会出现质量亏损，亏损的质量转化为巨大的能量。 【典例1】下列关于原子核裂变和聚变的说法，正确的是（　　） A．目前人类还不能有效控制原子核裂变 B．自然界中只有在人为的条件下才会发生核聚变 C．到目前为止，人类获得核能有两条途径，即核裂变和核聚变 D．原子核在任何条件下都能发生聚变 【答案】C 【详解】A．核反应堆中的链式反应是可以控制的，即目前人类还能有效控制原子核裂变，故A错误； B．自然界中存在天然的核聚变，比如太阳内部一直在发生核聚变，故B错误； C．到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变，故C正确； D．核聚变需要极高的温度和压强等特殊条件，不是任何条件下都能发生的，故D错误。 故选C。 【典例2】全球首座第四代核电站华能石岛湾核电站投产，标志着我国核电技术已达世界领先水平。如图所示是核电站发电和供电流程图：以核反应堆来代替火力发电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量来加热水，推动汽轮机带动发电机旋转，从而产生电，下列有关说法正确的是（　　） A．核能和太阳能一样均属于一次能源，同时核能又属于可再生能源 B．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能 C．核电站发电原理与太阳释放能量的原理相同 D．核反应堆中发生的链式反应是不可控制的 【答案】B 【详解】A．核能和太阳能都可以直接从自然界获取，属于一次能源；核能需要用到铀，像铀矿这类矿物能源，一旦消耗就很难再生，是不可再生能源，故A错误； B．核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，使之变成蒸汽，蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮机带着发电机旋转，从而产生电，能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能，故B正确； C．核电站发电原理是利用核裂变释放的能量，太阳释放能量的原理是利用核聚变释放的能量，则核电站发电原理与太阳释放能量的原理不相同，故C错误； D．核电站发电是利用核反应堆中发生可控的链式反应释放的能量来发电的，故D错误。 故选B。 【典例3】核电站发电利用的是原子核发生 （填“裂变”或“聚变”）时释放的能量，其核能属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源，其巨大能量来自图 （选填“A”或“B”）所示的核反应。 【答案】 裂变 不可再生 A 【详解】[1]核电站发电利用的是原子核发生裂变时释放的能量，利用了裂变的链式反应释放出巨大能量。 [2]不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源。核能利用的矿物质在短时间不可再生，因此属于不可再生能源。 [3]其巨大能量来自核裂变反应，图中A是裂变反应图，B是聚变反应图，故选A。 学习新课 二、核能的利用 【核心概念】 1.核电站的结构与原理 核心设备：核反应堆（包含核燃料、控制棒、减速剂、冷却剂）。 核燃料：铀棒（发生核裂变的核心物质）。 控制机制：镉棒吸收中子，调节链式反应速度；石墨或重水作为减速剂，使中子更容易撞击铀核；冷却剂（水）带走热量，产生高压蒸汽。 能量转化：核能→内能（加热水产生蒸汽）→机械能（蒸汽推动汽轮机）→电能（发电机发电）。 2.我国的核能成就 华龙一号：自主研发的第三代核电技术，满足全球最高安全标准，实现商业化运营，标志我国核电技术自主可控。 东方超环（EAST）：可控核聚变实验装置，实现 1.2 亿℃持续 101 秒、4 亿℃持续 20 秒的重大突破，为 “人造太阳” 的实现奠定基础。 3.其他应用：原子弹（不可控核裂变）、氢弹（不可控核聚变）。 【典例4】日本发生了里氏9级强烈地震，引发海啸，导致福岛核电站受损，核电站是通过 （选填“裂变”“聚变”）获得巨大能量，从而转化为 能，该核电站的核反应堆受损，已经发生核泄漏，造成了严重污染。 【答案】 裂变 电 【详解】[1][2]核电站是利用核裂变来获得巨大能量的，因为目前人类可控制的核反应是核裂变，核聚变还不可控。核电站将核能转化为电能，通过发电机等设备，把核能释放的能量最终转化为电能供人们使用。 【典例5】黄龙界头庙风电场矗立着许多如图所示的大风车，它可以将风能转化为电能。风能不仅清洁，而且还是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电站利用核能发电，它的核心是反应堆，核反应堆是通过可控 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。 【答案】 可再生 核裂变 【详解】[1]风能来源于太阳辐射导致的大气运动，太阳能量持续存在，风能也会不断产生，不会因使用而枯竭。 [2]核裂变是指重原子核（如铀核）在中子轰击下分裂成较轻原子核，同时释放大量能量的过程，该过程可通过控制中子数量实现 “可控”，适用于核电站反应堆。 核聚变是轻原子核（如氢核）聚合成重原子核的过程，虽释放能量更强，但反应条件极端（如极高温度、压力），目前仅能在氢弹中实现不可控爆发，无法用于核电站。 因此，核反应堆通过可控核裂变反应释放核能。 【典例6】2025年，中国研究的“人造太阳”创造新的世界纪录，太阳内部发生核 （选填“裂变”或“聚变”）可以释放出巨大的核能。核能是 （选填“再生”或“不可再生”）能源。利用核反应所产生的热量可以发电，电能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。 【答案】 聚变 不可再生 二次 【详解】[1]太阳内部氢原子核聚变成氦原子核，发生核聚变可以释放出巨大的核能。 [2]核能所利用的核燃料在短期内无法得到补充，所以属于不可再生能源。 [3]利用核反应所产生的热量可以发电，故电能是从一次能源转化而来的，属于二次能源。 学习新课 三、核安全 【核心概念】 1.核安全风险：核能是 “双刃剑”，核泄漏（如切尔诺贝利、福岛核电站事故）会释放放射性物质，严重危害生态环境和人类健康。 2.核安全原则：和平利用核能、严格管控反应过程、防止核技术扩散。 3.核废料处理 分类：低放射性废料（如设备外壳）、高放射性废料（如用过的铀棒）。 处理方式：中低放射性废料密封后浅层填埋；高放射性废料需先冷却，再固化为玻璃体，最后进行深层地质填埋（需隔离数万年）。 拓展阅读 我国“两弹一星”的成就 【核心概念讲解】 1.“两弹一星”的战略背景： 中华人民共和国成立初期我国的武器制造水平落后； 为了国家的独立自主和长治久安。 2.“两弹一星” 的成就时间线： 1960 年：第一枚自主研制的导弹发射成功 1964 年：第一颗原子弹爆炸成功 1967 年：第一颗氢弹空爆试验成功 1970 年：第一颗人造地球卫星 “东方红一号” 发射成功 3.“两弹一星” 的核心贡献者： 邓稼先：原子弹理论设计的核心人物 于敏：氢弹原理突破的关键科学家。 4.“两弹一星” 的意义： 提升国际地位、保障国家安全 带动科技事业发展 凝聚 “热爱祖国、无私奉献” 的精神。 【精讲点拨】 重难点突破 1.核裂变与核聚变对比：可通过表格梳理核心差异，快速区分。 对比维度 核裂变 核聚变 反应本质 重核分裂为中等核 轻核聚合为重核 反应条件 中子轰击，常温常压即可 极高温度（≈1 亿℃）、极大压力 能量密度 较大 更大（约为核裂变的 4 倍） 可控性 已实现可控（核电站） 尚在探索可控技术（如 EAST） 典型应用 核电站、原子弹 氢弹、太阳、“人造太阳” 环境影响 产生放射性核废料 产物无污染，无核废料问题 2.链式反应逻辑：“中子轰击铀核→铀核分裂→释放更多中子→轰击更多铀核”，类比 “多米诺骨牌” 理解；控制链式反应的关键是 “控制中子数量”，镉棒相当于 “刹车”，吸收中子即可减慢反应速度。 3.能量转化记忆：核电站的能量转化可简化为 “核→内→机→电”，结合流程图（核反应堆→蒸汽→汽轮机→发电机）强化理解。 易混淆点辨析 1.一次能源与二次能源：核能可直接从自然界获取（核燃料），属于一次能源；电能是由核能、风能等转化而来，属于二次能源。 2.可再生与不可再生能源：核能因核燃料储量有限、消耗后无法短期内再生，属于不可再生能源；风能、太阳能属于可再生能源。 3.核电站与太阳的能量来源：核电站→核裂变，太阳→核聚变，二者原理不同，不可混淆。 易错点提醒 1.核聚变的可控性：目前人类可控制的是核裂变（核电站），核聚变仅能实现不可控应用（氢弹），可控核聚变仍处于探索阶段。 2.核废料处理：高放射性废料需隔离数万年，处理难度大，是核能利用的重要环保挑战，并非 “无污染” 能源。 3.链式反应的适用范围：仅核裂变会引发链式反应，核聚变无链式反应现象，需持续维持高温高压才能进行。 解题技巧 1.分类判断题：抓住 “反应条件”（如 “极高温度”→核聚变）、“可控性”（如 “核电站”→可控核裂变）、“产物特点”（如 “无污染”→核聚变）等关键词快速判断。 2.能量转化题：牢记核电站 “核能→内能→机械能→电能” 的固定链条，排除顺序颠倒或遗漏环节的选项。 3.应用匹配题：原子弹→不可控核裂变，氢弹→不可控核聚变，核电站→可控核裂变，人造太阳→可控核聚变探索，直接对应即可解题。 【课堂总结】 第三节 核能的开发与利用 【课堂练习】 1．东方超环俗称“人造小太阳”，对加快实现可控核聚变具有重要意义。下列应用中核能的使用方法与东方超环一样的是（　　） A．氢弹 B．原子弹 C．核动力潜艇 D．核电站 【答案】A 【详解】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”，氢弹利用的是核聚变，原子弹、核动力潜艇、核电站都是利用的核裂变，综上分析知，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．关于核能，下列说法正确的是（　　） A．核能是化石能源 B．核反应堆是控制链式反应的装置 C．核能可直接转化为电能 D．核能是原子内部发生化学反应释放出来的能量 【答案】B 【详解】A．核能和化石能源的来源完全不同，所以核能不属于化石能源，故A错误； B．核反应堆，它以铀为核燃料，核反应堆中发生的核裂变反应是可以控制的，即核反应堆是控制链式反应的装置，故B正确； C．核电站工作时，核能会先转化为内能，然后内能对外做功，机械能转化为电能，故C错误； D．核电机组发电的过程是将核裂变产生的核能，不是原子内部化学反应释放出来的能量，故D错误。 故选B。 3．核能是原子核裂变或聚变释放出的能量。下列说法正确的是（　　） A．原子核通常由质子和中子组成 B．原子核带负电 C．目前的核电站是利用核聚变原理工作的 D．使用核能不会对环境带来任何影响 【答案】A 【详解】A.原子是由原子核和核外电子组成，原子核又由质子和中子组成，故A正确； B.原子核带正电，核外电子带负电，中子不带电，故B错误； C.核电站主要应用核裂变释放出的能量来进行发电，故C错误； D.核废料具有放射性，处理不当会对环境造成污染，因此使用核能会对环境带来影响，故D错误。 故选A。 4．下图所示的是某种核反应示意图，这属于核 变，核电站的核反应堆就是利用该反应释放核能的设备；氢弹利用的是核 变在瞬间释放的能量。（均选填“裂”或“聚”） 【答案】 裂 聚 【详解】[1]图中是铀核吸收一个中子以后，分裂成两个质量较小的原子核，放出很大的能量，同时产生几个新的中子，这些中子又能使别的原子核接着发生核裂变，使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应；链式反应是核裂变的原理，核电站的核反应堆就是利用该反应释放核能的设备； [2]氢弹利用的是核聚变反应，即轻核在高温高压下融合成重核，释放出巨大的能量。 5．2025年5月，被称为“新一代人造太阳”的“中国环流三号”托卡马克装置在四川绵阳实现百万安培亿度H模，如图所示。其产生能量的原理与太阳发光发热的原理一样，是我国自主研发的可控 （选填“核聚变”或“核裂变”）大科学装置。 【答案】核聚变 【详解】太阳放出的能量是通过核聚变得到的，“新一代人造太阳”的能量产生原理与太阳发光发热相似，所以人造太阳是通过核聚变释放巨大能量。 【课后反思】 1.核裂变与核聚变的定义、特点及应用是否已清晰区分？能否准确说出二者的核心差异？ 2.核电站的工作原理及能量转化过程是否掌握？能否简述核反应堆各组成部分的作用？ 3.对核安全风险与核废料处理的重要性是否有深刻认识？如何理性看待核能的利弊？ 4.我国在核能领域的成就（华龙一号、东方超环）是否了解？是否增强了对我国科技发展的信心？ 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $