16.3 核能的开发与利用 巩固练习-2025-2026学年北师大版物理九年级全一册

16.3核能的开发与利用 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．下列说法中正确的是（　　） A．教室里使用的电能是二次能源 B．煤、石油、天然气、太阳能、核能均为不可再生能源 C．能量的转化和转移是有方向性的，能量在转化或转移的过程中，总量会减少 D．目前核电站是通过聚变反应获得核能，核反应堆中发生的链式反应是可控的 2．中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破。“东方超环”是全超导托卡马克核聚变实验装置，下列核能利用方式与之相同的是（   ） ①原子弹    ②氢弹    ③江苏田湾核电站    ④太阳 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 3．关于能源和信息，下列说法正确的是（　　） A．风能、太阳能、地热能、电能均属于一次能源 B．“华龙一号”核电站利用的是核裂变释放的能量 C．我国电力系统提供生活用的交变电流频率为 D．电磁波的传播需要介质 4．我国科技飞速发展，很多技术已领先世界水平。以下科技应用中，说法正确的是（   ） A．我国“华龙一号”核电机组并网发电，核电站通过可控核聚变来利用核能 B．国产大飞机C919机翼采用碳纤维材料，主要是利用其密度大且强度高 C．“西电东送”国家重大工程白鹤滩水电站是利用可再生能源发电的 D．国产汽车智驾技术高速发展，其快速处理传感器数据的芯片主要材料是超导体 5．关于信息、材料和能源，下列说法正确的是（　　） A．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，物体所含热量越多 B．超导材料可以应用于电饭锅的电热丝 C．功率越大的机械做功越多 D．核电站是利用核能来发电的，其核心设备是核反应堆，里面发生的是可控的核裂变 6．关于我国“华龙一号”核电站，下列说法错误的是（　　） A．核反应堆通过可控链式反应发电 B．发电机工作原理是电磁感应 C．冷却系统用水是因为水的比热容小 D．输电过程使用高压是为了减少能耗 7．从原始时期的柴草，到工业革命后的煤炭、石油、天然气，到如今的太阳能、风能、核能，人类在逐步实现能源可持续发展，下列说法正确的是（　　） A．干木柴燃烧越充分，热值越高 B．目前核电站是利用核聚变释放的核能来发电的 C．煤炭、石油、天然气属于可再生能源 D．利用太阳能可以加热物体，也可以发电 8．下列有关材料、能源、信息的说法正确的是（　　） A．天然气属于可再生能源 B．太阳能释放的能量是核裂变产生的 C．手机通话是利用超声波传送 D．半导体材料可制成二极管、三极管等元件 9．如图是小陈同学设计的太阳能LED路灯电路图，S为光控开关，下列说法正确的是（　　） A．太阳能电池板工作时将电能转化为化学能 B．白天工作时，光控开关应该接触a点，蓄电池相当于用电器 C．LED灯是超导体材料制成，具有单向导电性，所以不能接反 D．晚上工作时，如果L1灯损坏，则L2灯也不亮 10．关于能量的转化和转移，下列说法不正确的是（　　） A．金属汤勺放在热汤中，温度升高，内能减小 B．核电站利用核裂变释放的能量来发电 C．汽油机的做功冲程主要将内能转化为机械能 D．能量的转移和转化具有方向性，需要节约能源 二、填空题 11．(1)测课本的长度，五次分别是、、、、，课本的长度为 。 (2)用秒表测量钥匙摆动10次来回的时间，读数如图所示，为 s。 (3)核电站利用核 反应释放能量，将核能转化为电能，其发电过程是利用了 原理。 12．如图表示原子核在转变过程中释放能量的方式。原子的原子核由中子和 组成，太阳辐射的巨大能量来自图 （选填“A”或“B”）所示的核反应。 13．山东省枣庄市的“水韵琅琊·夜游沂河”文旅项目中，游客可乘船观看全国首部东夷和魏晋文化主题行进式实景演出。 (1)该项目所在三河口处宽阔的水面能对气温起到一定的调节作用，是因为水的比热容较 ； (2)岸边的太阳能景观灯利用的太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； (3)一阵风吹来，游船随风微动，这说明力可以改变物体的 。船桨属于 杠杆。 14．电视机遥控器发出的是 （红外线/紫外线）。电能是 （一次能源/二次能源）。核能属于 （可再生能源/不可再生能源） 15．月球是一个核聚变原料宝库，仅其表面尘埃中的聚变材料一一氦核，就足够人类使用上万年。目前，核能在许多经济发达国家已经成为常规能源，它是 （选填“可”或“不可”）再生能源，与火力发电相比，核能发电的优点之一是核电站只需消耗很少的核原料，最后可以产生大量的 能。 三、实验题 16．太阳能热水器因节能环保而广泛应用。热水器由真空集热管、不锈钢保温水箱、连接管道等部件组成。集热器相当于电热水器中的电热管，保温水箱储存热水，连接管道将整套冷水、热水系统形成一个闭合的环路。实际使用中发现其效率受多种因素影响，小明思考:太阳能热水器效率与什么因素有关? 他猜想:与太阳能热水器的倾角、光照时间和水的质量有关。 为此，小明开展“影响太阳能热水器效率的因素”探究实验，装置如图所示。他采用同一太阳能热水器，在不同条件下进行测试，并记录相关数据如表所示： 实验序号 太阳能热水器的倾角 光照时间/h 水的质量/kg 水升高的温度/℃ 1 30° 2 10 10 2 45° 2 10 15 3 45° 3 10 20 4 45° 2 20 8 请你解答下列问题: （1）该实验通过比较 判断太阳能热水器效率高低。 （2）分析实验1和2，初步得出结论：在光照时间和水的质量相同时，太阳能热水器的倾角越大，太阳能热水器的效率越高。 （3）分析实验2和3，可初步得出结论： 。 （4）要探究“水的质量对太阳能热水器效率的影响”，应选择实验 进行对比。 （5）实验4中，水的质量比实验2多，但水升高的温度却低。从能量转化和比热容相关知识的角度分析，这样的数据合理吗?并说明理由 。 （6）除了上述列出的因素，还有哪些因素可能会影响太阳能热水器的效率?请至少说出两个因素： 。 四、综合题 17．风电技术是利用风力带动风车叶片旋转，并通过增速机将转速提高，从而带动风机内的发电机发电，通过电缆输送到升压变压器提升电压后，再由高压输电线路输送给用户。 (1)风能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。风机中的发电机是利用 原理进行发电的；运动的空气通过风机的叶片做功后，质量 。 (2)风力发电通过升压变压器后进行高压输电的优势之一是当输出电功率不变的情况下，升高电压来达到 （选填“增大”或“减小”）输电线路的电流，从而降低线路的电热损耗，电流在输电导线产生的焦耳热与电流的 次方成正比，高压输电线最上面的两条防雷线属于 （选填“导体”或“绝缘体”）。 18．在跨学科实践课上，某小组开展了“制作太阳能汽车”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完成下列内容： 【项目分解】 （1）制作太阳能汽车模型 （2）改进太阳能汽车模型 【项目实施】 (1)制作太阳能汽车模型 经过课前查阅资料，知道了电动玩具车的基本结构和原理。该小组将电动玩具车的电源换成太阳能电池，制作了如图甲所示的太阳能汽车模型。其中太阳能电池工作时，可以将太阳能转化为 能，提供动力的电动机是利用 的原理制成的。 (2)改进太阳能汽车模型 对太阳能汽车模型进行测试，发现当光照充足时，模型车可以一直运动，但当光照较弱时，太阳能电池产生的电能十分微弱，不足以驱动电动机转动。经过组内讨论，决定采用双电源供电。于是找来了干电池、电磁继电器、光敏电阻（其阻值随光照强度的增加而减小）和若干导线等，设计了如图乙所示的电路（A、B两个框内安装的电源未画出）。此电路可以实现当光照充足时由太阳能电池供电，当光照较弱时自动切换到由干电池供电。通过分析可知：A框中安装的电源是 ，电磁铁上端是 极。 【项目拓展】 (3)某款太阳能汽车使用太阳能电池板来驱动汽车的电动机以及给汽车的辅助设备供电，多余的电能会在锂电池组中储存起来备用（如图丙所示）。在无阳光时，利用锂电池组储存的电能来给电动机和辅助设备供电，这样就可以不受时间和天气的限制。那么这款太阳能汽车在阳光充足时，其搭载的锂电池组在电路中的作用相当于 。 (4)这款太阳能汽车安装的太阳能电池板输出电压为120V，输出电流为10A，太阳光垂直照射到太阳能电池板上的辐射功率为1000W/m2，该车的太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率为24%，则该车安装的太阳能电池板的面积是 m2。 19．【海洋与生活】我国在潮汐发电领域已取得重大成就，自主研发制造的首台 LHD兆瓦级潮流能“奋进号”发电机组，率先实现兆瓦级大功率稳定并网发电，入选2024年全球海洋能二十大亮点工程。小铁同学想了解海洋能源在生活中的应用。 (1)首先他了解了潮汐发电的相关知识，潮汐能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。潮汐发电过程中，涨潮阶段海水涌入水库，退潮阶段海水流出，退潮过程中发电机将 转化为电能。某次退潮过程中海水重力做功2.0×1010J，其中 50%转化为电能，则本次退潮发电 J； (2)潮汐发电产生的电能通过电网输送到小铁家，他家电能表上月末 记录的示数是931.6kW·h， 本月末示数如图所示，这个月他家用电 kW·h， kW·h是 的单位。他将电饭煲单独接入电路中正常工作1min， 发现电能表转盘转过 10r，此过程中电饭煲的电功率为 W； (3)接下来他探究了不同密度的海水在沸腾前后温度变化的规律。 ①某次测量海水的质量和体积，托盘天平示数如图甲所示，已知烧杯质量为20g，海水的质量为 g，量筒示数如图乙所示，海水的体积为 ； ②用图丙实验器材进行探究，图中A、B、C三种读温度计示数的方式正确的是 。海水沸腾时大量的“白气”不断地从烧杯中冒出，这些“白气”是由水蒸气 （选填物态变化名称）而形成的； ③小铁用相同热源对质量和初温均相同的海水1、海水2和水（）进行加热，其温度随加热时间变化的规律如图丁所示。分析图像得出如下结论： a.实验时水的沸点是 ℃； b.海水密度越大沸点越 ； c.两种海水从相同初温加热至刚好沸腾， （选填“海水1”或“海水2”）吸收的热量更多。结合实验分析，如果内陆地区一个水量不变的咸水湖随着含盐量逐渐升高，其对周围地区气温的调节作用会变 （选填“强”或“弱”）。 学科网（北京）股份有限公司 《16.3核能的开发与利用》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D B C D C D D B A 1．A 【详解】A．教室里使用的电能不能从自然界中直接获得，生活中所使用的电能都是从其它形式的能转化而来，所以电能是二次能源，故A正确； B．煤、石油、天然气、核能一旦使用后，在短期内无法从自然界中得到补充，所以是不可再生能源，太阳能是可再生能源，故B错误； C．根据能量守恒定律可知，能量的转化和转移是有方向的，在转化或转移的过程中，能的总量保持不变，故C错误； D．目前的核电站是通过裂变反应来获得核能，核反应堆中发生的链式核裂变反应是可控的，故D错误。 故选A。 2．D 【详解】“东方超环”是全超导托卡马克核聚变实验装置，属于核聚变。 ①原子弹利用核能的原理主要基于‌核裂变‌过程，通过不可控的链式反应在极短时间内释放巨大能量。‌故原子弹利用核能的原理是核裂变； ②氢弹利用核能的原理是‌核聚变‌，即在极高温度和压力条件下，氢的同位素（如氘和氚）的原子核发生结合反应，生成更重的原子核（如氦），并瞬时释放巨大能量，故氢弹利用核能的原理是核聚变； ③核电站利用核能的原理与原子弹的原理相同，都是核裂变； ④太阳利用核能的原理与氢弹的原理相同，都是核聚变。 故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．B 【详解】A．一次能源是直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源，如风能、太阳能、地热能；而电能是由其他形式的能转化而来的，属于二次能源，故A错误； B．目前核电站都是利用核裂变释放的能量来发电的，“华龙一号” 核电站也不例外，利用核裂变释放能量，故B正确； C．我国电力系统提供生活用的交变电流频率为 50Hz，不是 100Hz，故C错误； D．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故D错误。 故选B。 4．C 【详解】A．目前技术下，核电站是通过可控核裂变利用核能的，故A错误； B．机翼用料质量小强度大，在同样体积时应使用密度小的材料，故B错误； C．水电站利用水能发电，水能可以由大自然源源不断的获取，是可再生能源，故C正确； D．国产汽车智驾技术高速发展，其快速处理传感器数据的芯片主要材料是半导体，故D错误。 故选C。 5．D 【详解】A．热量是一个过程量，它是在热传递过程中传递能量的多少，不能说物体“含有”多少热量，只能说“吸收”或“放出”多少热量，故A错误； B．超导材料的电阻为零，而电饭锅的电热丝是利用电流的热效应工作的，需要电阻较大的材料，所以超导材料不可以应用于电饭锅的电热丝，故B错误； C．功率是表示做功快慢的物理量，可知功率大的机械做功不一定多，故C错误； D．核电站是利用核能来发电的，其核心设备是核反应堆，核反应堆里面发生的是可控的核裂变，故D正确。 故选D。 6．C 【详解】A．核电站的核反应堆是通过可控链式反应来发电的，这样能平稳地释放核能，故A正确，不符合题意； B．发电机的工作原理是电磁感应现象，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，故B正确，不符合题意； C．冷却系统用水，是因为水的比热容大。相同质量的水和其他物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量多，冷却效果好，故C错误，符合题意； D．输电过程使用高压，根据P=UI，在输电功率一定时，提高输电电压，可减小输电电流。由Q=I2Rt可知，其它条件不变，输电电流减小，能减少输电线上的电能损耗，故D正确，不符合题意。 故选C。 7．D 【详解】A．热值是燃料的一种属性，与燃烧情况无关，干木柴燃烧越充分，热值不变，故A错误； B．目前核电站是利用核裂变释放的核能来发电的，目前人类技术尚无法实现可控核聚变，故B错误； C．煤炭、石油、天然气短期内不能从自然界中得到补充，属于不可再生能源，故C错误； D．太阳能的利用方式主要有两种：一是通过集热器吸收太阳能直接加热物体（如太阳能热水器）；二是通过光伏电池将太阳能转化为电能（如太阳能光伏电站），故D正确。 故选D。 8．D 【详解】A．天然气是化石燃料，属于不可再生能源，故A错误； B．太阳释放的能量是氢核聚变产生的，故B错误； C．手机通话是利用电磁波传递信息的，故C错误； D．半导体材料可制成二极管、三极管等元件，故D正确； 故选D。 9．B 【详解】A．太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能，故A错误； B．白天工作时，光控开关应该接触a点，太阳能电池板给蓄电池充电，蓄电池消耗电能，在电路中相当于用电器，故B正确； C．LED灯是半导体材料制成，具有单向导电性，所以不能接反，故C错误； D．由图可知，L1灯与L2灯并联，如果L1灯损坏，L2灯仍能正常工作，故D错误。 故选B。 10．A 【详解】A．金属汤勺放在热汤中，金属汤勺吸收热量，内能增加，温度升高，故A错误，符合题意； B．核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是核裂变反应，故B正确，不符合题意； C．汽油机的做功冲程中高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，将内能转化为机械能，故C正确，不符合题意； D．能量的转移与转化具有方向性，可利用的能源是有限的，所以要节约能源，故D正确，不符合题意。 故选A。 11．(1)26.02 (2)11.6 (3) 裂变 电磁感应 【详解】（1）五次读数中，26.21cm的准确值与其他组数据不同是错误数据，将剩余数据求平均值可得该课本的长度应记为 （2）图中秒表的小刻盘分度值是0.5min，读数为0min，且指针未超过0-1中间的半刻线；大刻盘的分度值是0.1s，读数为11.6s，即钥匙摆动10次来回的时间为11.6s。 （3）[1][2]核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是核裂变反应。将核能最终转化为电能，发电机其发电过程主要是利用了电磁感应原理。 12． 质子 B 【详解】[1]由原子的结构可知，原子由原子核和核外电子构成，原子核由中子和质子组成。 [2]由于太阳内部有大量的氘和氚，在超高温、超高压的环境下，氘核和氚核发生聚变，同时放出大量的热量，所以太阳辐射的巨大能量来自图B所示的核反应。 13．(1)大 (2)可再生 (3) 运动状态 费力 【详解】（1）三河口处宽阔的水面能对气温起到一定的调节作用，即温差变化小，是因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低得少。 （2）太阳能能够源源不断地获取，属于可再生能源。 （3）[1]一阵风吹来，游船随风微动，本来静止的物体变为运动，说明力可以改变物体的运动状态。 [2]船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。 14． 红外线 二次能源 不可再生能源 【详解】[1]电视机遥控器发出的是红外线，红外线常用于遥控、红外传感等场景。 [2]电能是二次能源，电能需要通过其他能源（比如煤炭、水能）转化而来，不是直接从自然界获取的。 [3]核能属于不可再生能源，核燃料（如铀）在自然界的储量有限，消耗后难以在短时间内再生。 15． 不可 电 【详解】[1]可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，如太阳能、风能等；不可再生能源是指在短期内无法从自然界得到补充的能源，如煤、石油、核能等。核能会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，因此核能是不可再生能源。 [2]核电站的核心是核反应堆，其通过核裂变或聚变反应释放出大量的核能。这些核能先使反应堆内的水或其他介质受热汽化成高温高压的蒸汽，蒸汽推动汽轮机转动，将内能转化为机械能；汽轮机再带动发电机发电，将机械能最终转化为电能。· 16． 水升高的温度 见解析 2和4 见解析 见解析 【详解】（1）[1]由转换法可知，实验通过比较水升高的温度判断太阳能热水器效率高低，水升高的温度越高，则太阳能热水器效率越高。 （3）[2]分析实验2和3，太阳能热水器的倾角和水的质量相同，第3次光照时间较长，水升高的温度较高，太阳能热水器效率较高，可以得到在太阳能热水器的倾角和水的质量相同时，光照时间越长，太阳能热水器效率越高。 （4）[3]要探究“水的质量对太阳能热水器效率的影响”，保持太阳能热水器的倾角和光照时间相同，水的质量不同，选择实验2和4。 （5）[4]实验2和4中太阳能热水器工作时，将太阳能转化为内能，光照时间相同，热水器中水吸收的热量相同，实验4中，水的质量比实验2多，根据Q=cmΔt可知，热量和比热容相同，升高的温度和质量成反比，所以水升高的温度会降低。 （6）[5]光照强度（太阳辐射强度）：强光下集热管吸收能量更快。环境温度：低温环境会导致保温水箱散热加快。所以影响太阳能热水器的效率可能有光照强度、环境温度等。 17．(1) 可再生 电磁感应 不变 (2) 减小 二 导体 【详解】（1）[1][2][3]短期内可以从自然界中得到补充的能源叫可再生能源;短期内不能从自然界中得到补充的能源叫不可再生能源，风能属于可再生能源；发电机是利用电磁感应现象来制成的，质量是物体的一种属性。运动的空气通过风机的叶片做功后，质量不变。 （2）[1]根据P＝UI可知，在输出电功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流。 [2]根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，输电线中的电流越小，电流在输电导线产生的焦耳热与电流的二次方成正比，线路中产生的热量越少。 [3]高压输电线最上面的两条防雷线属于导体，将雷电引入大地。 18．(1) 电 通电导线在磁场中受到力的作用 (2) 干电池 S (3)用电器 (4)5 【详解】（1）[1]太阳能电池工作时，吸收太阳能，将太阳能转化为电能。 [2]电动机工作时，主要将电能转化为机械能，其原理是通电导体在磁场中受力运动。 （2）[1]由题意可知，当光照充足时，衔铁被吸下，由太阳能电池供电，光照较弱时自动切换到由干电池供电，所以A框中安装干电池，B框中安装太阳能电池。 [2]电流从通电螺线管的下端流入，上端流出，根据安培定则可知，电磁铁上端是S极。 （3）无阳光时，利用锂电池组储存的电能来给电动机和辅助设备供电，在阳光充足时，储存电能，所以此时相当于电路中的用电器。 （4）太阳能电池板输出电压为120V，输出电流为10A，则输出功率P=UI=120V×10A=1200W 太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率为24%，即 解得P输入=5000W 则该车安装的太阳能电池板的面积 19．(1) 可再生 机械能 (2) 101 电能 1000 (3) 43.6 40 B 液化 99 高 海水2 弱 【详解】（1）[1]潮汐能可以从自然界中源源不断地得到，属于可再生能源。 [2]潮汐发电过程中把海水的机械能转化为电能。 [3]本次退潮发电为 （2）[1]电能表显示本月末电能表的示数为，本月消耗的电能为 [2]电能表是测量电能的仪表，它的单位是千瓦时，所以，是电能的单位。 [3]表示的含义是：每消耗的电能，电能表转盘转600次。则转10r消耗的电能 电饭煲的电功率 （3）[1]图甲可知，天平标尺的分度值是0.2g，烧杯和海水的总质量为 海水的质量为 [2]由乙图知，量筒的分度值是1mL，海水的体积为 [3]读取温度计示数时，视线与温度计中的液柱上表面相平，不能仰视或俯视，所以正确的是B。 [4]白气是热的水蒸气遇到冷的空气液化成小水滴。 [5]由图可知，水温度为99℃保持不变，说明实验时水的沸点是99℃。 [6]已知，，由图乙可知，海水1的沸点大于海水2的沸点，所以可以得出海水的沸点随海水密度变化的规律是，海水密度越大沸点越高。 [7]由乙图可知，海水2加热至沸腾所用的时间比海水1长，因此海水2吸收的热量更多。 [8]根据吸热公式可知，在吸收热量和质量一定时，温度变化越大，比热容越小。由图可知，在其他条件相同时，海水1温度变化比海水2温度变化大，所以海水1的比热容比海水2的比热容小，又知海水1的密度大于海水2的密度，故咸水湖含盐量逐渐升高，对周围地区气温的调节作用会变弱。 学科网（北京）股份有限公司 $