热点4 可控核聚变领域（热点专练）（江苏专用）2026年中考物理二轮复习讲练测

热点04 可控核聚变领域 热点速递 考法破译 限时实战 第一部分 热点事件速递 聚焦时事热点，明晰背景脉络 时讯01 EAST 人造太阳装置实现亿度高温长稳态运行 时讯02 我国新一代可控核聚变装置 CFETR 加速建设 第二部分 热点信息解码 融合热点考点，明确备考方向 考向解码 考法预测 考向01 人造太阳装置实现稳态运行 考向02 可控核聚变装置加速建设 第三部分 热点限时训练 活用热点素材，精练解题能力 热●点●事●件●速●递 时讯01 EAST 人造太阳装置实现亿度高温长稳态运行 2025 年 12 月，位于合肥的全超导托卡马克 EAST 装置刷新世界纪录，成功实现 1 亿摄氏度高温下千秒级稳定运行。装置利用超强超导磁体形成约束磁场，束缚高温等离子体，依靠可控核聚变反应释放巨大能量。科研团队升级循环冷却系统、多层隔热防护结构，有效控制高温热传递与能量损耗，解决超低温超导环境与亿度高温环境共存的技术难题。作为清洁能源核心实验装置，为可控核聚变发电、新型能源利用、缓解化石能源危机提供核心实验支撑。 时讯02 我国新一代可控核聚变装置 CFETR 加速建设 2026 年，中国聚变工程实验堆 CFETR 进入核心设备安装阶段。该装置在 EAST 基础上全面升级，采用更强力超导材料、智能温控系统与能量回收装置，聚焦核聚变能量稳定输出与安全可控。装置兼顾高压、高温、强磁场多重极端工况设计，持续探索核聚变能量转化、储存与利用的实用技术，助力人类研发零碳排放的终极清洁能源。 热●点●信●息●解●码 考向解码 考向01 人造太阳装置实现稳态运行 EAST 全超导托卡马克装置实现亿度高温长稳态运行，电流的磁效应与超导特性是核心考点。装置利用超导磁体通电产生强磁场，依靠磁场约束高温物质，体现电流周围存在磁场的电与磁核心知识；超导材料在特定低温下电阻为零，工作时几乎不产生电热，能大幅减少电流热效应造成的能量损耗，保障装置长时间稳定运行。 装置运行涉及热传递、内能与能量转化重点知识：可控核聚变反应将核能转化为内能，释放大量热量；循环冷却系统与多层隔热结构，通过阻碍热传导、热辐射控制高温扩散，维持装置内外温度稳定。结合热量计算、能量转化效率、改变内能的方式等内容，可设置热学与电磁学结合的中考综合题。 考向02 可控核聚变装置加速建设 CFETR 聚变工程实验堆在 EAST 基础上升级，能量转化、材料特性与能源利用是主要考查方向。装置使用新型超导材料降低电能损耗，智能温控系统精准调节温度，重点考查电阻与材料的关系、温度对导体电阻的影响，以及隔热、抗压材料在极端环境下的防护作用。 能量输出与回收系统围绕能源与可持续发展展开：核聚变产生的内能经转化最终可输出电能，全程体现核能→内能→机械能→电能的逐级转化，可考查能量转化形式、能量效率计算、能源分类等内容。CFETR 作为零碳排放清洁能源装置，贴合环保与可持续发展主题，是中考物理力、热、电、能知识综合应用的典型命题情境。 考法预测 1.超导特性与电流热效应辨析：结合 EAST、CFETR 装置超导磁体工作场景，对比普通导体与超导材料，说明超导材料零电阻的特性，分析装置采用超导磁体减少电流热效应、降低能量损耗的核心原理。 2.电功与电功率计算：已知核聚变装置超导磁体的工作电压、运行电流和稳态工作时间，计算电流通过磁体所做的功，以及装置的运行电功率。 3.装置结构受力平衡与压强计算：结合装置稳定架设、核心设备安装场景，分析设备重力与支架支持力的二力平衡关系；已知装置总质量、支撑底座与地面的接触面积，利用公式 p=F/S 计算设备对地面的固体压强。 4.热传递与隔热防护原理：结合装置亿度高温运行、内外温差调控场景，辨别热传导、热辐射的传递特点，说明多层隔热结构、循环冷却系统阻断热量扩散、维持装置稳定运行的物理原理。 5.能量转化与效率计算：结合核聚变反应、能量回收输出全流程，梳理核能→内能→电能的完整能量转化路径；已知装置输入总能量和有效输出能量，计算整套系统的能量转化效率。 6.电阻特性与能源应用辨析：结合新一代装置升级超导材料、智能温控系统场景，分析温度、材料种类对导体电阻的影响；判断核聚变能源的类别，说明其零碳排放、可持续供给的清洁能源属性与应用价值。 热●点●限●时●训●练 （45分钟限时练） 一．选择题 1．科学家正在研发零电阻特性材料，以实现远距离无电能损耗的输电，这种材料是（　　） A．半导体材料 B．绝缘材料 C．超导材料 D．磁性材料 【答案】C 【解析】解：因为超导体的电阻为零，通电后不发热，可以实现远距离无电能损耗的输电，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选：C。 2．东方超环（EAST），俗称“人造小太阳”，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403s，对加快实现可控核聚变具有重要意义。下面应用中核能的开发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 【解析】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。 故选：A。 3．中国科技发展日新月异，对以下重大成果中涉及的物理知识解释不正确的是（　　） A．自主三代核电“华龙一号”全球首堆—核反应堆中发生的是核裂变 B．“天问二号”小行星探测器邀游太空—探测器用电磁波与地面站联系 C．甘肃敦煌100MW熔盐式光热电塔—实现了光能与热能间的100%转化 D．中国突破了“人造太阳”1亿摄氏度持续1000秒的技术—核能不可再生 【答案】C 【解析】解：A、核电站的核反应堆中发生的是可控核裂变，故A正确。 B、电磁波可以在真空中传播，深空探测器都是用电磁波与地面站联系的，故B正确。 C、能量转化过程中存在能量损耗，不可能实现100%的转化效率，故C错误。 D、“人造太阳”利用的是核聚变，核能属于不可再生能源，故D正确。 故选：C。 4．中国科技发展日新月异，对以下重大成果中涉及的物理知识解释不正确的是（　　） A．白鹤滩水电站年均发电量624亿千瓦时——水力发电是将机械能转化为电能 B．“天问二号”小行星探测器遨游太空——探测器在太空中通过电磁波与地面站联系 C．中国空间站利用太阳能电池板供电——太阳能属于清洁能源 D．中国突破了“人造太阳”1亿摄氏度持续1000秒的技术——该反应为核裂变 【答案】D 【解析】解：A、水力发电是利用水的机械能带电发电机转动，把机械能转化为为电能，故A正确； B．电磁波可以传递信息，且电磁波可以在真空中传播，探测器在太空中通过电磁波与地面站联系，故B正确； C．太阳能利用时没有尾气污染、噪声污染等，属于清洁能源，故C正确； D．太阳能内部发生的是核聚变；“人造太阳”1亿摄氏度持续1000秒，也是核聚变，而核裂变已经能够控制并长时间利用，故D错误。 故选：D。 5．下列关于信息和能源的说法中不正确的是（　　） A．电视广播利用电磁波传输信号 B．5G比4G传递信息更快，是因为5G所使用的电磁波的波速更快 C．太阳能来源于太阳内部氢核的聚变，中国“人造太阳”可控核聚变成功运行403s，该装置是为了开发利用核能 D．提高能量转化效率是“节能减排”的重要措施之一 【答案】B 【解析】解：A、电视广播利用电磁波传输信号，故A正确； B、5G比4G传递信息更快，是因为5G所使用的电磁波的频率更高而不是速度快，故B错误； C、太阳能来源于太阳内部氢核的聚变，中国“人造太阳“可控核聚变成功运行403s，该装置是为了开发利用核能，故C正确； D、提高能量转化效率是“节能减排“的重要措施之一，可以使能量的利用率更高，故D正确。 故选：B。 6．2021年9月17日13：35分，“神舟十二号”载人飞船圆满完成各项任务后，顺利返回地面。在返回舱进入大气层时要通过一段黑障区，这段时间飞船被烧成一个大火球（如图所示），而船内的三名航天员和设备却安然无恙。下列说法中正确的（　　） A．飞船“燃烧”是通过热传递的方式增加了内能 B．飞船通过黑障区时克服摩擦做功，机械能转化为内能 C．飞船外壳上的烧蚀层先凝华后液化，放出了大量的热保护了飞船 D．飞船外壳上的烧蚀层先熔化后汽化，放出了大量的热保护了飞船 【答案】B 【解析】解：AB、飞船通过黑障区时，与大气层摩擦做功，机械能转化为飞船的内能，温度升高，所以飞船“燃烧”通过做功的方式增加内能，故A错误、B正确； CD、飞船外壳上的烧蚀层先熔化后汽化，会吸收大量的热保护飞船，故CD错误。 故选：B。 二．填空题 7．2025年1月20日，我国自主设计的“人造太阳”——东方超环，再次刷新世界纪录，实现了超过1亿度1066s的高约束模等离子体运行。其反应原理与太阳类似，通过核 　聚变　 变释放巨大的核能，从而获得高温。与化石能源相比，因其 　清洁环保　 等优点，被认为是人类未来最有希望的能源之一。 【答案】聚变；清洁环保。 【解析】解：太阳能通过核聚变获取核能；与化石能源相比，核能比较清洁环保。 故答案为：聚变；清洁环保。 8．国产大飞机研制成功，在机体主结构上，设计人员使用了第三代铝锂合金材料，由于铝锂合金 　密度　 更小，所以相比于同体积的普通铝合金质量更小。舱壁的新型复合材料，因其具有良好的 　隔热　 （选填“导热”或“隔热”）性能，可有效维持舱内的温度，降低能耗。纳米材料是由纳米颗粒经过特殊制备得到的，室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不断裂，这一事例表明纳米铜具有较好的 　延展性　 （选填“硬度”、“延展性”或“磁性”）。 【答案】密度；隔热；延展性。 【解析】解：（1）飞机在机体主结构上，使用了第三代铝锂合金材料，由于铝锂合金的密度更小，所以与同体积的普通铝合金相比其质量更小； （2）舱壁的新型复合材料，因其具有良好的保温性能，所以可有效维持舱内的温度，降低能耗； （3）室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不断裂，这一事例表明纳米铜具有较好延展性。 故答案为：密度；隔热；延展性。 9．如图是中国科学家在建造的世界上第一个全超导核聚变“人造太阳“．在组装时，需要用如图所示的滑轮把重为1000牛的物体匀速提升12米，则作用在滑轮上的拉力F为　1000　 牛，绳子对重物所做的功为　1.2×104 焦，若提升重物所用的时间为1分钟，则绳子对重物做功的功率为　200　 瓦。 【答案】1000；1.2×104；200 【解析】解：（1）F＝G＝1000N； （2）W＝Fs＝1000N×12m＝1.2×104J； P。 故答案为：1000N；1.2×104J；200W。 10．小明在超市中还购买了一些冰淇淋，放在塑料袋中带回家后发现冰淇淋已经熔化。于是小明准备设计制作一个如图的保温盒，便于冰淇淋的运输。小明应选取硬度 　大　 （选填“大”或“小”）、密度 　小　 （选填“大”或“小”）的材料作为轻便的防护外壳，隔热性能 　好　 （选填“好”或“差”）的材料作为保温材料。 【答案】大；小；好。 【解析】解：要求在低温环境下存放，要求运输过程中尽可能不从外界吸收热量，故包装盒应具有导热性能差的特点，即隔热性能好； 小明应选取硬度大（确保外壳坚固防护）、密度小（减轻重量，便于携带）的材料作为轻便的防护外壳。 故答案为：大；小；好。 11．目前已建成的核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控　核裂变　 （核裂变，核聚变）反应释放核能的设备。核电站中发电机的原理是　电磁感应　 。2020年12月4日，中国新一代“人造太阳”实验装置——热核聚变反应堆获得重大突破完成了放电实验，热核聚变实验中反应堆放电功率为30kW，输出稳定电流40A并持续0.5s，则输出电压是　750　 V。若将“人造太阳”此次释放的电能全部储存进电池并全部释放为照明电路供电，可使一只“220V 10W”的节能灯持续工作　25　 min。 【答案】核裂变；电磁感应；750；25。 【解析】解：目前已建成的核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控核裂变反应释放核能的设备。因为控制核聚变的技术障碍较大，现阶段还难以实现可控核聚变用于商业发电。 核电站中发电机的原理是电磁感应。在闭合电路中，导体做切割磁感线运动时会产生感应电流，从而将机械能转化为电能。 已知放电功率P＝30kW＝30000W，输出稳定电流I＝40A，可得输出电压U750V。放电时间t ＝ 0.5s，释放的电能W＝Pt＝30000W×0.5s ＝ 15000J。当释放的电能全部为照明电路供电时，节能灯功率P灯＝10W，能使“220V 10W”的节能灯持续工作的时间t1500s ＝ 25min。 故答案为：核裂变；电磁感应；750；25。 12．长方体物块甲、乙叠放在水平地面上，弹簧测力计的挂钩通过细线连接甲物体，小明竖直向上拉测力计的吊环（如图所示），整个装置静止。已知甲重20N、底面积为20cm2；乙重10N、底面积为10cm2；则弹簧测力计的示数为 　4.4　 N；甲对乙的压力为 　15.6　 N；乙对地面的压强为 　2.56×104 Pa。 【答案】4.4；15.6；2.56×104。 【解析】解：（1）弹簧测量的分度值为0.2N，所以示数F示＝4.4N； （2）甲受到竖直向下的重力和弹簧测力计竖直向上的拉力、乙对甲竖直向上的支持力作用，处于平衡状态， 根据力的平衡条件可知，乙对甲的支持力F支＝G甲﹣F＝20N﹣4.4N＝15.6N； 甲对乙的压力与乙对甲的支持力是一对相互作用力，大小相等，即：F压＝F支＝15.6N； （3）乙对地面的压力F＝G甲+G乙﹣F示＝20N+10N﹣4.4N＝25.6N； 乙与地面接触面积S＝10cm2＝1×10﹣3m2； 乙对地面的压强p2.56×104Pa。 4.4；15.6；2.56×104。 13．我国在“人造太阳”的项目中取得重大突破，刷新磁约束核反应运行时间记录。“人造太阳”是利用氢核 　聚变　 （填“裂变”或“聚变”）来获得巨大能量，核能属于 　不可再生　 （填“可再生”或“不可再生”）能源。已知1g氢核变能放出6.3×107的能量，相当于完全燃烧 　1.75　 m3天然气释放的能量。（天然气的热值为3.6×107J/m3） 【答案】聚变；不可再生；1.75。 【解析】解：“人造太阳”是利用氢核聚变来获得巨大能量的。在聚变过程中，轻元素核（如氢核）结合成重元素核，同时释放出大量的能量。这种能量释放方式与太阳内部的能量产生方式相似，因此得名“人造太阳”。 核能属于不可再生能源。这是因为核能主要来源于原子核的裂变或聚变，而这些过程在地球上的自然条件下是不可逆的，也就是说，一旦核燃料被消耗，就无法在短时间内自然再生。 已知1g氢核聚变能放出6.3×107J的能量，天然气的热值为3.6×107J/m3。根据热量的计算公式Q＝Vq，得： ；所以1g氢核聚变能放出的能量相当于完全燃烧1.75m3的天然气。 故答案为：聚变；不可再生；1.75。 14．为了探究导线电阻与其长短、横截面积的关系，小明把一根约2m长的　镍镉合金丝　 （选填“镍镉合金丝”或“铜丝”）AB弯折成等长的三段，组装成图示电路，E、F是电夹，且E夹在A点位置不变。 （1）实验中，小明将电夹F分别接到m、n和B点。此时，小明应通过观察对比　电流表示数　 （选填“电流表示数”或“合金丝接入电路的长度”）来判断导线电阻的大小。 （2）为了探究电阻与横截面积的关系，将An连接且保持不变，小明进行如下操作： ①电夹F接B，读出电流I1； ②电夹F接m，读出电流I2； ③先把　mB连接　 ，再将电夹F接B，读出电流I3。 若　I1＜I2＜I3 （填写I1、I2、I3大小关系），则可得到的结论是：长度、材料相同的导线，横截面积越大，电阻越小。 （3）如果实验过程中小明发现电流表指针偏转较小，该如何改进？　增大电源的电压或减小R0的阻值　 。 【答案】镍镉合金丝；电流表示数；mB连接；I1＜I2＜I3；增大电源的电压或减小R0的阻值 【解析】解： 长度和横截面积相同时，镍镉合金丝的电阻比铜丝的电阻大，所以实验要有镍镉合金丝，而不是铜丝； （1）将电夹E夹在A点位置不变，电夹F分别夹在m、n点，改变了合金线接入电路的长度，从而导致电路中的电流不同，所以通过观察对比电流表示数来判断导线电阻的大小； （2）将An连接连接时，Am和nB段镍镉合金丝的横截面积不同，再把mB连接时，AB段的横截面积与Am和nB段也不同（横截面积逐渐变大），然后将它们分别接触电路中，发现I1＜I2＜I3时，可得到的结论是：长度、材料相同的导线，横截面积越大，电阻越小； （3）要使电流表指针偏转变大，由欧姆定律可知，可以通过增大电源的电压，也可以减小R0的阻值。 故答案为： 镍镉合金丝；（1）电流表示数；（2）③mB连接；I1＜I2＜I3；（3）增大电源的电压或减小R0的阻值。 15．近年来，中国在能源发展领域取得了举世瞩目的成就： （1）“华龙一号”是我国自主研发的第三代核电技术，核电站的核反应堆使用　核裂变　 （选填“核聚变”或“核裂变”）技术，写出整个过程的能量转换：核能→　内能　 →　机械能　 →电能。远距离输电时，为了减小输送过程中的损耗，通常采用　高压　 输电的办法。 （2）2025年10月1日，我国人造太阳“夸父启明”成功落座安徽合肥，预计2027年竣工，有望成为人类历史上首个通过　核聚变　 （选填“核裂变”或“核聚变”）实现发电的装置。 【答案】（1）核裂变；内能；机械能；高压；（2）核聚变。 【解析】解：（1）核电站都是利用较重原子核（如铀）分裂成较轻原子核时释放的巨大能量，这个过程叫做核裂变。所以核电站的核反应堆使用核裂变技术； 核反应堆：核燃料发生裂变，释放出核能，这些能量被用来加热水，产生高温高压蒸汽，将核能转化为水的内能； 汽轮机：高温高压的蒸汽推动汽轮机叶片转动，将内能转化为汽轮机的机械能； 发电机：汽轮机带动发电机转子转动，通过电磁感应产生电流，将机械能转化为电能； 因此整个过程的能量转换：核能→内能→机械能→电能； 由焦耳定律Q＝I2Rt可知，输电线上的热损耗与电流的平方成正比；根据电功率公式P＝UI，在输送功率P一定的情况下，提高电压U，可以减小电流I；电流减小，则输电线上的热损耗就会大幅降低。因此，为了减小输送过程中的损耗，远距离输电通常采用高压输电的办法； （2）“夸父启明”被称为“人造太阳”。太阳的能量来源于较轻原子核结合成较重原子核的过程，这个过程叫做核聚变。因此，“人造太阳”旨在模拟太阳内部的核聚变反应，实现核聚变发电。 故答案为：（1）核裂变；内能；机械能；高压；（2）核聚变。 16．如图1所示，素有“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，实现了403s稳态运行，创造世界新纪录。它的反应原理与太阳类似，通过 　核聚变　 （填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能。如图2为核电站发电流程图，在核电站的发电过程中，核电站能量转化是核能→内能→　机械能　 →电能。由于能量转化具有 　方向　 性，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。在远距离输送电能时，通常采用 　高压　 输电的办法减小电能在输送过程中的损耗。 【答案】核聚变；机械能；方向；高压。 【解析】解：“东方超环”的反应原理与太阳类似，太阳获得能量的原理是核聚变，则“东方超环”的原理是核聚变。 由图2可知，核电站的能量流程为：核反应堆将核能转化为内能，内能通过汽轮机转化为机械能，再通过发电机转化为电能。 由于能量转化具有方向性，而我们所能利用的能源是有限的，所以我们需要节约能源。 远距离输送电能时，为了减小电能在输送过程中的损耗，根据焦耳定律可知可以通过减小电流的方法。由P＝UI可知，在输电功率一定时，要减小电流，可以提高电压，所以远距离输电通常采用高压输电的办法。 故答案为：核聚变；机械能；方向；高压。 17．重550牛的工作人员乘热气球匀速下降。设备重200N，已知热气球自重为400牛，已知空气阻力为50N，则热气球受到的升力是　1100　 N．要使气球匀速上升，则需扔掉　100　 N的设备。 【答案】1100；100 【解析】解：匀速运动的物体所受合力为0，匀速竖直下降，浮力向上，重力向下，阻力向上，则G总＝F浮+F阻，故550N+200N+400N＝F浮+50N，故F浮＝1150N﹣50N＝1100N； 载重气球匀速竖直上升，浮力向上，重力向下，阻力向下，且该过程中浮力不变，则F浮＝G+F阻，1100N＝G+50N，故G＝1050N，而总重是550N+400N+200N＝1150N，故需要扔掉的重力是：1150N﹣1050N＝100N； 故答案为：1100；100； 三．计算题 18．人造太阳是指像太阳一样通过核聚变，源源不断地产生巨大的能量。2017年7月4日晚中国科学院合肥物质科学研究院等离子物理研究所宣布，如图1，我国的全超导托卡马克核聚变实验装置（俗称“人造太阳”）在全球首次实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了新的世界纪录，为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。若人造太阳成为现实，某城市构想将来在高空设置一个人造太阳（近似认为是一个点，其能量以该点为中心向四周传播），在夜晚利用人造太阳为城市提供能量。在地面距人造太阳500m处一用户利用一面积为2m2的接收装置垂直获取能量，为家中某加热器供电，其内部简化电路如图2所示、其正常工作时的功率如表所示。 S1 断开 闭合 S2 闭合 闭合 功率 P1＝22W P2＝44W （1）求R2的阻值； （2）在实际使用中，该用户接收装置获得能量并转化为电能，在使用高温挡时给某材料加热，材料温度升高4℃加热时间为40s。[设电热丝发热全部被材料吸收，材料的质量m＝500g，材料的比热容c＝0.66×103J/（kg•℃），已知半径为r的球其表面积为4πr2．不计传播过程中能量损耗，该接收装置能量转换为电能的效率为15%] ①该加热器的实际功率为多大？ ②该人造太阳的功率至少为多少？ （3）利用相同面积的接收装置，为了能从人造太阳中获得更多的能量，在安装人造太阳时应该适当的靠近还是远离地球一些？ 【答案】（1）R2的阻值为1100Ω； （2）①该加热器的实际功率为33W； ②该人造太阳的功率至少为3.454×108W； （3）利用相同面积的接收装置，为了能从人造太阳中获得更多的能量，在安装人造太阳时应该适当的靠近地球一些。 【解析】解：（1）由图可知，S2、S1都闭合时，电路中只有电阻R1； 只有S2闭合，S1断开时，R1、R2串联，根据串联电阻大于其中任一电阻， 由P可知，S2、S1都闭合时，功率较大，由表中数据可知，此时功率P2＝44W， 则R11100Ω； 只有S2闭合，S1断开时，R1、R2串联，由P可得：R总2200Ω， R2＝R总﹣R1＝2200Ω﹣1100Ω＝1100Ω； （2）①该用户接收装置获得能量并转化为电能，即W＝Pt＝Q， 即P实t＝cmΔt， P实33W， ②该人造太阳的功率至少为P，工作时间为t，则人造太阳的能量至少为Pt，其能量以该点为中心向四周传播，半径为r的球其表面积为4πr2，故每平方米获能的能量： ，面积为S获得的能量为： W总S﹣﹣﹣①， 故2m2获得的能量： W总2m2。 不计传播过程中能量损耗，该接收装置能量转换为电能的效率为15%， η100%﹣﹣﹣﹣﹣② 将①代入②有： η， 该人造太阳的功率至少为： P1.1×108πW＝3.454×108W； （3）由①式知，W总S， 利用相同面积的接收装置，为了能从人造太阳中获得更多的能量，r要小一些，即在安装人造太阳时应该适当的靠近地球一些靠近。 答：（1）R2的阻值为1100Ω； （2）①该加热器的实际功率为33W； ②该人造太阳的功率至少为3.454×108W； （3）利用相同面积的接收装置，为了能从人造太阳中获得更多的能量，在安装人造太阳时应该适当的靠近地球一些。 四．科普阅读题 19．阅读《中国“人造太阳”》回答小题。 中国“人造太阳” 同学们都听说过核电站吧？目前所有的核电站都是核裂变电站，通俗点讲就是把原子弹的爆炸反应速度减慢，大幅度减慢；剧烈的爆炸就变成了稳定的燃烧；再用燃烧的热烧水；烧水形成的水蒸气推动发电机转动。于是我们就有核电啦！但大家也听说过历史上核泄漏事故吧？传统核裂变技术有放射性核废料的产生，这些废料的放射性能持续很多年。 自然界还有一种核反应叫核聚变，也就是氢弹所用到的原理。简单点说就是把两个氢原子核撞一块形成一个氦原子核，这个过程会释放能量。那对应的发电技术自然就叫核聚变发电了。与核裂变相比，核聚变有很多优点。第一核聚变产能效率高；第二地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富；第三核聚变更为安全、清洁。但是可控核聚变发电太难了！超乎人们想象的难。第一是可控核聚变需要的核燃料密度极大，温度极高，大约是1亿摄氏度；第二这么高的温度，燃料肯定不能接触容器的对吧？有一种叫磁约束装置，就是通过磁场把带电的等离子束缚在一个空间区域内，不与容器直接接触，这样反应堆容器外壁的温度也就是1000摄氏度的样子，在人类材料所能承受的范围内。人们把这样的核聚变装置叫托卡马克如图所示。由于磁约束需要的磁场很强，就需要大电流。如果线圈存在电阻的话，大电流会带来很高的能量消耗。因此，咱们的线圈得是用超导材料做成的，知道难在哪了吧！目前还不存在常温超导材料，都是要很低的温度才能实现超导。所以托卡马克就是一个冰火两重天的装置。核心是1亿摄氏度的等离子体核燃料，外圈是超低温超导线圈。 等离子体的稳定约束非常非常难，磁约束聚变装置方面做的最好的便是中国的EAST，全名叫Experimental Advanced Superconducting Tokamak，即全超导实验性托卡马克装置。2021年5月，中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒运行，这20秒钟，是无数科研人员背后辛勤工作的成果，也是我们向往星辰大海的真实写照。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）“人造太阳”是通过 　核聚变　 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放能量的。 （2）相比核裂变，核聚变具有的优点是：　核聚变产能效率高，核聚变燃料氘和氚储量丰富，核聚变更为安全、清洁　 。 （3）请你根据所学知识，解释超导材料制作的导体线圈可以产生强大电流的原因。 【答案】（1）核聚变；（2）核聚变产能效率高，核聚变燃料氘和氚储量丰富，核聚变更为安全、清洁； （3）超导体没有电阻，电流流过时不会发生热损耗，可以毫无阻碍地形成强大电流。 【解析】解：（1）“人造太阳”是通过核聚变反应释放能量的； （2）相比核裂变，核聚变具有的优点是：核聚变产能效率高，核聚变燃料氘和氚储量丰富，核聚变更为安全、清洁； （3）超导材料制作的导体线圈可以产生强大电流的原因：超导体没有电阻，电流流过时不会发生热损耗，可以毫无阻碍地形成强大电流。 故答案为：（1）核聚变；（2）核聚变产能效率高，核聚变燃料氘和氚储量丰富，核聚变更为安全、清洁； （3）超导体没有电阻，电流流过时不会发生热损耗，可以毫无阻碍地形成强大电流。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 热点04 可控核聚变领域 热点速递 考法破译 限时实战 第一部分 热点事件速递 聚焦时事热点，明晰背景脉络 时讯01 EAST 人造太阳装置实现亿度高温长稳态运行 时讯02 我国新一代可控核聚变装置 CFETR 加速建设 第二部分 热点信息解码 融合热点考点，明确备考方向 考向解码 考法预测 考向01 人造太阳装置实现稳态运行 考向02 可控核聚变装置加速建设 第三部分 热点限时训练 活用热点素材，精练解题能力 热●点●事●件●速●递 时讯01 EAST 人造太阳装置实现亿度高温长稳态运行 2025 年 12 月，位于合肥的全超导托卡马克 EAST 装置刷新世界纪录，成功实现 1 亿摄氏度高温下千秒级稳定运行。装置利用超强超导磁体形成约束磁场，束缚高温等离子体，依靠可控核聚变反应释放巨大能量。科研团队升级循环冷却系统、多层隔热防护结构，有效控制高温热传递与能量损耗，解决超低温超导环境与亿度高温环境共存的技术难题。作为清洁能源核心实验装置，为可控核聚变发电、新型能源利用、缓解化石能源危机提供核心实验支撑。 时讯02 我国新一代可控核聚变装置 CFETR 加速建设 2026 年，中国聚变工程实验堆 CFETR 进入核心设备安装阶段。该装置在 EAST 基础上全面升级，采用更强力超导材料、智能温控系统与能量回收装置，聚焦核聚变能量稳定输出与安全可控。装置兼顾高压、高温、强磁场多重极端工况设计，持续探索核聚变能量转化、储存与利用的实用技术，助力人类研发零碳排放的终极清洁能源。 热●点●信●息●解●码 考向解码 考向01 人造太阳装置实现稳态运行 EAST 全超导托卡马克装置实现亿度高温长稳态运行，电流的磁效应与超导特性是核心考点。装置利用超导磁体通电产生强磁场，依靠磁场约束高温物质，体现电流周围存在磁场的电与磁核心知识；超导材料在特定低温下电阻为零，工作时几乎不产生电热，能大幅减少电流热效应造成的能量损耗，保障装置长时间稳定运行。 装置运行涉及热传递、内能与能量转化重点知识：可控核聚变反应将核能转化为内能，释放大量热量；循环冷却系统与多层隔热结构，通过阻碍热传导、热辐射控制高温扩散，维持装置内外温度稳定。结合热量计算、能量转化效率、改变内能的方式等内容，可设置热学与电磁学结合的中考综合题。 考向02 可控核聚变装置加速建设 CFETR 聚变工程实验堆在 EAST 基础上升级，能量转化、材料特性与能源利用是主要考查方向。装置使用新型超导材料降低电能损耗，智能温控系统精准调节温度，重点考查电阻与材料的关系、温度对导体电阻的影响，以及隔热、抗压材料在极端环境下的防护作用。 能量输出与回收系统围绕能源与可持续发展展开：核聚变产生的内能经转化最终可输出电能，全程体现核能→内能→机械能→电能的逐级转化，可考查能量转化形式、能量效率计算、能源分类等内容。CFETR 作为零碳排放清洁能源装置，贴合环保与可持续发展主题，是中考物理力、热、电、能知识综合应用的典型命题情境。 考法预测 1.超导特性与电流热效应辨析：结合 EAST、CFETR 装置超导磁体工作场景，对比普通导体与超导材料，说明超导材料零电阻的特性，分析装置采用超导磁体减少电流热效应、降低能量损耗的核心原理。 2.电功与电功率计算：已知核聚变装置超导磁体的工作电压、运行电流和稳态工作时间，计算电流通过磁体所做的功，以及装置的运行电功率。 3.装置结构受力平衡与压强计算：结合装置稳定架设、核心设备安装场景，分析设备重力与支架支持力的二力平衡关系；已知装置总质量、支撑底座与地面的接触面积，利用公式 p=F/S 计算设备对地面的固体压强。 4.热传递与隔热防护原理：结合装置亿度高温运行、内外温差调控场景，辨别热传导、热辐射的传递特点，说明多层隔热结构、循环冷却系统阻断热量扩散、维持装置稳定运行的物理原理。 5.能量转化与效率计算：结合核聚变反应、能量回收输出全流程，梳理核能→内能→电能的完整能量转化路径；已知装置输入总能量和有效输出能量，计算整套系统的能量转化效率。 6.电阻特性与能源应用辨析：结合新一代装置升级超导材料、智能温控系统场景，分析温度、材料种类对导体电阻的影响；判断核聚变能源的类别，说明其零碳排放、可持续供给的清洁能源属性与应用价值。 热●点●限●时●训●练 （45分钟限时练） 一．选择题 1．科学家正在研发零电阻特性材料，以实现远距离无电能损耗的输电，这种材料是（　　） A．半导体材料 B．绝缘材料 C．超导材料 D．磁性材料 2．东方超环（EAST），俗称“人造小太阳”，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403s，对加快实现可控核聚变具有重要意义。下面应用中核能的开发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 3．中国科技发展日新月异，对以下重大成果中涉及的物理知识解释不正确的是（　　） A．自主三代核电“华龙一号”全球首堆—核反应堆中发生的是核裂变 B．“天问二号”小行星探测器邀游太空—探测器用电磁波与地面站联系 C．甘肃敦煌100MW熔盐式光热电塔—实现了光能与热能间的100%转化 D．中国突破了“人造太阳”1亿摄氏度持续1000秒的技术—核能不可再生 4．中国科技发展日新月异，对以下重大成果中涉及的物理知识解释不正确的是（　　） A．白鹤滩水电站年均发电量624亿千瓦时——水力发电是将机械能转化为电能 B．“天问二号”小行星探测器遨游太空——探测器在太空中通过电磁波与地面站联系 C．中国空间站利用太阳能电池板供电——太阳能属于清洁能源 D．中国突破了“人造太阳”1亿摄氏度持续1000秒的技术——该反应为核裂变 5．下列关于信息和能源的说法中不正确的是（　　） A．电视广播利用电磁波传输信号 B．5G比4G传递信息更快，是因为5G所使用的电磁波的波速更快 C．太阳能来源于太阳内部氢核的聚变，中国“人造太阳”可控核聚变成功运行403s，该装置是为了开发利用核能 D．提高能量转化效率是“节能减排”的重要措施之一 6．2021年9月17日13：35分，“神舟十二号”载人飞船圆满完成各项任务后，顺利返回地面。在返回舱进入大气层时要通过一段黑障区，这段时间飞船被烧成一个大火球（如图所示），而船内的三名航天员和设备却安然无恙。下列说法中正确的（　　） A．飞船“燃烧”是通过热传递的方式增加了内能 B．飞船通过黑障区时克服摩擦做功，机械能转化为内能 C．飞船外壳上的烧蚀层先凝华后液化，放出了大量的热保护了飞船 D．飞船外壳上的烧蚀层先熔化后汽化，放出了大量的热保护了飞船 二．填空题 7．2025年1月20日，我国自主设计的“人造太阳”——东方超环，再次刷新世界纪录，实现了超过1亿度1066s的高约束模等离子体运行。其反应原理与太阳类似，通过核 　 　 变释放巨大的核能，从而获得高温。与化石能源相比，因其 　 　 等优点，被认为是人类未来最有希望的能源之一。 8．国产大飞机研制成功，在机体主结构上，设计人员使用了第三代铝锂合金材料，由于铝锂合金 　 　 更小，所以相比于同体积的普通铝合金质量更小。舱壁的新型复合材料，因其具有良好的 　 　 （选填“导热”或“隔热”）性能，可有效维持舱内的温度，降低能耗。纳米材料是由纳米颗粒经过特殊制备得到的，室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不断裂，这一事例表明纳米铜具有较好的 　 　 （选填“硬度”、“延展性”或“磁性”）。 9．如图是中国科学家在建造的世界上第一个全超导核聚变“人造太阳“．在组装时，需要用如图所示的滑轮把重为1000牛的物体匀速提升12米，则作用在滑轮上的拉力F为　 　 牛，绳子对重物所做的功为　 　 焦，若提升重物所用的时间为1分钟，则绳子对重物做功的功率为　 　 瓦。 10．小明在超市中还购买了一些冰淇淋，放在塑料袋中带回家后发现冰淇淋已经熔化。于是小明准备设计制作一个如图的保温盒，便于冰淇淋的运输。小明应选取硬度 　 　 （选填“大”或“小”）、密度 　 　 （选填“大”或“小”）的材料作为轻便的防护外壳，隔热性能 　 　 （选填“好”或“差”）的材料作为保温材料。 11．目前已建成的核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控　 　 （核裂变，核聚变）反应释放核能的设备。核电站中发电机的原理是　 　 。2020年12月4日，中国新一代“人造太阳”实验装置——热核聚变反应堆获得重大突破完成了放电实验，热核聚变实验中反应堆放电功率为30kW，输出稳定电流40A并持续0.5s，则输出电压是　 　 V。若将“人造太阳”此次释放的电能全部储存进电池并全部释放为照明电路供电，可使一只“220V 10W”的节能灯持续工作　 　 min。 12．长方体物块甲、乙叠放在水平地面上，弹簧测力计的挂钩通过细线连接甲物体，小明竖直向上拉测力计的吊环（如图所示），整个装置静止。已知甲重20N、底面积为20cm2；乙重10N、底面积为10cm2；则弹簧测力计的示数为 　 　 N；甲对乙的压力为 　 　 N；乙对地面的压强为 　 　 Pa。 13．我国在“人造太阳”的项目中取得重大突破，刷新磁约束核反应运行时间记录。“人造太阳”是利用氢核 　 　 （填“裂变”或“聚变”）来获得巨大能量，核能属于 　 　 （填“可再生”或“不可再生”）能源。已知1g氢核变能放出6.3×107的能量，相当于完全燃烧 　 　 m3天然气释放的能量。（天然气的热值为3.6×107J/m3） 14．为了探究导线电阻与其长短、横截面积的关系，小明把一根约2m长的　 　 （选填“镍镉合金丝”或“铜丝”）AB弯折成等长的三段，组装成图示电路，E、F是电夹，且E夹在A点位置不变。 （1）实验中，小明将电夹F分别接到m、n和B点。此时，小明应通过观察对比　 　 （选填“电流表示数”或“合金丝接入电路的长度”）来判断导线电阻的大小。 （2）为了探究电阻与横截面积的关系，将An连接且保持不变，小明进行如下操作： ①电夹F接B，读出电流I1； ②电夹F接m，读出电流I2； ③先把　 　 ，再将电夹F接B，读出电流I3。 若　 　 （填写I1、I2、I3大小关系），则可得到的结论是：长度、材料相同的导线，横截面积越大，电阻越小。 （3）如果实验过程中小明发现电流表指针偏转较小，该如何改进？　 　 。 15．近年来，中国在能源发展领域取得了举世瞩目的成就： （1）“华龙一号”是我国自主研发的第三代核电技术，核电站的核反应堆使用　 　 （选填“核聚变”或“核裂变”）技术，写出整个过程的能量转换：核能→　 　 →　 　 →电能。远距离输电时，为了减小输送过程中的损耗，通常采用　 　 输电的办法。 （2）2025年10月1日，我国人造太阳“夸父启明”成功落座安徽合肥，预计2027年竣工，有望成为人类历史上首个通过　 　 （选填“核裂变”或“核聚变”）实现发电的装置。 16．如图1所示，素有“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，实现了403s稳态运行，创造世界新纪录。它的反应原理与太阳类似，通过 　 　 （填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能。如图2为核电站发电流程图，在核电站的发电过程中，核电站能量转化是核能→内能→　 　 →电能。由于能量转化具有 　 　 性，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。在远距离输送电能时，通常采用 　 　 输电的办法减小电能在输送过程中的损耗。 17．重550牛的工作人员乘热气球匀速下降。设备重200N，已知热气球自重为400牛，已知空气阻力为50N，则热气球受到的升力是　 　 N．要使气球匀速上升，则需扔掉　 　 N的设备。 三．计算题 18．人造太阳是指像太阳一样通过核聚变，源源不断地产生巨大的能量。2017年7月4日晚中国科学院合肥物质科学研究院等离子物理研究所宣布，如图1，我国的全超导托卡马克核聚变实验装置（俗称“人造太阳”）在全球首次实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了新的世界纪录，为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。若人造太阳成为现实，某城市构想将来在高空设置一个人造太阳（近似认为是一个点，其能量以该点为中心向四周传播），在夜晚利用人造太阳为城市提供能量。在地面距人造太阳500m处一用户利用一面积为2m2的接收装置垂直获取能量，为家中某加热器供电，其内部简化电路如图2所示、其正常工作时的功率如表所示。 S1 断开 闭合 S2 闭合 闭合 功率 P1＝22W P2＝44W （1）求R2的阻值； （2）在实际使用中，该用户接收装置获得能量并转化为电能，在使用高温挡时给某材料加热，材料温度升高4℃加热时间为40s。[设电热丝发热全部被材料吸收，材料的质量m＝500g，材料的比热容c＝0.66×103J/（kg•℃），已知半径为r的球其表面积为4πr2．不计传播过程中能量损耗，该接收装置能量转换为电能的效率为15%] ①该加热器的实际功率为多大？ ②该人造太阳的功率至少为多少？ （3）利用相同面积的接收装置，为了能从人造太阳中获得更多的能量，在安装人造太阳时应该适当的靠近还是远离地球一些？ 四．科普阅读题 19．阅读《中国“人造太阳”》回答小题。 中国“人造太阳” 同学们都听说过核电站吧？目前所有的核电站都是核裂变电站，通俗点讲就是把原子弹的爆炸反应速度减慢，大幅度减慢；剧烈的爆炸就变成了稳定的燃烧；再用燃烧的热烧水；烧水形成的水蒸气推动发电机转动。于是我们就有核电啦！但大家也听说过历史上核泄漏事故吧？传统核裂变技术有放射性核废料的产生，这些废料的放射性能持续很多年。 自然界还有一种核反应叫核聚变，也就是氢弹所用到的原理。简单点说就是把两个氢原子核撞一块形成一个氦原子核，这个过程会释放能量。那对应的发电技术自然就叫核聚变发电了。与核裂变相比，核聚变有很多优点。第一核聚变产能效率高；第二地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富；第三核聚变更为安全、清洁。但是可控核聚变发电太难了！超乎人们想象的难。第一是可控核聚变需要的核燃料密度极大，温度极高，大约是1亿摄氏度；第二这么高的温度，燃料肯定不能接触容器的对吧？有一种叫磁约束装置，就是通过磁场把带电的等离子束缚在一个空间区域内，不与容器直接接触，这样反应堆容器外壁的温度也就是1000摄氏度的样子，在人类材料所能承受的范围内。人们把这样的核聚变装置叫托卡马克如图所示。由于磁约束需要的磁场很强，就需要大电流。如果线圈存在电阻的话，大电流会带来很高的能量消耗。因此，咱们的线圈得是用超导材料做成的，知道难在哪了吧！目前还不存在常温超导材料，都是要很低的温度才能实现超导。所以托卡马克就是一个冰火两重天的装置。核心是1亿摄氏度的等离子体核燃料，外圈是超低温超导线圈。 等离子体的稳定约束非常非常难，磁约束聚变装置方面做的最好的便是中国的EAST，全名叫Experimental Advanced Superconducting Tokamak，即全超导实验性托卡马克装置。2021年5月，中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒运行，这20秒钟，是无数科研人员背后辛勤工作的成果，也是我们向往星辰大海的真实写照。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）“人造太阳”是通过 　 　 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放能量的。 （2）相比核裂变，核聚变具有的优点是：　 　 。 （3）请你根据所学知识，解释超导材料制作的导体线圈可以产生强大电流的原因。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 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