暑假讲义第二单元第6讲 核能 -2026-2027学年浙教版九年级科学上册

第6讲 核能 知识点01 核能 原子由原子核和核外电子构成，而原子核又由质子和中子构成，质子带正电荷，中子不带电，对于原子来说，质子和中子几乎集中了原子的全部质量，却挤在原子中心非常小的空间内，构成很小的原子核，这使得原子核分裂或重新组合极其困难，但是一旦使原子核分裂或聚合，就可释放出惊人的能量。 （一）核能的概念 原子核是可以转变的，原子核在转变过程中所释放出的能量叫做核能。核裂变和核聚变是获得核能的两种途径。 （二）裂变 (1)含义:核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。 (2)链式反应:每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们]还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。 (3)应用:原子弹、核电站都是根据核裂变的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。 （三）聚变 (1)含义:2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应。 如图所示，氘核(1个质子和1个氘核中子)和氚核(1个质子和2个中子)在超高温下聚合成新的原子核一氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。 (2)释放能量情况:质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。 (3)应用:氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。 【能力拓展】 ①裂变是重核的分裂，聚变是轻核的聚合。 ②到目前为止，裂变的链式反应是可控制的，而聚变是不可控制的。 【即学即练1】我国在核能利用方面取得了巨大成就，核能是_____（选填“可再生”或“不可再生”）能源，我国完全自主知识产权的“华龙一号”核电站是通过_____（选填“核裂变”或“核聚变”）发电的。 【即学即练2】中国工业能力世界领先。前段时间，江南造船厂发布了全球首型、世界最大的核动力集装箱船船型设计，该船采用钍-232熔盐反应堆作为动力来源。其获得核能的途径是（　　） A．轻核裂变 B．轻核聚变 C．重核聚变 D．重核裂变 【即学即练3】我国“人造太阳”突破关键技术，实现1亿摄氏度稳态运行约17分钟，位居世界前列。其原理是将氘原子、氚原子在超高温、超高压环境中电子脱离，氘核、氚核高速运动、碰撞发生核反应（如图），同时释放巨大能量。下列说法正确的是（     ） A．图中表示质子 B．该核反应属于核裂变 C．氘原子、氚原子属于同种元素 D．氘原子、氚原子的中子数相同 知识点02 核电站 利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。 （一）核电站的原理 (1)核反应堆:可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。 (2)核电站的原理:利用核反应堆提供的能量，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。 工作过程:如图所示。 反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能,通过汽轮机带动发电机发电，内能转化为机械能,再转化为电能。核电站的工作过程:第一回路中的水被泵压入反应堆，在那里被加热，然后进入热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回到反应堆里；在热交换器内，第二回路的水经加热生成高温高压蒸汽，被送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度降低、压强减小，进入冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。 (3)核电站的能量转化:核电站并非将核能直接转化为电能。目前人类使用的电能大多数是通过发电机发出的，而发电机是把机械能转化为电能的装置，所以核电站必须把核能通过某些途径转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核反应堆以铀235为燃料，反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机做功，将内能转化为机械能，带动发电机发电，将机械能转化为电能。 （二）核电站的特点 (1)消耗燃料少，废渣也少，产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量。 (2)特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域。 (3)核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣。 (4)成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。 （三）太阳能 (1)在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变。 (2)太阳的巨大能量是内部核聚变产生的。 (3)大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去,其中有一部分到达地球表面。 【能力拓展】核能是不可再生能源 【即学即练1】截至2025年底，我国核能发电量占总发电量的比例约为5%。请结合核电站的工作原理和能量转化过程，请回答： (1)核电站发电时，是利用原子核发生________（填“核聚变”或“核裂变”）释放的核能来发电的； (2)核电站的核反应堆产生的大量热量会传递给冷却剂，冷却剂通常选用水，原因是水具有________，该过程中冷却剂的内能增大，改变其内能的方式是________。 【即学即练2】电能因其易于运输和转化而被广泛运用，但长远看核能和太阳能将有更广阔的发展空间。 (1)如图是某家庭电能表月初、月末的两次示数，该户本月消耗的电能为_______度。 (2)核电站中，发生的核反应是_______选填（“核裂变”或“核聚变”）。 (3)太阳能热水器是将太阳光能转化为热能的装置。某热水器内盛有100千克温度为25℃的水，受阳光照射水温升高到75℃，这些水吸收了_______焦的热量（）。 知识点03 放射性 （一）放射性 早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫妇等发现铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线。居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。 原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如a射线、β射线和γ射线。 （二）三种主要的放射线 射线 组成 穿透本领 a射线 带正电的高速运动的氦原子核 最弱，在空气中只能前进几厘米 β射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板 γ射线 能量很高的电磁波 很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 （三）放射性的利与弊 (1)利:少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。 (2)弊:过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。 【能力拓展】放射性物质不一定是核反应的产物，许多天然物质也具有放射性，如镭、钍等。 【即学即练1】中国成功研发出了先进核裂变能——钍基熔盐堆的第4代核反应堆发电技术，于2021年9月底在甘肃武威启动试运行，创造了又一项奇迹，其技术应用属于世界首次。钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少、使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源和热转换效率高等显著优点。下列有关钍基熔盐堆的说法正确的是（　　） A．钍基熔盐堆不产生核废料 B．钍基熔盐堆需要大量水作冷却剂，因此不可以建在内陆 C．钍基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要低 D．钍基熔盐堆是利用核裂变放出的能量 【即学即练2】中国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，在1亿度超高温度下运行了近10秒。请回答： (1)其反应原理与太阳类似，通过核 _______ （填“聚变”或“裂变”），释放巨大的核能，核能又转化为内能，从而获得高温。 (2)“人造太阳”加热功率达1×1012W，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 ______ 焦，这些电能可供一台功率为2000W的空调连续工作_______小时。 【即学即练3】“铀（元素符号为U）”是存在于自然界中的一种稀有化学元素，最常见的两种同位素为U-235和U-238，其中U-235具有放射性，可用于核电站发电。目前从铀矿中提取U-235的主要方法是“气体扩散法”，即让两种原子处于气体状态，利用U-235原子和U-238原子运动速度略有不同而逐渐分离。分离次数越多U-235的浓度就越大。受2011年发生的大地震及海啸影响，日本福岛第一核电站1至3号机组堆芯熔毁，储存了125万吨核污水。日本政府于2023年8月24日开始将福岛核电站的核污水排放至太平洋。请根据以上信息分析： (1)U-235和U-238在原子结构上的主要区别是________。 (2)用气体扩散法分离U-235和U-238的方法，属于________（选填“物理变化”、“化学变化”、“原子核裂变”）。 (3)如图是核电站的工作原理图，核电站在发电的过程中，能量的转化过程为________。 A．核能→机械能→内能→电能 B．核能→内能→机械能→电能 C．核能→电能→内能→机械能 D．核能→电能→机械能→内能 (4)在机组反应堆芯中的锆合金Zr能与水蒸气反应，产生ZrO2和一种可燃性气体，其反应方程式为________。 课堂练习 1. 江南造船厂在2023年底正式发布了全球首型、世界最大的核动力集装箱船船型设计。该船获得核能的途径是（　　） A．轻核裂变 B．轻核聚变 C．重核聚变 D．重核裂变 2.原子弹与核电站的根本区别是（　　） A．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变 B．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变 C．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率 D．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率 3.有“人造太阳”之称的世界首个全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），由我国科学团队建成并成功运行，不仅创造了1.2亿度101秒、可重复高约束模403秒等10项托卡马克运行的世界纪录，还为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。下列说法不正确的是（　　） A．目前核电站是利用核裂变反应发电的 B．“人造太阳”的原理与原子弹的原理相同 C．超高温是核聚变反应需要满足的条件之一 D．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能 4.利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。下面有关核电站的说法正确的是（　　） A．核反应堆是利用核聚变原理工作的 B．汽轮机将机械能转化为内能 C．发电机将机械能转化为电能 D．核电站发电和原子弹爆炸时发生的链式反应，都是不加控制的 5.电影《流浪地球》开启了中国科幻电影元年，影片中涉及到许多我们学过的科学知识，以下观点正确的是（　　） A．在太阳内部，发生核裂变产生光和热 B．地球发动机喷射的燃气推动地球前进，说明物体间力的作用是相互的 C．关闭地球发动机后地球仍能向前运动，这是由于受到惯性的作用 D．开启地球发动机使地球加速前进的过程中机械能守恒 6.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。甲是核电站的原理示意图，乙是两种核反应示意图。下列说法不正确的是（　　）、 A．日本福岛核污染水是C中流出的水 B．核电站核反应堆利用的是A所示的核反应 C．核反应后有核废料，因此它是化学变化 D．根据核电站原理图，能量转化顺序是核能→内能→机械能→电能 7．2025年1月，中国“人造太阳”成功实现1亿摄氏度1066秒的运行时间，创造了世界纪录。 (1)如图所示是模拟“人造太阳”装置中氘、氚原子核在超高温下发生的________（选填“核裂变”或“核聚变”）核反应； (2)“人造太阳”的核反应中，核能主要转化为________能。 8.图甲表示原子核在转变过程中释放能量的方式，图乙是某种光伏发电技术简化电路。 （1）太阳辐射的巨大能量来自图甲中 （选填“A”或“B”）所示的核反应。 （2）当太阳能电池板只为蓄电池充电时，应闭合控制开关 （选填“S1”、“S2”或“S1和S2”）。人们通过电压采样、电流采样来管理光伏电路的工作状态，当断开S1闭合S2时，采样电压为5伏，采样电流为0.6安，定值电阻R电功率是 瓦。 课后巩固 1. 2023年8月24日，日本福岛第一核电站动核污染水排海，再度引发了全人类对于海洋生态安全的关注、关于核电站及核污染水，下列说法正确的是（　　） A．核电站是利用氢核的聚变产生的能量来发电的 B．核电站的核心是利用核反应堆控制核能平稳地释放 C．核电站的反应堆中放出的核能可以直接转化为电能 D．核污染水排海后不会对陆地淡水资源造成影响 2. 如图表示用中子轰击铀﹣235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（　　） A．该模型表示的是核聚变 B．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应 C．该反应不会产生放射性物质 D．不能用该反应获得能量的方式来发电 3.发展核能是解决能源危机的主要出路之一。如图所示为核电站工作流程，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（　　） A．核反应堆：核能转化为机械能 B．蒸汽轮机：机械能转化为内能 C．发电机：电能转化为机械能 D．应用：电能转化为化学能 4．位于温州市苍南县的浙江三澳核电站二期工程将采用我国完全自主知识产权的三代核电技术“华龙一号”。关于核电站，下列说法正确的是（　　） A．核电站实现了核能机械能内能电能的能量转化 B．三澳核电站利用了核聚变为电站提供能量 C．核电站周围核辐射严重，所以核电站要远离城市 D．放射性元素放出的射线有射线、射线和射线 5．如图为核聚变的示意图，①②③表示三种原子， “”“”分别表示质子和中子，则图中“”表示的是_________。①和②都可以用符号H来表示，是因为它们原子核内的________相同。 6．DeepSeek引发AI热潮，某款AI（人工智能）机器人，其温度控制模块通过大量人工神经元（如图为一个人工神经元示意图）连接在一起，并不断变换输入数据来处理信息。 (1)该图中的B模拟的是人脑神经元中的_________ (2)机器人的智能摄像头主要通过感知技术和计算机视觉技术来实现，智能摄像头模拟人类反射弧中的___________。 (3)近年来，我国在科技领域取得了辉煌的成就。下列说法正确的是（　　） A．甲图：国内AI大模型DeepSeek的后台高算力芯片是由半导体材料制成的 B．乙图：2025年春俛机器人跳舞的过程中将电能转化为机械能 C．丙图：核聚变装置“中国环流器三号”获得核能的方式与核电站相同 D．丁图：“神舟十九号”的航天员是靠超声波与地面保持联系的 7. 目前世界上最先进的核潜艇是美国“海狼”级核潜艇，其中有一艘“吉米⋅卡特”号核潜艇如图甲所示，其部分性能参数如表所示： 舰号 吉米⋅卡特（SSN23） 水下最大航速 38节 水下排水量 9124t 水下巡航速度 20节 水面排水量 8060t 最大潜深 610m 艇长 107.6m 核反应堆 1座S6W型压水堆 艇宽 12.9m 发动机最大功率 33.57兆瓦 （1）核潜艇的动力来源于一座功率很大的核反应堆，核反应堆的能量来源于 （填“重核裂变”或“轻核聚变”）。 （2）根据该潜艇的性能参数，计算潜艇浮出水面时露出水面的体积（海水的密度按1克/厘米3计算）。 （3）该核潜艇在水下匀速航行时，所受阻力与速度的关系如图乙所示，当它在水下巡航时，其动力功率约多少？（1节≈0.5m/s） 46 / 46 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第6讲 核能 知识点01 核能 原子由原子核和核外电子构成，而原子核又由质子和中子构成，质子带正电荷，中子不带电，对于原子来说，质子和中子几乎集中了原子的全部质量，却挤在原子中心非常小的空间内，构成很小的原子核，这使得原子核分裂或重新组合极其困难，但是一旦使原子核分裂或聚合，就可释放出惊人的能量。 （一）核能的概念 原子核是可以转变的，原子核在转变过程中所释放出的能量叫做核能。核裂变和核聚变是获得核能的两种途径。 （二）裂变 (1)含义:核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大能量的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。 (2)链式反应:每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们]还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。 (3)应用:原子弹、核电站都是根据核裂变的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。 （三）聚变 (1)含义:2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。由于核聚变需要极高的温度，所以核聚变也叫热核反应。 如图所示，氘核(1个质子和1个氘核中子)和氚核(1个质子和2个中子)在超高温下聚合成新的原子核一氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。 (2)释放能量情况:质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。 (3)应用:氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。 【能力拓展】 ①裂变是重核的分裂，聚变是轻核的聚合。 ②到目前为止，裂变的链式反应是可控制的，而聚变是不可控制的。 【即学即练1】我国在核能利用方面取得了巨大成就，核能是_____（选填“可再生”或“不可再生”）能源，我国完全自主知识产权的“华龙一号”核电站是通过_____（选填“核裂变”或“核聚变”）发电的。 【答案】 不可再生 核裂变 【详解】核能所利用的核燃料在地球上的储量是有限的，用完后短期内无法再生，所以核能是不可再生能源。 目前核裂变是可以人为控制的，核聚变不能人为控制反应速度，核电站是利用核裂变中释放的能量来发电的，核聚变目前还不能被很好地控制用于发电。“华龙一号” 核电站也是通过核裂变发电。 【即学即练2】中国工业能力世界领先。前段时间，江南造船厂发布了全球首型、世界最大的核动力集装箱船船型设计，该船采用钍-232熔盐反应堆作为动力来源。其获得核能的途径是（　　） A．轻核裂变 B．轻核聚变 C．重核聚变 D．重核裂变 【答案】D 【详解】钍-232熔盐反应堆是可控核动力堆，获得核能的途径是重核裂变，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【即学即练3】我国“人造太阳”突破关键技术，实现1亿摄氏度稳态运行约17分钟，位居世界前列。其原理是将氘原子、氚原子在超高温、超高压环境中电子脱离，氘核、氚核高速运动、碰撞发生核反应（如图），同时释放巨大能量。下列说法正确的是（     ） A．图中表示质子 B．该核反应属于核裂变 C．氘原子、氚原子属于同种元素 D．氘原子、氚原子的中子数相同 【答案】C 【详解】A．图中粒子不是质子，是中子，故A错误。 B．氘核、氚核聚合为新原子核，属于核聚变，不是核裂变，故B错误。 C．质子数相同（均为 1），属于同种元素（氢元素），故C正确。 D．氘中子数等于1，氚中子数等于2，中子数不相等，故D错误。 知识点02 核电站 利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。 （一）核电站的原理 (1)核反应堆:可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。 (2)核电站的原理:利用核反应堆提供的能量，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。 工作过程:如图所示。 反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能,通过汽轮机带动发电机发电，内能转化为机械能,再转化为电能。核电站的工作过程:第一回路中的水被泵压入反应堆，在那里被加热，然后进入热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回到反应堆里；在热交换器内，第二回路的水经加热生成高温高压蒸汽，被送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度降低、压强减小，进入冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。高速旋转的汽轮机带动发电机发电。 (3)核电站的能量转化:核电站并非将核能直接转化为电能。目前人类使用的电能大多数是通过发电机发出的，而发电机是把机械能转化为电能的装置，所以核电站必须把核能通过某些途径转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核反应堆以铀235为燃料，反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机做功，将内能转化为机械能，带动发电机发电，将机械能转化为电能。 （二）核电站的特点 (1)消耗燃料少，废渣也少，产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量。 (2)特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域。 (3)核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣。 (4)成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。 （三）太阳能 (1)在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变。 (2)太阳的巨大能量是内部核聚变产生的。 (3)大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去,其中有一部分到达地球表面。 【能力拓展】核能是不可再生能源 【即学即练1】截至2025年底，我国核能发电量占总发电量的比例约为5%。请结合核电站的工作原理和能量转化过程，请回答： (1)核电站发电时，是利用原子核发生________（填“核聚变”或“核裂变”）释放的核能来发电的； (2)核电站的核反应堆产生的大量热量会传递给冷却剂，冷却剂通常选用水，原因是水具有________，该过程中冷却剂的内能增大，改变其内能的方式是________。 【答案】(1)核裂变(2) 较大的比热容 热传递 【详解】（1）目前核电站发电是利用原子核发生核裂变释放的核能来发电的，核聚变目前还未被用于核电站发电。 （2）[1]因为水的比热容较大，相同质量的水和其他物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以核电站的核反应堆产生的大量热量传递给冷却剂时，冷却剂通常选用水。 [2]核反应堆产生热量传递给冷却剂时，是内能从一个物体转移到另一个物体，是通过热传递的方式使冷却剂的内能增大。 【即学即练2】电能因其易于运输和转化而被广泛运用，但长远看核能和太阳能将有更广阔的发展空间。 (1)如图是某家庭电能表月初、月末的两次示数，该户本月消耗的电能为_______度。 (2)核电站中，发生的核反应是_______选填（“核裂变”或“核聚变”）。 (3)太阳能热水器是将太阳光能转化为热能的装置。某热水器内盛有100千克温度为25℃的水，受阳光照射水温升高到75℃，这些水吸收了_______焦的热量（）。 【答案】(1)82(2)核裂变(3) 【详解】（1）由图可知，该户本月消耗的电能为 （2）核电站中，是利用核裂变来获取核能，最终转化为电能。 （3）水吸收的热量 知识点03 放射性 （一）放射性 早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫妇等发现铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线。居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫做放射性。 原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如a射线、β射线和γ射线。 （二）三种主要的放射线 射线 组成 穿透本领 a射线 带正电的高速运动的氦原子核 最弱，在空气中只能前进几厘米 β射线 带负电的高速运动的电子流 较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板 γ射线 能量很高的电磁波 很强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 （三）放射性的利与弊 (1)利:少量的放射线可以为人类服务，如r射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；利用放射线可以杀菌。医疗上利用γ射线可以治疗肿瘤等疾病。 (2)弊:过量的高能量的放射线照射对人体和动植物的组织有破坏作用。 【能力拓展】放射性物质不一定是核反应的产物，许多天然物质也具有放射性，如镭、钍等。 【即学即练1】中国成功研发出了先进核裂变能——钍基熔盐堆的第4代核反应堆发电技术，于2021年9月底在甘肃武威启动试运行，创造了又一项奇迹，其技术应用属于世界首次。钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少、使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源和热转换效率高等显著优点。下列有关钍基熔盐堆的说法正确的是（　　） A．钍基熔盐堆不产生核废料 B．钍基熔盐堆需要大量水作冷却剂，因此不可以建在内陆 C．钍基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要低 D．钍基熔盐堆是利用核裂变放出的能量 【解答】解： A．由题意可知，钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少的优点，但不能说钍基熔盐堆不产生核废料，故A错误； B．由题意可知，钍基熔盐堆使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源，所以钍基熔盐堆可以建在内陆，故B错误； C．由题意可知，钍基熔盐堆具有热转换效率高的优点，所以钍基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要高，故C错误； D．由题意可知，中国成功研发出了先进核裂变能——钍基熔盐堆的第4代核反应堆发电技术，则钍基熔盐堆是利用核裂变放出的能量，故D正确。 故选：D。 【即学即练2】中国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，在1亿度超高温度下运行了近10秒。请回答： (1)其反应原理与太阳类似，通过核 _______ （填“聚变”或“裂变”），释放巨大的核能，核能又转化为内能，从而获得高温。 (2)“人造太阳”加热功率达1×1012W，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 ______ 焦，这些电能可供一台功率为2000W的空调连续工作_______小时。 【答案】(1)聚变(2) 【详解】（1）东方超环反应原理与太阳类似，通过核聚变，释放巨大的核能，核能又转化为内能，从而获得高温。 （2）[1]每小时发电量 [2]空调工作时间 【即学即练3】“铀（元素符号为U）”是存在于自然界中的一种稀有化学元素，最常见的两种同位素为U-235和U-238，其中U-235具有放射性，可用于核电站发电。目前从铀矿中提取U-235的主要方法是“气体扩散法”，即让两种原子处于气体状态，利用U-235原子和U-238原子运动速度略有不同而逐渐分离。分离次数越多U-235的浓度就越大。受2011年发生的大地震及海啸影响，日本福岛第一核电站1至3号机组堆芯熔毁，储存了125万吨核污水。日本政府于2023年8月24日开始将福岛核电站的核污水排放至太平洋。请根据以上信息分析： (1)U-235和U-238在原子结构上的主要区别是________。 (2)用气体扩散法分离U-235和U-238的方法，属于________（选填“物理变化”、“化学变化”、“原子核裂变”）。 (3)如图是核电站的工作原理图，核电站在发电的过程中，能量的转化过程为________。 A．核能→机械能→内能→电能 B．核能→内能→机械能→电能 C．核能→电能→内能→机械能 D．核能→电能→机械能→内能 (4)在机组反应堆芯中的锆合金Zr能与水蒸气反应，产生ZrO2和一种可燃性气体，其反应方程式为________。 【答案】(1)中子数不同(2)物理变化(3)B(4) 【详解】（1）U-235和U-238在原子结构上的主要区别是中子数不同。 （2）用气体扩散法分离U-235和U-238的方法，利用U-235原子和U-238原子运动速度略有不同而逐渐分离，属于物理变化。 （3）在核能发电的过程中，核能先转化为水的内能，产生高温高压的蒸气，再推动汽轮机做功，将内能转化为机械能，汽轮机带动发电机，将机械能转化为电能，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B 课堂练习 1. 江南造船厂在2023年底正式发布了全球首型、世界最大的核动力集装箱船船型设计。该船获得核能的途径是（　　） A．轻核裂变 B．轻核聚变 C．重核聚变 D．重核裂变 【解答】解：核动力集装箱船内是通过重核裂变来获取能量的。 故选：D。 2.原子弹与核电站的根本区别是（　　） A．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变 B．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变 C．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率 D．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率 【解答】解：原子弹是核裂变不加控制，在极短的时间内释放出巨大的能量的武器，而用人工控制链式反应的速度和平利用核能，是核电站的原理。 故选：C。 3.有“人造太阳”之称的世界首个全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），由我国科学团队建成并成功运行，不仅创造了1.2亿度101秒、可重复高约束模403秒等10项托卡马克运行的世界纪录，还为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。下列说法不正确的是（　　） A．目前核电站是利用核裂变反应发电的 B．“人造太阳”的原理与原子弹的原理相同 C．超高温是核聚变反应需要满足的条件之一 D．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能 【解答】解：A、目前核电站是利用可控的核裂变反应发电的，故A正确； B、“人造太阳”的原理与氢弹的原理相同，利用的是核聚变，故B错误； C、核聚变必须在极高的温度和压强下进行，故C正确； D、核电站能量转化的过程是：通过核反应把核能转化为内能，得到高温水蒸气；水蒸气推动汽轮机转动，把内能又转化为机械能；汽轮机再带动发电机发电，得到电能，则整个过程中能量转化的正确顺序是：核能→内能→机械能→电能，故D正确。 故选：B。 4.利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。下面有关核电站的说法正确的是（　　） A．核反应堆是利用核聚变原理工作的 B．汽轮机将机械能转化为内能 C．发电机将机械能转化为电能 D．核电站发电和原子弹爆炸时发生的链式反应，都是不加控制的 【解答】解：A、D、核能分为裂变和聚变两种，裂变分为两种：可控链式反应和不可控链式反应，前者主要应用在核反应堆中，后者应用在原子弹中，聚变主要应用在氢弹上，故A、D错误； B、C、核电站发电过程：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，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能，故B错误，C正确。 故选：C。 5.电影《流浪地球》开启了中国科幻电影元年，影片中涉及到许多我们学过的科学知识，以下观点正确的是（　　） A．在太阳内部，发生核裂变产生光和热 B．地球发动机喷射的燃气推动地球前进，说明物体间力的作用是相互的 C．关闭地球发动机后地球仍能向前运动，这是由于受到惯性的作用 D．开启地球发动机使地球加速前进的过程中机械能守恒 【解答】解： A、在太阳内部，每时每刻都发生着核聚变，释放出大量的光和热，故A错误； B、地球发动机喷射燃气推动地球前进，这是利用了物体间的作用是相互的，故B正确； C、一切物体都有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故C错误； D、开启地球发动机使地球加速前进的过程中，发动机对地球做功，使地球的机械能增大，故D错误。 故选：B。 6.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。甲是核电站的原理示意图，乙是两种核反应示意图。下列说法不正确的是（　　）、 A．日本福岛核污染水是C中流出的水 B．核电站核反应堆利用的是A所示的核反应 C．核反应后有核废料，因此它是化学变化 D．根据核电站原理图，能量转化顺序是核能→内能→机械能→电能 【解答】解：A、日本福岛核污染水是核反应堆冷却过程中产生的具有放射性元素的水，也即是C中流出的水，故A说法正确； B、核反应堆是通过可控的核裂变反应释放核能的设备；A是裂变反应，B是聚变反应，故B说法正确； C、核反应中有新原子核产生，而化学反应是原子的重新组合，在反应前后元素种类和原子个数是保持不变的，因此不属于化学变化，故C说法不正确； D、核电站发电过程：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，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能，故D说法正确。 故选：C。 7．2025年1月，中国“人造太阳”成功实现1亿摄氏度1066秒的运行时间，创造了世界纪录。 (1)如图所示是模拟“人造太阳”装置中氘、氚原子核在超高温下发生的________（选填“核裂变”或“核聚变”）核反应； (2)“人造太阳”的核反应中，核能主要转化为________能。 【答案】(1)核聚变(2)内能、光能 【详解】（1）“人造太阳”主要是让氘、氚原子核在超高温下发生核聚变，释放巨大的核能。 （2）核聚变反应中，是核能转化为内能、光能。 8.图甲表示原子核在转变过程中释放能量的方式，图乙是某种光伏发电技术简化电路。 （1）太阳辐射的巨大能量来自图甲中 （选填“A”或“B”）所示的核反应。 （2）当太阳能电池板只为蓄电池充电时，应闭合控制开关 （选填“S1”、“S2”或“S1和S2”）。人们通过电压采样、电流采样来管理光伏电路的工作状态，当断开S1闭合S2时，采样电压为5伏，采样电流为0.6安，定值电阻R电功率是 瓦。 【解答】解：（1）太阳辐射的巨大能量来自图甲中B所示的聚变反应。 （2）当太阳能电池板只为蓄电池充电时，应闭合控制开关S1；人们通过电压采样、电流采样来管理光伏电路的工作状态，当断开S1闭合S2时，采样电压为5伏，采样电流为0.6安，定值电阻R电功率是P＝UI＝5V×0.6A＝3W。 故答案为：（1）B；（2）S1；3。 课后巩固 1. 2023年8月24日，日本福岛第一核电站动核污染水排海，再度引发了全人类对于海洋生态安全的关注、关于核电站及核污染水，下列说法正确的是（　　） A．核电站是利用氢核的聚变产生的能量来发电的 B．核电站的核心是利用核反应堆控制核能平稳地释放 C．核电站的反应堆中放出的核能可以直接转化为电能 D．核污染水排海后不会对陆地淡水资源造成影响 【解答】解：A、核电站是利用原子核裂变产生的能量来发电的，故A错误； B、核反应堆工作的速度和规模是可以认为控制的，核能能平稳地释放，故B正确； C、核电站的反应堆中放出的核能不可以直接转化为电能，故C错误； D、核电站的核废料中具有很多的放射性物质，不可以直接排放到大海中，故D错误。 故选：B。 2. 如图表示用中子轰击铀﹣235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（　　） A．该模型表示的是核聚变 B．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应 C．该反应不会产生放射性物质 D．不能用该反应获得能量的方式来发电 【解答】解：A、该模型表示的是核裂变，故A错误； B、该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应，故B正确； C、过程中产生的氪原子具有放射性，故C错误； D、可以通过核裂变来发电，例如核电站是利用核裂变发电，故D错误。 故选：B。 3.发展核能是解决能源危机的主要出路之一。如图所示为核电站工作流程，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（　　） A．核反应堆：核能转化为机械能 B．蒸汽轮机：机械能转化为内能 C．发电机：电能转化为机械能 D．应用：电能转化为化学能 【解答】解：A．在核反应堆中，核能转化为内能，故A错误； B．水受热以后温度升高，会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，故B错误； C．蒸汽轮机带动发电机转动，发电机将机械能转化为电能，故C错误； D．电池充电时，是将电能转化为化学能的过程，故D正确。 故选：D。 4．位于温州市苍南县的浙江三澳核电站二期工程将采用我国完全自主知识产权的三代核电技术“华龙一号”。关于核电站，下列说法正确的是（　　） A．核电站实现了核能机械能内能电能的能量转化 B．三澳核电站利用了核聚变为电站提供能量 C．核电站周围核辐射严重，所以核电站要远离城市 D．放射性元素放出的射线有射线、射线和射线 【答案】ACD 【详解】A．核电站实现了核能→内能→机械能→电能的能量转化，故A正确； B．三澳核电站利用了可控核裂变为电站提供能量，核聚变还未实现可控发电，故B错误； C．核电站周围核辐射在安全范围内，核电站要远离城市，是为了防止核泄漏危害人们健康，故C正确； D．放射性元素衰变时放出的射线有射线、射线和射线，其中射线穿透能力最强，故D正确。 故选ACD。 5．如图为核聚变的示意图，①②③表示三种原子， “”“”分别表示质子和中子，则图中“”表示的是_________。①和②都可以用符号H来表示，是因为它们原子核内的________相同。 【答案】 中子 质子 【详解】[1][2]如图为核聚变的示意图，氘核和氚核发生聚变，生成氦核和一个中子；③原子中白球增加，图中“●”表示的是中子，“O”表示的是质子；①和②都可以用符号H来表示，是因为它们原子核内的质子数相同，即都是1个质子，这是原子分类的依据。 6．DeepSeek引发AI热潮，某款AI（人工智能）机器人，其温度控制模块通过大量人工神经元（如图为一个人工神经元示意图）连接在一起，并不断变换输入数据来处理信息。 (1)该图中的B模拟的是人脑神经元中的_________ (2)机器人的智能摄像头主要通过感知技术和计算机视觉技术来实现，智能摄像头模拟人类反射弧中的___________。 (3)近年来，我国在科技领域取得了辉煌的成就。下列说法正确的是（　　） A．甲图：国内AI大模型DeepSeek的后台高算力芯片是由半导体材料制成的 B．乙图：2025年春俛机器人跳舞的过程中将电能转化为机械能 C．丙图：核聚变装置“中国环流器三号”获得核能的方式与核电站相同 D．丁图：“神舟十九号”的航天员是靠超声波与地面保持联系的 【答案】(1)细胞体(2)感受器(3)AB 【详解】（1）神经元的功能是神经元受到刺激后能产生兴奋，并能把兴奋传导到其它的神经元。观图可知：感神经元的基本结构包括细胞体和突起两部分，突起包括轴突和树突两种。图中A模拟突起，B模拟细胞体。 （2）反射弧包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五部分。感受器由传入神经末梢组成，能接受刺激产生兴奋。所以机器人的智能摄像头主要通过感知技术和计算机视觉技术来实现，智能摄像头模拟人类反射弧中的感受器。 （3）A．国内AI大模型DeepSeek的后台高算力芯片是由半导体材料制成的，故A正确； B．2025年春晚机器人跳舞的过程中消耗了电能，获得了机械能，所以该过程是将电能转化为机械能，故B正确；C．核电站获得核能方式为核裂变，所以核聚变装置“中国环流器三号”获得核能的方式与核电站不同，故C错误；D．“神舟十九号”的航天员是靠电磁波与地面保持联系的，故D错误。故选AB。 7. 目前世界上最先进的核潜艇是美国“海狼”级核潜艇，其中有一艘“吉米⋅卡特”号核潜艇如图甲所示，其部分性能参数如表所示： 舰号 吉米⋅卡特（SSN23） 水下最大航速 38节 水下排水量 9124t 水下巡航速度 20节 水面排水量 8060t 最大潜深 610m 艇长 107.6m 核反应堆 1座S6W型压水堆 艇宽 12.9m 发动机最大功率 33.57兆瓦 （1）核潜艇的动力来源于一座功率很大的核反应堆，核反应堆的能量来源于 （填“重核裂变”或“轻核聚变”）。 （2）根据该潜艇的性能参数，计算潜艇浮出水面时露出水面的体积（海水的密度按1克/厘米3计算）。 （3）该核潜艇在水下匀速航行时，所受阻力与速度的关系如图乙所示，当它在水下巡航时，其动力功率约多少？（1节≈0.5m/s） 【解答】解： （1）核潜艇的核反应堆是利用原子核发生裂变释放能量来工作的； （2）由表格可知潜艇在水下航行时m水下排＝9124t＝9.124×106kg， 则核潜艇浮出水下航行时的排水体积：V潜艇＝V水下排9.124×103m3； 在水面上航行时，m水面排＝8060t＝8.06×106kg， 则核潜艇浮出水面航行时的排水体积：V水面排8.06×103m3， 则核潜艇浮出水面时露出水面的体积：V露＝V潜艇﹣V水面排＝9.124×103m3﹣8.06×103m3＝1.064×103m3； （3）根据二力平衡可知，动力F与阻力f相等，即它在水下航行速度为20节时，由图象可知：F＝f＝30×104N， 因此动力的功率为P＝Fv＝30×104N×20×0.5m/s＝3×106W。 答：（1）重核裂变； （2）潜艇浮出水面时露出水面的体积1.064×103m3； （3）当它在水下巡航时，其动力功率为3×106W。 46 / 46 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $