2.4-2.5核能 能的转化与能量守恒-2026-2027学年九年级科学上册同步精讲精练（新教材，浙教版）

本讲义聚焦初中科学“能的转化与能量守恒”核心内容，系统梳理核能（裂变、聚变）、核电站工作原理、放射性现象，以及能的转化与转移、能量守恒定律、能的转化方向性等知识点，构建从核能产生到能量规律应用的完整学习支架。 资料通过表格对比裂变与聚变差异，结合“华龙一号”核电站等实例解析能量转化，分题型突破解题难点，融入科学观念与科学思维培养。课中辅助教师清晰授课，课后助力学生通过基础与强化训练查漏补缺，提升知识应用能力。

第2章 能的转化与能量守恒 第4节 核能 第5节 能的转化与能量守恒 ◆网络构建 ◆课本导学 一、裂变和聚变 二、核能的和平利用——核电站 三、放射性 四、能的相互转化 五、能量守恒定律 六、能的转移和转化的方向性 ◆解题突破 题型1 核能的利用 题型2 能的转化和转移 题型3 能量守恒定律的应用 ◆基础训练 考点1 放射性 考点2 裂变和聚变 考点3 能的相互转化 考点4 核能的和平利用——核电站 考点5 能量的转化与守恒定律 考点6 能量的转移和转化的方向性 易错点 易混淆能量的转化和转移 ◆强化训练 一、裂变和聚变 1.核能 概念 原子核是由质子和中子依靠强大的核力结合而成的。一旦质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。 获得途径 原子核的裂变和原子核的聚变 【名师讲解】原子的结构示意图 2.核裂变 含义 核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个质量中等的原子核，同时释放出巨大的能的现象。 举例 中子轰击铀-235，铀核就会分裂成2个新核(氪核和钡核)，并释放出核能，同时产生2~3个新的中子。1kg铀原子核全部裂放出的化学能铀-235原子核变为氪核和钡核时释放出的核能，超过了2000t煤完全燃烧释 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 应用 (1)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。 (2)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 火柴盒模拟链式反应 3.核聚变 含义 核聚变是2个质量很小的原子核结合成新原子核，同时释放出能的现象。由于核聚变需要极高的温度引发，所以核聚变也叫热核反应 图示 氘核（核内有1个质子、1个中子的氢核）和氚核（核内有1个质子、2个中子的氢核）在超高温下聚合成氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的核能 释放能量情况 消耗质量相同的核材料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要更多 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。 辨析：核裂变与核聚变的比较 比较 核裂变 核聚变 定义 较大原子核分裂为较小原子核的过程 质量较小的原子核结合成较大原子核的过程 条件 用中子轰击较大原子核 超高温 释放核能大小 巨大 更加巨大 是否可以控制 可利用核反应堆控制链式反应的速度 目前，核聚变反应速度还不能人为控制 应用 原子弹、核电站 氢弹 【知识拓展】核聚变需要的温度极高，目前只能依靠核裂变给它提供爆炸来引爆。例如，氢弹就必须要用原子弹。当前，人类还不能控制核聚变使其和平地释放能量。 【例1】下列关于核能的说法正确的是（ ） A.核能和煤、石油一样都是常规能源，而不是新能源 B.核能是可再生能源 C.原子核发生裂变和聚变都会释放出巨大的能量 D.氢弹爆炸就是核裂变发生链式反应的结果 二、核能的和平利用——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。 1.核电站 核反应堆 可控制地进行核反应的装置称为核反应堆。核反应堆是核电站的核心部分，它以铀为核燃料。 核电站的原理 利用核反应堆提供的能，使水变成水蒸气，再利用高温高压的水蒸气推动汽轮发电机发电 工作过程 ①第一回路中的水被水泵压入反应堆，在那里加热，然后进入热交换器，把热量传给第二回路的水以后，又被水泵压回到反应堆里。 ②在热交换器内，第二回路的水经加热变成高温高压蒸汽，送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度和压强都降低，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 核电站的能量转化 核电站的特点 ①消耗燃料少，产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量； ②特别适用于缺少化石能源和水力资源的地区； ③建设成本较高，技术含量高，但原料成本相对偏低； ④核电站需要防止放射性物质泄漏，以免造成放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣。 【名师讲解】①核能发电不像化石燃料发电那样排放大量的污染物质到大气中，不会造成空气污染；②核反应堆用来控制链式反应的速度，以缓慢、平稳地释放核能；③核裂变的反应速度可以通过核反应堆进行控制，核聚变的反应速度现在还无法控制。 2.核能的和平利用 人们虽然能够控制核裂变反应的速度，但还没有找到实用的控制核聚变反应的方式，直到现在人类还不能和平利用核聚变的能。科学家一直致力于探索核聚变的控制途径。受控的核聚变能够为人类提供几乎取之不尽的理想、洁净的能，人类一旦能够稳定地获取核聚变能，将不再有“能源危机”。 【例2】“华龙一号”核电技术是我国核电企业研发设计的具有完全自主知识产权的核电创新成果，也是中国核电走向世界的“国家名片”。核反应堆内发生核反应后产生大量的热，使第一回路中的水成为高温高压水后进入蒸汽发生器，在其中将第二回路中的水加热成为高温高压水蒸气，驱动汽轮机运转，汽轮机带动发电机发电。下列说法不正确的是（ ） A.核反应堆是利用核裂变产生核能的 B.蒸汽发生器内通过热传递改变水的内能 C.汽轮机工作时将机械能转化为内能 D.发电机的工作原理是电磁感应 三、放射性 1.放射性：物质具有发出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素。如1896年，法国科学家贝克勒尔发现，铀和含铀矿物能够发出看不见的射线；1898年，居里夫人发现，含铀矿物中还存在两种能够发出更强射线的新元素——钋和镭。 【名师讲解】核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备。核反应堆内的铀核发生裂变时，会释放能量，也会产生射线。如果射线泄漏到反应堆外面，就会对人和其他生物造成伤害。 2.天然放射性元素 研究发现，许多天然存在的元素也具有放射性，它们自发地发出射线的现象称为天然放射性现象。一种元素具有放射性，那么无论它是以单质还是以化合物形式存在，都具有放射性。放射性的强度不受温度、外界压强的影响。 3.三种主要的放射线 射线 组成 穿透本领 α射线 带正电的高速运动的氦原子核流 穿透能力不强，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 穿透能力较强，能穿透几毫米厚的铝板 γ射线 高能的电磁波，不带电(中性) 穿透能力极强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 4.放射性的利与弊 利 工业 利用放射线来测量物体厚度；利用γ射线对机械设备进行探伤 农业 利用放射线照射种子，使其发生变异，培育新的优良品种；利用用放射线可以杀菌 医疗 利用γ射线治疗癌症 弊 过量的高能量的放射线照射对人体和动物的组织有破坏作用 【名师讲解】发生核反应时会释放大量的核辐射，主要有α、β、γ三种射线。这三种射线在科研、工业、医疗等领域有广泛的应用，但超过安全剂量范围的射线会对人体造成伤害，也因此在核辐射强度很高的场所都有如图所示的警示标志。 四、能的相互转化 1.能的转化和转移 (1)实验探究（教材第88页） 现象 金属勺放入热水中 A物上升，B物下降 森林火灾 特技跳伞 分析 热水温度高于金属勺温度，当金属勺放入热水中时，金属勺内能增加，热水内能减少 A物上升，重力势能增加；B物下降，重力势能减少 森林中的树木具有化学能，树木燃烧将化学能转化为内能 高空中的跳伞运动员具有重力势能，下落过程中重力势能转化为动能 总结 能的形式没有变化，而是从一个物体传递给另一个物体(或从物体的一部分转移到另一部分)的过程叫作能的转移 能由一种形式转化为另一种形式的过程叫作能的转化，在一定条件下，各种形式的能可以相互转化 【名师讲解】汽车紧急刹车时轮胎与地面剧烈摩擦，温度快速升高，机械能转化为内能。 (2)太阳能的转化 (3)人体所需能的来源及转化：人体所需的能都来自食物，食物消化后被吸收，食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等。 (4)火力发电厂的能量转化：燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能来加热水，蒸汽驱动涡轮机转动，将内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能。 火力发电厂 (5)化学能的转化：化学反应涉及构成物质的微粒的重新排列，同时还伴随着能的变化。不过，不同的化学反应能的变化的大小是不同的，有些化学反应中能的变化非常细微。只有用灵敏的仪器才能检测到，有些化学反应中能的变化非常明显。化学反应中能的形式通常表现为热、光、电等，如烟花燃放，将化学能转化为光能和内能；蓄电池放电是将化学能转化为电能和内能。 ◆教材<思考与讨论>见教材第91页 1.热泉水喷发的能来自岩浆内能。因为间歇泉多位于火山活跃的地带，所以炙热的岩浆将内能传递给泉水，泉水升温产生水蒸气，内能转化为机械能，进而热泉水喷发。 2.青蛙消耗了化学能，这些能转化为机械能。青蛙获得了化学能和机械能，这些能来自食物的化学能。 2.能的转化的普遍性 (1)自然界中各种形式的能都不是孤立的，不同形式的能可以在一定条件下相互转化，也可以在不同的物体间相互转移。 (2)能的转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化总伴随着能的相互转化。 ◆教材<思考与讨论>见教材第92页 氢氧化钠在水中溶解时，化学能转化为内能；硝酸铵在水中溶解时，内能转化为化学能。 【例3】从能的转化角度来看，下列说法错误的是（ ） A.篮球加速下落时，重力势能转化为动能 B.干电池对外供电时，将电能转化为化学能 C.陨石坠人大气层发光发热的过程中，机械能转化为内能 D.液化气燃烧的过程是化学能转化为内能 【例4】人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量。太阳能转化为其他形式能量的方式有三种：是光热转换，例如用太阳能集热器把水加热；二是光化转换，把太阳能转化为化学能；三是光电转换，把太阳能转化为电能。下图画出了这三种转化的框图。其中椭圆表示转化的装置或物体，菱形表示由太阳能转化成的另一种能量形式。请在图中的三个空白处填入相关的文字。 五、能量守恒定律 1.能量守恒定律 内容 能量既不会消灭，也不会创生，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，能的总量保持不变。这就是能量守恒定律。 意义 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动；无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。 ◆教材<思考与讨论>见教材第93页 用电动机提升重物时，消耗的电能没有全部转化为重物的机械能，部分电能转化为内能。把转化后的各种形式的能全部加起来，跟电动机消耗的电能相等。 【教材延伸】机械能守恒和能量守恒的区别与联系 (1)机械能守恒需要满足一定的条件，能量守恒不需要条件。 机械能守恒的条件是只存在动能和势能之间的转化。若还有其他形式的能参与转化过程，则机械能总量发生改变，机械能不再守恒。例如，木块沿斜面下滑过程中克服摩擦力做功，木块机械能的总量将减少，损失的机械能转化为了内能。但能量守恒定律的成立是无条件的，它适用于一切变化过程。 (2)机械能守恒是能量守恒的特殊情况。机械能守恒时，能只在势能和动能之间转化，总能量一定是守恒的。 2.永动机(含教材第94页思考与讨论答案) (1)永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器。 (2)从能量守恒的角度分析永动机不可能实现的原因： ①事实证明，在能的转化过程中，只要有运动，摩擦就不可避免，就会产生热，这样运动的能就会减少，如果不补充能，运动最终会停止； ②即使机器在没有能损失的情况下能够维持自身的运转，但由于能量守恒，也不可能提供额外的能源源不断地对外做功。所以永动机是不可能制成的。 【例5】根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（ ） A.出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进 B.两个斜面平滑对接，小球从一侧斜面滚下后，继续冲上另一侧斜面 C.电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止 D.随着科学技术的不断发展和提高，永动机是可以制成的 六、能的转移和转化的方向性 1.能的转移有方向性 (1)内容：内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体。 (2)实例 ①烧杯中的热水变冷是内能自发地从高温物体(热水)转移到低温物体(空气)； ②电冰箱和空调制冷都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体，这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件，即消耗电能，电动机(压缩机)对其做功。 2.能的转化有方向性 内容 机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能 实例 汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转化为地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能却不能再次转化为汽车的机械能使汽车重新启动 【特别提醒】能可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的。 汽车在行驶的过程中，消耗了汽油中的化学能，得到了机械能，此外一部分机械能转化为内能散失 了，而这些内能无法再自动汇集起来用于驱动汽车。 【例6】________能只能自发地从高温物体转移到低温物体，而不能反向进行。如图所示，冬天，暖气中水的内能传递给房间里的空气，供人们取暖；但散失到空气中的这些能不能自动聚集起来供人们再使用。上述事例说明：能的转化和转移是有________性的。请再举一个符合这一规律的例子：_______________________________________________________________。 【名师讲解】类比可以开花、结果的植物的生长过程有方向性，总是按照生根→发芽→开花→结果这样的方向进行 解题突破 ◆题型1 核能的利用 考查1核裂变和核聚变 【例1】(临海期末)台州已成为发电大市，有多种发电方式。如图甲所示为三门核电站发电流程图，目前核电站主要利用________ (选填"核聚变"或"核裂变")获得核能。如图乙所示为温岭江厦潮汐发电站的工作原理图，从能量转化角度来说，就是利用海水的________能，通过水轮发电机转化为电能。 【易错警示】核电站和原子弹是根据核裂变原理制造的；氢弹是根据核聚变原理制造的，要注意区分。 考查2 能量转化过程 【例2】(湖州模拟)目前，在我国能源结构中，核能在构建清洁低碳能源体系中起到关键作用，可以与风能、光能等清洁能源互为补充，协同发展。如图是核电站发电及利用的工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，下列说法正确的是（ ） A.核反应堆：核能转化为内能 B.蒸汽轮机：化学能转化为机械能 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 ◆题型2 能的转化和转移 【例3】从能的转化的角度来看，下列说法错误的是（ ） A.电风扇工作时主要将电能转化为机械能 B.铅蓄电池充电时将化学能转化为电能 C.发电机工作时主要将机械能转化为电能 D.电水壶工作时将电能转化为内能 【方法点拨】抓住初、末的能的形式分析能的转化过程 判断能的转化时，要看消耗了什么能，得到了什么能，消耗的能转化为得到的能。如果不能对某个过程中能的种类的变化进行正确分析，就会出现判断错误。 题型3 能量守恒定律的应用 【例4】如图所示为某校的课堂演示情境，教授将一个质量为15.5kg的摆球从下巴处由静止放手，结果摆球摆回时并没有碰到他的下巴，教授的一句"物理生效了，我还活着"让人回味悠长。下列关于此实验的说法正确的是（ ） A.摆球在摆动过程中机械能保持不变 B.摆球在摆动过程中机械能不断减少 C.摆球在摆动过程中内能转化为机械能 D.此过程不遵循能量守恒定律 【归纳总结】机械能守恒与能量守恒 关于机械能的守恒问题，我们要明确机械能不守恒并不表示能的总量不守恒，机械能有时虽然减少了，但只是转化成了其他形式的能，能的总量是守恒的。 考点1 放射性 1.下列关于放射性现象､原子核和核能的说法中，正确的是（ ） A.通过对放射性现象的研究，物理学家确认，原子核由质子和电子组成 B.放射性现象有着广泛的应用，但是过量的辐射对人体有害 C.目前的核电站是利用核聚变释放的核能来发电的 D.核聚变的原料“铀”在地球上的储量非常有限 2.铱−192发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发出的物质，最有可能用于金属内部探伤的是________。 考点2 裂变和聚变 3.（2026浙江绍兴期末)核电站利用了________的核裂变。我国自主设计､建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫核_____（填“裂”或“聚”）变。 【知识归纳】目前人类获取核能有两种方式：核裂变和核聚变；核电站是利用可控的链式反应(核裂变)来发电的。 4.（2026浙江宁波期中)2025年4月16日，全球首个陆上商用模块式小型堆“玲龙一号”首台主泵成功就位，这进一步彰显了我国在新型核能系统的综合实力。它利用如图所示的核反应释放的能量来发电，该反应属于核____________(填“裂变”或“聚变”)，与太阳内部发生的核反应____________(填“相同”或“不同”)。 考点3 核能的和平利用——核电站 5.（2026浙江杭州期末)“华龙一号”是中国核电走向世界的“国家名片”。关于核电站，下列说法中不正确的是（ ） A.核电站的核心是核反应堆，它可以将核能转化为内能 B.核电站是利用核聚变产生的能量来发电的 C.反应堆中的反应是可控的 D.核能的使用需要防止放射性造成的伤害 6.（2025浙江杭州期末)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 【知识归纳】裂变的利用： ①核电站：利用核燃料在核反应堆中发生裂变时释放的能量来工作，将核能转变成内能来加热水产生蒸汽。这些蒸汽进入汽轮机，带动发电机发电，从而实现机械能向电能的转变。 ②原子弹：链式反应不加控制，大量原子核会在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。 考点4 能的相互转化 7.（2025浙江杭州调研)下列说法中正确的是（ ） A.电饭锅工作时，将内能转化为电能 B.电风扇工作时，将机械能转化为电能 C.干电池给灯泡供电时，将电能转化为化学能 D.在阳光照射时，太阳能电池将太阳能转化为电能 8. 2025年9月24日，我国太原卫星发射中心在山东日照附近海域使用捷龙三号运载火箭，成功将吉利星座06组卫星和北大时空星01试验星送入预定轨道，发射任务获得圆满成功。燃料燃烧推进卫星运动，主要发生的能量转化是（ ） A.化学能→内能→机械能 B.电能→光能→化学能 C.核能→内能→动能 D.太阳能→电能→热能 考点5 能量的转化与守恒定律 9.下图是小嘉制作的“能的转化与守恒”概念图(部分)。 请你在概念图中填入合适的内容。①________________；②____________。 10.（2025浙江温州期末)如图所示，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始下滑，沿光滑轨道到达B点后离开(不计空气阻力)，在小球由A点运动到O点的过程中，小球的重力势能是____________(填“增大”“不变”或“减小”)的，小球在B点的机械能____________(填“大于”“等于”或“小于”)在A点的机械能，小球离开B点后的运动轨迹可能是图中的_____ (填“𝑎”“𝑏”“𝑐”或“d”)曲线。 考点6 能量的转移和转化的方向性 11.（2025浙江衢州期末)各种形式的能量都不是孤立的，都可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向性的，下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是（ ） A.①②③④ B.②③④① C.④③①② D.②①③④ 12.（2026浙江杭州模拟)某铁路车站的节能设计方案如图所示，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。列车刹车过程中，由于摩擦，一些机械能会转化成内能散失在空气中，散失在空气中的内能却不能自动再转化为________________，这是因为能量的转化或转移具有方向性；缓坡设计能够以______________ (填“动能”“重力势能”或“内能”)的形式储存能量，减少因刹车引起的损耗，起到节能作用。 易错点 易混淆能量的转化和转移 13.下列四种现象中，只发生能的转移而不发生能的转化的是（ ） A.太阳能发电 B.闭合开关后，灯泡发光 C.烧水时，水蒸气顶起壶盖 D.冬天，用手摸户外的金属栏杆时手变冷 【易错警示】能量在两个物体之间转移时，能的形式不变；各种形式的能量在一定条件下可以相互转化，转化后能的形式改变。 1.据报道，2022年12月，核聚变研究领域取得突破性进展。科学家在使用激光的聚变实验中首次实现了净能量增益，即产生的能量比注入的能量还要多。这意味着，人类未来有望结束对化石燃料的依赖，或将拥有一个安全、绿色、用之不竭的能源选项。现阶段，核聚变使用的核材料是下列中的（ ） A.氢(H) B.氦(He) C.铀(U) D.钚(Pu) 2.中科院的“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置的调试运行成功，使我国在该领域的研究处于世界前列。氘和氚是核聚变的原料(氘原子核、氚原子核都只有1个质子，但含不同数目的中子)，聚变发生后，氘、氚原子核转变为氦原子核(氦原子核内有2个质子)。根据以上叙述，下列说法正确的是（ ） A.核聚变中原子不变，没有变成新的原子 B.氘原子和氚原子属于不同种元素 C.氘原子和氚原子属于同种元素的两种不同原子 D.氘原子和氚原子相对原子质量相同 3.[2025温州十二中月考]如图是获取核能途径的模型图之一。下列叙述错误的是（ ） A.该模型表示的是核聚变 B.原子弹运用的就是该模型所展示的原理 C.该反应会产生放射性物质 D.目前还不能用该反应获得能量的方式来发电 4.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 5.（2025浙江湖州期末)能量的转化是自然界普遍存在的现象。下列关于能量转化的分析不正确的是（ ） A.水果电池：电能→化学能 B.电灯发光：电能→光能 C.光合作用：光能→化学能 D.钻木取火：机械能→内能 【关键点拨】能量转化的过程中，必定有一种能量减少，另一种能量增加；分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加了，总是减少的能量转化为增加的能量。 6.（2026浙江温州期末)(多选)如图是某射击运动员测试子弹究竟能穿过多少个水气球的实验。实验中子弹在穿过第四个水气球时就被挡了下来，而且子弹由于熔化发生形变。针对以上过程，下列说法中正确的是（ ） A.子弹在水气球中运动时，将机械能转化为了内能 B.此过程不遵循能量守恒定律 C.气球内水温变化不大，水的内能不变 D.子弹熔化变形，是通过做功的方式使内能增大的 7.（2026浙江绍兴期末)在“航天日”主题活动中，小明用塑料瓶自制了“水火箭”(如图所示)。发射时，“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力。“水火箭”飞出后，瓶内气体内能____________，在整个过程中，能量的总量是__________。(两空均填“增大”“减小”或“不变”) 甲 乙 8.（2025浙江宁波模拟)“绿电”越来越受到全世界的欢迎，风力发电就是绿色电力。一台中型的风力发电机，在风力稳定的情况下，风机叶片的旋转速度比电风扇慢许多，转一圈平均需3s，风机叶片转200圈可以发电250kW⋅h。请回答下列问题： （1）从能量转化的角度分析，风力发电是将______________转化为电能。 （2）在风力稳定的情况下，该发电机发电功率为W。 9.有一种古老玩具叫“饮水鸟”，其内部装有乙醚液体，鸟头(上球)四周包有棉花，平时如图甲所示，鸟身略向前倾，上球和下球空间中充满乙醚的饱和蒸汽。当给鸟嘴滴上水后，水蒸发吸热，使上球中乙醚蒸气的温度下降，气压减小，下球中的部分乙醚被压到上球，于是形成如图乙所示的状态，鸟嘴“喝水”。同时上､下球中的乙醚蒸气混合，气压趋于一致，上球中的乙醚由于重力又回流到下球，“饮水鸟”的姿态又回到图甲的状态，如此循环往复。“饮水鸟”获得的机械能是由气体的__________能转化而来的。 20 / 20 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2章 能的转化与能量守恒 第4节 核能 第5节 能的转化与能量守恒 ◆网络构建 ◆课本导学 一、裂变和聚变 二、核能的和平利用——核电站 三、放射性 四、能的相互转化 五、能量守恒定律 六、能的转移和转化的方向性 ◆解题突破 题型1 核能的利用 题型2 能的转化和转移 题型3 能量守恒定律的应用 ◆基础训练 考点1 放射性 考点2 裂变和聚变 考点3 能的相互转化 考点4 核能的和平利用——核电站 考点5 能量的转化与守恒定律 考点6 能量的转移和转化的方向性 易错点 易混淆能量的转化和转移 ◆强化训练 一、裂变和聚变 1.核能 概念 原子核是由质子和中子依靠强大的核力结合而成的。一旦质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。 获得途径 原子核的裂变和原子核的聚变 【名师讲解】原子的结构示意图 2.核裂变 含义 核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个质量中等的原子核，同时释放出巨大的能的现象。 举例 中子轰击铀-235，铀核就会分裂成2个新核(氪核和钡核)，并释放出核能，同时产生2~3个新的中子。1kg铀原子核全部裂放出的化学能铀-235原子核变为氪核和钡核时释放出的核能，超过了2000t煤完全燃烧释 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 应用 (1)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。 (2)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 火柴盒模拟链式反应 3.核聚变 含义 核聚变是2个质量很小的原子核结合成新原子核，同时释放出能的现象。由于核聚变需要极高的温度引发，所以核聚变也叫热核反应 图示 氘核（核内有1个质子、1个中子的氢核）和氚核（核内有1个质子、2个中子的氢核）在超高温下聚合成氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的核能 释放能量情况 消耗质量相同的核材料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要更多 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。 辨析：核裂变与核聚变的比较 比较 核裂变 核聚变 定义 较大原子核分裂为较小原子核的过程 质量较小的原子核结合成较大原子核的过程 条件 用中子轰击较大原子核 超高温 释放核能大小 巨大 更加巨大 是否可以控制 可利用核反应堆控制链式反应的速度 目前，核聚变反应速度还不能人为控制 应用 原子弹、核电站 氢弹 【知识拓展】核聚变需要的温度极高，目前只能依靠核裂变给它提供爆炸来引爆。例如，氢弹就必须要用原子弹。当前，人类还不能控制核聚变使其和平地释放能量。 【例1】下列关于核能的说法正确的是（ ） A.核能和煤、石油一样都是常规能源，而不是新能源 B.核能是可再生能源 C.原子核发生裂变和聚变都会释放出巨大的能量 D.氢弹爆炸就是核裂变发生链式反应的结果 【答案】C 【解析】A、人类利用核能的时间还相对较短，在很多国家还无法掌握这一技术，因此应属于新能源，故说法错误，不合题意；B、核能是利用放射性核燃料来释放能量的，而这些物质在地球上的储量是一定的，因此，属不可再生能源，故说法错误，不合题意；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、原子弹是利用核裂变的链式反应原理，氢弹是利用的核聚变，故说法错误，不合题意。 二、核能的和平利用——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。 1.核电站 核反应堆 可控制地进行核反应的装置称为核反应堆。核反应堆是核电站的核心部分，它以铀为核燃料。 核电站的原理 利用核反应堆提供的能，使水变成水蒸气，再利用高温高压的水蒸气推动汽轮发电机发电 工作过程 ①第一回路中的水被水泵压入反应堆，在那里加热，然后进入热交换器，把热量传给第二回路的水以后，又被水泵压回到反应堆里。 ②在热交换器内，第二回路的水经加热变成高温高压蒸汽，送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度和压强都降低，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 核电站的能量转化 核电站的特点 ①消耗燃料少，产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量； ②特别适用于缺少化石能源和水力资源的地区； ③建设成本较高，技术含量高，但原料成本相对偏低； ④核电站需要防止放射性物质泄漏，以免造成放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣。 【名师讲解】①核能发电不像化石燃料发电那样排放大量的污染物质到大气中，不会造成空气污染；②核反应堆用来控制链式反应的速度，以缓慢、平稳地释放核能；③核裂变的反应速度可以通过核反应堆进行控制，核聚变的反应速度现在还无法控制。 2.核能的和平利用 人们虽然能够控制核裂变反应的速度，但还没有找到实用的控制核聚变反应的方式，直到现在人类还不能和平利用核聚变的能。科学家一直致力于探索核聚变的控制途径。受控的核聚变能够为人类提供几乎取之不尽的理想、洁净的能，人类一旦能够稳定地获取核聚变能，将不再有“能源危机”。 【例2】“华龙一号”核电技术是我国核电企业研发设计的具有完全自主知识产权的核电创新成果，也是中国核电走向世界的“国家名片”。核反应堆内发生核反应后产生大量的热，使第一回路中的水成为高温高压水后进入蒸汽发生器，在其中将第二回路中的水加热成为高温高压水蒸气，驱动汽轮机运转，汽轮机带动发电机发电。下列说法不正确的是（ ） A.核反应堆是利用核裂变产生核能的 B.蒸汽发生器内通过热传递改变水的内能 C.汽轮机工作时将机械能转化为内能 D.发电机的工作原理是电磁感应 【答案】C 【解析】汽轮机工作时将内能转化为机械能，故C错误。 三、放射性 1.放射性：物质具有发出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素。如1896年，法国科学家贝克勒尔发现，铀和含铀矿物能够发出看不见的射线；1898年，居里夫人发现，含铀矿物中还存在两种能够发出更强射线的新元素——钋和镭。 【名师讲解】核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备。核反应堆内的铀核发生裂变时，会释放能量，也会产生射线。如果射线泄漏到反应堆外面，就会对人和其他生物造成伤害。 2.天然放射性元素 研究发现，许多天然存在的元素也具有放射性，它们自发地发出射线的现象称为天然放射性现象。一种元素具有放射性，那么无论它是以单质还是以化合物形式存在，都具有放射性。放射性的强度不受温度、外界压强的影响。 3.三种主要的放射线 射线 组成 穿透本领 α射线 带正电的高速运动的氦原子核流 穿透能力不强，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 穿透能力较强，能穿透几毫米厚的铝板 γ射线 高能的电磁波，不带电(中性) 穿透能力极强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 4.放射性的利与弊 利 工业 利用放射线来测量物体厚度；利用γ射线对机械设备进行探伤 农业 利用放射线照射种子，使其发生变异，培育新的优良品种；利用用放射线可以杀菌 医疗 利用γ射线治疗癌症 弊 过量的高能量的放射线照射对人体和动物的组织有破坏作用 【名师讲解】发生核反应时会释放大量的核辐射，主要有α、β、γ三种射线。这三种射线在科研、工业、医疗等领域有广泛的应用，但超过安全剂量范围的射线会对人体造成伤害，也因此在核辐射强度很高的场所都有如图所示的警示标志。 四、能的相互转化 1.能的转化和转移 (1)实验探究（教材第88页） 现象 金属勺放入热水中 A物上升，B物下降 森林火灾 特技跳伞 分析 热水温度高于金属勺温度，当金属勺放入热水中时，金属勺内能增加，热水内能减少 A物上升，重力势能增加；B物下降，重力势能减少 森林中的树木具有化学能，树木燃烧将化学能转化为内能 高空中的跳伞运动员具有重力势能，下落过程中重力势能转化为动能 总结 能的形式没有变化，而是从一个物体传递给另一个物体(或从物体的一部分转移到另一部分)的过程叫作能的转移 能由一种形式转化为另一种形式的过程叫作能的转化，在一定条件下，各种形式的能可以相互转化 【名师讲解】汽车紧急刹车时轮胎与地面剧烈摩擦，温度快速升高，机械能转化为内能。 (2)太阳能的转化 (3)人体所需能的来源及转化：人体所需的能都来自食物，食物消化后被吸收，食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等。 (4)火力发电厂的能量转化：燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能来加热水，蒸汽驱动涡轮机转动，将内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能。 火力发电厂 (5)化学能的转化：化学反应涉及构成物质的微粒的重新排列，同时还伴随着能的变化。不过，不同的化学反应能的变化的大小是不同的，有些化学反应中能的变化非常细微。只有用灵敏的仪器才能检测到，有些化学反应中能的变化非常明显。化学反应中能的形式通常表现为热、光、电等，如烟花燃放，将化学能转化为光能和内能；蓄电池放电是将化学能转化为电能和内能。 ◆教材<思考与讨论>见教材第91页 1.热泉水喷发的能来自岩浆内能。因为间歇泉多位于火山活跃的地带，所以炙热的岩浆将内能传递给泉水，泉水升温产生水蒸气，内能转化为机械能，进而热泉水喷发。 2.青蛙消耗了化学能，这些能转化为机械能。青蛙获得了化学能和机械能，这些能来自食物的化学能。 2.能的转化的普遍性 (1)自然界中各种形式的能都不是孤立的，不同形式的能可以在一定条件下相互转化，也可以在不同的物体间相互转移。 (2)能的转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化总伴随着能的相互转化。 ◆教材<思考与讨论>见教材第92页 氢氧化钠在水中溶解时，化学能转化为内能；硝酸铵在水中溶解时，内能转化为化学能。 【例3】从能的转化角度来看，下列说法错误的是（ ） A.篮球加速下落时，重力势能转化为动能 B.干电池对外供电时，将电能转化为化学能 C.陨石坠人大气层发光发热的过程中，机械能转化为内能 D.液化气燃烧的过程是化学能转化为内能 【答案】B 【解析】干电池对外供电，是将化学能转化为电能的过程，B错误。 【例4】人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量。太阳能转化为其他形式能量的方式有三种：是光热转换，例如用太阳能集热器把水加热；二是光化转换，把太阳能转化为化学能；三是光电转换，把太阳能转化为电能。下图画出了这三种转化的框图。其中椭圆表示转化的装置或物体，菱形表示由太阳能转化成的另一种能量形式。请在图中的三个空白处填入相关的文字。 答图 答案：见答图。 五、能量守恒定律 1.能量守恒定律 内容 能量既不会消灭，也不会创生，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，能的总量保持不变。这就是能量守恒定律。 意义 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动；无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。 ◆教材<思考与讨论>见教材第93页 用电动机提升重物时，消耗的电能没有全部转化为重物的机械能，部分电能转化为内能。把转化后的各种形式的能全部加起来，跟电动机消耗的电能相等。 【教材延伸】机械能守恒和能量守恒的区别与联系 (1)机械能守恒需要满足一定的条件，能量守恒不需要条件。 机械能守恒的条件是只存在动能和势能之间的转化。若还有其他形式的能参与转化过程，则机械能总量发生改变，机械能不再守恒。例如，木块沿斜面下滑过程中克服摩擦力做功，木块机械能的总量将减少，损失的机械能转化为了内能。但能量守恒定律的成立是无条件的，它适用于一切变化过程。 (2)机械能守恒是能量守恒的特殊情况。机械能守恒时，能只在势能和动能之间转化，总能量一定是守恒的。 2.永动机(含教材第94页思考与讨论答案) (1)永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器。 (2)从能量守恒的角度分析永动机不可能实现的原因： ①事实证明，在能的转化过程中，只要有运动，摩擦就不可避免，就会产生热，这样运动的能就会减少，如果不补充能，运动最终会停止； ②即使机器在没有能损失的情况下能够维持自身的运转，但由于能量守恒，也不可能提供额外的能源源不断地对外做功。所以永动机是不可能制成的。 【例5】根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（ ） A.出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进 B.两个斜面平滑对接，小球从一侧斜面滚下后，继续冲上另一侧斜面 C.电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止 D.随着科学技术的不断发展和提高，永动机是可以制成的 【答案】B 【解析】出膛的子弹射穿木板，这一过程中子弹和木板摩擦，部分动能转化成内能，射穿木板后子弹的动能减小，速度必将减缓，故A错误。两个斜面平滑对接，小球从一侧斜面滚下后，由于小球具有动能，会继续冲上另一侧斜面，故B正确。在电水壶的使用过程中，消耗了电能，使水的温度升高，内能增加直至沸腾，断电后，水不能继续吸热，沸腾会停止，故C错误。永动机违背了能量守恒定律，是不可能制成的，故D错误。 六、能的转移和转化的方向性 1.能的转移有方向性 (1)内容：内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体。 (2)实例 ①烧杯中的热水变冷是内能自发地从高温物体(热水)转移到低温物体(空气)； ②电冰箱和空调制冷都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体，这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件，即消耗电能，电动机(压缩机)对其做功。 2.能的转化有方向性 内容 机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能 实例 汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转化为地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能却不能再次转化为汽车的机械能使汽车重新启动 【特别提醒】能可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的。 汽车在行驶的过程中，消耗了汽油中的化学能，得到了机械能，此外一部分机械能转化为内能散失 了，而这些内能无法再自动汇集起来用于驱动汽车。 【例6】________能只能自发地从高温物体转移到低温物体，而不能反向进行。如图所示，冬天，暖气中水的内能传递给房间里的空气，供人们取暖；但散失到空气中的这些能不能自动聚集起来供人们再使用。上述事例说明：能的转化和转移是有________性的。请再举一个符合这一规律的例子：_______________________________________________________________。 【答案】内；方向；物块在地面上运动时，因为存在摩擦，部分机械能转化为内能，这些内能不会自动地转化成机械能(合理即可) 【解析】内能只能自发地从高温物体转移到低温物体，暖气中的水的内能传递给房间里的空气，供人们取暖，但这些能不能自动聚集起来供人们再使用，这是因为能的转化和转移具有方向性的。再如，物块在地面上运动时，因为存在摩擦，部分机械能转化为内能，这些内能不会自动地转化成机械能，这也是能的转化和转移具有方向性的典型事例。 【名师讲解】类比可以开花、结果的植物的生长过程有方向性，总是按照生根→发芽→开花→结果这样的方向进行 解题突破 ◆题型1 核能的利用 考查1核裂变和核聚变 【例1】(临海期末)台州已成为发电大市，有多种发电方式。如图甲所示为三门核电站发电流程图，目前核电站主要利用________ (选填"核聚变"或"核裂变")获得核能。如图乙所示为温岭江厦潮汐发电站的工作原理图，从能量转化角度来说，就是利用海水的________能，通过水轮发电机转化为电能。 【答案】核裂变 机械 【易错警示】核电站和原子弹是根据核裂变原理制造的；氢弹是根据核聚变原理制造的，要注意区分。 考查2 能量转化过程 【例2】(湖州模拟)目前，在我国能源结构中，核能在构建清洁低碳能源体系中起到关键作用，可以与风能、光能等清洁能源互为补充，协同发展。如图是核电站发电及利用的工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，下列说法正确的是（ ） A.核反应堆：核能转化为内能 B.蒸汽轮机：化学能转化为机械能 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 【答案】A 【解析】A、核电站发电过程：核反应堆把核能转化为水蒸气的内能，故A正确；B、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，故B错误；C、蒸汽轮机又带动发电机转动，发电机将机械能转化为电能，故C错误；D、用电器将电能转化为其他形式能的过程，电取暖器将电能转化为内能，故D错误。 ◆题型2 能的转化和转移 【例3】从能的转化的角度来看，下列说法错误的是（ ） A.电风扇工作时主要将电能转化为机械能 B.铅蓄电池充电时将化学能转化为电能 C.发电机工作时主要将机械能转化为电能 D.电水壶工作时将电能转化为内能 【答案】B 【解析】电风扇工作时主要将电能转化为机械能，故选项A正确；铅蓄电池充电的过程消耗电能，得到化学能，即将电能转化为化学能，故选项B错误；发电机发电时，消耗机械能，得到电能，主要将机械能转化为电能，故选项C正确；电水壶工作时消耗电能，使水的温度升高，得到内能，即将电能转化为内能，故选项D正确。 【方法点拨】抓住初、末的能的形式分析能的转化过程 判断能的转化时，要看消耗了什么能，得到了什么能，消耗的能转化为得到的能。如果不能对某个过程中能的种类的变化进行正确分析，就会出现判断错误。 题型3 能量守恒定律的应用 【例4】如图所示为某校的课堂演示情境，教授将一个质量为15.5kg的摆球从下巴处由静止放手，结果摆球摆回时并没有碰到他的下巴，教授的一句"物理生效了，我还活着"让人回味悠长。下列关于此实验的说法正确的是（ ） A.摆球在摆动过程中机械能保持不变 B.摆球在摆动过程中机械能不断减少 C.摆球在摆动过程中内能转化为机械能 D.此过程不遵循能量守恒定律 【答案】B 【解析】摆球在摆动过程中因克服空气阻力做功，部分机械能转化为内能，导致摆球的机械能减少，这一过程同样遵循能量守恒定律，即能的总量保持不变，故选项B正确。 【归纳总结】机械能守恒与能量守恒 关于机械能的守恒问题，我们要明确机械能不守恒并不表示能的总量不守恒，机械能有时虽然减少了，但只是转化成了其他形式的能，能的总量是守恒的。 考点1 放射性 1.下列关于放射性现象､原子核和核能的说法中，正确的是（ ） A.通过对放射性现象的研究，物理学家确认，原子核由质子和电子组成 B.放射性现象有着广泛的应用，但是过量的辐射对人体有害 C.目前的核电站是利用核聚变释放的核能来发电的 D.核聚变的原料“铀”在地球上的储量非常有限 【答案】B 【解析】原子核是由质子和中子组成的，A选项错误；放射性现象在工业､农业､医疗等领域都有广泛的应用，但是过量的辐射对人体是有危害的，B选项正确；核电站是利用核裂变释放的核能来发电的，C选项错误；铀是核裂变的原料，不是核聚变的原料，D选项错误。 2.铱−192发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发出的物质，最有可能用于金属内部探伤的是________。 【答案】γ射线 【解析】分析题图，确认不同射线的穿透能力。可见光和α射线不能穿透厚纸板，因此它们的穿透能力最弱；β射线可以穿透厚纸板，不能穿透薄钢板；γ射线可以穿透厚纸板､薄钢板和混凝土，可见γ射线穿透能力最强。因此最有可能用于金属内部探伤的是γ射线。 考点2 裂变和聚变 3.（2026浙江绍兴期末)核电站利用了________的核裂变。我国自主设计､建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫核_____（填“裂”或“聚”）变。 【答案】可控 聚 【解析】核电站利用可控的核裂变来发电。如图所示，氘核和氚核发生反应形成氦核，同时释放出中子和巨大的能量，这种反应叫核聚变。 【知识归纳】目前人类获取核能有两种方式：核裂变和核聚变；核电站是利用可控的链式反应(核裂变)来发电的。 4.（2026浙江宁波期中)2025年4月16日，全球首个陆上商用模块式小型堆“玲龙一号”首台主泵成功就位，这进一步彰显了我国在新型核能系统的综合实力。它利用如图所示的核反应释放的能量来发电，该反应属于核____________(填“裂变”或“聚变”)，与太阳内部发生的核反应____________(填“相同”或“不同”)。 【答案】裂变 不同 【解析】核电站利用核裂变发电，太阳内部发生的是核聚变，所以两者发生的核反应不同。 考点3 核能的和平利用——核电站 5.（2026浙江杭州期末)“华龙一号”是中国核电走向世界的“国家名片”。关于核电站，下列说法中不正确的是（ ） A.核电站的核心是核反应堆，它可以将核能转化为内能 B.核电站是利用核聚变产生的能量来发电的 C.反应堆中的反应是可控的 D.核能的使用需要防止放射性造成的伤害 【答案】B 【解析】核电站工作时，在核反应堆将核能转化为介质(如水)的内能，故A正确；核电站是利用可控的链式反应(核裂变)来发电的，故B错误，C正确；由于核燃料具有放射性，所以核能的使用会产生放射性污染，需要防止放射性造成的伤害，故D正确。 6.（2025浙江杭州期末)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 【答案】C 【解析】原子弹是利用原子核裂变时释放出大量的能量来工作的，核电站也是利用原子核裂变时释放出大量的能量来工作的，只不过核电站可以人为控制链式反应的速率。故选C。 【知识归纳】裂变的利用： ①核电站：利用核燃料在核反应堆中发生裂变时释放的能量来工作，将核能转变成内能来加热水产生蒸汽。这些蒸汽进入汽轮机，带动发电机发电，从而实现机械能向电能的转变。 ②原子弹：链式反应不加控制，大量原子核会在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。 考点4 能的相互转化 7.（2025浙江杭州调研)下列说法中正确的是（ ） A.电饭锅工作时，将内能转化为电能 B.电风扇工作时，将机械能转化为电能 C.干电池给灯泡供电时，将电能转化为化学能 D.在阳光照射时，太阳能电池将太阳能转化为电能 【答案】D 【解析】电饭锅工作时，主要将电能转化为内能，A错误；电风扇工作时，主要将电能转化为机械能，B错误；干电池给灯泡供电时，主要将化学能转化为电能，C错误；在阳光照射时，太阳能电池将太阳能转化为电能，D正确。故选D。 8. 2025年9月24日，我国太原卫星发射中心在山东日照附近海域使用捷龙三号运载火箭，成功将吉利星座06组卫星和北大时空星01试验星送入预定轨道，发射任务获得圆满成功。燃料燃烧推进卫星运动，主要发生的能量转化是（ ） A.化学能→内能→机械能 B.电能→光能→化学能 C.核能→内能→动能 D.太阳能→电能→热能 【答案】A 【解析】燃料燃烧将化学能转化为内能，推进卫星运动，说明卫星获得了机械能，所以主要发生的能量转化是化学能→内能→机械能。故选A。 考点5 能量的转化与守恒定律 9.下图是小嘉制作的“能的转化与守恒”概念图(部分)。 请你在概念图中填入合适的内容。①________________；②____________。 【答案】机械能 做功 【解析】动能和势能统称为机械能，故①为机械能。能量通过做功的方式相互转化，故②为做功。 10.（2025浙江温州期末)如图所示，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始下滑，沿光滑轨道到达B点后离开(不计空气阻力)，在小球由A点运动到O点的过程中，小球的重力势能是____________(填“增大”“不变”或“减小”)的，小球在B点的机械能____________(填“大于”“等于”或“小于”)在A点的机械能，小球离开B点后的运动轨迹可能是图中的_____ (填“𝑎”“𝑏”“𝑐”或“d”)曲线。 【答案】减小 等于 c 【解析】小球由A点运动到O点的过程中，小球的质量不变，高度减小，重力势能减小；轨道光滑，且不计空气阻力，小球的机械能守恒，所以小球在B点的机械能等于在A点的机械能。小球从A点由静止滑下，所以小球的机械能等于其在A点时的重力势能，整个过程中，机械能守恒，a曲线的最高点超过了A点的高度，故轨迹不是a曲线；b曲线的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有水平向右运动的速度，所以小球若是沿b曲线运动的，则小球在b曲线最高点时的机械能大于其在A点时的机械能，故轨迹不是b曲线；C曲线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，所以小球在C曲线最高点时的机械能可能与其在A点时的机械能相等，故轨迹可能是C曲线；小球离开轨道时，由于惯性，还会继续向上运动一段距离，故轨迹不是d曲线。 考点6 能量的转移和转化的方向性 11.（2025浙江衢州期末)各种形式的能量都不是孤立的，都可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向性的，下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是（ ） A.①②③④ B.②③④① C.④③①② D.②①③④ 【答案】C 【解析】地球上大部分能量都直接或间接来自太阳能，太阳能先转化为树木的化学能，树木在一定的条件下变为煤，煤燃烧将化学能转化为内能，内能再通过设备转化为机械能，发电机把机械能转化为电能使空调工作，所以按能量转化的顺序排列为④③①②，故C正确。故选C。 12.（2026浙江杭州模拟)某铁路车站的节能设计方案如图所示，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。列车刹车过程中，由于摩擦，一些机械能会转化成内能散失在空气中，散失在空气中的内能却不能自动再转化为________________，这是因为能量的转化或转移具有方向性；缓坡设计能够以______________ (填“动能”“重力势能”或“内能”)的形式储存能量，减少因刹车引起的损耗，起到节能作用。 【答案】机械能 重力势能 【解析】由题意知，散失在空气中的内能不能自动再转化为机械能，这是因为能量的转化或转移具有方向性；缓坡有一定高度，所以这一设计能够以重力势能的形式储存能量，减少因刹车引起的损耗，起到节能作用。 易错点 易混淆能量的转化和转移 13.下列四种现象中，只发生能的转移而不发生能的转化的是（ ） A.太阳能发电 B.闭合开关后，灯泡发光 C.烧水时，水蒸气顶起壶盖 D.冬天，用手摸户外的金属栏杆时手变冷 【答案】D 【解析】太阳能发电，将太阳能转化为电能，故A不符合题意。闭合开关，灯泡发光，电流做功将电能转化为光能和内能，故B不符合题意。水蒸气把壶盖顶起来，水蒸气对壶盖做功，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，故C不符合题意。冬天，用手摸户外的金属栏杆时，手的温度比金属栏杆的温度高，内能从手转移到金属栏杆上，使手的温度降低，所以手变冷，此过程只发生能量的转移，故D符合题意。 【易错警示】能量在两个物体之间转移时，能的形式不变；各种形式的能量在一定条件下可以相互转化，转化后能的形式改变。 1.据报道，2022年12月，核聚变研究领域取得突破性进展。科学家在使用激光的聚变实验中首次实现了净能量增益，即产生的能量比注入的能量还要多。这意味着，人类未来有望结束对化石燃料的依赖，或将拥有一个安全、绿色、用之不竭的能源选项。现阶段，核聚变使用的核材料是下列中的（ ） A.氢(H) B.氦(He) C.铀(U) D.钚(Pu) 【答案】A 【解析】目前的核聚变主要将氘核和氚核融合成氦核并释放能量，氘、氚属于氢元素。故选A。 2.中科院的“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置的调试运行成功，使我国在该领域的研究处于世界前列。氘和氚是核聚变的原料(氘原子核、氚原子核都只有1个质子，但含不同数目的中子)，聚变发生后，氘、氚原子核转变为氦原子核(氦原子核内有2个质子)。根据以上叙述，下列说法正确的是（ ） A.核聚变中原子不变，没有变成新的原子 B.氘原子和氚原子属于不同种元素 C.氘原子和氚原子属于同种元素的两种不同原子 D.氘原子和氚原子相对原子质量相同 【答案】C 【解析】核聚变中，生成了新的原子，故A错误；氘原子和氚原子质子数相同，属于同种元素，故B错误；氘原子核、氚原子核都只有1个质子，但含有不同数目的中子，因此氘原子和氚原子是氢的两种同位素，故C正确；质子数与中子数相同，相对原子质量相同，氘原子和氚原子的中子数不同，质子数相同，所以相对原子质量一定不同，故D错误。故选C。 3.[2025温州十二中月考]如图是获取核能途径的模型图之一。下列叙述错误的是（ ） A.该模型表示的是核聚变 B.原子弹运用的就是该模型所展示的原理 C.该反应会产生放射性物质 D.目前还不能用该反应获得能量的方式来发电 【答案】B 【解析】该模型表示的是核聚变，故A正确；原子弹及核电站都是利用重核的裂变，故B错误；该反应会产生放射性物质，故C正确；可以通过核裂变来发电，由于目前对核聚变技术掌握还不成熟，所以还不能用该反应获得能量的方式来发电，故D正确。故选B。 4.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 【答案】C 【解析】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，即C中流出的水，故A正确；核反应堆是利用可控的核裂变反应释放核能的设备，图乙A是核裂变反应过程，图乙B是核聚变反应过程，故B正确；核反应中有新原子核产生，而化学反应是原子的重新组合，在反应前后原子种类和原子个数是保持不变的，不属于化学变化，故C不正确；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蒸汽，蒸汽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正确。故选C。 5.（2025浙江湖州期末)能量的转化是自然界普遍存在的现象。下列关于能量转化的分析不正确的是（ ） A.水果电池：电能→化学能 B.电灯发光：电能→光能 C.光合作用：光能→化学能 D.钻木取火：机械能→内能 【答案】A 【解析】水果电池将化学能转化为电能，A错误；电灯发光主要是将电能转化为光能，B正确；光合作用是植物在光照的条件下，发生了化学反应，因此是将光能转化为了化学能，C正确；钻木取火，克服摩擦做功，是将机械能转化为内能，D正确。故选A。 【关键点拨】能量转化的过程中，必定有一种能量减少，另一种能量增加；分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加了，总是减少的能量转化为增加的能量。 6.（2026浙江温州期末)(多选)如图是某射击运动员测试子弹究竟能穿过多少个水气球的实验。实验中子弹在穿过第四个水气球时就被挡了下来，而且子弹由于熔化发生形变。针对以上过程，下列说法中正确的是（ ） A.子弹在水气球中运动时，将机械能转化为了内能 B.此过程不遵循能量守恒定律 C.气球内水温变化不大，水的内能不变 D.子弹熔化变形，是通过做功的方式使内能增大的 【答案】AD 【解析】子弹在水气球中运动时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故A正确；能量守恒定律是自然界最基本的规律之一，子弹和水气球间的能量转化遵循能量守恒定律，故B错误；对水做功，水的内能增大，气球内水温变化不大，主要是因为水的比热容大，故C错误；子弹克服摩擦做功，子弹熔化变形，是通过做功的方式使内能增大的，故D正确。故选AD。 7.（2026浙江绍兴期末)在“航天日”主题活动中，小明用塑料瓶自制了“水火箭”(如图所示)。发射时，“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力。“水火箭”飞出后，瓶内气体内能____________，在整个过程中，能量的总量是__________。(两空均填“增大”“减小”或“不变”) 甲 乙 【答案】减小 不变 【解析】“水火箭”飞出后，瓶内气体对外做功，气体的内能转化为机械能，因此气体的内能会减小。由于整个自然界都遵循能量守恒定律，因此在整个过程中，能量的总量是不变的。 8.（2025浙江宁波模拟)“绿电”越来越受到全世界的欢迎，风力发电就是绿色电力。一台中型的风力发电机，在风力稳定的情况下，风机叶片的旋转速度比电风扇慢许多，转一圈平均需3s，风机叶片转200圈可以发电250kW⋅h。请回答下列问题： （1）从能量转化的角度分析，风力发电是将______________转化为电能。 （2）在风力稳定的情况下，该发电机发电功率为W。 【答案】（1）机械能 （2）根据可知该发电机发电功率 【解析】（1）风力发电是将机械能转化为电能。 9.有一种古老玩具叫“饮水鸟”，其内部装有乙醚液体，鸟头(上球)四周包有棉花，平时如图甲所示，鸟身略向前倾，上球和下球空间中充满乙醚的饱和蒸汽。当给鸟嘴滴上水后，水蒸发吸热，使上球中乙醚蒸气的温度下降，气压减小，下球中的部分乙醚被压到上球，于是形成如图乙所示的状态，鸟嘴“喝水”。同时上､下球中的乙醚蒸气混合，气压趋于一致，上球中的乙醚由于重力又回流到下球，“饮水鸟”的姿态又回到图甲的状态，如此循环往复。“饮水鸟”获得的机械能是由气体的__________能转化而来的。 【答案】内 【解析】由题意可知，当给鸟嘴滴上水后，水蒸发吸热，使上球中乙醚蒸气的温度下降，气压减小，下球中的部分乙醚液体被压到上球，于是形成如题图乙所示的状态，所以“饮水鸟”工作时可以把气体的内能转化为机械能。 20 / 25 学科网（北京）股份有限公司 $