20.2 核能与核安全（重难点专练）物理新教材北师大版（北京）九年级全一册

**基本信息** 围绕核能、核聚变、核裂变三大核心，通过选择、填空等题型系统覆盖能源分类、核反应原理及应用，突出知识逻辑与中考高频考点的对应。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |题型01 核能|5题（含科学家贡献、能源分类）|基础概念辨析与科学家贡献结合|从核能概念引入，关联能源属性及科技史| |题型02 核聚变及其应用|6题（含核电站应用、能源类型）|核聚变原理及实际应用|聚焦聚变反应特点，延伸至清洁能源与减排| |题型03 核裂变及其应用|6题（含太阳核反应、光伏应用）|核裂变原理及能源转化|对比裂变反应，衔接太阳能源与技术应用|

20.2 核能与核安全 题型01 核能 题型02 核聚变及其应用 题型03 核裂变及其应用 ▌题型01 核能 1．（多选）关于科学家及其贡献，下列陈述符合实际的是（     ） A．南仁东带领团队建成了世界上最大最灵敏的单口径射电望远镜 B．赵忠尧是在飞机、导弹、卫星等领域做出贡献的航天技术专家 C．黄旭华带领团队成功研制了我国第一代核潜艇，被誉为“中国核潜艇之父” D．邓稼先带领团队研制中国第一颗原子弹和第一颗氢弹，被誉为“两弹元勋” 【答案】ACD 【详解】A．南仁东是“中国天眼”（FAST）的主要发起者和奠基人，带领团队建成了世界上最大最灵敏的单口径射电望远镜，故A正确； B．赵忠尧是著名核物理学家，在核物理领域有重要贡献，并非航天技术专家，故B错误； C．黄旭华带领团队成功研制我国第一代核潜艇，为我国核潜艇事业发展作出卓越贡献，被誉为“中国核潜艇之父”，故C正确； D．邓稼先带领团队研制出中国第一颗原子弹和第一颗氢弹，为我国核武器发展立下汗马功劳，被誉为“两弹元勋”，故D正确。 故选ACD。 2．下列关于核能利用及处理，说法正确的是（     ） A．核能取之不尽，用之不竭 B．核能属于不可再生能源 C．核电站通过核聚变方式获得核能 D．核废料可直接排入大海 【答案】B 【详解】A．核燃料是地球上储量有限的矿产资源，消耗后无法快速补充，不是取之不尽的，故A错误； B．核燃料消耗后短期内无法从自然界源源不断获得补充，因此核能属于不可再生能源，故B正确； C．目前核电站都是通过可控核裂变获取核能，核聚变尚未实现可控和平利用发电，故C错误； D．核废料具有放射性，会严重污染环境，必须经过专门安全处理，不能直接排入大海，故D错误。 故选B。 3．核电站主要由核反应堆、汽轮机和发电机等组成。关于核电站，下列说法中错误的是（     ） A．核能是不可再生能源 B．核能来自太阳能辐射 C．水蒸气推动汽轮机转动将内能转化为机械能 D．在电网中采用特高压输电可以减少输电线上能量损失 【答案】B 【详解】A．核燃料（如铀）在地球上的储量有限，消耗后无法在短时间内再生，因此核能属于不可再生能源，故A正确； B．核能是原子核发生裂变或聚变时释放的能量，它与太阳能无关，太阳能来自太阳内部的核聚变，而核电站的核能来自地球内部储存的核燃料，故B错误； C．核反应堆加热水产生高温高压的水蒸气，水蒸气推动汽轮机转动，内能转化为汽轮机的机械能，故C正确； D．根据，输送功率不变时，电压越高，电流越小；再根据，电流越小，输电线电阻上损失的功率越小。因此特高压输电可以减少能量损失，故D正确。 本题选择错误的，故选B。 4．根据能源的有关内容绘制的知识结构如图所示，图中矩形①表示的能源种类应为____________，菱形②应为____________，线条③表示的物理意义是____________。 【答案】 核能 核聚变 太阳能的能量来源是太阳内部持续发生的核聚变反应 【详解】能源可分为化石能源、太阳能、核能等类别，人类获取核能的两种方式为核裂变和核聚变，因此①是核能，②是核聚变；图中线条③连接太阳能和核聚变，它的物理意义是：太阳能的能量来源是太阳内部持续发生的核聚变反应。 5．如图所示，用中子轰击铀核，铀核发生___________的过程中同时放出2～3个中子，这些中子又能轰击其他铀核，这样不断地自行继续下去的现象叫做___________。 【答案】 裂变 链式反应 【详解】用中子轰击铀235，铀核会分裂成大小相差不是很大的两部分，这种现象叫做铀核的裂变。 同时，铀还会释放出2～3个中子，放出的中子又轰击其他铀核，这样裂变将不断继续下去，叫做裂变链式反应。 ▌题型02 核聚变及其应用 6．“十四五”时期，我国核电装机容量1.25亿千瓦，居世界第一，核电累计发电量超过2万亿千瓦时，等效减排二氧化碳超过15.3亿吨。关于核能，下列说法正确的是（     ） A．核能是二次能源 B．核能是一种新能源 C．核能是可再生能源 D．目前核电站是通过聚变利用核能的 【答案】B 【详解】A．一次能源可以从自然界直接获得，而二次能源不能从自然界直接获得，需要通过消耗一次能源来获得，核能直接取自于地壳中的核物质，由这些核物质提炼而来，是一次能源，故A错误； B．常规能源是人类利用多年且广泛使用的能源，如煤、石油、电能等；新能源是新近才开始使用的能源，如核能、太阳能、地热能、潮汐能，故B正确； C．可再生能源是短时间内可以从自然界源源不断获得的能源，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C错误； D．目前核电站是通过核裂变来获取核能的，核聚变还未实现可控商用，故D错误。 故选B。 7．近年来我国在信息和能源等高科技领域取得了巨大成就。“北斗”导航卫星是利用________传递信息的，核潜艇的核反应堆利用________（选填“核聚变”或“核裂变”）获取核能。 【答案】 电磁波 核裂变 【详解】电磁波可以在真空中传播，能满足太空卫星与地面之间的信息传递需求，因此“北斗”导航卫星利用电磁波传递信息。 核裂变是可控的核反应，核潜艇的核反应堆通过可控核裂变过程释放核能来提供动力。 8．（多选）2025年11月18日，我国首个配置冷却塔的“华龙一号”核电机组——中广核山东招远核电项目1号机组顺利完成核岛第一罐混凝土浇筑，标志着该项目一期工程建设全面启动。下列关于该核电机组的说法正确的是（　　 ） A．该机组获取核能的方式是可控核聚变 B．冷却塔内的冷却水可循环使用，能显著减少水资源消耗 C．该机组发电时产生的核废料可直接排放，对环境无污染 D．该机组发电过程几乎不排放二氧化碳，减排效果远优于化石能源发电 【答案】BD 【详解】A．目前投入商用的核电站，都是利用可控核裂变获取核能，可控核聚变还未实现商用发电，故A错误。 B．冷却塔内的冷却水可以循环使用，能显著减少水资源消耗，故B正确。 C．核废料具有放射性，会对环境造成严重污染，必须经过特殊安全处理，不能直接排放，故C错误。 D．核电机组发电不需要燃烧化石燃料，过程中几乎不排放二氧化碳，减排效果远优于传统化石能源发电，故D正确。 故选BD。 9．“两弹”中的原子弹是利用不加控制的核_________反应，释放巨大的能量；这种核能是_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。“一星”是指我国发射的第一颗人造卫星——东方红一号。其绕地球运动时，由近地点向远地点运动时，_________能减小。 【答案】 裂变 不可再生 动 【详解】[1]原子弹的工作原理是利用不加控制的核裂变反应，重原子核分裂为较轻原子核的过程会释放出巨大能量。 [2]核能依赖的核燃料储量有限，消耗后无法在短期内再生，属于不可再生能源。 [3]卫星由近地点向远地点运动时，质量不变，运动速度减小、高度增加，速度减小则动能减小，该过程动能转化为重力势能。 10．原子核由___________和中子组成。如图所示，目前核电站利用原子核___________（选填“裂变”或“聚变”）释放的能量发电。 【答案】 质子 裂变 【详解】原子核由质子和中子组成。 目前核电站是利用原子核裂变释放的能量来发电的，核聚变目前还不能很好地被人类控制用于发电。 11．(1)为了拔除外来入侵物种“一枝黄花”，农业专家自制轻质拔草器，如图所示，将拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手对拔草器施力，可将植株连根拔起。若拔同一植株，手施力最小的是________。 A． B． C． (2)黄旭华院士是中国核潜艇之父，研制出中国第一艘核潜艇。潜艇的动力来源于核反应堆，其主要利用图________（a/b）的过程获得能量，核能是一种________（可再生/不可再生）能源。 (3)科学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图像中能用阴影面积表示相应的量是________。 A．压强 B．压力 C．功率 【答案】(1)A (2) a 不可再生 (3)B 【详解】（1）拔草器在使用时相当于一个杠杆。拔草器左下端的叉子插入植株根部，植株对拔草器的阻力作用在此处；拔草器与地面接触的拐角处为支点；手对拔草器施加的力为动力。根据杠杆的平衡条件 ，拔同一植株，这意味着阻力 是一定的。同时，拔草器的结构决定了阻力臂 也是固定的。因此，要使手施加的动力最小，就必须使动力臂最大。动力臂是从支点到动力作用线的垂直距离。由图可知，图 A 中，力的方向垂直杆斜向下，其作用线到支点的垂直距离最大。图 B 中，力竖直向下，其作用线到支点的垂直距离（动力臂）比 A 小，图 C 中，力水平向右，此时动力臂大小等于握点处的竖直高度，比A中的短，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 （2）核潜艇的动力来源于核反应堆。目前的核反应堆主要是利用重核裂变释放的能量来工作的。由图可知，图 a 展示的是一个中子轰击铀核，导致铀核分裂成两个较轻的核，并释放出新的中子，这是核裂变的过程。图 b 展示的是氘核和氚核结合成氦核，并释放出中子，这是核聚变的过程。因此，潜艇的动力主要利用的是图 a 的过程； 核能是通过开采地下的铀矿等核燃料获得的。这些矿产资源在地球上的储量是有限的，且消耗后在短期内无法再生，所以核能属于不可再生能源。 （3）阴影部分的面积等于纵坐标物理量与横坐标物理量的乘积； 图 A中纵坐标是压力，横坐标是受力面积 。阴影面积=FS。而压强的公式是 ，面积并不表示压强。 图 B中纵坐标是压强 ，横坐标是受力面积。阴影面积 = ps 。根据压强公式变形可得 ，即压力等于压强乘以受力面积。因此，该阴影面积表示的是压力。 图 C中 纵坐标是功 ，横坐标是时间。阴影面积 = 。而功率的公式是 ，面积并不表示功率，故AC不符合题意，B符合题意。 故选B。 ▌题型03 核裂变及其应用 12．2025年2月25日，中国石化首个乡村振兴农光互补项目全面建成，该项目以光伏+茶园建设+集中式光伏电站，在茶园架设光伏板，通过板上发电、板下种茶，实现了一地两用，阳光共享； (1)太阳能是氢原子核________（填“聚变”或“裂变”）产生的，________（填“属于”或“不属于”）清洁能源； (2)光伏板通常为________（填“黑色”或“白色”），其最核心的部分电池片是由________（填“半导体”或“超导体”）制成的，用于吸收太阳光并将其转换为电能； (3)该项目在800亩茶园架设光伏板，这些光伏板每年吸收的太阳能如果由完全燃烧标煤提供，则需要标煤约0.9万吨，这些标煤完全燃烧可释放________J的能量；若该项目每年生产绿电为3000万千瓦时，光伏发电的能量转化效率为________%。（） 【答案】(1) 聚变 属于 (2) 黑色 半导体 (3) 40 【详解】（1）太阳内部的能量来源于氢原子核的聚变反应，氢原子核在高温高压环境下聚合成氦原子核，释放出大量能量； 清洁能源是指使用过程中不产生污染物的能源，太阳能无污染、可再生，属于清洁能源。 （2）黑色物体能吸收所有色光，可最大化吸收太阳光的能量，因此光伏板通常为黑色； 光伏电池片的核心材料是半导体（如硅），半导体具备光电转换特性，可将太阳能转化为电能；超导体是特定条件下电阻为零的材料，无法实现光电转换，不适用。 （3）标煤的质量约 根据燃料完全燃烧放出的热量 电能为 光伏发电的能量转化效率为 13．中国空间站的建造和运营对科学研究具有重大意义，空间站每90分钟绕行地球一圈，相对于地球它是__________（选填“运动”或“静止”）的。空间站的能量补给靠的是太阳能电池板，它能将太阳能转化成__________能，太阳内部一直发生着核__________（“聚变”或“裂变”）反应，释放大量的能量。太阳能是__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 运动 电 聚变 可再生 【详解】在空间站绕地球转动时，空间站相对于地球的位置持续发生改变，因此是运动的。 太阳能电池板的作用是将太阳能转化为电能，以此为空间站提供能量补给。 太阳内部的氢原子核在高温高压的环境下发生核聚变反应，释放出大量能量。 太阳能可以源源不断从自然界获取，因此属于可再生能源。 14．（多选）能源与信息领域是大国博弈的关键战场，我国大力研发的6G网络通信技术，下列关于能源和现代通信的说法错误的是（     ） A．人造太阳“中国环流三号”实现“双亿度”突破，其发生的核反应是核聚变 B．6G的电磁波传播速度比5G快 C．频率越低的电磁波波长越短 D．光纤通信是利用激光在光纤内部反射式地向前传播 【答案】BC 【详解】A．人造太阳“中国环流三号”模拟的是太阳内部的反应，其发生的核反应是核聚变，故A正确； B．不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同，都等于光速，故B错误； C．根据波速公式 ，在波速 一定时，频率 越低，波长 越长，故C错误； D．光纤通信是利用激光在光纤内部发生多次全反射来传递信息的，故D正确。 本题选择描述错误的，故选BC。 15．2021年 5月 15 日，中国“天问一号”着陆巡视器成功着陆火星，其搭载的“祝融号”开始执行探测任务。“火星车利用_______（填“电磁波”、“超声波”或“红外线”）向地球传递信息 ；火星车的太阳能电池板所获取的太阳能是太阳内部发生核_______变释放出的。 【答案】 电磁波 聚 【详解】超声波属于声波，传播需要介质，火星与地球之间是真空环境，声波无法在真空中传播；而电磁波可以在真空中传播，因此火星车利用电磁波向地球传递信息。 在太阳内部，氢原子核在超高温条件下发生核聚变，结合成较重的原子核，同时释放出巨大的核能，太阳能就是来源于太阳内部的核聚变反应。 16．在如图所示的氢原子结构示意图中，A代表__________（选填“电子”或“原子核”），带__________电。太阳内部氢原子核在超高温下发生__________（选填“裂变”或“聚变”），释放出巨大的核能。 【答案】 原子核 正 聚变 【详解】原子中心体积小、质量大的部分是原子核，原子核由质子和中子组成，质子带正电，因此A为原子核且带正电；太阳内部持续发生氢原子核聚合的核聚变反应，释放巨大核能。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 20.2 核能与核安全 题型01 核能 题型02 核聚变及其应用 题型03 核裂变及其应用 ▌题型01 核能 1．（多选）关于科学家及其贡献，下列陈述符合实际的是（     ） A．南仁东带领团队建成了世界上最大最灵敏的单口径射电望远镜 B．赵忠尧是在飞机、导弹、卫星等领域做出贡献的航天技术专家 C．黄旭华带领团队成功研制了我国第一代核潜艇，被誉为“中国核潜艇之父” D．邓稼先带领团队研制中国第一颗原子弹和第一颗氢弹，被誉为“两弹元勋” 2．下列关于核能利用及处理，说法正确的是（     ） A．核能取之不尽，用之不竭 B．核能属于不可再生能源 C．核电站通过核聚变方式获得核能 D．核废料可直接排入大海 3．核电站主要由核反应堆、汽轮机和发电机等组成。关于核电站，下列说法中错误的是（     ） A．核能是不可再生能源 B．核能来自太阳能辐射 C．水蒸气推动汽轮机转动将内能转化为机械能 D．在电网中采用特高压输电可以减少输电线上能量损失 4．根据能源的有关内容绘制的知识结构如图所示，图中矩形①表示的能源种类应为____________，菱形②应为____________，线条③表示的物理意义是____________。 5．如图所示，用中子轰击铀核，铀核发生___________的过程中同时放出2～3个中子，这些中子又能轰击其他铀核，这样不断地自行继续下去的现象叫做___________。 ▌题型02 核聚变及其应用 6．“十四五”时期，我国核电装机容量1.25亿千瓦，居世界第一，核电累计发电量超过2万亿千瓦时，等效减排二氧化碳超过15.3亿吨。关于核能，下列说法正确的是（     ） A．核能是二次能源 B．核能是一种新能源 C．核能是可再生能源 D．目前核电站是通过聚变利用核能的 7．近年来我国在信息和能源等高科技领域取得了巨大成就。“北斗”导航卫星是利用________传递信息的，核潜艇的核反应堆利用________（选填“核聚变”或“核裂变”）获取核能。 8．（多选）2025年11月18日，我国首个配置冷却塔的“华龙一号”核电机组——中广核山东招远核电项目1号机组顺利完成核岛第一罐混凝土浇筑，标志着该项目一期工程建设全面启动。下列关于该核电机组的说法正确的是（　　 ） A．该机组获取核能的方式是可控核聚变 B．冷却塔内的冷却水可循环使用，能显著减少水资源消耗 C．该机组发电时产生的核废料可直接排放，对环境无污染 D．该机组发电过程几乎不排放二氧化碳，减排效果远优于化石能源发电 9．“两弹”中的原子弹是利用不加控制的核_________反应，释放巨大的能量；这种核能是_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。“一星”是指我国发射的第一颗人造卫星——东方红一号。其绕地球运动时，由近地点向远地点运动时，_________能减小。 10．原子核由___________和中子组成。如图所示，目前核电站利用原子核___________（选填“裂变”或“聚变”）释放的能量发电。 11．(1)为了拔除外来入侵物种“一枝黄花”，农业专家自制轻质拔草器，如图所示，将拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手对拔草器施力，可将植株连根拔起。若拔同一植株，手施力最小的是________。 A． B． C． (2)黄旭华院士是中国核潜艇之父，研制出中国第一艘核潜艇。潜艇的动力来源于核反应堆，其主要利用图________（a/b）的过程获得能量，核能是一种________（可再生/不可再生）能源。 (3)科学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图像中能用阴影面积表示相应的量是________。 A．压强 B．压力 C．功率 ▌题型03 核裂变及其应用 12．2025年2月25日，中国石化首个乡村振兴农光互补项目全面建成，该项目以光伏+茶园建设+集中式光伏电站，在茶园架设光伏板，通过板上发电、板下种茶，实现了一地两用，阳光共享； (1)太阳能是氢原子核________（填“聚变”或“裂变”）产生的，________（填“属于”或“不属于”）清洁能源； (2)光伏板通常为________（填“黑色”或“白色”），其最核心的部分电池片是由________（填“半导体”或“超导体”）制成的，用于吸收太阳光并将其转换为电能； (3)该项目在800亩茶园架设光伏板，这些光伏板每年吸收的太阳能如果由完全燃烧标煤提供，则需要标煤约0.9万吨，这些标煤完全燃烧可释放________J的能量；若该项目每年生产绿电为3000万千瓦时，光伏发电的能量转化效率为________%。（） 13．中国空间站的建造和运营对科学研究具有重大意义，空间站每90分钟绕行地球一圈，相对于地球它是__________（选填“运动”或“静止”）的。空间站的能量补给靠的是太阳能电池板，它能将太阳能转化成__________能，太阳内部一直发生着核__________（“聚变”或“裂变”）反应，释放大量的能量。太阳能是__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 14．（多选）能源与信息领域是大国博弈的关键战场，我国大力研发的6G网络通信技术，下列关于能源和现代通信的说法错误的是（     ） A．人造太阳“中国环流三号”实现“双亿度”突破，其发生的核反应是核聚变 B．6G的电磁波传播速度比5G快 C．频率越低的电磁波波长越短 D．光纤通信是利用激光在光纤内部反射式地向前传播 15．2021年 5月 15 日，中国“天问一号”着陆巡视器成功着陆火星，其搭载的“祝融号”开始执行探测任务。“火星车利用_______（填“电磁波”、“超声波”或“红外线”）向地球传递信息 ；火星车的太阳能电池板所获取的太阳能是太阳内部发生核_______变释放出的。 16．在如图所示的氢原子结构示意图中，A代表__________（选填“电子”或“原子核”），带__________电。太阳内部氢原子核在超高温下发生__________（选填“裂变”或“聚变”），释放出巨大的核能。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $