第三节 核能的开发与利用（举一反三·讲义）物理新教材北师大版九年级全一册

第三节 核能的开发与利用 【新教材北师大版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+3个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 展示原子核能量示意图，提问：“原子核体积很小，但在一定条件下却能释放出惊人的能量。1kg 铀全部裂变放出的能量相当于 2500t 优质煤完全燃烧所放出的能量，那么原子核是如何释放能量的？怎样才能有效利用这些能量？” 【设计意图】通过具体数据和直观示意图，突出原子核能量的巨大，引发学生好奇心，自然引入 “核能的开发与利用” 这一核心主题，激发学生的探究兴趣。 知识归纳 【知识点1 核能】 1. 核裂变 —— 重核的 “分裂” 1938 年，物理学家用 轰击铀核，铀核分裂成两个中等质量的核，同时放出 和 。核裂变一旦开始，会引发 ：一个中子轰击铀核，分裂时放出 2~3 个 ，这些中子再轰击其他铀核，持续 并释放大量能量。 链式反应的两种结果：不加控制（瞬间释放能量→ ）；可控（缓慢释放能量→ ）。 2. 核聚变 —— 轻核的 “聚合” 轻核（如氢的同位素氘、氚）在极高温度（≈1 亿℃）下结合成重核，释放 。 核聚变的特点：原料丰富（海水中含大量氘）；能量密度 （是核裂变的 4 倍以上）； （产物是氦，无放射性）。 3. 能量公式：E=mc²（E：物质具有的 ；m：物质的质量；c：光在真空中的传播速度） 4. 太阳的能量源泉 太阳内部温度高达 1570 万摄氏度，压力极大，氢核持续发生 ，释放的能量以 和 的形式传播到地球，太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。 【例1】（2026•广东广州·期末）“华龙一号”全球首堆示范工程通过竣工验收。核电站发电原理如图。则（　　） A．核能是可再生能源 B．汽轮机将内能转化为机械能 C．发电机将电能转化为机械能 D．核电站利用核聚变产生的能量 【变式1-1】（2026•广东广州·中考真题）我国自主研制的“人造太阳”核聚变实验装置内，发生的核反应过程简化如图。反应生成的（　　） A．中子带正电 B．中子带负电 C．氦原子核有2个质子 D．氦原子核有4个质子 【变式1-2】（2026•陕西西安·期末）随着人们对原子核结构认识的不断深入，核能的开发和利用备受关注，有关原子核与核能的认识正确的是（　　） A．原子核带负电 B．核能是可再生的清洁能源 C．核能发电是利用原子核裂变释放的核能 D．原子核是由电子和质子构成的 【知识点2 核能的利用】 1. 核电站的结构与原理 核心设备：核反应堆。 工作原理：核反应堆中的 在控制下缓慢释放核能，能量转化过程为：核能→ →机械能→电能。 核反应堆的组成： 核燃料：铀棒（发生核裂变）； 控制棒：镉棒（吸收中子，控制 ）； 减速剂：石墨 / 重水（减慢中子速度，使其易撞击铀核）； 冷却剂：水（带走热量，产生蒸汽）。 2. 我国核电成就 ——“华龙一号” 我国自主研发的第三代核电技术，满足全球最高安全标准，已实现商业化运营，标志我国核电技术自主可控。 3. 可控核聚变的探索 ——“人造太阳” 难点：需要维持 的高温、足够的压力。 我国成就：“东方超环（EAST）” 实现 1.2 亿℃持续 101 秒、4 亿℃持续 20 秒的突破，为 的实现奠定基础。。 【例2】（2026•福建福州·期末）安徽合肥科学岛的“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实现1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体稳定运行，创造新的世界纪录。EAST对加快实现可控核聚变具有重要意义。下列应用中核能的使用方法与EAST一样的是（　　） A．氢弹 B．原子弹 C．核动力潜艇 D．核电站 【变式2-1】（2026•四川泸州·期末）如图所示为核电站工作发电流程的示意图，下列叙述正确的是（　　） A．核能有核辐射危险，我们应该完全杜绝核能发电 B．核电站发电过程能量转化顺序是：核能→化学能→机械能→电能 C．汽轮机内高温蒸汽的内能减少，主要是通过热传递的方式改变了高温蒸汽的内能 D．核污水中的有害物质在海水中扩散，这说明分子在永不停息地做无规则运动 【变式2-2】（2026•湖北广水市·期末）中国“人造太阳”（EAST）取得重大突破，奠定了我国在该领域的世界领先地位。EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。下列关于核能的利用说法正确的是（　　） A．“人造太阳”释放的核能是可再生能源 B．“人造太阳”利用核聚变获取能量 C．“人造太阳”与我国正在运行的核电站获得核能的方式相同 D．结合成氦原子核时，带正电的氘、氚原子核间具有很强的静电引力 【知识点3 核安全】 1. 核安全风险 核能是 “双刃剑”，核泄漏（如切尔诺贝利、福岛事故）会释放 物质，危害环境与健康。 核安全原则：和平利用、严格管控、防扩散。 2. 核废料处理 核废料分类：低放射性（如设备外壳）、高放射性（如用过的铀棒）。 处理方式：中低放射性废料密封后 填埋；高放射性废料经 →固化→ 填埋（需隔离数万年）。 【例3】（2026•陕西西安·期末）随着人们对原子核结构认识的不断深入，核能的开发和利用备受关注，有关原子核与核能的认识正确的是（　　） A．原子核带负电 B．核能是可再生的清洁能源 C．核能发电是利用原子核裂变释放的核能 D．原子核是由电子和质子构成的 【变式3-1】核能是原子核裂变或聚变释放出的能量。下列说法正确的是（　　） A．原子核通常由质子和中子组成 B．原子核带负电 C．目前的核电站是利用核聚变原理工作的 D．使用核能不会对环境带来任何影响 【变式3-2】】（2026•江西南昌·期末）核潜艇的能量来源于核　 　 （选填“聚变”或“裂变”）。核潜艇所使用的核燃料是一种　 　 能源（选填“可再生”、“不可再生”）。 模块三 课后作业 一、单选题(共?题) 1．（2026•湖北随州·期末）“环流三号”是我国最大的核聚变科学装置。下列能源的产生与该装置的设计原理相同的是（　　） A．风能 B．潮汐能 C．地热能 D．太阳能 2．核电站是由反应堆、汽轮机、发电机三部分组成的。在核电站发电过程中，能量转化顺序正确的是（　　） A．核能→机械能→内能→电能 B．核能→内能→机械能→电能 C．内能→核能→机械能→电能 D．电能→机械能→内能→核能 3．下列说法正确的是（　　） A．使原子核分裂或聚合需要惊人的能量叫核能 B．核能是原子核动能和势能的总和 C．核能是质子和中子动能和势能的总和 D．原子核分裂或聚合时释放的惊人的能量叫核能 4．（2026•贵州贵阳·期末）下列关于核反应和核能说法正确的是（　　） A．任何两个原子核都可以发生聚变 B．原子核可以在常温下发生聚变 C．任何情况下，核能是没有污染的 D．核电站发生的是可控的链式反应 5．哈密熔盐塔式光热发电站利用太阳能发电，太阳能源于（　　） A．可控链式反应 B．不可控链式反应 C．可控热核反应 D．不可控热核反应 6．（2026•黑龙江哈尔滨·期末）能量的获取和应用与我们的生活息息相关，下列关于能量说法正确的是（　　） A．核电站发电是将核能最终转化为电能 B．根据能量守恒定律永动机是存在的 C．能量的转移和转化不具有方向性 D．光在光纤中传播，光能损耗非常多 7．（2026•陕西西安·月考）如图所示为核反应示意图，下列说法中正确的是（　　） A．图中表示核聚变 B．核反应释放的核能是可再生的 C．原子弹、氢弹释放的核能均来自图示的核反应 D．核电站的核反应堆里发生的就是可控的图中所示核反应 8．（2026•河南信阳·期末）2025年10月1日国庆期间，我国首部紧凑型聚变能实验装置BEST完成底部安装，精度达到毫米级，标志着我国向实现核聚变发电，又向前迈进一大步，发电时，核聚变产生的人造“太阳”约为1亿摄氏度，使水产生高温、高压的水蒸气带动蒸汽轮机转动，蒸汽轮机再带动发电机发电。下列能量转换不属于这个过程中的是（　　） A．核能→内能 B．内能→机械能 C．机械能→电能 D．内能→化学能 9．（2026•湖南岳阳·期末）全球首座第四代核电站华能石岛湾核电站投产，标志着我国核电技术已达世界领先水平。如图所示是核电站发电和供电流程图：以核反应堆来代替火力发电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量来加热水，推动汽轮机带动发电机旋转，从而产生电，下列有关说法正确的是（　　） A．核能和太阳能一样均属于一次能源，同时核能又属于可再生能源 B．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能 C．核电站发电原理与太阳释放能量的原理相同 D．核反应堆中发生的链式反应是不可控制的 二、填空题 10．（2026•广东珠海·期末）如图所示，属于核　 　 变反应，核能属于　 　 次能源，核电站发生的核反应过程与　 　 （选填“太阳内部”或“原子弹爆炸”）反应相同。 11．（2026•山东泰安·期末）2025年1月，我国自主设计的“东方超环”实现超1亿摄氏度高温下高约束模等离子体稳态运行1066秒，刷新稳态运行时长世界纪录。“东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过核　 　 变反应释放巨大的核能，将核能转化为　 　 能。 12．（2026•福建金华·期末）日本发生了里氏9级强烈地震，引发海啸，导致福岛核电站受损，核电站是通过 （选填“裂变”“聚变”）获得巨大能量，从而转化为 能，该核电站的核反应堆受损，已经发生核泄漏，造成了严重污染。 13．（2026•四川宜宾·期末）我国新一代“人造太阳”首次实现106A等离子体电流下的高约束模式运行，它的反应过程如图所示，该过程是通过 　 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能。从1L海水中提取的氢同位素释放的核能约为1.05×1010J，与 　 　 kg汽油完全燃烧所释放的热量相当。（） 14．黄龙界头庙风电场矗立着许多如图所示的大风车，它可以将风能转化为电能。风能不仅清洁，而且还是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电站利用核能发电，它的核心是反应堆，核反应堆是通过可控 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。 15．（2026•河南郑州·期末）核电站是利用核能来加热水，用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动涡轮机转动，从而带动发电机发电。其获取核能的方式如图 　 　 （选填“甲”或“乙”）所示；发电过程中的能量转化如图所示，请将图中①②处的能量形式填写在相应位置。①　 　 ；②　 　 。 16．根据图回答问题。 （1）从核反应堆到发电机，能量的转化过程是：核燃料的 　 　 能转化为水的 　 　 能，然后汽轮机的 　 　 能又转化为发电机的 　 　 能。 （2）猜想：在第一回路的核反应堆的外围，有一层厚厚的水泥防护层，其作用是 　 　 。 （3）冷凝器中发生的物态变化是 　 　 ，这时要 　 　 热。 17．（2026•山东青岛·期末）阅读材料，回答问题。 我国的核电事业发展迅速，已经建成几座核电站，其中广东大亚湾核电站每年发电量约70%的电力供应香港，30%的电力供应广东电网。在保证输送功率不变的情况下，远距离送电采取高压送电的方式来实施，核电站的发电输出电功率为2×107W，用10千伏的高压进行输电。如图是核电站的工作原理图和远距离输电流程示意图。 （1）核电站中绕制发电机线圈的材料可能是　 　 （选填“铜”，“铁”或“超导材料”）。 （2）关于远距离输电，下列表述错误的是　 　 。 A.在保证输送功率不变的情况下，提高输电电压会减小输电电流，从而减少输电损失 B.提高输电电压可以减小输电线电阻，从而减小输电损失 C.在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越大 （3）核电站在输送功率不变时，若改用100千伏的电压输电，则此时导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比为　 　 。 18．（2026•陕西西安·期末）华能石岛湾高温气冷堆核电站正式投入商业运行，其工作简图如图所示。核燃料在反应堆容器内发生核反应时的产热功率为5×108W，然后将热量传递给冷却气体——氮气，高温高压氦气在“蒸汽发生器”中将热量传递给“二回路”中的水，产生高温高压水蒸气，推动蒸汽轮机工作，再通过交流发电机产生电能。 规格 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 高压线横截面积/mm2 150 185 240 300 （1）图中反应堆容器中发生的核反应是指核 　 　 （选填“裂变”或“聚变”）；若核反应堆工作1h释放的热量由燃烧煤提供，需要完全燃烧煤 　 kg。（） （2）发电机输电功率为2×108W，高温气冷堆核电站的发电效率是多少？ （3）在输送核电站电能时，需要选择合适粗细的高压线；过粗或过细会导致传输效率低下或输电线过热。若高压线的安全电流密度J（通过导体单位横截面积的电流大小）在3×106～4×106A/m2之间，要使高压线所输送的电流大小稳定在750～900A之间。 ①通过计算说明应选择表格中哪种规格的高压线？ ②核电站从甲地向乙地输电的功率为2×108W，且两地之间的输电线的电阻为5Ω，若以安全输送的最大电流输电，则输电线上的热损失功率为多少？乙地用户端获得的功率为多少？ 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 核能的开发与利用 【新教材北师大版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+3个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 展示原子核能量示意图，提问：“原子核体积很小，但在一定条件下却能释放出惊人的能量。1kg 铀全部裂变放出的能量相当于 2500t 优质煤完全燃烧所放出的能量，那么原子核是如何释放能量的？怎样才能有效利用这些能量？” 【设计意图】通过具体数据和直观示意图，突出原子核能量的巨大，引发学生好奇心，自然引入 “核能的开发与利用” 这一核心主题，激发学生的探究兴趣。 知识归纳 【知识点1 核能】 1. 核裂变 —— 重核的 “分裂” 1938 年，物理学家用 中子 轰击铀核，铀核分裂成两个中等质量的核，同时放出 中子 和 能量 。核裂变一旦开始，会引发 “链式反应”：一个中子轰击铀核，分裂时放出 2~3 个 中子 ，这些中子再轰击其他铀核，持续 分裂 并释放大量能量。 链式反应的两种结果：不加控制（瞬间释放能量→ 原子弹 ）；可控（缓慢释放能量→ 核电站 ）。 2. 核聚变 —— 轻核的 “聚合” 轻核（如氢的同位素氘、氚）在极高温度（≈1 亿℃）下结合成重核，释放 能量 。 核聚变的特点：原料丰富（海水中含大量氘）；能量密度 更高 （是核裂变的 4 倍以上）； 无污染 （产物是氦，无放射性）。 3. 能量公式：E=mc²（E：物质具有的 能量 ；m：物质的质量；c：光在真空中的传播速度） 4. 太阳的能量源泉 太阳内部温度高达 1570 万摄氏度，压力极大，氢核持续发生 核聚变 ，释放的能量以 光 和 热 的形式传播到地球，太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。 【例1】（2026•广东广州·期末）“华龙一号”全球首堆示范工程通过竣工验收。核电站发电原理如图。则（　　） A．核能是可再生能源 B．汽轮机将内能转化为机械能 C．发电机将电能转化为机械能 D．核电站利用核聚变产生的能量 【答案】B 【解析】A、核能是通过核燃料（如铀）的核反应释放能量，核燃料属于矿产资源，在短时间内无法再生，因此核能属于不可再生能源，故A错误。 B、核电站中，核反应堆产生的热量将水加热成高温高压蒸汽，蒸汽推动汽轮机转动，汽轮机将蒸汽的内能转化为自身的机械能，故B正确。 C、发电机的工作原理是电磁感应，它是将汽轮机传递的机械能转化为电能，而非电能转化为机械能，故C错误。 D、目前核电站普遍采用的是核裂变技术，通过可控的铀核裂变释放能量，核聚变技术还处于研究阶段，尚未商业化应用于核电站，故D错误。故选：B。 【变式1-1】（2026•广东广州·中考真题）我国自主研制的“人造太阳”核聚变实验装置内，发生的核反应过程简化如图。反应生成的（　　） A．中子带正电 B．中子带负电 C．氦原子核有2个质子 D．氦原子核有4个质子 【答案】C 【解析】AB、中子是不带电的粒子，故AB错误。CD、氦原子核的原子序数为2，原子序数等于质子数，所以氦原子核有2个质子，故C正确，D错误。故选：C。 【变式1-2】（2026•陕西西安·期末）随着人们对原子核结构认识的不断深入，核能的开发和利用备受关注，有关原子核与核能的认识正确的是（　　） A．原子核带负电 B．核能是可再生的清洁能源 C．核能发电是利用原子核裂变释放的核能 D．原子核是由电子和质子构成的 【答案】C 【解析】AD．原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成的，原子核是由质子和中子组成的，故AD错误； B．核能越用越少，短时间内不可再生，所以核能是不可再生资源，故B错误； C．目前的核能发电是利用可控的核裂变释放的核能，故C正确。故选：C。 【知识点2 核能的利用】 1. 核电站的结构与原理 核心设备：核反应堆。 工作原理：核反应堆中的 链式反应 在控制下缓慢释放核能，能量转化过程为：核能→ 内能 →机械能→电能。 核反应堆的组成： 核燃料：铀棒（发生核裂变）； 控制棒：镉棒（吸收中子，控制 链式反应速度 ）； 减速剂：石墨 / 重水（减慢中子速度，使其易撞击铀核）； 冷却剂：水（带走热量，产生蒸汽）。 2. 我国核电成就 ——“华龙一号” 我国自主研发的第三代核电技术，满足全球最高安全标准，已实现商业化运营，标志我国核电技术自主可控。 3. 可控核聚变的探索 ——“人造太阳” 难点：需要维持 1 亿℃以上 的高温、足够的压力。 我国成就：“东方超环（EAST）” 实现 1.2 亿℃持续 101 秒、4 亿℃持续 20 秒的突破，为 可控核聚变的实现奠定基础。。 【例2】（2026•福建福州·期末）安徽合肥科学岛的“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实现1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体稳定运行，创造新的世界纪录。EAST对加快实现可控核聚变具有重要意义。下列应用中核能的使用方法与EAST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】A．氢弹的原理为核聚变，和EAST原理一致，故A正确； B．原子弹依靠不可控核裂变释放核能，故B不正确； CD．核动力潜艇和核电站利用可控核裂变方法，故CD不正确。 故选：A。 【变式2-1】（2026•四川泸州·期末）如图所示为核电站工作发电流程的示意图，下列叙述正确的是（　　） A．核能有核辐射危险，我们应该完全杜绝核能发电 B．核电站发电过程能量转化顺序是：核能→化学能→机械能→电能 C．汽轮机内高温蒸汽的内能减少，主要是通过热传递的方式改变了高温蒸汽的内能 D．核污水中的有害物质在海水中扩散，这说明分子在永不停息地做无规则运动 【答案】D 【解析】A、核能有核辐射危险，但是我们要想方设法注意核泄漏和核辐射，大力发展核能，故A错误； B、核电站发电过程能量转化顺序是：核能→内能→机械能→电能，故B错误； C、汽轮机内高温蒸汽的内能减少，主要是通过做功的方式改变了高温蒸汽的内能，内能转化为机械能，故C错误； D、核污水中的有害物质在海水中扩散，这说明分子在永不停息地做无规则运动，故D正确。 故选：D。 【变式2-2】（2026•湖北广水市·期末）中国“人造太阳”（EAST）取得重大突破，奠定了我国在该领域的世界领先地位。EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。下列关于核能的利用说法正确的是（　　） A．“人造太阳”释放的核能是可再生能源 B．“人造太阳”利用核聚变获取能量 C．“人造太阳”与我国正在运行的核电站获得核能的方式相同 D．结合成氦原子核时，带正电的氘、氚原子核间具有很强的静电引力 【答案】B 【解析】A、“人造太阳”释放的核能是不可再生能源，故A错误； B、“人造太阳”利用核聚变获取能量，故B正确； C、“人造太阳”与我国正在运行的核电站获得核能的方式不同，核电站是利用核裂变释放的核能来工作的，人造太阳是利用核聚变释放的核能来工作的，故C错误； D、结合成氦原子核时，带正电的氘、氚原子核间具有很强的核力，故D错误。故选：B。 【知识点3 核安全】 1. 核安全风险 核能是 “双刃剑”，核泄漏（如切尔诺贝利、福岛事故）会释放 放射性 物质，危害环境与健康。 核安全原则：和平利用、严格管控、防扩散。 2. 核废料处理 核废料分类：低放射性（如设备外壳）、高放射性（如用过的铀棒）。 处理方式：中低放射性废料密封后 浅层 填埋；高放射性废料经 冷却 →固化→ 深层地质 填埋（需隔离数万年）。 【例3】（2026•陕西西安·期末）随着人们对原子核结构认识的不断深入，核能的开发和利用备受关注，有关原子核与核能的认识正确的是（　　） A．原子核带负电 B．核能是可再生的清洁能源 C．核能发电是利用原子核裂变释放的核能 D．原子核是由电子和质子构成的 【答案】C 【解析】AD．原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成的，原子核是由质子和中子组成的，故AD错误； B．核能越用越少，短时间内不可再生，所以核能是不可再生资源，故B错误； C．目前的核能发电是利用可控的核裂变释放的核能，故C正确。故选：C。 【变式3-1】核能是原子核裂变或聚变释放出的能量。下列说法正确的是（　　） A．原子核通常由质子和中子组成 B．原子核带负电 C．目前的核电站是利用核聚变原理工作的 D．使用核能不会对环境带来任何影响 【答案】A 【解析】A.原子是由原子核和核外电子组成，原子核又由质子和中子组成，故A正确； B.原子核带正电，核外电子带负电，中子不带电，故B错误； C.核电站主要应用核裂变释放出的能量来进行发电，故C错误； D.核废料具有放射性，处理不当会对环境造成污染，因此使用核能会对环境带来影响，故D错误。 故选A。 【变式3-2】】（2026•江西南昌·期末）核潜艇的能量来源于核　 　 （选填“聚变”或“裂变”）。核潜艇所使用的核燃料是一种　 　 能源（选填“可再生”、“不可再生”）。 【答案】裂变；不可再生。 【解析】目前人类还未掌握可控核聚变的大规模应用技术，因此核潜艇利用可控的核裂变反应释放能量作为动力来源； 核燃料的形成需要漫长的地质过程，短期内无法从自然界得到补充，属于不可再生能源范畴。 模块三 课后作业 一、单选题(共?题) 1．（2026•湖北随州·期末）“环流三号”是我国最大的核聚变科学装置。下列能源的产生与该装置的设计原理相同的是（　　） A．风能 B．潮汐能 C．地热能 D．太阳能 【答案】D 【解析】太阳是通过核聚变，释放巨大的核能，因此我国自主设计的“中国环流三号”实验装置，其设计原理与太阳能相同，故D正确，ABC错误。故选：D。 2．核电站是由反应堆、汽轮机、发电机三部分组成的。在核电站发电过程中，能量转化顺序正确的是（　　） A．核能→机械能→内能→电能 B．核能→内能→机械能→电能 C．内能→核能→机械能→电能 D．电能→机械能→内能→核能 【答案】B 【解析】核能发电时，在核反应堆中，核能转化为内能，在汽轮机中，内能再转化为机械能，在发电机中，机械能转化为电能。故选：B。 3．下列说法正确的是（　　） A．使原子核分裂或聚合需要惊人的能量叫核能 B．核能是原子核动能和势能的总和 C．核能是质子和中子动能和势能的总和 D．原子核分裂或聚合时释放的惊人的能量叫核能 【答案】D 【解析】原子核分裂或聚合时，可以释放出巨大的能量，这种能叫做核能，故D正确、ABC错误。 故选：D。 4．（2026•贵州贵阳·期末）下列关于核反应和核能说法正确的是（　　） A．任何两个原子核都可以发生聚变 B．原子核可以在常温下发生聚变 C．任何情况下，核能是没有污染的 D．核电站发生的是可控的链式反应 【答案】D 【解析】A．最容易实现的核聚变是氢的同位素氘和氚的反应，不是任何两个原子核都可以发生的，故A错误； B．原子核发生聚变要在高温下进行，故B错误； C．核能存在核辐射的污染，故C错误； D．核电站是利用核裂变来发电的，其过程为可控的链式反应，故D正确。故选：D。 5．哈密熔盐塔式光热发电站利用太阳能发电，太阳能源于（　　） A．可控链式反应 B．不可控链式反应 C．可控热核反应 D．不可控热核反应 【答案】D 【解析】太阳的巨大能量来源于内部发生的核聚变（热核反应），太阳内部的核聚变（热核反应）是不可控的。故选：D。 6．（2026•黑龙江哈尔滨·期末）能量的获取和应用与我们的生活息息相关，下列关于能量说法正确的是（　　） A．核电站发电是将核能最终转化为电能 B．根据能量守恒定律永动机是存在的 C．能量的转移和转化不具有方向性 D．光在光纤中传播，光能损耗非常多 【答案】A 【解析】A、核电站发电是将核能最终转化为电能，故A正确； B、根据能量守恒定律永动机是不存在的，故B错误； C、能量的转移和转化具有方向性，故C错误； D、光在光纤中传播，光能损耗最小，故D错误。故选：A。 7．（2026•陕西西安·月考）如图所示为核反应示意图，下列说法中正确的是（　　） A．图中表示核聚变 B．核反应释放的核能是可再生的 C．原子弹、氢弹释放的核能均来自图示的核反应 D．核电站的核反应堆里发生的就是可控的图中所示核反应 【答案】D 【解析】A、氘核和氚核在超高温高压下聚合成氦核，同时释放出中子和惊人能量的过程叫核聚变，中子轰击铀核分裂成中等质量的原子核，同时释放出中子和巨大能量的过程叫核裂变，图中表示的是核裂变，故A错误； B、核能属于不可再生能源，故B错误； C、原子弹的爆炸来自核裂变，氢弹的爆炸来自核聚变，故C错误； D、核电站的核反应堆里发生的就是可控的图中所示核反应，故D正确。故选：D。 8．（2026•河南信阳·期末）2025年10月1日国庆期间，我国首部紧凑型聚变能实验装置BEST完成底部安装，精度达到毫米级，标志着我国向实现核聚变发电，又向前迈进一大步，发电时，核聚变产生的人造“太阳”约为1亿摄氏度，使水产生高温、高压的水蒸气带动蒸汽轮机转动，蒸汽轮机再带动发电机发电。下列能量转换不属于这个过程中的是（　　） A．核能→内能 B．内能→机械能 C．机械能→电能 D．内能→化学能 【答案】D 【解析】我国首部紧凑型聚变能实验装置BEST的核能转化为电能的主要过程：核能→内能→机械能→电能，故ABC符合题意，D不符合题意。 故选：D。 9．（2026•湖南岳阳·期末）全球首座第四代核电站华能石岛湾核电站投产，标志着我国核电技术已达世界领先水平。如图所示是核电站发电和供电流程图：以核反应堆来代替火力发电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量来加热水，推动汽轮机带动发电机旋转，从而产生电，下列有关说法正确的是（　　） A．核能和太阳能一样均属于一次能源，同时核能又属于可再生能源 B．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能 C．核电站发电原理与太阳释放能量的原理相同 D．核反应堆中发生的链式反应是不可控制的 【答案】B 【解析】A．核能和太阳能都可以直接从自然界获取，属于一次能源；核能需要用到铀，像铀矿这类矿物能源，一旦消耗就很难再生，是不可再生能源，故A错误； B．核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，使之变成蒸汽，蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮机带着发电机旋转，从而产生电，能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能，故B正确； C．核电站发电原理是利用核裂变释放的能量，太阳释放能量的原理是利用核聚变释放的能量，则核电站发电原理与太阳释放能量的原理不相同，故C错误； D．核电站发电是利用核反应堆中发生可控的链式反应释放的能量来发电的，故D错误。 故选B。 二、填空题 10．（2026•广东珠海·期末）如图所示，属于核　 　 变反应，核能属于　 　 次能源，核电站发生的核反应过程与　 　 （选填“太阳内部”或“原子弹爆炸”）反应相同。 【答案】裂；一；原子弹爆炸。 【解析】图中展示的是一个较重的原子核分裂成多个较轻原子核，并释放出中子的过程，这属于裂变反应。核能是从自然界直接获取的能源，属于一次能源。 核电站是通过可控的核裂变来发电的，而原子弹爆炸是不可控的核裂变；太阳内部发生的是核聚变反应。因此，核电站的核反应过程与原子弹爆炸的反应相同。 11．（2026•山东泰安·期末）2025年1月，我国自主设计的“东方超环”实现超1亿摄氏度高温下高约束模等离子体稳态运行1066秒，刷新稳态运行时长世界纪录。“东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过核　 　 变反应释放巨大的核能，将核能转化为　 　 能。 【答案】聚；内 【解析】太阳内部较轻的原子核在极高温度下结合成较重的原子核，这一过程属于核聚变；“东方超环”的反应原理与太阳类似，因此题中进行的反应类型为核聚变。核聚变释放的核能在这里转化为等离子体的内能。 12．（2026•福建金华·期末）日本发生了里氏9级强烈地震，引发海啸，导致福岛核电站受损，核电站是通过 （选填“裂变”“聚变”）获得巨大能量，从而转化为 能，该核电站的核反应堆受损，已经发生核泄漏，造成了严重污染。 【答案】裂变 电 【解析】[1][2]核电站是利用核裂变来获得巨大能量的，因为目前人类可控制的核反应是核裂变，核聚变还不可控。核电站将核能转化为电能，通过发电机等设备，把核能释放的能量最终转化为电能供人们使用。 13．（2026•四川宜宾·期末）我国新一代“人造太阳”首次实现106A等离子体电流下的高约束模式运行，它的反应过程如图所示，该过程是通过 　 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能。从1L海水中提取的氢同位素释放的核能约为1.05×1010J，与 　 　 kg汽油完全燃烧所释放的热量相当。（） 【答案】核聚变；210。 【解析】由题图可知，氘和氚，在特定条件下（如超高温和高压）能够发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核氦和中子，并伴随着巨大的能量释放。因此该过程是通过核聚变释放巨大的核能。 相当于完全燃烧汽油的质量为。 14．黄龙界头庙风电场矗立着许多如图所示的大风车，它可以将风能转化为电能。风能不仅清洁，而且还是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电站利用核能发电，它的核心是反应堆，核反应堆是通过可控 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。 【答案】可再生 核裂变 【解析】[1]风能来源于太阳辐射导致的大气运动，太阳能量持续存在，风能也会不断产生，不会因使用而枯竭。 [2]核裂变是指重原子核（如铀核）在中子轰击下分裂成较轻原子核，同时释放大量能量的过程，该过程可通过控制中子数量实现 “可控”，适用于核电站反应堆。 核聚变是轻原子核（如氢核）聚合成重原子核的过程，虽释放能量更强，但反应条件极端（如极高温度、压力），目前仅能在氢弹中实现不可控爆发，无法用于核电站。 因此，核反应堆通过可控核裂变反应释放核能。 15．（2026•河南郑州·期末）核电站是利用核能来加热水，用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动涡轮机转动，从而带动发电机发电。其获取核能的方式如图 　 　 （选填“甲”或“乙”）所示；发电过程中的能量转化如图所示，请将图中①②处的能量形式填写在相应位置。①　 　 ；②　 　 。 【答案】乙；内能；电能。 【解析】结合图可知，甲：氘、氚聚合，为核聚变（应用于氢弹）；乙：铀原子核受中子轰击分裂，为核裂变（应用于核电站），因此核电站获取核能方式为乙。①核能加热水汽，变为内能；②发电机把机械能转化为电能。 16．根据图回答问题。 （1）从核反应堆到发电机，能量的转化过程是：核燃料的 　 　 能转化为水的 　 　 能，然后汽轮机的 　 　 能又转化为发电机的 　 　 能。 （2）猜想：在第一回路的核反应堆的外围，有一层厚厚的水泥防护层，其作用是 　 　 。 （3）冷凝器中发生的物态变化是 　 　 ，这时要 　 　 热。 【答案】（1）核；内；机械；电；（2）防止核泄漏；（3）液化；放 【解析】（1）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，故能量转化的顺序正确的是：核能→内能→机械能→电能； （2）核反应堆的外围，有一层厚厚的水泥防护层，其作用是防止核泄漏； （3）冷凝器内，气体变为液体，是液化现象，液化放热。 17．（2026•山东青岛·期末）阅读材料，回答问题。 我国的核电事业发展迅速，已经建成几座核电站，其中广东大亚湾核电站每年发电量约70%的电力供应香港，30%的电力供应广东电网。在保证输送功率不变的情况下，远距离送电采取高压送电的方式来实施，核电站的发电输出电功率为2×107W，用10千伏的高压进行输电。如图是核电站的工作原理图和远距离输电流程示意图。 （1）核电站中绕制发电机线圈的材料可能是　 　 （选填“铜”，“铁”或“超导材料”）。 （2）关于远距离输电，下列表述错误的是　 　 。 A.在保证输送功率不变的情况下，提高输电电压会减小输电电流，从而减少输电损失 B.提高输电电压可以减小输电线电阻，从而减小输电损失 C.在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越大 （3）核电站在输送功率不变时，若改用100千伏的电压输电，则此时导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比为　 　 。 【答案】（1）铜； （2）B； （3）1：100。 【解析】（1）发电机的线圈电阻越小，相同条件下产生的热量越少，越安全，且发电效率越高；当温度降到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫超导体，由于没有常温超导材料，所以不是超导体制作的发电机线圈，由于铜的电阻小，故核电站中绕制发电机线圈的材料可能是铜。 （2）A．在输送功率不变时，提高输电电压，由可知，输电线的电流变小，在输电线电阻不变时，输电线上损失的功率P损＝I2R越小，故A正确，不符合题意； B．由于电阻是导体的性质，与电压大小无关，所以提高输电电压，输电线电阻不变，故B错误，符合题意； C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，由可知，输电线的电流变大，在输电线电阻不变时，输电线上损失的功率P损＝I2R越大，输电过程中的电能损失越大，故C正确，不符合题意。 故选：B。 （3）原来用10千伏的高压进行输电，改用100千伏的电压输电，输送功率不变时，此时导线上的电流与原来导线上的电流之比为：； 输电线电阻不变，此时导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比为：。 18．（2026•陕西西安·期末）华能石岛湾高温气冷堆核电站正式投入商业运行，其工作简图如图所示。核燃料在反应堆容器内发生核反应时的产热功率为5×108W，然后将热量传递给冷却气体——氮气，高温高压氦气在“蒸汽发生器”中将热量传递给“二回路”中的水，产生高温高压水蒸气，推动蒸汽轮机工作，再通过交流发电机产生电能。 规格 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 高压线横截面积/mm2 150 185 240 300 （1）图中反应堆容器中发生的核反应是指核 　 　 （选填“裂变”或“聚变”）；若核反应堆工作1h释放的热量由燃烧煤提供，需要完全燃烧煤 　 kg。（） （2）发电机输电功率为2×108W，高温气冷堆核电站的发电效率是多少？ （3）在输送核电站电能时，需要选择合适粗细的高压线；过粗或过细会导致传输效率低下或输电线过热。若高压线的安全电流密度J（通过导体单位横截面积的电流大小）在3×106～4×106A/m2之间，要使高压线所输送的电流大小稳定在750～900A之间。 ①通过计算说明应选择表格中哪种规格的高压线？ ②核电站从甲地向乙地输电的功率为2×108W，且两地之间的输电线的电阻为5Ω，若以安全输送的最大电流输电，则输电线上的热损失功率为多少？乙地用户端获得的功率为多少？ 【答案】（1）裂变；6×104； （2）高温气冷堆核电站的发电效率是40%； （3）①应选择表格中规格Ⅲ的高压线； ②输电线上的热损失功率为4.05×106W，乙地用户端获得的功率为1.9595×108W。 【解析】（1）核能发电是利用核裂变，图中反应堆容器中发生的核反应是指核裂变； 由题知，核燃料在反应堆容器内发生核反应时的产热功率为5×108W， 核反应堆工作1小时释放的热量为Q放＝Pt＝5×108W×3600s＝1.8×1012J； 这些热量由燃烧煤提供，需要完全燃烧煤的质量为m6×104kg； （2）发电机输电功率为2×108W，高温气冷堆核电站的发电效率为η100%100%＝40%； （3）①要使高压线所输送的电流大小稳定在750～900A之间，则，4×106A/m2，，3×106A/m2，， 解得2.25×10﹣4m2≤S≤2.5×10﹣4m2，即225mm2≤S≤250mm2， 故选规格Ⅲ的高压线即选横截面积为240mm2的高压输电线。 ②以安全输送的最大电流输电，输电线上的热损失功率为P热损＝I2R＝（900A）2×5Ω＝4.05×106W， 乙地用户端获得的功率P乙＝P甲﹣P热损＝2×108W﹣4.05×106W＝1.9595×108W。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $