2.4核能 同步讲义-2026-2027学年浙教版九年级上册科学

浙教版九上科学第二章 能的转化与能量守恒 2.4核能 【学习目标】 1、认识核能：了解原子核由质子和中子组成，知道核能是原子核发生变化时释放的巨大能量；知道获取核能的主要途径是核裂变和核聚变，能区分链式反应与热核反应，知道太阳能来源于核聚变。 2、掌握核能的释放与应用：了解核裂变链式反应的条件，知道核电站利用可控核裂变释放能量，能说出“核反应堆—蒸汽发生器—汽轮机—发电机”的能量转化过程；了解核聚变的特点及人类和平利用核聚变的探索，知道核能属于不可再生能源。 3、理解核能利用的利弊与安全：了解核能能量密集、运行时不排放二氧化碳等优点，也知道放射性废物处理、事故风险等挑战；了解核安全防护、选址和监管的基本要求，能辩证分析核能利用对能源、环境和人类社会的影响，增强安全意识和环保责任。 4、培养探究能力与科学态度：通过资料收集、核能利弊讨论等活动，能运用能量转化与守恒观点解释核电站工作原理，能基于证据表达观点，养成实事求是、辩证思考、合作交流的科学态度。 思维导图 知识讲练 一、裂变和聚变 1、核能：原子核是可以转变的，是通过将核反应从 释放的能量，这就是核能。 长崎原子弹爆炸时的情景 例如：1千克铀核全部转变为氪核和钡核时释放出的核能超过2 000 吨煤完全燃烧释放的 。 2、核能获得的 2 种途径： 和 。 （1）裂变：质量 的原子核，在中子轰击下分裂成2个新原子核，同时释放出巨大的能量的过程。 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链式反应：在裂变过程中，会同时产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他的原子核，这一过程不断进行下去，于是裂变能持续下去，并释放更多的核能，这就是链式反应。 ②应用：核电站、原子弹。 核电站：核电站利用核能发电，它的核心设备是 。核反应堆中发生的 ，是 控制的。 原子弹：在爆炸时发生的链式反应是 控制的。 （2）聚变：2个质量 的原子核结合成质量 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 反应。 氘核（核内有1个质子和1个中子）和氚核（核内有1个质子和2个中子）在超高温下聚合成新的原子核——氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。 聚变反应示意图 应用：太阳能、 。 氢弹爆炸时的情景 释放的能量更多，目前人类还无法控制核聚变。 裂变与聚变的比较 比较 裂变 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 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。 2、核电站的原理：利用原子核裂变时产生的大量能量，使水变成水蒸气，推动蒸汽机转动，在带动发电机发电的。 3、核电站的能量转化 4、核电站的特点： 1 消耗的燃料少、废渣也少、污染也少、污染小； 2 成本低，一些发达国家核电已占相当比例，我国的核电事业也发展得很快； 3 适合缺少煤、石油和水力资源的地方； 4 需放置放射性物质的泄露，避免放射性污染，确保安全。 三、放射性 1、放射性：早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫人等发现铀、钍、镭等元素能够自发地放出 能力很强的射线。 把元素具有的这种辐射能力叫放射性。 放射性物质既有天然放射性物质，也有人工放射性物质。 放射性物质的标志 2.三种主要的放射线 射线 组成 穿透本领 α射线 带 的高速运动的氦原子核流 穿透能力 ，在空气中只能前进几厘米 β射线 带 的高速运动的电子流 穿透能力 ，能穿透几毫米厚的铝板 γ射线 能量很高的电磁波，不带电（中性） 穿透能力 ，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 3. 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；利用放射线可以杀菌 医疗 利用γ射线治疗肿瘤等疾病 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 典例分析 例1：下列关于核反应的说法，正确的是(　　) A．只有裂变才能释放出核能 B．氢弹爆炸是利用裂变释放出核能的 C．核反应堆中发生的链式反应是不可控制的 D．原子弹爆炸时发生的链式反应是不可控制的 例2：2025年，中国新核准的核电项目以自主三代技术“华龙一号”为主力；同时，全球首座商运的第四代高温气冷堆也已投产。关于核电站，下列说法正确的是(　　) A．核反应堆内发生核聚变 B．核能释放过程中产生的射线对人体没有影响 C．核反应堆内发生链式反应 D．核电站的能量转化：核能→机械能→热能→电能 例3： 三门核电站是浙江省第二座核电站，装机总功率为750万千瓦。该核电站获取核能的途径如图　 　(填“甲”或“乙”)所示，反应堆中发生的能量转化为　 　。该核电站的年发电量为　 　千瓦时(一年以360天计)。 例4：如图是中国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，它在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　 　，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。 例5：中国“人造太阳”——全超导托卡马克东方超环，在全球首次实现了上百秒的稳态高约束运行模式，不仅创造了新的世界纪录，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． （1）如图乙是东方超环的热核反应示意图，属于　 　（填“核聚变”或“核裂变”）． （2）东方超环的反应原理与太阳类似，能量转化是原子核能转化为　 　． 例6：2021年12月3日，南方首个核能供暖项目在浙江投入试运行。如下是核能供暖工作示意图： 秦山核电站核岛→换热站→用户 （1）核能供暖过程是把核能最终转化为　 　能。 （2）秦山核电站获得核能的方式是　 　。 （3）若换热站与用户之间的能量利用效率为η，空气的比热容为c，一套70平方米的房子内的空气总质量为m，欲将室内空气温度从4℃提高到24℃，换热站提供的总热量至少为　 　。(用η、c、m表示) 课后巩固 一、选择题 1．2025年5月，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆实现连续安全稳定运行1000天，持续稳定输送清洁电能超370亿度。下列有关核电站的描述错误的是（） A．能将核能转化为电能 B．核反应堆通过核聚变释放核能 C．产生的核废料具有放射性 D．消耗燃料少，可以大大减少燃料的运输量 2．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1.2亿摄氏度101秒、1亿摄氏度1066秒高约束模式等5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。下列说法中，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：核能→内能→机械能→电能 3．2023年12月6日，位于荣成市的全球首座第四代核电站——华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程商运投产。核电站利用核反应堆内发生核反应产生大量的热将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。下列说法中，正确的是 (　　) A．核原料是可再生能源 B．核反应堆内发生核聚变 C．核反应堆内发生链式反应 D．核能是二次能源 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。如图甲所示为核电站的原理示意图，如图乙所示为两种核反应示意图。下列说法中，不正确的是 (　　) A．日本福岛核污染水具有放射性危害 B．核电站核反应堆利用的是如图乙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．如图为电磁波家族的一部分，可见光是电磁波家族的一员，某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。下列说法正确的是（　　） A．该过程发生的能量转换是电能→机械能→光能 B．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能 C．太阳能板吸收的太阳能最终全部转化为机械能 D．百叶窗开合过程中不遵循能量守恒定律 6．能量转化或转移是自然界的普遍现象，如图所示为核电站示意图、家庭电路部分示意图及电热水壶图，下列相关叙述正确的是(　　) A．手机充电时电能转化为化学能，电热壶烧水时电能转化为内能，两者本质都是电流做功 B．发电机利用了电流磁效应发电，电热水壶利用了电流热效应烧水 C．汽轮机工作、壶内水升温两过程中，改变水的内能方式相同 D．核反应堆进行可控的核聚变释放核能，直接转化为家庭电路所需的电能 7．图甲和图乙是释放核能的两种方式，下列说法正确的是(　　) A．图甲方式表示的是核裂变 B．图甲方式目前还不能人为控制 C．目前核电站是利用图乙方式发电的 D．两种释放核能的方式都不会产生放射性物质 8． 如图为核电站发电流程图。其发电过程中，从核能到电能，图中所示的能量转化顺序正确的是(　　) A．核能，化学能，机械能，电能 B．核能，内能，机械能，电能 C．核能，机械能，内能，电能 D．核能，内能，化学能，电能 9． 图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核模型。下列叙述正确的是(　　） A．该模型表示的是核聚变 B．该反应不会产生放射性物质 C．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应 D．目前还不能用该反应获得能量的方式来发电 10．秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。关于核电站，下列说法正确的是(　　) A．核能是可再生能源 B．秦山核电站利用了核聚变为电站提供能量 C．核辐射主要有α，β，γ射线，其中α射线穿透能力最强 D．核电站发电的能量转化过程是：核能一内能一机械能一电能 11．关于核辐射及核能的利用，以下说法中正确的是(　　) A．放射性元素放出的射线有α射线、β射线和γ射线 B．α射线是高速运动的电子流，β射线是带正电的氮原子核流，γ射线是穿透能力很强的电磁波 C．人体接受少量的放射性辐射、强剂量或长时间的辐射，对人体都是有害的 D．核能的利用弊大于利 12．下列有关核能利用的叙述中，正确的是(　　) A．氢弹和原子弹爆炸时能量的转移和转化是有方向性的 B．氢弹是根据裂变原理制成的，原子弹是根据聚变原理制成的 C．目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变 D．核电站中的能量转化顺序是：核能→化学能→内能→电能 13． 利用核能发电是人们和平利用核能的重要方向。下面有关核电站的说法正确的是(　　) A．核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变 B．核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的 C．核电站反应堆产生的废料对环境没有污染 D．核能发电发生的能量转化：核能一机械能一内能一电能 14．2022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。核聚变使用的核材料是下列中的(　　) A．氢(H) B．氦(He) C．铀(U) D．(Pu) 15． 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 16．为探索清洁能源，我国“人造太阳”研究获重大进展，其核心原理是利用氢的同位素发生核反应释放巨大能量。下列关于 “人造太阳”说法正确的是 A．“人造太阳”的核心原理是核裂变反应 B．核反应不会对环境造成任何影响 C．核能属于可再生能源，可无限开发利用 D．氘和氚互为同位素原子，因为它们原子核内质子数相同，中子数不同 17．目前世界上很多国家把核能发电当做解决能源危机的主要措施。下列关于核能的认识，正确的是（　　） A．为了解决能源危机，应该在全球大范围建造核电站 B．目前的核电站是利用核聚变释放的核能来发电的 C．核反应会产生放射性物质，需要做好防护措施 D．任何原子内部都有原子核，所以利用任何物质都能获得核能 18．下列说法正确的是（　　） A．重核裂变时放出能量，而轻核聚变时吸收能量 B．轻核聚变必须在很高的温度下才能进行 C．氢弹是利用轻核聚变制成的，因此它的威力比原子弹小 D．人类制成了原子弹，从而实现了用人工方法控制链式反应的速度，和平利用核能 19．下列关于核能的说法中不正确的是（　　） A．核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的 B．如果对裂变的链式反应不加控制，会在极短时间内释放巨大的能量，发生猛烈爆炸 C．氢弹是利用轻核聚变制成的核武器 D．原子弹是利用轻核聚变或重核裂变制成的核武器 二、填空题 20．2025年10月1日，我国首部紧凑型聚变能实验装置BEST完成底部安装，标志着我国在实现核能发电的道路上又迈出重要一步。 （1）如图为核聚变示意图的是　 　(填“甲”或“乙”)。 （2）上图模型中白色“○”代表　 　(填“质子”或“中子”)。 21．获取核能有两条途径—重核的裂变和轻核的聚变，核电站是利用核的　 　（选填“裂变”或“聚变”）来获得核能的，是　 　(选填“甲”或“乙”)图所示途径：太阳本质便是个巨大的核　 　(选填“裂变”或“聚变”)提供了对地球至关重要的光和热。 三、综合题 22．阅读资料，回答问题： 资料1：2025年1月20日，中国科学院的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创造了在1亿摄氏度以上温度下，实现稳态高约束等离子体运行千秒量级的世界纪录，为未来“人造太阳”的能源应用奠定了重要基础。 资料2：2026年1月1日，我国“华龙一号”漳州核电一期工程全面建成投产。该核电站单台机组年发电量可达100亿度，可减少二氧化碳排放约816万吨，相当于每年减少标准煤消耗312万吨。 （1）全超导托卡马克实验装置中发生的核聚变　 　(填“是”或“不是”)化学变化。 （2）“华龙一号”漳州核电站是通过　 　(填“核裂变”或“核聚变”)释放核能的。 （3）下列关于核能利用的说法中，正确的是____(填字母)。 A．目前核电站的能量转化过程可概括为核能→内能→机械能→电能 B．目前我国消耗的电能，绝大多数来自核能发电 C．受控核聚变技术已完全成熟，可立即进行大规模商业发电 23．“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）在机组反应维芯中的锆合金 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：　 　。 学科网（北京）股份有限公司 $ 浙教版九上科学第二章 能的转化与能量守恒 2.4核能 【学习目标】 1、认识核能：了解原子核由质子和中子组成，知道核能是原子核发生变化时释放的巨大能量；知道获取核能的主要途径是核裂变和核聚变，能区分链式反应与热核反应，知道太阳能来源于核聚变。 2、掌握核能的释放与应用：了解核裂变链式反应的条件，知道核电站利用可控核裂变释放能量，能说出“核反应堆—蒸汽发生器—汽轮机—发电机”的能量转化过程；了解核聚变的特点及人类和平利用核聚变的探索，知道核能属于不可再生能源。 3、理解核能利用的利弊与安全：了解核能能量密集、运行时不排放二氧化碳等优点，也知道放射性废物处理、事故风险等挑战；了解核安全防护、选址和监管的基本要求，能辩证分析核能利用对能源、环境和人类社会的影响，增强安全意识和环保责任。 4、培养探究能力与科学态度：通过资料收集、核能利弊讨论等活动，能运用能量转化与守恒观点解释核电站工作原理，能基于证据表达观点，养成实事求是、辩证思考、合作交流的科学态度。 思维导图 知识讲练 一、裂变和聚变 1、核能：原子核是可以转变的，是通过将核反应从原子核释放的能量，这就是核能。 长崎原子弹爆炸时的情景 例如：1千克铀核全部转变为氪核和钡核时释放出的核能超过2 000 吨煤完全燃烧释放的化学能。 2、核能获得的 2 种途径：裂变和聚变。 （1）裂变：质量较大的原子核，在中子轰击下分裂成2个新原子核，同时释放出巨大的能量的过程。 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链式反应：在裂变过程中，会同时产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他的原子核，这一过程不断进行下去，于是裂变能持续下去，并释放更多的核能，这就是链式反应。 ②应用：核电站、原子弹。 核电站：核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。核反应堆中发生的链式反应，是可以控制的。 原子弹：在爆炸时发生的链式反应是不加以控制的。 （2）聚变：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。 氘核（核内有1个质子和1个中子）和氚核（核内有1个质子和2个中子）在超高温下聚合成新的原子核——氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。 聚变反应示意图 应用：太阳能、氢弹。 氢弹爆炸时的情景 核聚变释放的能量更多，目前人类还无法控制核聚变。 裂变与聚变的比较 比较 裂变 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 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。 2、核电站的原理：利用原子核裂变时产生的大量能量，使水变成水蒸气，推动蒸汽机转动，在带动发电机发电的。 3、核电站的能量转化 4、核电站的特点： 1 消耗的燃料少、废渣也少、污染也少、污染小； 2 成本低，一些发达国家核电已占相当比例，我国的核电事业也发展得很快； 3 适合缺少煤、石油和水力资源的地方； 4 需放置放射性物质的泄露，避免放射性污染，确保安全。 三、放射性 1、放射性：早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫人等发现铀、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放射性。 放射性物质既有天然放射性物质，也有人工放射性物质。 放射性物质的标志 2.三种主要的放射线 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 能量很高的电磁波，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 3. 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；利用放射线可以杀菌 医疗 利用γ射线治疗肿瘤等疾病 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 典例分析 例1：下列关于核反应的说法，正确的是(　　) A．只有裂变才能释放出核能 B．氢弹爆炸是利用裂变释放出核能的 C．核反应堆中发生的链式反应是不可控制的 D．原子弹爆炸时发生的链式反应是不可控制的 【答案】D 【解析】【分析】A、核能可以通过裂变和聚变两种方式释放。 B、氢弹的原理是核聚变，与太阳释放能量的形式相同。 CD、可控的链式反应应用于核电站，原子弹的原理是不可控的链式反应。 【解答】A、核聚变、核裂变均能释放核能，故A错误； B、氢弹是根据核聚变的原理制造的，故B错误； C、核反应堆中发生的链式反应是可以控制反应速度的，故C错误； D、原子弹爆炸时发生的链式反应是不可控制的，瞬间释放大量的能量，故D正确。 故答案为：D。 例2：2025年，中国新核准的核电项目以自主三代技术“华龙一号”为主力；同时，全球首座商运的第四代高温气冷堆也已投产。关于核电站，下列说法正确的是(　　) A．核反应堆内发生核聚变 B．核能释放过程中产生的射线对人体没有影响 C．核反应堆内发生链式反应 D．核电站的能量转化：核能→机械能→热能→电能 【答案】C 【解析】【分析】核电站的能量转化过程是：核裂变将核能先转化为反应堆冷却剂的热能，热能加热水产生蒸汽推动汽轮机，转化为机械能，汽轮机带动发电机最终转化为电能 【解答】A、目前人类已投入商业化运行的核电站，核反应堆内发生的是可控核裂变，核聚变发电还未实现商用推广，因此A错误。 B、核能释放过程中会产生α、β、γ等高能射线，这些射线会破坏人体细胞的分子结构，损害细胞，对人体有明显危害，因此B错误。 C、核电站核裂变是通过可控的链式反应持续平稳释放核能，因此C正确。 D、根据题意，核电站的能量转化为核能→热能→机械能→电能，选项顺序错误，因此D错误。 故选C。 例3： 三门核电站是浙江省第二座核电站，装机总功率为750万千瓦。该核电站获取核能的途径如图　 　(填“甲”或“乙”)所示，反应堆中发生的能量转化为　 　。该核电站的年发电量为　 　千瓦时(一年以360天计)。 【答案】乙；核能转化为内能； 【解析】【分析】核电站的原理：核能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能。核能的释放主要有三种形式：1、核裂变能所谓核裂变能是通过一些重原子核（如铀-235、铀-238、钚-239等）的裂变释放出的能量。2、核聚变能：由两个或两个以上氢原子核（如氢的同位素—氘和氚）结合成一个较重的原子核，同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应，其释放出的能量称为核聚变能。3、核衰变：核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式，因其能量释放缓慢而难以加以利用。 【解答】 三门核电站是浙江省第二座核电站，装机总功率为750万千瓦。该核电站获取核能的途径如图乙所示，属于重核裂变，反应堆中发生的能量转化为核能转化为内能。该核电站的年发电量=pt=7500000千瓦×360×24=6.48×1010千瓦时(一年以360天计)。 故答案为：乙；核能转化为内能、 例4：如图是中国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，它在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　 　，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。 【答案】（1）聚变；内能 （2）2.16×1015 【解析】【分析】（1）目前人类获取核能的两种基本途径是核聚变和核裂变。 （2）根据W=Pt和效率公式进行计算。 【解答】（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）根据得到：W＝W总η＝Ptη＝1×1012W×3600s×60%＝2.16×1015J。 例5：中国“人造太阳”——全超导托卡马克东方超环，在全球首次实现了上百秒的稳态高约束运行模式，不仅创造了新的世界纪录，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． （1）如图乙是东方超环的热核反应示意图，属于　 　（填“核聚变”或“核裂变”）． （2）东方超环的反应原理与太阳类似，能量转化是原子核能转化为　 　． 【答案】（1）核聚变 （2）热能和光能 【解析】【分析】 （1）重核分裂为轻核为裂变，轻核结合成重核为聚变； （2）根据能量转化的知识解答。 【解答】 （1）如图乙是东方超环的热核反应示意图，属于核聚变。 （2）东方超环的反应原理与太阳类似，能量转化是原子核能转为内能。 例6：2021年12月3日，南方首个核能供暖项目在浙江投入试运行。如下是核能供暖工作示意图： 秦山核电站核岛→换热站→用户 （1）核能供暖过程是把核能最终转化为　 　能。 （2）秦山核电站获得核能的方式是　 　。 （3）若换热站与用户之间的能量利用效率为η，空气的比热容为c，一套70平方米的房子内的空气总质量为m，欲将室内空气温度从4℃提高到24℃，换热站提供的总热量至少为　 　。(用η、c、m表示) 【答案】（1）内 （2）重核裂变(或“裂变”、“核裂变”) （3） 【解析】【分析】（1）根据能量转化的知识解答； （2）根据核电站的工作原理解答； （3）首先根据Q=cm△t计算空气吸收的热量，再根据计算换热站提供的总热量。 【解答】（1）核能供暖过程是把核能最终转化为内能。 （2）秦山核电站获得核能的方式是重核裂变。 （3）根据题意可知，空气吸收的热量为：Q吸=cm△t=cm×20℃； 则换热站提供的总热量为：。 课后巩固 一、选择题 1．2025年5月，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆实现连续安全稳定运行1000天，持续稳定输送清洁电能超370亿度。下列有关核电站的描述错误的是（） A．能将核能转化为电能 B．核反应堆通过核聚变释放核能 C．产生的核废料具有放射性 D．消耗燃料少，可以大大减少燃料的运输量 【答案】B 【解析】【分析】核电站的基本工作原理是将核能转化为电能. 【解答】A.核电站的基本工作原理是将核能转化为电能的过程，故A正确； B.核电站中核反应堆释放核能的方式。核电站使用的是核裂变（如铀-235的裂变）而非核聚变，故B错误； C. 核电站运行中会产生具有放射性的核废料，例如铀-235的裂变，故C正确； D.核电站的燃料（如铀）能量密度极高，消耗量少，能显著减少燃料运输量，故D正确； 故答案为：B. 2．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1.2亿摄氏度101秒、1亿摄氏度1066秒高约束模式等5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。下列说法中，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：核能→内能→机械能→电能 【答案】B 【解析】【分析】（1）核电站是利用核裂变反应发电的； （2）氢弹的原理是核聚变； （3）根据核聚变反应的条件来判断； （4）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。 【解答】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：核能一内能一机械能一电能，故D正确。 故选B。 3．2023年12月6日，位于荣成市的全球首座第四代核电站——华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程商运投产。核电站利用核反应堆内发生核反应产生大量的热将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。下列说法中，正确的是 (　　) A．核原料是可再生能源 B．核反应堆内发生核聚变 C．核反应堆内发生链式反应 D．核能是二次能源 【答案】C 【解析】【分析】AD、核原料在短时间内不能恢复，且取自于自然界，属于不可再生的一次能源。 BC、核电站的原理是核裂变且属于可控的链式反应。 【解答】A、核原料在短时间内不能恢复，是不可再生能源，故A错误； B、核反应堆内发生核裂变，故B错误； C、核反应堆内发生可控的链式反应，故C正确； D、核能是从自然界中直接获取的，是一次能源，故D错误。 故答案为：C。 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。如图甲所示为核电站的原理示意图，如图乙所示为两种核反应示意图。下列说法中，不正确的是 (　　) A．日本福岛核污染水具有放射性危害 B．核电站核反应堆利用的是如图乙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】【分析】A、核反应过程中涉及到放射性物质，可知核污染水具有放射性危害。 B、A大分子分解成小分子，属于核裂变，B中氢原子结合成氦原子，属于核聚变。 C、化学变化中的最小微粒是原子，核反应过程中原子发生改变，不属于化学变化。 D、由“ 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 ”可知，该过程中存在能量转化为：核能-内能→机械能→电能。 【解答】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的水，故A正确，不符合题意； 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正确，不符合题意； 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不正确，符合题意； 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正确，不符合题意。 故答案为：C。 5．如图为电磁波家族的一部分，可见光是电磁波家族的一员，某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。下列说法正确的是（　　） A．该过程发生的能量转换是电能→机械能→光能 B．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能 C．太阳能板吸收的太阳能最终全部转化为机械能 D．百叶窗开合过程中不遵循能量守恒定律 【答案】B 【解析】【分析】A、由题中信息进行分析--“ ，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合 ”，可知是将光能转化为电能，最终转化为机械能。 B、太阳内部发生的是氢核聚变，据此进行分析。 C、太阳能板先将光能转化为电能，电能再转化为机械能，两个过程中均存在能量损耗，光能不可能全部转化为机械能。 D、所有的机械在工作过程中均遵守能量守恒定律。 【解答】A、太阳能板在光照时发电，太阳能转化为电能，电动机工作时，消耗了电能，获得了机械能，因此该过程发生的能量转换是光能电能机械能，故A错误； B、在太阳的内部，氢原子核由于发生聚变，对外放出巨大的核能，所以说太阳是一个巨大的“核能火炉”，故B正确； C、太阳能吸收的太阳能转化为机械能的过程中有能量损耗，不能说是全部转化为机械能，故C错误； D、能量守恒定律适用于所有的能量转化和转移过程，百叶窗开合过程中遵循能量守恒定律，故D错误。 故答案为：B。 6．能量转化或转移是自然界的普遍现象，如图所示为核电站示意图、家庭电路部分示意图及电热水壶图，下列相关叙述正确的是(　　) A．手机充电时电能转化为化学能，电热壶烧水时电能转化为内能，两者本质都是电流做功 B．发电机利用了电流磁效应发电，电热水壶利用了电流热效应烧水 C．汽轮机工作、壶内水升温两过程中，改变水的内能方式相同 D．核反应堆进行可控的核聚变释放核能，直接转化为家庭电路所需的电能 【答案】A 【解析】【分析】A.电流做功的过程，其实就是将电能转化为其它形式能量的过程； B.根据发电机的工作原理判断； C.热传递的本质为能量的转移，做功改变内能的本质为能量的转化； D.根据人类对核能的利用方式判断。 【解答】A. 手机充电时，消耗电能，将电能转化为电池内部的化学能储存起来；电热壶烧水时，消耗电能，将电能转化为水的内能使水温升高。这两个过程都是电能转化为其他形式的能，本质都是电流做功，故A正确； B. 发电机是利用电磁感应现象发电，不是电流磁效应，故B错误； C. 汽轮机工作过程，是利用高温蒸汽推动汽轮机转动，将蒸汽的内能转化为汽轮机的机械能，是通过做功改变物体内能；壶内水升温，是电热丝的内能通过热传递转移给水，改变水的内能，两者改变内能的方式不同，故C错误； D. 目前核电站是利用核反应堆中可控的核裂变释放核能，核能先转化为内能，再经汽轮机转化为机械能，最后发电机将机械能转化为电能，并不是直接转化为电能，故D错误。 故选A。 7．图甲和图乙是释放核能的两种方式，下列说法正确的是(　　) A．图甲方式表示的是核裂变 B．图甲方式目前还不能人为控制 C．目前核电站是利用图乙方式发电的 D．两种释放核能的方式都不会产生放射性物质 【答案】A 【解析】【分析】A. 核裂变是较重的原子核分裂为较轻的原子核，核聚变是较轻的原子核结合为较重的原子核。 B.根据人类对核裂变的使用情况判断； C.根据核电站的工作原理判断； D.利用核能时会产生核废料，它们都具有放射性。 【解答】A.图甲中，用中子轰击铀核，然后得到较轻的原子核，属于核裂变，故A正确； B.人类目前可以控制核裂变的反应速度，核电站就是利用可控的核裂变工作的，故B错误； C.图乙是较轻的原子核结合成了较重的原子核，属于核聚变，与核电站的工作原理不同，故C错误； D. 核裂变和核聚变释放核能时，都会产生放射性废料，具有放射性，会产生放射性污染，故D错误。 故选A。 8． 如图为核电站发电流程图。其发电过程中，从核能到电能，图中所示的能量转化顺序正确的是(　　) A．核能，化学能，机械能，电能 B．核能，内能，机械能，电能 C．核能，机械能，内能，电能 D．核能，内能，化学能，电能 【答案】B 【解析】【分析】根据图片分析核电站的工作过程，进而确定其中的能量转化过程。 【解答】根据图片可知， 核反应堆环节： 核燃料发生核裂变释放出核能，该核能用来加热水，使水获得内能，因此此过程是核能转化为内能； 蒸汽轮机环节：高温高压的水蒸气推动蒸汽轮机转动，内能推动机械运动，因此此过程是内能转化为机械能； 发电机环节：蒸汽轮机带动发电机运转，发电机将机械能转化为电能，因此此过程是机械能转化为电能。 整个过程的能量转化顺序为：核能→内能→机械能→电能， 故选B。 9． 图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核模型。下列叙述正确的是(　　） A．该模型表示的是核聚变 B．该反应不会产生放射性物质 C．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应 D．目前还不能用该反应获得能量的方式来发电 【答案】C 【解析】【分析】A. 核聚变是质量较小的轻原子核结合成质量较大的原子核的核反应 ； B.核燃料都具有放射性； C.根据链式反应的定义判断； D.根据人类对核聚变的使用情况判断。 【解答】A. 该模型是中子轰击铀-235（重核），使铀核分裂为多个质量较小的原子核（氪核和钡核），这个过程属于核裂变，不是核聚变，故A错误； B. 该核裂变反应中，生成的氪核、钡核都属于放射性物质，反应过程也会产生放射性射线， 故B错误； C. 铀核裂变发生后，反应会新产生中子，这些中子会继续轰击其他铀-235原子核，让反应持续进行下去，这个过程叫做链式反应， 故C正确； D. 目前人类已经掌握了可控核裂变技术，核电站就是利用核裂变释放的能量来发电的，故D错误。 故选C。 10．秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。关于核电站，下列说法正确的是(　　) A．核能是可再生能源 B．秦山核电站利用了核聚变为电站提供能量 C．核辐射主要有α，β，γ射线，其中α射线穿透能力最强 D．核电站发电的能量转化过程是：核能一内能一机械能一电能 【答案】D 【解析】【分析】A.可以在短时间内得到补充的能源为可再生能源； B.根据核电站的工作原理判断； C.根据常见三者射线的特点判断； D.根据核电站的工作过程确定能量转化过程。 【解答】A. 核能的原料铀等核燃料在地球上的储量是有限的，消耗后短时间内无法从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A错误； B. 目前人类已实现可控发电的核反应是核裂变，核聚变还未实现可控和平利用发电，秦山核电站是利用核裂变释放的能量来发电的，故B错误； C. 核辐射的α、β、γ三种射线中，α射线电离能力最强，但穿透能力最弱，一张纸就能挡住α射线；γ射线的穿透能力才是最强的，故C错误； D. 核电站发电的能量转化过程为：核反应堆中核裂变释放核能，将冷却剂的水加热，核能转化为内能；高温高压的蒸汽推动汽轮机转动，内能转化为汽轮机的机械能；汽轮机带动发电机发电，最终机械能转化为电能。即能量转化过程为：核能→内能→机械能→电能，故D正确。 故选D。 11．关于核辐射及核能的利用，以下说法中正确的是(　　) A．放射性元素放出的射线有α射线、β射线和γ射线 B．α射线是高速运动的电子流，β射线是带正电的氮原子核流，γ射线是穿透能力很强的电磁波 C．人体接受少量的放射性辐射、强剂量或长时间的辐射，对人体都是有害的 D．核能的利用弊大于利 【答案】A 【解析】【分析】AB.根据射线的种类和本质判断； C. 只有强剂量、长时间的放射性辐射才会损伤细胞与组织，对人体有害 ； D. 合理利用核能可以缓解能源危机，造福人类。 【解答】A. 天然放射性元素衰变时，确实会放出α射线、β射线和γ射线 ，故A正确； B. α射线是带正电的氦原子核流，β射线才是高速运动的电子流，γ射线是穿透能力很强的电磁波，故B错误； C. 适量的放射性辐射并不会对人体健康造成危害， 故C错误； D. 核能是一种清洁高效的能源，合理利用核能可以缓解能源危机，造福人类，只要做好安全防护，核能的利用利大于弊，故D错误。 故选A。 12．下列有关核能利用的叙述中，正确的是(　　) A．氢弹和原子弹爆炸时能量的转移和转化是有方向性的 B．氢弹是根据裂变原理制成的，原子弹是根据聚变原理制成的 C．目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变 D．核电站中的能量转化顺序是：核能→化学能→内能→电能 【答案】A 【解析】【分析】A.根据能量转化和转移的方向性判断； B.根据氢弹和原子弹的工作原理判断； C.根据核电站的工作原理判断； D.根据核电站的能量转化过程判断。 【解答】A. 自然界中所有的能量转移和转化过程都是具有方向性的，氢弹和原子弹爆炸的能量变化也符合这个规律， 故A正确； B. 原子弹是利用原子核的裂变原理制成的，氢弹是利用原子核的聚变原理制成的， 故B错误； C. 目前人类技术只能实现可控制的核裂变，核电站反应堆中发生的是可控制的核裂变，核聚变还不可控， 故C错误； D. 核电站的能量转化顺序为：核能先转化为冷却剂的内能，内能推动汽轮机转化为机械能，汽轮机带动发电机再将机械能转化为电能，即核能→内能→机械能→电能，故D错误。 故选A。 13． 利用核能发电是人们和平利用核能的重要方向。下面有关核电站的说法正确的是(　　) A．核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变 B．核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的 C．核电站反应堆产生的废料对环境没有污染 D．核能发电发生的能量转化：核能一机械能一内能一电能 【答案】B 【解析】【分析】AB.根据核电站的工作原理判断； C.核废料仍然具有放射性； D.根据核电站的工作过程确定能量转化过程。 【解答】A. 核电站核反应堆中发生的是核裂变，核聚变目前还不可控，无法应用于核电站发电，故A错误； B. 核电站的核反应堆中，发生的核裂变链式反应是人工控制的，能够稳定地输出能量用来发电，故B正确； C. 电站核废料具有放射性，会对环境造成放射性污染，需要特殊处理，故C错误； D. 核电站的能量转化顺序是：核裂变释放核能，先将水加热转化为内能，高温高压蒸汽推动涡轮机转动，内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电，最终转化为电能，正确顺序为：核能→内能→机械能→电能，故D错误。 故选B。 14．2022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。核聚变使用的核材料是下列中的(　　) A．氢(H) B．氦(He) C．铀(U) D．(Pu) 【答案】A 【解析】【分析】 核裂变是重原子核分裂为轻原子核释放能量的过程， 核聚变是轻原子核结合为更重的原子核释放能量的过程， 根据它们的工作过程分析判断。 【解答】 核聚变是轻原子核结合为更重的原子核释放能量的过程，是太阳等恒星的能量来源，目前人类研究可控核聚变使用的核材料是氢的同位素氘、氚，都属于氢元素，因此核聚变的原料为氢，故A正确，而BCD错误。 故选A。 15． 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 【解析】【分析】AD、根据图像进行分析，可知氘原子、氚原子的质子数相同，中子数不同，结合氦原子核的结构可知，弹出的是中子。 B、核裂变是重原子核分裂为多个轻原子核的核反应，核聚变是两个轻原子核结合成一个较重的原子核的核反应。 C、根据质子数决定元素种类进行分析。 【解答】AD、一个氘核原子核中有一个质子和一个中子，一个氚原子核中有一个质子和两个中子，撞击后形成的氦原子核中含有两个质子和两个中子，可知表示中子，故AD错误； B、该反应由氘核、氚核两个轻原子核结合成一个较重的原子核，属于核聚变，故B错误； C、氘原子、氚原子中均只含一个质子，均属于氢元素，可知两种原子属于同种元素，故C正确。 故答案为：C。 16．为探索清洁能源，我国“人造太阳”研究获重大进展，其核心原理是利用氢的同位素发生核反应释放巨大能量。下列关于 “人造太阳”说法正确的是 A．“人造太阳”的核心原理是核裂变反应 B．核反应不会对环境造成任何影响 C．核能属于可再生能源，可无限开发利用 D．氘和氚互为同位素原子，因为它们原子核内质子数相同，中子数不同 【答案】D 【解析】【分析】A. 核裂变是指重核（如铀、钚）分裂成较轻的核，同时释放能量。 核聚变是指轻核结合成较重的核； B. 无论是核裂变还是核聚变，核反应都会产生一定的环境影响； C. 可再生能源是指可以在短时间得到补充的能源，如太阳能、风能、水能等； D. 同位素是指同一元素（质子数相同）但中子数不同的原子。 【解答】A. “人造太阳”的核心原理是核聚变，而非核裂变，故A错误； B. 核裂变会产生放射性废料，处理不当会污染环境。核聚变虽然放射性废料较少，但仍会产生中子辐射，可能激活周围材料产生放射性，故B错误； C.核反应需要的燃料不能在短时间内得到补充，为不可再生能源，故C错误； D. 氘和氚互为同位素原子，因为它们原子核内质子数相同，中子数不同，故D正确。 故选D。 17．目前世界上很多国家把核能发电当做解决能源危机的主要措施。下列关于核能的认识，正确的是（　　） A．为了解决能源危机，应该在全球大范围建造核电站 B．目前的核电站是利用核聚变释放的核能来发电的 C．核反应会产生放射性物质，需要做好防护措施 D．任何原子内部都有原子核，所以利用任何物质都能获得核能 【答案】C 【解析】【分析】根据自己对核能发电的原理、安全措施以及核能利用的局限性的认识判断。 【解答】A. 虽然核能是一种高效的能源，但核电站的建设需要考虑安全性、核废料处理、技术成本以及地缘政治等因素，盲目大规模建造可能带来环境和社会风险，故A错误； B. 目前的核电站实际是利用核裂变（如铀-235的裂变）释放能量，而非核聚变，故B错误； C. 核裂变反应会产生放射性废物（如钚、锶等），这些物质对人体和环境有害，必须通过屏蔽、密封储存等措施严格管理，故C正确； D. 虽然原子核普遍存在，但并非所有物质都适合用于核能发电。目前只有少数重核（如铀、钚）可通过裂变释放能量，轻核（如氢）的聚变则需要极端条件，故D错误。 故选C。 18．下列说法正确的是（　　） A．重核裂变时放出能量，而轻核聚变时吸收能量 B．轻核聚变必须在很高的温度下才能进行 C．氢弹是利用轻核聚变制成的，因此它的威力比原子弹小 D．人类制成了原子弹，从而实现了用人工方法控制链式反应的速度，和平利用核能 【答案】B 【解析】【分析】人类利用核能的两种方式：核裂变和核聚变，它们都向外释放巨大的能量；氢弹利用的是核聚变，需要原子弹引燃，因此它需要很高的温度；核聚变释放的能量比核裂变释放的能量多得多；原子弹利用的是不可控的核裂变，据此判断即可。 【解答】A.无论核裂变还是核聚变，都向外释放大量能量，故A错误； B.轻核聚变必须在很高的温度下进行，故B正确； C.氢弹的威力远远大于原子弹，故C错误； D.原子弹利用的是不可控链式反应，故D错误。 故选B。 19．下列关于核能的说法中不正确的是（　　） A．核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的 B．如果对裂变的链式反应不加控制，会在极短时间内释放巨大的能量，发生猛烈爆炸 C．氢弹是利用轻核聚变制成的核武器 D．原子弹是利用轻核聚变或重核裂变制成的核武器 【答案】D 【解析】【分析】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。核电站是利用原子核裂变的链式反应释放出大量的核能，是可控链式反应。 【解答】A、核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的，A不符合题意； B、如果对裂变的链式反应不加控制，会在极短时间内释放巨大的能量，发生猛烈爆炸，B不符合题意； C、氢弹是利用轻核聚变制成的核武器，C不符合题意； D、原子弹是利用重核裂变（链式反应）而制成的核武器，D符合题意。 故答案为：D 二、填空题 20．2025年10月1日，我国首部紧凑型聚变能实验装置BEST完成底部安装，标志着我国在实现核能发电的道路上又迈出重要一步。 （1）如图为核聚变示意图的是　 　(填“甲”或“乙”)。 （2）上图模型中白色“○”代表　 　(填“质子”或“中子”)。 【答案】（1）甲 （2）中子 【解析】【分析】（1）核裂变是大原子核分解成小原子核，核聚变是小原子核合成大原子核，据此进行分析。 （2）根据核裂变是用中子轰击原子核或核聚变时，除了结合成较大的原子核还释放出中子进行分析。 【解答】（1）甲：两个较小的原子核结合成一个较大的原子核，模拟的是核聚变过程； 乙：一个较大的原子核分裂成两个较小的原子核，则属于核裂变。 （2）核聚变时用中子去撞击一个较大的原子核，可知“○”代表的是中子。 21．获取核能有两条途径—重核的裂变和轻核的聚变，核电站是利用核的　 　（选填“裂变”或“聚变”）来获得核能的，是　 　(选填“甲”或“乙”)图所示途径：太阳本质便是个巨大的核　 　(选填“裂变”或“聚变”)提供了对地球至关重要的光和热。 【答案】裂变；甲；聚变 【解析】【分析】（1）根据核电站的工作原理解答； （2）根据太阳能量的来源解答。 【解答】核电站利用的核能是通过重核的裂变（甲图）产生的。在核裂变过程中，重核（如铀-235）被中子撞击后分裂成两个较轻的核，并释放出大量能量； 太阳的能量来源于轻核的聚变（乙图）。在太阳内部，氢核（质子）在高温高压条件下发生聚变反应，形成氦核，并释放出巨大能量。 三、综合题 22．阅读资料，回答问题： 资料1：2025年1月20日，中国科学院的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创造了在1亿摄氏度以上温度下，实现稳态高约束等离子体运行千秒量级的世界纪录，为未来“人造太阳”的能源应用奠定了重要基础。 资料2：2026年1月1日，我国“华龙一号”漳州核电一期工程全面建成投产。该核电站单台机组年发电量可达100亿度，可减少二氧化碳排放约816万吨，相当于每年减少标准煤消耗312万吨。 （1）全超导托卡马克实验装置中发生的核聚变　 　(填“是”或“不是”)化学变化。 （2）“华龙一号”漳州核电站是通过　 　(填“核裂变”或“核聚变”)释放核能的。 （3）下列关于核能利用的说法中，正确的是____(填字母)。 A．目前核电站的能量转化过程可概括为核能→内能→机械能→电能 B．目前我国消耗的电能，绝大多数来自核能发电 C．受控核聚变技术已完全成熟，可立即进行大规模商业发电 【答案】（1）不是 （2）核裂变 （3）A 【解析】【分析】化学变化的本质是原子核外电子发生转移或重组，原子核本身不发生改变。 【解答】（1）核聚变过程中原子核发生了聚合变化，原子种类发生了改变，不是化学变化。 （2）目前人类可控核能利用技术中，成熟可商用的核电站都是利用可控制的核裂变反应释放核能，可控核聚变仍处于实验研究阶段，因此“华龙一号”核电站通过核裂变释放核能。 （3）A、目前核电站发电时，先将核裂变释放的核能转化为冷却剂的内能，内能推动汽轮机转化为汽轮机的机械能，汽轮机带动发电机最终将机械能转化为电能，能量转化过程为核能→内能→机械能→电能，A正确。 B、目前我国生产的电能中，绝大多数来自火电、水电等常规发电方式，核能发电占比远低于化石能源发电，B错误。 C、根据题干资料可知，目前核聚变仅取得实验研究的重大突破，受控核聚变技术并未完全成熟，还无法实现大规模商业发电，C错误。 故选A。 23．“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）在机组反应维芯中的锆合金 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 （2）物理变化 （3）B （4）Zr + 2H2O =ZrO2 + 2H2↑ 【解析】【分析】（1）具有相同的质子数和不同中子数的元素互为同位素元素； （2）物理变化和化学变化的区别：有无新物质生成； （3）根据能量转化的知识解答； （4）根据反应物、反应条件和生成物，确定反应的方程式。 【解答】（1） U-235和U-238均为铀的同位素， 质子数（原子序数）相同（均为92），但U-235的中子数为143（235-92），U-238的中子数为146（238-92） ，则二者的中子数不同。 （2） 气体扩散法仅利用两种同位素原子质量的微小差异（运动速度不同）进行分离，未改变原子核或电子结构，属于物理变化。 （3） 核电站通过核裂变释放核能（→内能），加热水蒸气推动汽轮机（→机械能），最终带动发电机发电（→电能），故选B。 （4） 锆合金 Zr能与水蒸气反应，生成ZrO2和可燃性气体（H2），则反应的方程式为： Zr + 2H2O =ZrO2 + 2H2↑ 。 学科网（北京）股份有限公司 $