核能

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核能一、单选题1．现代的大型舰艇及航空母舰常以核反应堆作动力，其目的是()A．利用核裂变的巨大威力B．利用核裂变提供的巨大能量C．核反应堆在使用上比使用化石燃料更安全D．利用它发射核武器2．原子弹在制造时需用到下列哪种物质(　　)A．氘B．氚C．氢D．铀3．核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。下列说法错误的是（　　）A．目前核电站是通过聚变来利用核能的B．核反应堆中发生的链式反应是可以控制的C．氢弹是核聚变释放核能的D．太阳内部是核聚变释放核能的4．近日我国自主三代核电“华龙一号”5号机组首次达到临界状态，标志着机组正式进入带功率运行状态，向建成投产迈出了重要一步。下列关于核电站说法正确的是(　　)A．核电站发生的能量转化是：化学能→内能→机械能→电能B．核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是核聚变C．核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的D．核电站反应堆产生的核废料对环境没有污染5．2011年3月22日媒体报道：日本福岛第一核电站各机组表面温度都低于100℃，意味着各机组乏燃料池中有水存在，这就不会发生大的事故．如图所示，为核电站发电流程图．下列说法不正确的是（　　）10/10

1A．核燃料是不可再生能源，核反应堆是控制链式反应的装置，核电站发生的是原子核裂变B．乏燃料池中的水汽化吸热可以降低机组的温度，蒸汽带动轮机工作C．蒸汽轮机将核能最终转化为机械能D．发电机将机械能转化为电能，蒸汽轮机的效率总是小于1二、填空题6．阅读以下材料，回答问题．人类生存最重要的能源--太阳能能源是人类生存与发展的基础之一．20世纪以来，全球的人口增长和经济发展，大大增加了对能源的需求．在各种能源中，化石燃料中的石油、天然气是当今世界的主要一次能源．据世界能源委员会统计，已探明的石油、天然气可采储量，按1992年各国的产量计算，分别只能开采44年和60年；虽然可采储量还可能会有新的发现，但社会需求也在增长，特别是考虑到第三世界国家的经济发展，油气燃料可供开采的时间不会很长．在化石燃料中，尽管煤的蕴藏量最丰富，但燃煤造成的严重污染使其不大可能成为世界范围的主要能源．虽然核聚变反应可提供清洁的能源，在海洋中蕴藏着的42万亿吨核聚变的主要物质氘，但核聚变堆研究的难度很大，估计要到本世纪后期核聚变电站才有可能实现商品化．因此，在展望21世纪能源问题的前景时，可能不得不面对油气资源面临枯竭、核聚变发电又未能商品化的一段时间．为保证这一时期内人类有充足的清洁能源供应，利用太阳能来发电是一种必然的选择．太阳能是最重要的可再生能源，地球上的各种能源无不与之密切相关．事实上，太阳在地球的演化、生物的繁衍和人类的发展中，起了无比重大的作用，也为人类提供了取之不尽的能源．太阳内部不断进行的高温核聚变反应释放着功率为3.8×1026兆瓦的巨大辐射能量，其中只有二十亿分之一到达地球大气高层；经过大气层时，约30%被反射，23%被吸收，仅有不到一半的能量功率8×1016兆瓦到达地球表面．尽管如此，只要能够利用其万分之几，便可满足今日人类的全部需要．（1）太阳能是　　能源．（选填“可再生”或“不可再生”）（2）物质氘是发生核　　的重要材料．（选填“聚变”或“裂变”）（3）到达地球大气层的太阳能，大概有　　的能量功率到达地球表面．（填百分比）（4）今日人类对能量全部需要　　能量功率8×1012兆瓦（选填“超过”或“不超过”）7．由中、美、日等7国科学家共同参与建造的“人造太阳”装置预计于2025年建成运行。其发光发热原理与太阳相似，利用轻核　　释放出巨大的能量。未来依托该装置可建立核电站，把核能最终转化为　　能。10/10

28．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。（1）核电站核反应堆利用的是　　所示的核反应（填“A”或“B”）：（2）根据核电站原理图，请在方框内完成核电站发电过程中能量转化流程图：（3）核电站在运行过程中会产生大量的热，常用水作冷却剂，这是利用了水　　的性质，所以核电站一般建在海边。散失到空气中的热无法再被核电站利用，说明能量的转移和转化具有　　。9．核电站将　　能最终转化为电能．它常建在海边，其原因之一是需要大量的水作为汽轮机的冷却剂，这利用了水的　　较大．三、解答题10．阅读短文，回答问题：在常规化石能源非常紧缺的今天，核能受到越来越高度的重视，如今美国电力的21%是来自核电．核电站的大体组成如图所示，核材料在原子反应堆中发生核反应产生大量的热能，冷却剂将这些热能带到热交换器将水变成水蒸汽，水蒸气推动蒸汽轮机带动发电机发电，最终实现了核能到电能的转换．请在下面的空格中填上适当的内容：（1）从能源的分类来看，核能是属于　　．（填“一次能源”或“二次能源”）（2）发电机发电时是让线圈在　　中旋转而产生电流，这种现象在物理学中称之为　　现象．10/10

3（3）核电站所需的核能是利用原子核　　（填“裂变”或“聚变”）所产生的．该变化是　　．（填“可控”或“不可控”）（4）如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×106t的煤炭．则6×106t的煤炭完全燃烧放出的热量是　　J（煤炭的热值为3×107J/kg）．（5）核电站的核废料具有　　性，对环境会造成相当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带，同时如何在开发新能源，又注意环境的保护，是人类面临的一大课题．11．如图所示是核电站原理示意图，对目前建成运转的核电站来说：（1）核电站的核心是　　，它是以　　为核燃料的，是利用了原子核裂变的　　反应产生的能量来发电的．（2）核电站使用过的核燃料称为　　，它具有　　性，会对人和其他生物造成伤害，处理方法：　　．（3）秦山核电站的功率为3.0×105kW，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.2×1010J，并且假设所产生的能量都变成了电能，那么每年（按365天计算）要消耗铀235的质量为　　kg．（结果保留一位小数）12．2020年12月，“嫦娥五号”探测器在月球上采集了1731克月壤（其中约900克取自月表）。月壤中含有的“氦-3”（He-3）被科学家们称为“完美能源”，据科学家估算10吨“氦-3”就能满足我国一年所需的能源需求。（1）使用“氦-3”作为能源，需通过　　（选填“轻核聚变”或“重核裂变”）释放其内部的核能；10/10

4（2）采集器把这900克月表的月壤放入距月表1米高的收集器中，采集器克服重力做了多少功？（已知物体在月球表面受到的重力是地球上的16）（3）在返回过程中，“嫦娥五号”上升器发动机以向上3000牛的力工作6分钟，成功将携带样品的上升器送入到离月球表面高度约为15千米的预定环月轨道。则“嫦娥五号”上升器发动机的功率至少多大？13．核能具有很大的优越性。它的能量密度非常高，是等量优质煤的250万倍。由于核裂变无需空气，核电站排出的废气也很少，是一种非常清洁的能源。当然，核泄漏事故也是很可怕的。前苏联的切尔诺贝利核电站由于核泄漏导致28人死亡，500万人受到不同程度的核辐射。2011年3月11日，9.0级的强烈地震引发的日本福岛第一核电站发生核物质泄漏，引起国际社会对核能利用的担忧。不过，专家指出，只要我们采取行之有效的措施，是可以做到防患于未然，核能有广阔的发展前景的。结合材料，运用矛盾的观点，谈谈对核能的认识。10/10

5答案解析部分1．【答案】B【解析】【分析】核能利用的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控核裂变（链式反应）释放出巨大能量的。【解答】现代的大型舰艇及航空母舰常以核反应堆做动力源，其主要是因为核裂变能够提供巨大的能量，可以满足舰艇的需要。故答案为：B2．【答案】D【解析】【分析】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，并释放能量的过程。【解答】用中子轰击铀-235原子核，可以使铀核裂变为氪核和钡核，同时向外释放能量，并产生2---3个新中子。如果产生的中子继续轰击其他铀核，引起铀核裂变，就会导致越来越多的铀核不断地发生裂变，放出越来越多的能量，这种连锁式的铀核裂变反应称为链式反应。原子弹就是利用这个原理制造的。故选：D3．【答案】A【解析】【分析】A、核电站利用核能的原理是核裂变；B、核电站的核反应堆是利用可控的核裂变反应释放核能的设备；C、氢弹的原理是核聚变反应；D、太阳内部发生的反应是核聚变。【解答】A、核电站主要利用核裂变的可控链式反应来发电的，故A错误；B、核反应堆的链式反应可以进行控制，故B正确；C、氢弹是通过核聚变反应制造而成的，故C正确；D、太阳内部核能是由核聚变反应是放出来的，故D正确。故选：A4．【答案】C【解析】【分析】根据对核电站的认识分析判断。【解答】A.核电站发生的能量转化是：核能→内能→机械能→电能，故A错误；B.核反应堆是核电站的“心脏”，里面发生的是可控核裂变，故B错误；C.核电站反应堆中发生的链式反应是可以控制的，故C正确；D.核电站反应堆产生的核废料对环境仍然具有核辐射，故D错误。故选C。10/10

65．【答案】C【解析】【分析】①核电站是利用核裂变来释放核能的，核反应堆是一个能维持和控制核裂变链式反应，从而实现核能向内能转换的装置．②水的汽化可以吸收大量的热，给机组降温．③核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动蒸汽涡轮机转动，从而带动发电机发电的．④任何机器工作时的效率都会小于1．解决此类问题只需要了解核能发电的过程及能量转化过程即可，难度不大．【解答】解：A、核燃料是不可再生能源，核反应堆是控制链式反应的装置，核电站发生的是原子核裂变，说法正确；B、乏燃料池中的水汽化吸热可以降低机组的温度，蒸汽带动轮机工作，说法正确；C、蒸汽轮机将内能转化为机械能，而不是将核能转化为机械能，故C错误；D、发电机将机械能转化为电能，蒸汽轮机的效率总是小于1，说法正确．故选C．6．【答案】（1）可再生（2）聚变（3）47%（4）不超过【解析】【解答】（1）据上面的分析可知，太阳能是在短期内可以再生的，所以是可再生能源；（2）据课本知识可知，物质氘是发生核聚变的重要材料；（3）据材料中的“经过大气层时，约30%被反射，23%被吸收”可知，到达地球到达地球大气层的太阳能，大概有1-30%-23%=47%的能量功率到达地球表面；（4）据“仅有不到一半的能量功率8×1016兆瓦到达地球表面．尽管如此，只要能够利用其万分之几”可知，今日人类对能量全部需要不超过能量功率8×1016×=8×1012兆瓦；故答案为：（1）可再生；（2）聚变；（3）47%；（4）不超过．【分析】（1）从能源是否可再利用的角度可分为可再生能源和不可再生能源．化石能源、核能会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再生能源；而风能、水能、太阳能、生物质能，可以在自然界里源源不断的得到补充，所以它们属于可再生能源．（2）物质氘是发生核聚变的重要材料；（3）据材料中的内容分析即可判断；（4）据材料中的内容分析即可判断；7．【答案】聚变；电【解析】【分析】（1）核聚变，即轻原子核(例如氘和氚)结合成较重原子核(例如氦)时放出巨大能量。10/10

7（2）根据核电站的能量转化解答。【解答】（1）由中、美、日等7国科学家共同参与建造的“人造太阳”装置预计于2025年建成运行。其发光发热原理与太阳相似，利用轻核聚变释放出巨大的能量。（2）未来依托该装置可建立核电站，把核能最终转化为电能。8．【答案】（1）A（2）机械能（或动能）（3）比热大；方向性【解析】【分析】（1）根据核电站的工作原理解答；（2）根据核电站的能量转化过程分析解答；（3）根据Q=cm△可知，当质量和升高的温度相同时，水的比热容最大，因此会携带更多的热量，具有很好的散热效果。根据能量转化和转移的方向性解答。【解答】（1）根据图片可知，A为核裂变，B为核聚变，而核电站的反应堆是利用的可控的核裂变，故选A。（2）核反应堆释放核能，然后利用核能对水加热，从而转化为水和水蒸气的内能。高温高压的水蒸气推动汽轮机工作，将内能转化为机械能。汽轮机带动发电机转动，从而将机械能转化为电能。（3）核电站在运行过程中会产生大量的热，常用水作冷却剂，这是利用了水比热大的性质，所以核电站一般建在海边。散失到空气中的热无法再被核电站利用，说明能量的转移和转化具有方向性。9．【答案】核；比热容【解析】【分析】①核能是最重要的新型能源之一，是利用可控的核反应，将核能最终转化为电能为人类所使用．②水的比热容较大，在同等情况下可以吸收更多的热量，所以常用来做冷却剂．【解答】解：①核电站主要是依靠可控的核裂变，将核能最终转化为电能的；②用水作为汽轮机的冷却剂，是利用了水的比热容较大，在相同情况下，可以吸收更多的热量，冷却效果更好．故答案为：核；比热容．10．【答案】（1）一次能源（2）磁场；电磁感应（3）裂变；可控（4）1.8×1017（5）放射【解析】10/10

8【分析】（1）可以从自然界直接获取的能源叫一次能源，不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源；（2）发电机都是通过闭合电路的线圈在磁场中做切割磁感线运动而发电的，即都是利用电磁感应现象发电的；（3）核裂变是较重的原子核裂变成较轻的原子核的一种可控核反应，核聚变是较轻的原子核结合成较重的原子核的一种不可控核反应；（4）根据Q=mq进行计算即可；（5）核废料的放射性是其危害环境的主要原因．【解答】解：（1）核能能够从自然界直接获得，因此属于一次能源；（2）发电机发电时是让线圈在磁场中旋转而切割磁感线运动，从而产生感应电流，这就是电磁感应现象；（3）目前人类利用核能发电是利用可控的核裂变来工作的；（4）6×106t的煤炭完全燃烧放出的热量：Q=mq=6×109kg×3×107J/kg=1.8×1017J；（5）核电站的核废料具有放射性，会对环境造成相当大的危害．故答案为：（1）一次能源；（2）磁场；电磁感应；（3）裂变；可控；（4）1.8×1017；（5）放射．11．【答案】（1）核反应堆；铀；链式（2）核废料；放射；深埋在荒无人烟的地下（3）1153.7【解析】【分析】（1）核电站是利用核能发电，它的核心设备是核反应堆．核电站的核反应堆是利用可控的重金属铀核裂变反应释放核能的设备．即通过链式反应加以控制．（2）虽然核能发电有很多优点，但是核废料因具有放射线，故必须慎重处理．（3）据发核电站的功率和时间可计算出发电量，结合1克铀235完全裂变时产生的能量为8.2×1010焦计算即可；【解答】解：（1）据课本知识可知，）核电站是利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，它是以铀为核燃料的，是利用了原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的．（2）核电站使用过的核燃料称为核废料，核废料具有放射性；会对人和其他生物造成伤害，处理方法：深埋在荒无人烟的地下；（3）一个年发电量是：W=Pt=3×109W×356×24×3600s=9.46×1016J；1克铀235完全裂变时产生的能量为8.2×1010焦；故9.46×1016J的电能相当于铀裂变的质量为：m=9.46×1016J8.2×1010J≈1.1537×106g=1153.7kg；故答案为：（1）核反应堆；铀；链式；（2）核废料；放射；深埋在荒无人烟的地下；（3）1153.7．12．【答案】（1）轻核聚变（2）采集器克服重力做功：W=Gh=0.9kg×10N/kg×16×1m=1.5J；（3）发动机做的功W=Fs=3000N×15000m=4.5×107J；发动机的功率：P=Wt=4.5×107J360s=1.25×105W。【解析】【分析】（1）由重的原子核变化为轻的原子核，叫核裂变；由轻的原子核变化为重的原子核，叫核聚变。10/10

9（2）根据W=Gh计算出克服重力做的功；（3）首先根据W=Fs计算出发动机做的功，再根据P=Wt计算出发动机的功率。【解答】（1）使用“氦-3”作为能源，需通过轻核聚变释放其内部的核能；13．【答案】①任何事物都包含着对立统一的两个方面，矛盾的对立统一(或矛盾的普遍性)要求我们坚持全面的观点看问题，防止片面性。核能具有两重性，一方面它能量密度高，是一种非常清洁的能源;另一方面核泄漏所造成的安全性问题又令人担忧。②矛盾的主要方面和次要方面辩证关系原理。事物的性质由矛盾的主要方面所决定，看问题善于把握矛盾的主要方面，分清主支流。核能能量密度高，是一种非常清洁的能源这是矛盾的主要方面，是主流。核泄漏所造成的安全性问题是矛盾的次要方面，是支流。对于矛盾的次要方面我们也不能掉意轻心，我们要采取行之有效的措施，做到防患于未然。权衡利弊，核能的优越性是主要的，核能有广阔的发展前景。【解析】【分析】任何事物都包含着对立统一的两个方面，矛盾的对立统一(或矛盾的普遍性)要求我们坚持全面的观点看问题，防止片面性。核能具有两重性，一方面它能量密度高，是一种非常清洁的能源;另一方面核泄漏所造成的安全性问题又令人担忧。②矛盾的主要方面和次要方面辩证关系原理。事物的性质由矛盾的主要方面所决定，看问题善于把握矛盾的主要方面。10/10