22.2核能

一、單選題：本大題共9小題，共18分。

1.下列關(guān)于原子核的描述，其中正確的是（）

①通常是由中子和電子構(gòu)成

②通常是由質(zhì)子和中子構(gòu)成

③帶正電荷

④不顯電性

⑤不能再分

⑥跟原子比較體積很小，但卻幾乎集中了原子的全部質(zhì)量

A.②?⑥B.②③⑥C.①③⑤D.①④⑤

2.如圖是用中子轟擊鈾235原子核產(chǎn)生氯核和鋼核的模型。下列敘述中正確的是（)

飲核

A.該模型表示的是聚變

B.該反應(yīng)產(chǎn)生的中子可繼續(xù)轟擊其他鈾核形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

C.該反應(yīng)不會產(chǎn)生放射性物質(zhì)

D.不能用該反應(yīng)獲得能量的方式來發(fā)電

3.如圖所示是田灣核電站發(fā)電流程圖。在核電站的發(fā)電過程中，核能的獲取途徑及能量轉(zhuǎn)化順序正確的是（）

（=>|汽輪機|=>|發(fā)電機U>l電I

A.聚變：核能?內(nèi)能?化學(xué)能?電能B.聚變：核能?內(nèi)能?機械能-電能

C.裂變：核能-內(nèi)能?機械能一電能D.裂變：核能一為能一化學(xué)能一電能

4.如圖所示是一種核反應(yīng)的過程，這種反應(yīng)的原理可用于制造（）

+O

、一/

最核中子

A.原子彈B.氫彈C.導(dǎo)彈D.普通炮彈

第I頁，共14頁

5.核能發(fā)電過程如圖，某一段時間，反應(yīng)堆釋放能量為A1，發(fā)電機輸出電能為A[,則（）

/高溫廢氣

A.自一定小于6

B.利用核能發(fā)電沒有任何缺點

C.核反應(yīng)堆里，鈾發(fā)生聚變反應(yīng)

D.汽輪機是熱機的一種，它工作時，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

6.若把原子、原子核、電子看成球體，原子半徑的數(shù)量級為川嗎”，原子核半徑的數(shù)量級為1U%“，電子

半徑的數(shù)量級小十打1”按尺度從大到小的排序是（）

A.原子原子核電子B.電子原子原子核

C.原子核原子電子D.原子電子原子核

7.如圖所示，中國環(huán)流器二號"裝置在可控核聚變?人造太陽]上取得重大突破。核聚變過程口產(chǎn)生的能量

是（）

A.核能B.動能C.機械能D.重力勢能

8.中國成功研發(fā)出了先進核裂變能一一針基熔鹽堆的第4代核反應(yīng)堆發(fā)電技術(shù)，于2021年9月底在甘肅武

威啟動試運行，創(chuàng)造了又一項奇跡，其技術(shù)應(yīng)用屬于世界首次。杜基熔鹽堆具有產(chǎn)牛?的核廢料非常少、使

用氟化鹽作為冷卻劑無需耗費大量水資源和熱轉(zhuǎn)換效率高等顯著優(yōu)點。下列有關(guān)牡基熔鹽堆的說法正確的

是（）

A.讓基熔鹽堆不產(chǎn)生核廢料

B.讓基熔鹽堆需要大量水作冷卻劑，因此不可以建在內(nèi)陸

第2頁，共14頁

C.經(jīng)基熔鹽堆的熱轉(zhuǎn)換效率比傳統(tǒng)的核反應(yīng)堆還要低

D.讓基熔鹽堆是利用核裂變放出的能量

9.我國的核電技術(shù)已進入世界先進行列。2021年5月19日下午，國家主席習(xí)近平在北京通過視頻連線，同

俄羅斯總統(tǒng)普京共同見證兩國核能合作項目一一田灣核電站和徐大堡核電站開工儀式。下列關(guān)于田灣核電

站和徐大堡核電站的說法正確的是（）

A.可以利用各種原子核發(fā)電B.利用核聚變發(fā)電

C.發(fā)電后產(chǎn)生的核廢料仍然具有放射性D.核能能夠全部轉(zhuǎn)化為電能而沒有損失

二、多選題：本大題共1小題，共3分。

10.大亞灣核電站是我國第一座大型的商用核電站，年發(fā)電量約為450億千瓦時，為香港和珠三角地區(qū)的經(jīng)

濟社會發(fā)展和環(huán)境保護作出了巨大的貢獻。如圖所示核電站工作原理圖中，核電站以核反應(yīng)堆來代替火電

站的鍋爐，核燃料在核反應(yīng)堆中釋放核能，核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能來加熱水產(chǎn)生蒸氣，蒸汽通過管路進入汽輪機

推動發(fā)電機發(fā)申,。下列說法正確的是（）

A.核能是一種清潔能源，所以使用時不需要任何防護

B.水蒸氣推動汽輪機轉(zhuǎn)動，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為汽輪機的機械能

C.核電站利用核能發(fā)電，核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可控的

D.質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂或者質(zhì)量較小的原子核相互結(jié)合時，都能釋放核能

三、填空題：本大題共9小題，共18分。

II.物理學(xué)家湯姆森發(fā)現(xiàn)了___,說明原子是可分的，原子是由_____和_____構(gòu)成的，其中_____帶正電,

_____帶負(fù)電。

12.如圖，用中子轟擊質(zhì)量較大的鈾核，變成兩個質(zhì)量中等的原子核和新的中子，使其發(fā)生變，同時

釋放巨大的_____能。產(chǎn)生的新中子又會轟擊其他的鈾核，于是發(fā)生了反應(yīng)。如果這種反應(yīng)加以控

第3頁，共14頁

億攝氏度101秒等離子體運行，創(chuàng)造了世界新紀(jì)錄?！皷|方超環(huán)”的反應(yīng)原理與太陽類似，即通過

選填，，裂變”或“聚變”）釋放巨大的核能，原子核能又轉(zhuǎn)化為能，從而獲得上億度的高溫。

16.如圖所示，是I選填“核聚變”或“核裂變”）的過程。舊氫的同位素完全核變釋放的能量是

3.36.111",/,相當(dāng)于____起航空煤油完全燃燒釋放的能量。息重為50（）噸的運載火箭，為了能順利到達

月球，其自重的、%為航空煤油，如果未來使用氫核變供能，則只需攜帶氫的同位素?航空煤油的

熱值是1.2?10；/1（/

M■子K

17.如圖是中國自主設(shè)計、建造的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置東方超環(huán)（簡稱/.，的原理圖，它

在I億度超高溫度下運行了近10秒。

（1.1該裝置被稱為“人造太陽”，其反應(yīng)原理與太陽類似，通過核_____（選填“聚變”或“裂變”）釋放巨

大的核能；

（21該裝置中，用通電線圈產(chǎn)生的磁場將超高溫等離子體約束在磁場中，這是利用了電流的;為了產(chǎn)

生強磁場，線圈中需要很大的電流，若線圈有一定電阻，則線圈流過大電流后會產(chǎn)生大量熱量，這是因為

電流具有______（以上兩空均選填“熱效應(yīng)”或“磁效應(yīng)”所以該裝置的線圈使用超導(dǎo)材料繞制，這些

線圈工作在零下296攝氏度的超低溫中，從而實現(xiàn)超導(dǎo)，處丁超導(dǎo)狀態(tài)時的線圈的電阻為_____

：4l“人造太陽”加熱功率超過1.1缶」1「，若利用“人造太陽”發(fā)電，發(fā)電效率為I”,，則每小時發(fā)電量

達_____kWh。

18.如圖所示是盧瑟福進行的。粒子散射實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)。粒子穿過金箔后仍沿原方向前進，但

是有少數(shù)c粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù)的C粒子偏轉(zhuǎn)超過少I,有的甚至幾乎達到17），像是

被金箔彈了回來。

第5頁，共14頁

（“根據(jù)實驗現(xiàn)象，盧瑟福提出：“原子的大部分質(zhì)量集中到了一個很小的結(jié)構(gòu)上”，這個“很小的結(jié)構(gòu)”

指的是_____;

金箔包含了3000層金原子，絕大多數(shù)△粒子穿過后方向不變，下列有關(guān)該現(xiàn)象的解釋中合理的是

)

4原子的質(zhì)量是均勻分布的〃.原子內(nèi)部絕大部分空間是空的

「“由上圖分析可得“粒子帶_____（選填“正電”或“負(fù)電”）。

19.

餒圖正在審核中,敬清明特~

四、綜合題：本大題共1小題，共10分。

20.閱讀短文，回答問題：

核能的利用

在常規(guī)化石能源非常緊缺的今天，核能受到越來越高度的重視，如今美國電力需求的21'，來自核電，核電

站的大體組成如圖所示，核材料在原子反應(yīng)堆中發(fā)生核反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱能，冷卻劑將這些熱能帶到熱交

換器將水變成水蒸氣，水蒸氣推動蒸汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，最終實現(xiàn)了核能到電能的轉(zhuǎn)換。請在下面的

空格中填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容：

第6頁，共14頁

111從能源的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移來看，蒸汽輪機中發(fā)生能量轉(zhuǎn)化形式是能轉(zhuǎn)化為能；

2發(fā)電機發(fā)電時是讓線圈在______中旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)牛.電流，這種現(xiàn)象在物理學(xué)中稱之為現(xiàn)象；

I》核電站所需的核能是利用原子核I填“裂變”或“聚變”）所產(chǎn)生的：

111核能發(fā)電機的定子繞圈采用水內(nèi)冷，即利用水進行冷卻，是因為水的大：

人如果核電站每年需要50/的核燃料，而同等規(guī)模火電站每年需要6?1，”的煤炭，則6?2,的煤炭完全

燃燒放出的熱量是」煤炭的熱值為，兒，-3,Hf/1-91?

第7頁，共14頁

答案和解析

1.【答案】B

【解析】【知識點】認(rèn)識原子

【詳解】關(guān)于原子核：原子核是有質(zhì)子和中子構(gòu)成的；其中質(zhì)子帶正電、中子不帶電，對外顯示正電；原

子核和原子相比體積很小，但是它集中了幾乎所有的原子的質(zhì)量；①④⑤是錯誤的，②③⑥是正確的，故6

正確。

故選B。

2.【答案】B

【解析】【知識點】裂變及其應(yīng)用

【詳解】I.觀察該模型發(fā)現(xiàn)，模型表示一個重核裂變?yōu)閮蓚€輕核，并釋放出能量，應(yīng)為核裂變，故Z錯誤；

股一個重原子核裂變產(chǎn)生兩個輕原子核，并釋放出中子，產(chǎn)生的中子具有能量，可繼續(xù)轟擊其他鈾核發(fā)生裂

變，形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，故4正確；

。.核反應(yīng)產(chǎn)生的核廢料都具有放射性，故C錯誤；

。.目前人類可以控制核裂變，所以可以用該反應(yīng)獲得能量來發(fā)電，故。錯誤。

故選

3.【答案】C

【解析】解：核電站中的核反應(yīng)堆發(fā)生的是裂變反應(yīng)；

由核能發(fā)電的過程可知，核能發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化過程是：核能?水的內(nèi)能?機械能?電能；

故選：Co

解決此題的關(guān)鍵是知道核能發(fā)電是利用鈾原子核裂變時放出的核能來加熱水，用產(chǎn)生的高溫、高壓蒸汽作

為動力，推動蒸汽渦輪機轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機發(fā)電的。

解決此類問題只需要了解核能發(fā)電的過程及能量轉(zhuǎn)化過程即可。

4.【答案】B

【解析】由題圖可知，這種核反應(yīng)是核聚變，可用于制造氫彈。故選8。

5.【答案】A

【解析】H能量在轉(zhuǎn)化過程中會有損耗，所以/?二一定小于/,故月符合題意；

8.核能的安全性也是人們研究的一個重要課題，核廢料具有很強的放射性，對環(huán)境危害很大，應(yīng)專門進行處

置.，故8不符合題意；

第8頁，共14頁

C在核反應(yīng)堆中，核燃料（如鈾I發(fā)生核裂變釋出大量的核能，故C不符合題意；

。.汽輪機工作時，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故。不符合題意。

故選兒

6.【答案】A

【解析】分析：

根據(jù)原子、原子核、電子半徑的大小分析.

本題考查了長度單位換算及大小匕較，屬于基礎(chǔ)知識，要熟記.

解答：

由題意可知，原子半徑的數(shù)量級為原子核半徑的數(shù)量級為1。門相，電子半徑的數(shù)量級小于

1（19nrn-10k小，則原子的半徑大于原子核的半徑，原子核的半徑大于電子的半徑，所以從大到小的排

列是原子、原子核、電子，故/正確、8CO錯誤.

故選：兒

7.【答案】A

【解析】解：核聚變過程中產(chǎn)生的能量是核能。

故5CZ）錯誤，力正確。

故選:Ao

核能的產(chǎn)生可以通過核裂變或核聚變實現(xiàn)。

知道核能的產(chǎn)生，可解答此題。

8.【答案】D

【解析】解:

4由題意可知，包基熔鹽堆具有產(chǎn)生的核廢料非常少的優(yōu)點，但不能說牡基熔鹽堆不產(chǎn)生核廢料，故力錯

誤；

8.由題意可知，牡基熔鹽堆使用筑化鹽作為冷卻劑無需耗費大量水資源，所以杜基熔鹽堆可以建在內(nèi)陸，故

5錯誤;

CFI題意可知，牡基熔鹽堆具有熱轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點，所以針基熔鹽堆的熱轉(zhuǎn)換效率比傳統(tǒng)的核反應(yīng)堆還

要高，故C錯誤；

。.由題意可知，中國成功研發(fā)出了先進核裂變能一一針基熔鹽堆的第4代核反應(yīng)堆發(fā)電技術(shù)，則鈕基熔鹽

堆是利用核裂變放出的能量，故。正確。

故選:Do

第9頁，共14頁

閱讀題干，根據(jù)題干中鉉基熔鹽堆發(fā)電技術(shù)的原理和優(yōu)點進行解答。

本題考查了學(xué)生獲取知識解決問題的能力，是一道基礎(chǔ)題FI。

9.【答案】C

【解析】解：.10.核電站可利用鈾原子核發(fā)生核裂變時產(chǎn)生的能量發(fā)電，故48說法錯誤：

C發(fā)電后產(chǎn)生的核廢料具有放射性，故C說法正確；

。.核能在轉(zhuǎn)化為電能的過程中，有一部份轉(zhuǎn)化內(nèi)能而損耗，不能全部轉(zhuǎn)化為電能，故。說法錯誤。

故選：C。

;11根據(jù)核電站可利用鈾原子核發(fā)生核裂變時產(chǎn)生的能量發(fā)電進行分析；

2發(fā)電后產(chǎn)生的核廢料具有放射性；

二h核電站中能量轉(zhuǎn)化過程是：通過核反應(yīng)堆把核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，得到高溫的水蒸氣，水蒸氣掛動汽輪機轉(zhuǎn)

動，把內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為機械能：汽輪機再帶動發(fā)電機發(fā)電，得到電能。

本顧主要考杏了核能發(fā)電相關(guān)問題，比較某礎(chǔ)。

10.【答案】BCD

【解析】4核能是未來的清潔能源，但核反應(yīng)堆內(nèi)的鈾發(fā)生裂變時，會產(chǎn)生射線，對人和其它生物造成傷害，

所以應(yīng)在封閉的環(huán)境中進行，故］錯誤；

8.水蒸氣推動汽輪機轉(zhuǎn)動時，水蒸氣對汽輪機做功，將蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為汽輪機的機械能，故8正確；

C核反應(yīng)堆的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可控的，用以發(fā)電，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加以控制會變成毀滅性武器一一原子彈爆炸，故C

正確：

力.核能的來源分為：裂變和聚變，質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂釋放出巨大的能量是裂變，質(zhì)量較小的原子

核相互結(jié)合時釋放出巨大的能量是核聚變。故力正確。

故選BCD.

11?【答案】電子原子核電子原子核電子

【解析】【知識點】原了結(jié)構(gòu)與摩擦起電的實質(zhì)、認(rèn)識原了

【詳解】〕「十九世紀(jì)末，英國物理學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)了比原子小得多的帶負(fù)電的粒子即電子。

口：廣廠5：由原子的結(jié)構(gòu)和組成可知，原子是由原子核和電子構(gòu)成的，其中原子核帶正電，電子帶負(fù)電。

12.【答案】裂核鏈?zhǔn)?/p>

【解析】【知識點】裂變及其應(yīng)用

【詳解】2用中子轟擊質(zhì)量比校大的鈾核，使其發(fā)生分裂并釋放新的中子，在分裂的同時會移放巨大的

能量，這種獲得核能的方式叫核裂變。

第10頁，共14頁

，產(chǎn)生的新中子又會轟擊其他的油核，于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能，這就是核裂

變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

13.【答案】不可再生核裂變機械能

【解析】解：核能消耗后短期內(nèi)不能從自然界得到補充，它屬于不可再生能源。核反應(yīng)堆是利用不帶電的

中子轟擊鈾核，發(fā)生可控核裂變產(chǎn)生核能的，核電站發(fā)電過程中，先是將核裂變產(chǎn)生的核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，

內(nèi)能對外做功，轉(zhuǎn)化為機械能，然后機械能再通過發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能。

故答案為：不可再生；核裂變；機械能。

從能源是否可再生的角度可分為可再生能源和不可再生能源?；茉础⒑四軙接迷缴?，不可能在短期

內(nèi)從自然界得到補充，所以它們屬于不可再生能源；而風(fēng)能、水能、太陽能、生物質(zhì)能，可以在自然界里

源源不斷地得到補充，所以它們屬于可再生能源。

核反應(yīng)堆利用不帶電的中子轟擊鈾核，發(fā)生可控核裂變產(chǎn)生核能的，通過一系列的能量轉(zhuǎn)化最終轉(zhuǎn)化為電

能。

本題考查了核電站的發(fā)電原理和能量轉(zhuǎn)化，屬于基礎(chǔ)題，難度不大。

14.【答案】核反應(yīng)堆鈾裂變核內(nèi)電放射115.4

【解析】【知識點】核能及其原理、裂變及其應(yīng)用

【詳解】H12「核電站的核心是核反應(yīng)堆，它是以鈾為核燃料的，是利用原子核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生的

能量來發(fā)電的。

壯」；7,核電站能量的轉(zhuǎn)化過程是：反應(yīng)堆中消耗核能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽的內(nèi)能，通過汽輪發(fā)口機轉(zhuǎn)化為電

能。

HI；核電站使用過的核燃料稱為核廢料，它具有放射性，會對人和其他生物造成傷害，一般深埋在人煙稀

少的地方。

III、：核電站一年產(chǎn)生的能量為

W=Pf=3.0xl(firx36.5x24x3G00M=9.4608x

1g油釋放的能量為、.2.IS'./，則每年消耗鈾的質(zhì)量

9.4608x咿J..

肥=8.2xWJ/g、"3'】叱"5缺g

15.【答案】聚變內(nèi)

【解析】解：東方超環(huán)的反應(yīng)原理與太陽類似，通過核聚變釋放巨大的核能，此過程中能量轉(zhuǎn)化是原子核

能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

故答案為：聚變；內(nèi)。

第11頁，共14頁

小太陽內(nèi)部進行著核聚變，由氫原子核聚變成氮原子核，釋放出核能；

2東方超環(huán)的反應(yīng)原理與太陽類似，能量轉(zhuǎn)化是原子核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

本題考查核能的利用和發(fā)展，難度不大，要熟記這些知識。

16?【答案】核聚變5625

【解析】【知識點】熱值的公式及相關(guān)計算、聚變及其應(yīng)用

【詳解】|1圖中兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核，并釋放出能量的過程，是核聚變。

2航空煤油的質(zhì)量

Q3.36x10nJ

rn=-=----、..

q4.2x10).J/kg

網(wǎng)航空煤油的質(zhì)量

m健s5(M)xllPkgx9()%=4.5xlU?g

航空煤油完全燃燒放出的熱量

Q.==4.5xWkgx4.2xWJ/kg=1.89x10l3J

如果未來使用氫核變供能，則只需攜帶氫的同位素的質(zhì)量

,1.89x10nJe…

m=3.36Tiy.g=5625g

17.【答案】聚變磁效應(yīng)熱效應(yīng)06XI(r

【解析】【知識點】電功的公式及簡單應(yīng)用、奧斯特實驗、聚變及其應(yīng)用

【詳解】II「太陽內(nèi)部進行著核聚變，由氫原子核聚變成氮原子核，釋放出核能?！叭嗽焯枴钡姆磻?yīng)原

理與太陽相似，通過核聚變的途徑釋放出巨大能量，從而獲得高溫。

2根據(jù)奧斯特實驗可知通電導(dǎo)線周圍存在磁場，由此可知該裝置中，用通電線圈產(chǎn)生的磁場將超高溫等

離子體約束在磁場中，這是利用了電流的磁效應(yīng)。

，根據(jù)焦耳定律可知電流具有熱效應(yīng)，因此線圈流過大電流后會產(chǎn)生大量熱量，這說明電流具有熱效應(yīng)。

1當(dāng)在超低溫的溫度下導(dǎo)體電阻為(必的現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象，該導(dǎo)體材料較超導(dǎo)材料。

131冏人造太陽每小時發(fā)電量為

W=r/Pf=60^x1x10nB,xlh?WXxlx嗎卬x1力=6xlOW?A

18.【答案】原子核4正電

【解析】【知識點】認(rèn)識原子

【詳解】11W