第2節(jié)核能第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展

知識(shí)點(diǎn)1

核能1.關(guān)于原子、原子核和核能,下列說(shuō)法正確的是(D)A.原子由質(zhì)子和電子組成B.原子核只有聚合時(shí)才能釋放核能C.原子核只有分裂時(shí)才能釋放核能D.核能是一次能源2.關(guān)于原子核和核能,下列敘述正確的是(C)A.核能是可再生能源B.中子帶正電,電子帶負(fù)電C.核力做功有可能釋放出核能D.核反應(yīng)堆可將核能直接轉(zhuǎn)化成電能知識(shí)點(diǎn)2

裂變3.1934年至1938年,科學(xué)家曾先后用中子轟擊質(zhì)量比較大的原子核,使其發(fā)生裂變,變成兩個(gè)質(zhì)量中等大小的原子核,同時(shí)釋放出巨大的能量。

4.在原子、原子核、電子、中子、質(zhì)子中,帶負(fù)電的有電子。核反應(yīng)堆是通過(guò)可控裂變(選填“裂變”或“聚變”)反應(yīng)釋放核能的設(shè)備。

知識(shí)點(diǎn)3

聚變5.2015年1月,我國(guó)著名核物理學(xué)家、“氫彈之父”于敏院士,榮獲2014年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng),氫彈利用的是氫核在聚變瞬間釋放的能量。

6.海水中蘊(yùn)藏著豐富的、可以實(shí)現(xiàn)聚變的氘核,科學(xué)家預(yù)言,通過(guò)可控聚變來(lái)利用核能,有望徹底解決人類(lèi)能源問(wèn)題。

7.下列屬于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的是(A)A.原子彈爆炸 B.氫彈爆炸C.鎂條的燃燒 D.太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的核聚變8.如圖為田灣核電站發(fā)電流程圖。在核電站的發(fā)電過(guò)程中,核能的獲取途徑及能量轉(zhuǎn)化順序是(C)A.聚變;核能→內(nèi)能→化學(xué)能→電能B.聚變;核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能C.裂變;核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能D.裂變;核能→內(nèi)能→化學(xué)能→電能9.下列說(shuō)法正確的是(C)A.人們制成了原子彈,從而實(shí)現(xiàn)了用人工方法控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度,和平地利用了核能B.重核裂變時(shí)放出能量,而輕核聚變時(shí)吸收能量C.輕核的聚變必須在很高的溫度下才能進(jìn)行D.氫彈是利用輕核聚變制成的,因此它的威力比原子彈要小10.目前困擾核電站發(fā)展的主要問(wèn)題是(B)A.核燃料缺乏B.缺乏對(duì)核廢料處理的良策C.技術(shù)不到位D.成本太高11.閱讀短文,回答問(wèn)題:核能的利用在常規(guī)化石能源非常緊缺的今天,核能受到高度重視,如今美國(guó)電力需求的21%是來(lái)自核電。核電站的大體組成如圖所示,核燃料在原子反應(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(dòng)蒸汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,最終實(shí)現(xiàn)了核能到電能的轉(zhuǎn)換。請(qǐng)?jiān)谙旅娴目崭裰刑钌线m當(dāng)?shù)膬?nèi)容:(1)從能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移來(lái)看,原子反應(yīng)堆、熱交換器、蒸汽輪機(jī)中未發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的是熱交換器;

(2)發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)是讓線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電流,這種現(xiàn)象在物理學(xué)中稱(chēng)之為電磁感應(yīng)現(xiàn)象;

(3)如果核電站每年需要50t的核燃料,而同等規(guī)模的火電站每年需要6×106t的煤炭,則6×106t的煤炭完全燃燒放出的熱量是

1.8×1017

J(煤炭的熱值為3×107J/kg);

(4)核電站的核廢料具有輻射(或放射)

性,會(huì)對(duì)環(huán)境造成相當(dāng)大的危害,因此如何在開(kāi)發(fā)新能源的同時(shí),又注意環(huán)境保護(hù),成為人類(lèi)面臨的一大課題。

第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展人教版·九年級(jí)下冊(cè)核能

知識(shí)與技能1.常識(shí)性了解核能及核能的獲取方式.2.了解原子核的結(jié)構(gòu)及核能的利用.3.理解核裂變和核聚變，能正確說(shuō)出核裂變和核聚變的應(yīng)用.教學(xué)重難點(diǎn)1.核能的利用2.核能產(chǎn)生的兩種方式：裂變和聚變.1945年8月6日，美國(guó)向日本廣島投下第一顆原子彈廣島大部分被摧毀變成廢墟原子彈的威力為什么這么大？核能知識(shí)點(diǎn)一1．原子結(jié)構(gòu)H2O分子以水分子為例：它由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子組成。H原子由原子核和核外電子組成。（1）氫原子由原子核和一個(gè)核外電子組成。原子核有一個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子帶正電荷，核外電子帶負(fù)電荷。二者電荷量相同。O（2）氧原子由原子核和八個(gè)核外電子組成。原子核有八個(gè)質(zhì)子和八個(gè)中子，由于中子不帶電，所以正負(fù)電荷量仍然相同。原子核由質(zhì)子和中子組成，周?chē)须娮釉雍送怆娮樱◣ж?fù)電，繞核高速旋轉(zhuǎn)）原子核中子（不帶電）質(zhì)子（帶正電）集中原子大部分質(zhì)量2．核能質(zhì)子和中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)合在一起。要使它們分裂或結(jié)合都是極其困難的。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(shí)，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能。裂變知識(shí)點(diǎn)二1938年，科學(xué)家用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核，使它變成兩個(gè)中等大小的原子核，同時(shí)釋放出巨大的能量，稱(chēng)為原子核的裂變。1kg鈾全部裂變，釋放的能量超過(guò)2000t煤完全燃燒時(shí)釋放的能量。1．裂變用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，放出能量。外界中子停止轟擊，裂變也就停止了。怎樣才能讓裂變繼續(xù)下去呢？2．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)將火柴搭成左下圖所示結(jié)構(gòu)，點(diǎn)燃第一根火柴后，會(huì)發(fā)生什么？想想議議用中子轟擊鈾235原子核，鈾核在分裂時(shí)，會(huì)釋放出核能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)新的中子，這些中子又會(huì)繼續(xù)轟擊其他鈾核……于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能，這就是裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。3．核電站和原子彈核電站的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆是原子核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的場(chǎng)所。核電站中的反應(yīng)堆1942年，人類(lèi)利用核反應(yīng)堆第一次實(shí)現(xiàn)了可控制的鈾核裂變。

目前，全世界已經(jīng)建成了幾百座核電站，核電發(fā)電量接近全球發(fā)電量的1/5。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果不加以控制，大量原子核就在一瞬間發(fā)生裂變。釋放出極大的能量。在人類(lèi)實(shí)現(xiàn)可控核裂變大約三年后，即1945年，利用不加控制的核裂變制造的毀滅性武器——原子彈爆炸了。聚變知識(shí)點(diǎn)三將質(zhì)量較小的原子核結(jié)合起來(lái)，也會(huì)釋放出巨大的核能。氘氚氦核中子能量聚變氘核與氚核在超高溫下結(jié)合形成氦核和一個(gè)中子，能釋放大量核能。這一過(guò)程就是聚變。氘核和氚核都屬于氫核的一種。大量氫核的聚變，可以在瞬間釋放驚人的能量。氫彈利用的就是聚變瞬間釋放的能量。可控聚變尚未實(shí)現(xiàn)，海水中蘊(yùn)藏著豐富的氘核，科學(xué)家預(yù)言，通過(guò)可控聚變來(lái)利用核能，將有望徹底解決人類(lèi)能源問(wèn)題。2011年3月，日本福島第一核電站發(fā)生爆炸，造成核泄漏。閱讀教材P172頁(yè)《核電站和核廢料處理》，談?wù)勛约旱目捶āＳ懻?.核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.目前核電站都是通過(guò)聚變反應(yīng)來(lái)利用核能B.核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的C.原子核分裂或聚合時(shí)釋放出核能D.核能是一種不可再生的能源A隨堂練習(xí)（1）核能發(fā)電是利用鈾原子核裂變時(shí)放出的核能來(lái)發(fā)電的．核電站的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆是通過(guò)可控裂變（鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）釋放能量的．（2）原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)會(huì)釋放出大量能量，這種能量稱(chēng)核能；核能的主要途徑為核裂變和核聚變．（3）可再生能源指可以在自然界里源源不斷地得到的能源，如水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等；不可再生能源只會(huì)越用越少，不可能在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充的能源，如煤、石油、天然氣等．解析2.下列說(shuō)法正確的是（）A.原子彈爆炸屬于原子核聚變B.在太陽(yáng)內(nèi)部，太陽(yáng)核心每時(shí)每刻都在發(fā)生氫彈爆炸C.化石燃料、水能、地?zé)崮芏紝儆谛履茉碊.做功沖程中，熱機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能BA項(xiàng)中原子彈爆炸屬于原子核裂變，不合題意；B項(xiàng)中在太陽(yáng)內(nèi)部，氫原子核在超高溫作用下發(fā)生聚變，釋放巨大的核能．因而太陽(yáng)具有巨大的能量，符合題意；C項(xiàng)中化石燃料、水能是常規(guī)能源，地?zé)崮苁切履茉矗缓项}意；D項(xiàng)中熱機(jī)的壓縮沖程中，活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成燃?xì)獾膬?nèi)能;在做功沖程中，高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功，內(nèi)能減少，轉(zhuǎn)化成活塞的機(jī)械能；不合題意.解析3.關(guān)于能源、材料、信息的說(shuō)法正確的是(

)A.核電站是利用化學(xué)能來(lái)發(fā)電的B.磁卡和VCD光碟都應(yīng)用了磁性材料C.光波、電磁波、超聲波都可以在真空中傳播D.無(wú)線電廣播、衛(wèi)星電視、移動(dòng)電話都是靠電磁波傳遞信息的D①核能在核電站中是通過(guò)核裂變的形式釋放出來(lái)的，與化學(xué)能不同；②磁卡是利用磁性材料制成的，VCD光碟是光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)；③超聲波屬于聲波，是不能在真空中傳播的；④電磁波是人在傳遞信息時(shí)最主要的介質(zhì)，應(yīng)用在眾多的通訊領(lǐng)域．解析4.如圖所示，為核電站發(fā)電流程圖．在核電站發(fā)電過(guò)程中，能量轉(zhuǎn)化的先后順序是（）A．核能，化學(xué)能，機(jī)械能，電能B．核能，機(jī)械能，內(nèi)能，電能C．核能，內(nèi)能，機(jī)械能，電能D．核能，內(nèi)能，化學(xué)能，電能C提示：核能發(fā)電是利用鈾原子核裂變時(shí)放出的核能來(lái)加熱水，用產(chǎn)生的高溫、高壓蒸汽作為動(dòng)力，推動(dòng)蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的．核能裂變聚變?cè)訌椇朔磻?yīng)堆氫彈課堂小結(jié)1.原子、原子核、電子、中子、質(zhì)子，它們之間有什么關(guān)系？哪些是不帶電的？哪些是帶電的？帶的是哪種電？解答：原子是由原子核和核外電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成。中子不帶電，質(zhì)子和電子帶電，質(zhì)子帶正電，電子帶負(fù)電。2.原子和原子核的尺寸究竟有多大？研究表明，若把它們都看成一個(gè)球體，原子半徑的數(shù)量級(jí)為10-10m。原子核半徑的數(shù)量級(jí)為10-15m。打個(gè)比方，如果原子的大小跟北京奧運(yùn)會(huì)“鳥(niǎo)巢”體育場(chǎng)一樣大，耶么原子核該有多大？是相當(dāng)于籃球、壘球、乒乓球？或者是蠶豆、還是綠豆？解答：把原子比作“鳥(niǎo)巢”體育場(chǎng)，則原子核相當(dāng)于一顆小綠豆。3.核反應(yīng)堆和原子彈都是釋放核能的裝置，它們釋放核能的過(guò)程有什么相同？有什么不同？解答：核反應(yīng)堆和原子彈都是利用核的裂變釋放出的能量來(lái)工作的。核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的，而原子彈爆炸時(shí)發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是不加控制的。4.什么是原子核的聚變？人類(lèi)關(guān)于核聚變的應(yīng)用已經(jīng)取得的成就是什么？還有什么問(wèn)題急需解決？解答：將兩個(gè)質(zhì)量較小的原子核在超高溫下結(jié)合成新的原子核，會(huì)釋放出驚人的