第二十二章第2節核能

輔導科目物理年級九年級教材版本人教版

講義類型提升版（適用于考試得分率在60%——80%以內的學員）

1、了解原子、原子核結構；

教學目的2、知道獲取核能有兩個途徑——重核裂變、輕核聚變；

3、了解核電站的常識，知道核能優點和可能帶來的問題。

重點：核聚變、核裂變

重、難點

難點：核聚變、核裂變的過程

授課時長建議授課時長2小時

教學內容

【課程導入】

回A

%汽輪機發電機也

【新知講解】

※知識點一：核能

（1）原子核是由質子和中子靠L雖大的核力緊密結合在一起的,一旦原子核分裂或聚合，就能

釋放出巨大的能量，這就是1亥能。

（2）獲得核能白勺兩種途徑：核裂變和核聚變。

（3）核能優點:①只需要澤1耗很少的燃料就可以產生大方置的電能；②核電站可以大大減

少燃料的運輸量0

（4）核能缺點:一旦發生核泄漏事件，會產生放射性污冢

（5）核能的和平利用方式：核電站。非和平利用方式：原子彈。

核電站中能量轉化過程是：通過核反應堆把核能轉化為內能，得到高溫的水蒸氣，水蒸氣推

動汽輪機轉動，把內能又轉化為機械能；汽輪機再帶動發電機發電，得到電能.

核聚變

（1）將質量很小的原子核，在超高溫下結合成新的原子核，會釋放出更大的核能，這種反應

叫做聚變，也稱為熱核反應.

（2）自然界中最容易實現的聚變反應是氫的同位素笊與旅的聚變.

核裂變

（1）用中子轟擊較大的原子核，使其變成兩個中等大小的原子核，同時釋放出巨大的能量，

這種反應叫做裂變.

（2）原子核裂變時釋放出核能，同時還會產生幾個新的中子，這些中子又會轟擊其他原子核,

導致一系列原子核持續裂變，釋放出大量核能，這就是鏈式應.如圖所示.

核能的優點：

①核能十分巨大，它能極大地補充人類能源的不足，使用核能大大地節約了常規能源.

②核能能夠解決能源不平衡分布的問題.

核能的缺點：

①核能屬于一次能源，它是不可再生能源.

②核能存在核污染，產生核輻射，會對地球生物造成傷害.

③核反應堆中會產生核廢料，在治理核廢料過程中，代價較高.

◎例題

［例1］關于氫彈，下列說法中正確的是（）

A.氫彈爆炸時會釋放出比原子彈更大的核能

B.氫彈爆炸時會釋放出巨大的內能

C.氫彈是.通過可控核聚變來利用核能的

D.以上說法都不對

【答案】A

□練習

1、我們用粒子轟擊鈾235的方法可以使它發生裂變，所用的粒子是（）

A.電子

B.質子

C.中子

D.原子核

【答案】C

.【解析】用中于轟擊一個重核（如鈾235）裂變成兩個原子核和幾個中子，同時釋放出大量的能

量。

2、原子是由帶正電的原子核和帶負電的電子構成的，帶正電的質子和不帶電的中子組成了原

子核，質子和中子統稱為核子。如果把原子比作是一個直徑100m的足球場，原子核就相當

于一個乒乓球的大小。原子核雖小，卻蘊含著巨大的原子核能，鈾-235是一種重要的核燃料,

一個鈾-235原子有92個電子，其原子核由92個質子和143個中子組成，核子總和為235,

鈾-235因此而得名。由愛因斯坦的質能方程式E=mc2計算可知：1kg鈾-235中全部發生裂變

所釋放的能量相當于2500噸標準煤完全燃燒放出的熱量。一座100萬千瓦的火力發電廠，每

年要燒掉約330萬噸煤，而同樣容量的核電站一年只用30噸核燃料。

目前化石燃料在能源消耗中所占的比重仍處于絕對優勢，但此種能源不僅燃燒利用率低，而

且污染環境，在相同功率的情況下，核電站排放到環境中的有害物質比火電廠要少得多；核

電站對周圍居民的輻射影響，也遠遠低于燃煤電廠和天然輻射，對于在日常工作中不接觸輻

射性物質的一般人來說，每年也要受到空氣中存在的放射性氣體氮1?2毫希的輻射（毫希是

輻射劑量的常用單位），每年100萬千瓦火電廠與核電站對環境的影響如下表所示：核電站

和原子彈的反應原理相同，都是利用核燃料在中子的轟擊.下產生鏈式反應放出能量，但原子

彈會爆炸，核電站不會。核電站中鈾-235的含量約為3%,而原子彈中的鈾-235含量高達90%

以上，正如啤酒和白酒都含有酒精，白酒因酒精含量高可以點燃，而啤酒則因酒精含量低卻

不能點燃一樣?？梢?，核電是清潔而安全的能源。

周圍居民受二氧化硫氮氧化物二氧化碳

煙灰

各項污染指標到輻射劑量排放量排放量排放蚩

（噸年）

（豪希年）1萬噸/年）（萬噸年）（萬噸年）

火電廠0.0482.61.43500600

核電站0.0180000

建國初期，一大批愛國科學家放棄了國外優越的工作和舒適的生活，毅然回到當時那個一窮

二白的中國，我國核工業正是因為他們的無私和努力，讓中國在這個領域拔地而起，原子彈、

氫彈和核潛艇研制取得了圓滿成功，大大提高了中國在世.界的話語權，加快了我國實現核電

自主化、系列化、規?；陌l展進程”他們中的鄧稼先、錢學森等多位科學家獲得了“兩彈元

勛”的殊榮。能否正確地和平利用核能將成為世界各國正視的現實問題，實現世界無核化應成

為各國認真思考的問題，世界和平才是人類的大同。

（1）下列科學家中，獲得“兩彈元勛”殊榮的是

A..鄧稼先B.愛因斯坦C.楊振寧D.牛頓

（2）原子是由和電子組成的；

（3）核電站是利用來發電的（選填“化石能”或“核能”）；

（4）標準煤的熱值為3xl（）7j/kg,則1kg鈾-235全部發生裂變所釋放的能量為Jo

【答案】（1）A；（2）原子核；（3）核能；（4）7.5X1013J

§知識小結

【課堂檢測】

1.我國自主研發的“華龍一號”核電站總體技術方案通過專家評審。核電站利用核能發電，它

的核心設備是核反應堆。下列說法正確的是

A.目前核電站都是通過聚變反應來釋放核能

B.核電站產生的核廢料對環境沒有污染

C.核反應堆中發生的鏈式反應是可以控制的

D.核反應堆所用的核燃料主要是氫的同位素

2.關于核能的利用，下列哪一種說法是錯誤的

A.核電站是利用鈾核的鏈式反應釋放出大量的核能

B.現時核電站已經實現了用可控制的熱核反應來發電

C.原子彈爆炸時發生的鏈式反應是不加控制的

D.現在處理核廢料的方法是把它深埋在人煙稀少的地方

3.不屬于目前人類對核能的和平利用有

A.放射性檢查金屬內部有無砂眼和裂痕

B.核能發電

C.放射性治療惡性腫瘤

D.制造原子彈、氫彈

4.關于能源的說法正確的是

A.核能是可再生能源

B.能量是守恒的，但能量轉化是有方向的，故需節約能源

C.目前，人們大規模使用的能源是電能

D.氫彈爆炸是核裂變

5.下列說法正確的是

A,.原子彈爆炸屬于原子核聚變

B.在太陽內部，太陽核心每時每刻都在發生氫彈爆炸

C.化石燃料、水能、地熱能都屬于新能源

D.做功沖程中，熱機是將機械能轉化為內能

6.核電站的能量轉化情況是

A.核能一■機械能一■電能

B.核能一＞■內能一＞■機械能一＞■電能

C.核能一化學能一電能

D.化學能一內能一電能

7.下列有關核能的說法正確的是

A.核廢料不會造成環境污染，可任意處置

B.核能是可再生能源

C.利用核能的途徑是使原子核分裂或聚合釋放能量

D.人類已經完全掌握和平利用核能的技術，因此根本不必擔心能源危機

8.關于能源，下列說法正確的是

A.核廢料會對環境造成嚴重的破壞，不能隨意丟棄

B.核能是無污染的可再生資源

C.地球上的能源都是可再生能源

D.目前的核電站都是利用核聚變釋放的核能來發電

9.核電站的核心是

A.熱交換機B.核反應堆

C.蒸汽輪機D.冷凝器

10.如圖所示是我國目前的能源使用比例圖，其中核能是我國正在大力開發和利用的一種有

前途的能源，下列說法正確的是

A.核能是可再生能源

B.核電站利用核能發電，將核能轉化為電能

C.現在的核電站是利用聚變反應來產生電能

D.核能是我國目前消耗的,主要能源

11.關于核電站，下列說法中不正確的是

A.核電站的核反應堆中，能量是靠核裂變而產生的

B.核電站是使核能轉化為內能，通過汽輪機帶動發電機來發電的

C.核電站不排放煙塵、CO?、S02等有害氣體，對環境污染少

D.核電站產生的廢料可以用來鋪設馬路，進行二次利用

12.如圖是核電站原理的示意圖，從核能到電能，在能量轉化過程中，正確的是

A.核能—內能一電能

B.核能一＞■機械能一＞內能一*■電能

C.核能—內能—機械能一電能

D.核能一機械能一電能

13.如圖為核電站發電流程圖。在核電站發電過程中，從核能到電能，圖中所示的轉化順序

正確的是

A.核能一■內能T機械能一電能

B.核能T化學能一機械能一電能

C.核能一機械能一內能一?電能

D.核能—內能—化學能—電能

14.關于原子、原子核和核能，下列說法正確的是

A.原子是由原子核和中子組成的

B.原子核是由中子和電子組成的

C.太陽的能量來自大量氫核裂變

D.核電站發生的是可控鏈式反應

15.日本東北地區發生了里氏9.0級特大地震，產生巨大海嘯，由于海嘯具有強大的

—能，造成大量人員傷亡和財產損失。此次地震還造成日本福島第一核電站由于冷卻系統

出現故障，使反應堆里發生___產生的熱量無法帶出，導致嚴重的核泄漏。

16.如圖是我國東北地區第一個核電站——紅沿河核電站，核電站的核反應堆中發生的是原

子核的（選填“聚變”或“裂變'）反應；核電站將核能最終轉化為能，該能

屬次能源（填“一”或“二九

17.秦山核電站是我國最早建立的一座核電站，核電站將核能轉化為，核能是由原

子核裂變提供，原子核包含和中子。核電站首要安全問題是防止核泄漏，核泄

漏會造成核輻射，核輻射中包含Y射線，丫射線是一種波長很短、頻率很高的電磁波，它

在真空中的傳播速度為m/so

【答案】

1.C【解析】A、核能發電是利用原子核裂變時放出的核能來發電的，故A錯誤；B、核廢

料是對環境污染很嚴重的，故B錯誤；C、核電站的核心設備是核反應堆，核反應堆是通

過可控裂變（鏈式反應）釋放能量的，故C正確；D、核能發電是利用鈾原子核裂變時放

出的核能的，不是氫的同位素，故D錯誤；故答案為C。

2、B

3.D【解析】核能在生產生活中有很多應用，比如利用放射性檢查金屬內部有無砂眼和裂痕、

利用核能發電、利用放射性治療惡性腫瘤等，而原子彈、氫彈用在戰爭中，不屬于和平利

用。故D符合題意為答案。

4.B【解析】A、核能不能在短期內得到補充，是不可再生能源，故A錯誤；B、能量在使

用中發生轉化和轉移，總量是不會變化的，但能源不是取之不盡用之不竭，也會發生危機,

所以B選項是正確的；C、電能是由其他能源轉化來的，目前，人們大規模使用的能源是

化石能源，故C錯誤；D、原子彈是核裂變，氫彈是核聚變，故D錯誤。

5.B【解析】A選項，原子彈爆炸屬于原子核裂變，故A錯誤。B選項，氫彈爆炸屬于核聚

變，故在太陽內部，氫原子核在超高溫作用下發生聚變與發生氫彈爆炸原理相同，會釋放

巨大的核能，因而太陽具有巨大的能量，故B正確。C選項，化石燃料、水能是常規能源,

地熱能是新能源，故C錯誤。D選項，熱機的壓縮沖程中，活塞的機械能轉化成燃氣的內

能；在做功沖程中，高溫高壓燃氣推動活塞做功，內能減少、轉化成活塞的機械能，故D

錯誤。

6.B【解析】在核反應堆中，核能轉化為介質的內能，在汽輪機中蒸氣的內能轉化為汽輪機

的機械能，在發電機中，機械能轉化為電能，最終輸送到電網上，因此，選項B的描述

符合題意。

7,C

8.A【解析】A、核廢料具有放射線會對環境造成嚴重的破壞，不能隨意丟棄；所以A正確；

B、對于核能的利用，一旦發生核泄漏，造成的核輻射會使周邊環境受到嚴重污染，核能

是不可再生能源；所以B錯誤；C、核能和化石能源是不可再生能源，水能、風能、生物

質能、太陽能是可再生能源；所以C錯誤；D、目前的核電站都是利用核反應堆中核裂變

所釋放出的熱能進行發電的；所以D錯誤。故選A。

9.B【解析】從設計、技術、施工等各方面來看，核電站的核心都是核反應堆；而熱交換機、

蒸汽輪機、冷凝器不是核心設施。故選B。

10.B【解析】核能一旦使用時短時間不能獲得，故核能不是可再生能源，A說法錯誤；核電

站利用核能轉化為內能，將內能轉化為發電機的電能，故核電站將核能轉化為電能，B

說法正確；目前人類能控制的核反應是核裂變，C說法錯誤；圖中顯示煤炭是我國目前

消耗的主要能源，D說法錯誤；答案選B。

11.D【解析】A.核電站的核反應堆中，能量是靠核裂變而產生的，故A正確。B.核電站

是使核能轉化為內能，通過汽輪機帶動發電機來發電的，故B正確。C.核電站不排放

煙塵、CO2、SO2等有害氣體，對環境污染少，故C正確。D.核電站產生的廢料會產生

放射性污染，因此核電站必須采用多種可靠的防護措施，來防止放射性物質的泄漏，核

廢料不能用來鋪設馬路，進行二次利用，故D錯誤，符合題意為答案。

12.C【解析】根據核能發電的過程圖可知，核能發電是利用鈾原子核裂變時放出的核能來

加熱水，用產生的高溫、高壓蒸汽為動力，推動蒸汽渦輪轉動，從而帶動發電機發電。

能量傳遞和轉化過程是：先將核能轉化為水的內能，水蒸汽的內能再轉變化為蒸汽輪機

的機械能，輪機的機械能在通過發電機轉化為電能。

13.A【解析】根據核能發電的過程圖可知，核能發電是利用鈾原子核裂變時放出的核能來

加熱水，用產生的高溫、高壓蒸汽為動力，推動蒸汽渦輪轉動，從而帶動發電機發電。

能量傳遞和轉化過程是：先將核能轉化為水的內能，水蒸汽的內能再轉變化為蒸汽輪機

的機械能，輪機的機械能再通過發電機轉化為電能。

14.D【解析】原子是由位于原子中心的原子核和核外繞原子核做圓周運動的電子組成的，

故A錯誤；原子核由質子和中子組成，故B錯誤；太陽的能量來自大量的氫核的聚變，

故C錯誤；核電站利用裂變的鏈式反應釋放出巨大能量的原理制成的，在核電站的反應

堆中發生的是可控核裂變，即D正確，故選D。

15.機械核裂變

【解析】發生海嘯時，海水發生劇烈的運動，有很大的速度，所以海水具有很大的動能。

海水還有很高的高度，具有很大的重力勢能，所以海水具有很大的機械能；核電站的核

反應堆內發生核裂變，產生的熱量不能及時放出，會出現核爆炸現象，導致核泄漏。

16.裂變電二

【解析】核電站的能量是通過可控的核裂變獲得的；在核電站中核能最終轉化為電能、

電能由核能轉化而來，屬于二次能源。

17.電能質子3.0x108

【解析】核電站是利用核能來發電的，因此其最終將核能轉化為電能；由原子核的結構

可知，原子核由質子和中子組成；電磁波在真空中的傳播速度為3x108m/s。

【課堂總結】

【家庭作業】

一、選擇題

1.今年3月，在韓國首爾舉行了第二屆核安全峰會，核安全峰會是旨在倡導核安全和打擊防

范核恐怖主義的全球性峰會。下列關于核能的說法正確的是

A.核能是一種可再生能源B.核反應堆將核能轉化為化學能

C.核電站.是利用核裂變釋放的核能D.開發核能即使有核泄漏也是安全的

2.以下關于核能發電的說法中正確的是（）

A.日本福島核事故造成放射性污染，所以應該關閉所有核電站

B.核能既是可再生能源又是新能源，所以應該大力發展核電

C.目前核電站獲得核能的途徑是核.聚變，是不加控制的

D.核反應堆中發生的鏈式反應是可控的

3.關于核反應，下列說法正確的是（）

A.只有裂變才能釋放出核能

B.氫彈爆炸是利用裂變釋放出的核能

C.核反應堆中發生的鏈式反應是不可以控制的

D.原子彈爆炸時發生的鏈式反應是不加控制的

4.對下列設備的工作原理解釋錯誤的是（）

A.驗鈔器--紅外線使鈔票上的熒光物質發光

B.移動電話--利用電磁波傳播信息

C.通信光纜是使光信號在光導纖維的內壁多次反射

D.核電站--核能轉化為電能

5..人類對核能的開發和利用不斷取得新的進展，根據目前的科研水平，你認為以下關于原子

彈和核電站的說法正確的是（）

A.核電站能控制裂變的反應速度

B.原子彈對聚變的鏈式反應不加控制

C.原子彈利用核裂變，核電站利用核聚變

D.原子彈利用核聚變，核電站利用核裂變

6.原子彈和核電站的根本區別是

A.原子彈利用核裂變，核電站利用核聚變

B.原子彈利用核聚變，核電站利用核裂變

C.原子彈對裂變的鏈式反應不加控制，核電站控制裂變的鏈式反應速度

D.原子彈對聚變的鏈式反應不加控制，核電站控制聚變的鏈式反應速度

7.2014年8月，我國自主研發的“華龍一號”核電站總體技術方案通過專家評審。核電站利

用核能發電，它的核心設備是核反應堆。下列說法正確的是（）

A.目前核電站都是通過聚變反應來釋放核能

B.核電站產生的核廢料對環境沒有污染

C.核反應堆中發生的鏈式反應是可以控制的

D.核反應堆所用的核燃料主要是氫的同位素

二、填空題

8.核電站是利用核燃料的原子核發生_______（填“裂變”或“聚變”）釋放出大量的核能并

最,終轉化為電能的。核能屬于（填“不可再生”或“可再生”）能量?！?.11”日本大地

震致使福島核電站嚴重受損，核泄漏造成性物質嚴重污染了周邊的環境，因此核能

利用與核電是人類應同時關注和研究的課題。

9.“玉兔號”月球車于2013年12月26日成功登陸月球并開始實施無人探測計劃，其中有一

項是探測月球土壤中豐富的氮3,氮3能與笊核結合成新的原子核，通過核（填“聚

變”或“裂變”）釋放的巨大能量可作為人類未來的能源.

10.我國家庭電路中，空調器正常工作的電壓為伏，空調器與電燈之間是連

接的（選填“串聯"或'‘并聯"）。安全合理地利用原子核中蘊藏的能，可以造福人類。

11.多米諾骨牌是人們熟悉的一種游戲，推倒第一張骨牌，其余發生連鎖反應依次倒下，或

形成一條長龍，或形成一幅圖案（如圖）。多米諾骨牌與核（選填“聚”或“裂”）變相似，

該反應就是反應。

相似。

三、綜合題

13.2011年3月，日本發生了強烈地震并引發了海嘯，對福島核電站造成了很大的破壞，如

圖甲所示.

（1）核電站是利用能來發電的，其能量是原子.核發生核（填“裂變”或“聚

變”）所釋放的.

（2）由于一系列的爆炸，使得大量的核燃料外泄，周圍的人們處在核污染中.圖乙中是核輻

射標志的是.

（3）要給處于高溫中的核反應堆外殼降溫，消防員可通過噴水的方法來有效降溫.這是用

的方法來改變內能的.

（4）如果核電站每年需要50t的核燃料，而同等規模的火電站每年需要6x101的煤炭.6x101

的煤炭完全燃燒放出的熱量是_______J（煤炭的熱值為3xlO7J/kg）.

（5）能源和環境是世界各國共同面臨的問題，保護環境、節約能源要.從我做起..下列說法

中需要改正的是（）

（A）盡可能用太陽能熱水器代替電熱水器

（B）養成及時關掉水龍頭和人走關燈的習慣

（C）用洗臉水沖廁所，將廢報紙、空酒瓶等送到廢品收購站

（D）及時將生活垃圾、廢電池裝在一起丟入垃圾箱

BC

圖1圖2

14.2011年3月，日本發生了強烈地震并引發了海嘯，對福島核電站造成了很大的破壞，如

圖甲所示.

（1）核電站是利用能來發電的，.其能量是原子核發生了核（選填“裂變”或“聚

變，,）;

（2）為了給處于高溫中的核反應堆外殼降溫，消防員通過噴水的方法來有效降溫，這,是用

的方法來改變內能的；

6

（3）如果核電站每年需要50t的核燃料，而同等規?；痣娬久磕晷枰?xl（）6t的煤炭.6xl0t

的煤炭完全燃燒放出的熱量為多少？（煤炭的熱值為3xl（）7j/kg）.（2分）

（4）“能源和環境”是世界各國共同面臨的問題，保護環境、節約能源要從我做起.下列說法

中需要改正的是.（多選題）

A.盡可能用太陽能熱水器代替電熱水器

B.養成及時關掉水龍頭和人走關燈的習慣

C.用洗臉水沖廁所，將廢報紙、空酒瓶等送到廢品收購站

D.及時將生活垃圾，廢電池裝在一起丟入垃圾箱

【答案】

一、選擇題

1.C

2.D

【解析】A、核電站的開發和利用對于解決能源問題起到了很大的八月，并且是一種高能量、

少耗料的電站，采取有效措施是可以防止核事故產生的，所以不符合題意；

B、核電站是利用鈾原子核裂