1、例1核电站的能量转化(规律方法)在核电站中,从核能到电能,中间经过了哪些形式的能量转化?解析核电站的原理方框图:答案答案在核电站中,核反应堆里的铀核裂变,将核能通过热交换器转化为高温蒸汽的内能,蒸汽推动汽轮机运转,内能转化为机械能,汽轮机带动发电机发电,机械能转化为电能.【解题归纳】高温蒸汽的内能通过汽轮机先转化为机械能,然后通过发电机将机械能转化为电能.1.下图为核电站发电流程图.在核电站发电过程中,能量转化的先后顺序是()C提示:核电站发电过程中是利用核能来加热水,得到高温、高压的水蒸气,利用水蒸气来推动蒸汽轮机转动,再利用蒸汽轮机带动发电机发电,所以核电站的能量转化顺序是C例2对原子和原
2、子核的组成不清楚(易错点)某学习小组的同学在关于原子和原子核的讨论中,有以下四种说法:(1)原子由位于中心的原子核和核外电子组成;(2)带负电荷的电子在原子核外空间绕核高速运动;(3)原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里;(4)原子核由质子和中子组成,质子的个数一定不等于中子的个数下列组合中,都正确的是()A.(1)(2)B.(2)(4)C.(1)(3)D.(3)(4)解析解析依据原子的核式结构模型可知:原子由位于中心的原子核和核外的电子组成,带负电荷的电子在原子核外空间绕核运动.原子的质量主要集中在原子核,但不是全集中在原子核,因为电子也有质量.原子核由质子和中子组成,质子和中子靠核力
3、结合,质子的个数不一定等于中子的个数.故正确答案为A.A2.关于原子核的组成,下列说法正确的是()A.原子核是由质子、中子和电子组成的B.原子核是最小的粒子,不可再分C.原子核是由质子和中子组成的D.原子核是由质子和电子组成的C例3核裂变和核聚变易混淆(易错点)【解题归纳】解决核裂变和核聚变的问题,关键是要知道核裂变和核聚变的区别及发生的条件.原子弹的原理是不可控核裂变,核反应堆的原理是可控核裂变,氢弹的原理是不可控核聚变.下列关于核能的说法中正确的是()A.用人工控制链式反应的速度,和平利用核能,这就是原子弹的原理B.重核裂变时放出能量,而轻核裂变时吸收能量C.当原子核内部发生变化时,能释放
4、出巨大的能量,核裂变和核聚变是获得核能的两种方式D.氢弹是利用轻核聚变制成的,因此它的威力比原子弹要小解析原子弹是对裂变不加控制,在极短时间内释放出巨大的能量的武器,A错.重核裂变和轻核聚变时均释放能量,B错.氢弹的威力比原子弹大得多,D错.故正确答案为C.C3.人类对核能的开发和利用不断取得新的进展,根据目前的科研水平,你认为以下关于原子弹和核电站的说法正确的是()A.核电站能控制裂变的反应速度B.原子弹对聚变的链式反应不加控制C.原子弹利用核裂变,核电站利用核聚变D.原子弹利用核聚变,核电站利用核裂变A提示:目前人类获取核能的途径有两种:一是核裂变,二是核聚变.当前人类技术对核聚变还不能控
5、制,人类和平利用核能是核裂变,如核电站就是利用可控核反应堆,原子弹是利用核裂变,氢弹是利用了核聚变,所以A选项正确.A例1答案(1)核电站只需消耗很少的核燃料,就可以产生大量的电能(2)核电站还可以大大减少燃料的运输量(3)核电站特别适于缺少煤、石油、水能等能源的地区(4)核能发电过程中能量损失小,效率高(5)核能发电过程中不需排放大量烟尘、废气,对环境污染小(任选两个)开放题与火力发电相比,核能发电具有很多优点,请你根据所掌握的信息写出两点:(1);(2).解析解析此类问题的解答,关键在于掌握核电站的发电原理以及核能发电的优点和缺点;认识能源利用与环境保护的关系,培养可持续发展的意识;应用核
6、能比应用煤有很多优点:用料少、成本低、便于运输、污染小等.例2答案答案裂变和聚变是两个并无直接关系的核反应,不是互逆过程.(1)反应的原料不同,裂变需要用铀这样的重核,在自然界中,这种能源储量有限,而在海水中蕴藏着丰富的核聚变原料.(2)发生的条件不同,裂变只要用中子轰击,在通常的环境温度下就能引发,而聚变需要极高的温度才能引发.(3)聚变时会释放出比裂变更大的核能.(4)裂变在反应时产生放射性物质,对环境造成放射性污染,聚变在反应时不产生放射性物质.简答题裂变和聚变都是原子核反应过程,单独地从裂变是核分裂,聚变是核结合来看,二者似乎是一种互逆过程.二者真的是核反应中的互逆过程吗?就此问题阐明
7、你的观点.(至少谈两点)解析解析本题的考查点是裂变和聚变的区别.裂变和聚变发生的条件、反应的原料、释放的能量以及反应物等都有不同之处,故不能单纯认为裂变和聚变是核反应中的互逆过程.例3实际应用题2011年3月,日本福岛第一核电站因冷却系统的故障,导致严重的核泄漏事故,引起了全世界的关注.(1)核电站是利用原子核发生(选填“裂变”或“聚变”)释放能量来发电的.(2)下面是核能发电中能量转化的过程,请将其补充完整.(3)“福岛核泄漏”事件引发了广泛的争议.请你对发展核电简述自己的观点.解析核电站是利用原子核的裂变释放的能量来发电的,发电过程中是利用核能给水加热,转化为高温高压水蒸气的内能,再利用蒸
8、汽来推动蒸汽轮机转动,将内能转化为机械能,最后蒸汽轮机带动发电机发出电来,故整个能量转化情况是核能内能机械能电能,核能由于能量巨大,消耗原料少,污染少,可以节约大量的化石能源等,但存在的问题是一旦发生核泄漏事故,就可能产生严重的危害,因此在发展核能的同时一定要注意核电站设施的安全和技术的创新.裂变内能只要从开发新能源、节约化石能源以及存在的安全隐患、核废料处理等方面说明即可.例4创新应用题开发利用核能是解决能源危机的方法之一,如核裂变已应用于核电站发电.核能产生的另一条途径是:在超高温下,使质量较小的原子核结合成质量较大的新核,同时释放出巨大的能量,这一过程称为 .该途径产生的核能是否可以用来
9、发电,还处于实验阶段,其中的一种实验需要强大的磁场,而天然磁体无法满足实验要求,科学家尝试利用 周围存在的磁场来达到目的.解析核能获得的途径有裂变和聚变,聚变是在超高温条件下,使质量较小的原子核结合成质量较大的新核,所以又叫热核反应.热核反应(或聚变反应)通电导体(或电流、电磁铁)例5解析核电站是利用核裂变来释放能量的,不是利用核聚变,A选项错误;核废料具有放射性,会对环境和生物造成严重的危害,不能直接堆放在露天垃圾场,要做防辐射处理,B选项错误;所有能量的转化和转移过程都遵循能量守恒定律,C选项正确;能够源源不断地从自然界中获得或可重复利用的能源是可再生能源,太阳能、风能和水能是可再生能源,
10、D选项错误.故正确答案为C.概念辨析题(2016成都中考)关于核电站、能量和能源,下列说法正确的是()A.目前人类已建成的核电站,都是利用核聚变发电B.核电站的核废料可以直接堆放在露天垃圾场C.所有能量转化和转移过程,都遵循能量守恒定律D.水能、风能和太阳能都属于不可再生能源C例6探索创新题阅读短文,回答问题.核能的利用核能的利用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22-8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气,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
11、转换.(3)核电站所需的核能是利用原子核(选填“裂变”或“聚变”)所产生的,该变化是的(选填“可控”或“不可控”).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 .(选填“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,这种现象在物理学中称之为 现象.(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6106t的煤炭,则6106t的煤炭完全燃烧放出的热量是J(煤炭的热值为3107J/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,同时如何再开发新能源,又注意环境的保护,是人类面临的一大
12、课题.解析(1)核能是一次能源;(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)核电站是利用原子核裂变发生可控链式反应时释放的大量核能来发电的.(4)6106t的煤炭完全燃烧放出的热量:Q=mq=6109kg3107J/kg=1.81017J.(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.例6探索创新题阅读短文,回答问题.核能的利用核能的利用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22-8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
13、换器将水变成水蒸气,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.(3)核电站所需的核能是利用原子核(选填“裂变”或“聚变”)所产生的,该变化是的(选填“可控”或“不可控”).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 .(选填“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,这种现象在物理学中称之为 现象.(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6106t的煤炭,则6106t的煤炭完全燃烧放出的热量是J(煤炭的热值为3107J/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
14、人迹稀少的沙漠地带,同时如何再开发新能源,又注意环境的保护,是人类面临的一大课题.一次能源磁场电流电磁感应裂变可控1.81017放射例7综合应用题芜湖核电项目已正式定址繁昌县芦南镇徐圩村芭茅山.核电站所用的核燃料属于不可再生能源,在反应堆中,核燃料发生变释放出大量的核能,最后发电机利用 原理产生电.芜湖核电项目建成后,四台机组年发电总量约为31010kWh,这些电能相当于完全燃烧 kg的烟煤释放出的热量(烟煤的热值为3107J/kg).1771.08 103 10 J/kgQJq解析核电站的核心是反应堆,它以铀为核燃料,反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能,内能转化成汽轮机的机械能,带动发电
15、机利用电磁感应现象转化为电能.放出的热量Q=W=31010kWh=1.081017J,相当于完全燃烧烟煤的质量m=3.6109kg.3.6109核裂电磁感应例8阅读理解题阅读下面材料,回答问题.放射性的发现放射性的发现1896年,法国物理学家贝克勒尔在研究物质的荧光时发现,某些铀盐能放射一种人眼看不到的射线,它能透过黑纸、玻璃、金属箔等使照相底片感光,这种铀盐放到黑暗处存放数月之后,使照片感光的能力不减,贝克勒尔由此得出结论:这种射线不是荧光.他发现射线可以使空气电离,使验电器放电,他还发现,所有的铀盐都能放出这种射线,金属铀更为明显.1898年,居里夫人和施密特各自独立观察到钍的化合物也能放
16、出类似的射线,指出放射性的强弱与钍(或铀等)在化合物中的含量成正比,而与它们所处的化学状态、外界温度、压力变化无关.她推断放射现象是一种原子现象,并把这种现象称为放射性,这使居里夫人坚持不懈地从天然铀矿中去寻找放射性的来源.她在放射性的研究中,推断出钋和镭元素的存在,并测出镭的原子量.1898年后,卢瑟福等人用垂直于射线方向加磁场的方法对射线的性质进行了研究,证实射线是带正电的粒子束(后来证明是氦原子核),射线带负电荷,射线是电磁波.放射现象的发现,使人类的认识逐步深入到原子的内部原子核,近代科学中核技术的发展与放射现象的发现是分不开的.(1)以上材料中你知道具有放射性的元素有、;放射性现象中
17、的射线与可见光比较有哪些特点?(2)你了解生活中有哪些地方利用了放射性物质?放射性物质又有哪些危害?请你各举一例.(3)用什么样的实验才能判断射线带不带电?带哪种电?(4)原子核物理的知识可以应用到下面几项工作中,其中哪项不是放射现象的应用()A.检查金属板内部的砂眼B.处理种子使农作物增产C.核能发电D.检查和治疗恶性肿瘤解析解析检查金属内部的砂眼,处理种子使农作物增产,检查和治疗恶性肿瘤都应用了放射现象中放出的射线;而核能发电则是利用原子核分裂时释放的能量,并不是直接利用放射现象.铀钋镭射线人眼看不见,能透过黑纸、玻璃、金属片等,可以使空气电离.放射性治疗、放射性考古、地质研究中都有重要应用;放射性(核辐射)与人体相互作用会导致某些特有的生物效应,有时引起细胞的基因突变,可诱发白血病、癌症等疾病.垂直于射线方向加磁场,利用磁场对电流的作用规律可判断出哪些射线带电,哪些射线不带电以及带哪种电.C
