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二、 核能 太阳能
目录
题型分组练
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题型01 核能.......................................................................................................2
题型02 核电站...................................................................................................3
题型03 太阳能...................................................................................................5
题型04 太阳能的应用.......................................................................................5
创新拓展练 ...........................................................................................................................9
题型分组练
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学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司题型01 核能
1．如图，用中子轰击质量较大的铀核，变成两个质量中等的原子核和新的中子，使其发生 变，
同时释放巨大的 能。 产生的新中子又会轰击其他的铀核，于是发生了 反应。如果这种反应
加以控制，就可以用来发电，如果不加以控制就可以用来制造原子弹。
【答案】 裂 核 链式
【详解】用中子轰击质量比较大的铀核，使其发生分裂并释放新的中子，在分裂的同时会释放巨大的
能量，这种获得核能的方式叫核裂变。
产生的新中子又会轰击其他的铀核，于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是核
裂变中的链式反应。
2．如图表示原子核在转变过程中释放能量的方式。原子的原子核由中子和 组成，太阳辐射的
巨大能量来自图 （选填“A”或“B”）所示的核反应。
【答案】 质子 B
【详解】由原子的结构可知，原子由原子核和核外电子构成，原子核由中子和质子组成。
由于太阳内部有大量的氘和氚，在超高温、超高压的环境下，氘核和氚核发生聚变，同时放出大量的
热量，所以太阳辐射的巨大能量来自图B所示的核反应。
3．下列属于链式反应的是（ ）
A．氢弹爆炸 B．木柴燃烧
C．原子弹爆炸 D．太阳内部发生的核反应
【答案】C
【详解】AD．氢弹爆炸、太阳内部发生的核反应都是核聚变，故AD不符合题意；
B．木柴燃烧是普通的化学反应，故B不符合题意；
C．不可控的核裂变发生的是链式反应，原子弹爆炸发生的是链式反应，故C符合题意。故选C。
4．聚变现象发生在（ ）
A．重核与重核之间 B．轻核与轻核之间
C．重核与轻核之间 D．任意两种原子核之间
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学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司【答案】B
【详解】核聚变是较轻的原子核在高温下结合成较重的原子核的一种核反应，所以聚变现象发生在轻
核与轻核之间。故选B。
5. 如图所示是一种核反应的过程，这种反应的原理可用于制造（ ）
A．原子弹 B．氢弹 C．导弹 D．普通炮弹
【答案】B
【详解】AB．由图可知，该反应为聚变反应，可以用来制作氢弹；原子弹是利用核裂变的原理来工作
的。故B符合题意，A不符合题意；
CD．导弹、普通炮弹都没有用到核反应。故CD不符合题意。故选B。
6. 如图所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”（EAST）实现1.2亿摄氏度101秒
等离子体运行，创造了世界新纪录．“东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过 （选填“裂变”
或“聚变”）释放巨大的核能，原子核能又转化为 能，从而获得上亿度的高温。
【答案】聚变，内。
【详解】太阳内部发生的是核聚变，“东方超环”的反应原理与太阳内部一样，为核聚变，释放巨大
的核能，原子核能又转化为内能。
题型02 核电站
7. “华龙一号”核电装置是我国的“国之重器”。核电站获取核能的方式如图 所示（选填
“甲”或“乙”），核原料属于 能源。
【答案】 乙 不可再生
【详解】核电站利用核反应堆中铀核裂变时产生的内能，通过汽轮机做功，带动发电机发电，在上图
中提到，图乙展示了核电站通过核裂变反应堆获取核能的过程，因此，答案应为图乙。
核能是通过核裂变或核聚变反应释放的能量，其主要原料是铀、钚等重元素，这些元素在地球上是有
限的，无法在短时间内从自然界中得到补充。因此，核能被归类为不可再生能源。
8. 如图甲所示，是“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”，其反应原理与太阳类似，是通过
核 （选填“裂变”或“聚变”）释放巨大的核能；图乙为核电站发电流程图，核电站发电过程中
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学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司的能量转化是 →内能→ →电能。
【答案】 聚变 核能 机械能
【详解】核能分为核裂变和核聚变，“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”，其反应原理与
太阳类似，通过核聚变释放巨大的核能。
核电站发电过程时先将核能转化为高温水蒸气的内能，由高温水蒸气推动汽轮机转动，从而带动发电
机发电，则核电站发电过程中的能量转化是：核能→内能→机械能→电能。
9. 下图是核电站发电的工作情况，下列关于核电站和核能的描述中，正确的是（ ）
A．核电站发电的能量转换：核能→机械能→内能→电能
B．启动核裂变反应的粒子是中子，中子带正电
C．核能是可再生能源
D．核反应堆是通过可控核裂变释放核能的
【答案】D
【详解】A．核电站发电的能量转换过程应为：核能→内能→机械能→电能；核反应释放的核能首先
转化为内能，加热水产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机将内能转化为机械能，最后汽轮机带动发电机将机械能转
化为电能，故A错误；
B．启动核裂变反应的粒子是中子，但中子不带电，质子才带正电；中子由于不带电，更容易与铀核
发生反应引发裂变，故B错误；
C．核能是利用铀等放射性矿物资源产生的能量，这些矿物在地球上的储量有限，且无法在短期内再
生，因此核能属于不可再生能源，故C错误；
D．核反应堆是通过控制中子数量来实现可控核裂变，从而持续稳定地释放核能；若不加控制则会形
成链式反应（如原子弹爆炸），故D正确。
故选D。
题型03 太阳能
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学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司10．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 （选填“聚变”或“裂变”），释放出巨大的核
能。太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。请写出太阳能的1个优点： 。
【答案】 聚变 可再生 环保/安全/经济
【详解】在太阳内部，太能之所以能发光发热，实质相当于无数个的氢弹爆炸而造成的，即氢原子核
在超高温下发生聚变释放核能。
太阳能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源。
太阳能的优点是：清洁无污染，环保，安全，经济。（或环保；节能；取之不尽，用之不竭等）
11．地球上最基本、最主要的能量来源是（ ）
A．风能 B．太阳能 C．煤 D．石油
【答案】B
【详解】风能是空气流动所具有的能量，风的能量来自于太阳的辐射；煤和石油是埋在地下的动植物
经过漫长的地质年代形成的，绿色植物进行光合作用把太阳能转化为化学能储存在植物体内；而植物是动
物的食物，因此，地球上的能量都直接或者间接来源于太阳能，故B符合题意 ，ACD不符合题意。
故选B。
题型04 太阳能的应用
12．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是
甲 乙 丙 丁
A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B．图乙中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能
C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D．图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能
【答案】A
【详解】A．绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能，储存在植物体内，故A正确；
B．太阳能热水器内的水从太阳吸收热量，内能增加、温度升高，是通过热传递的方式增加水的内能，
故B错误；
C．太阳能信号灯先将太阳能先转化为电能，再转化为光能，故C错误；
D．太阳能飞机是先将太阳能转化为电能，再转化为机械能，故D错误。
故选A.
13. 如图所示，敦煌盐塔式光热电站将太阳光会聚到熔盐吸热塔，阳光的能量被熔盐吸收，熔盐带着
这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气推动汽轮机发电，下列说法正确的是（ ）
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学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司A．盐塔式光热电站实现了光电转化，将光能直接转化为电能
B．太阳能是不可再生能源
C．熔盐通过热传递的方式改变内能
D．能量在转移和转化过程中总量不断减少
【答案】C
【详解】A．光热电站并不是直接将光能转化为电能，而是先将太阳能通过熔盐吸热转化为内能，再
通过加热水产生蒸汽推动汽轮机转化为机械能，最后转化为电能，故A错误；
B．太阳能是可再生能源，因为太阳的能量在人类时间尺度上是取之不尽、用之不竭的，故B错误；
C．熔盐吸收阳光的能量是通过热传递实现的，其内能因此增加，故C正确；
D．根据能量守恒定律，能量在转移和转化过程中总量保持不变，故D错误。
故选C。
14. 某地马路边放置了如图所示的“智能太阳能座椅”，它使用太阳能面板，支持座椅下的蓝 牙音箱
播放歌曲。座椅上的 LED 灯在夜晚亮起，还可实现无线充电——将手机放在充电板上；手 机内的线圈
就会产生感应电流对电池充电。关于此智能座椅，下列说法不正础的是（ ）
A．手机无线充电是通过电磁感应输送电能
B．LED 灯的主要材料是超导体
C．太阳能面板工作时将太阳能转化为电能
D．蓝牙音响和手机通过电磁波传递信息
【答案】B
【详解】A．无线充电器是指利用电磁感应原理进行充电的设备，原理类似于变压器，在发送和接收
端各有一个线圈，发送端线圈连接有线电源产生电磁信号，接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电
流给电池充电，故A正确，不符合题意；
B．LED 灯的主要材料是半导体，故B错误，符合题意；
C．太阳能面板工作时，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能，故C正确，不符合题意；
D．电磁波可以传递信息，蓝牙音箱通过手机发送的电磁波接收播放音乐的指令，故D正确，不符合
题意。
故选B。
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学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司15. 如图所示的“风光互补”路灯，该路灯内的蓄电池将风力发电机和太阳能电池板获得的电能储存
起来，供夜间照明使用，下列说法中不正确的是（ ）
A．风力发电机的原理是电磁感应现象
B．太阳能电池板主要将太阳能转化为内能
C．储存电能的过程中蓄电池将电能转化成化学能
D．照明灯用LED灯替换白炽灯更节能
【答案】B
【详解】A．风力发电机工作时，将机械能转化为电能，发电机的原理是电磁感应现象，故A正确，
不符合题意；
B．太阳能电池板主要将太阳能转化为电能，故B错误，符合题意；
C．太阳能电池板产生的电能转化成化学能储存在蓄电池里，故C正确，不符合题意；
D．LED灯主要将电能转化为光能，照明灯用LED灯替换白炽灯更节能，故D正确，不符题意。
故选B。
16. 城市路灯，现在大多采用太阳能LED照明灯，主要由太阳能电池板和LED灯头等组成，太阳能是
（选填“可再生”或“不可再生”）能源，太阳能电池板可以把光能直接转化为 能，如果LED灯用
6V的电压，正常工作电流为2500mA，则LED的功率是 W，1000个路灯连续工作一个晚上
（10h），消耗电能是 kWh。
【答案】 可再生 电 15 150
⋅
【详解】太阳能可以源源不断地从自然界获得，属于可再生能源；太阳能电池板工作时，消耗太阳能，
获得电能，把光能直接转化为电能。
LED的功率为P=UI=6V×2500×10-3A=15W=0.015kW
消耗的电能为W=Pt=0.015kW×1000×10h=150kW⋅h
17. 长征五号B运载火箭分别发射天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱。2022年11月3日，中国空
间站终于迎来三舱“T”字基本构型在轨组装完成的重大时刻。如图为空间站T字型效果图。
（1）火箭使用液氢作为燃料，因为液氢密度小、 大、且环保；
（2）火箭在大气层内高速运动时，其头部整流罩会与空气剧烈摩擦，温度升高达上千摄氏度，此过
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学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司程是通过 的方式改变了整流罩的内能；
（3）中国空间站首次使用柔性太阳电池翼作为能量来源，该电池翼接收太阳能的功率为500W/m2，
发电效率则高达30％，是国际空间站太阳翼发电效率的两倍；
①太阳电池翼把太阳能直接转化为 能；
②问天实验舱的太阳翼展开面积约220m2，当它展开10s能够接收太阳能 J，提供电能 J。
【答案】（1）热值；（2）做功；（3）电， 1.1×106 3.3×105
【详解】（1）火箭使用液氢作为燃料，因为液氢热值大，与同条件的其它燃料相比，其完全燃烧放
出的热量更多，且密度小、环保。
（2）火箭在大气层内高速运动时，其头部整流罩与空气剧烈摩擦，通过做功的方式改变了整流罩的
内能。
（3）①太阳电池翼消耗太阳能，得到电能，因此是把太阳能直接转化为电能。
②问天实验舱的太阳翼展开面积约220m2，其总功率为
展开10s后， 能够接收的太阳能为
因为发电效率则为30%，由提供的电能为
创新拓展练
18. 图甲是道路两边的太阳能路灯，它主要由太阳能电池板、控制器、蓄电池组和12个LED灯组成。
它的结构如图乙所示，每个LED灯的工作电压约为2V，蓄电池组的电压为24V。下列说法正确的是（
）
A．LED灯主要由超导体材料制成
B．该太阳能路灯中的12个LED灯是并联的
C．白天，开关S接b，太阳能电池板将光能全部转化为电能
D．夜晚，开关S接c，蓄电池为电路中的电源
【答案】D
【详解】A．LED灯是发光二极管，主要由半导体材料制作,，故A错误；
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学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司B．由于LED发光二极管的工作电压约为2V，如果把它直接接在24V的蓄电池组中，发光二极管会
烧坏， 根据串联电路的电压特点可知，该太阳能路灯中应将12个LED发光二极管串联才能使每个LED
发光二极管两端的电压为2V，故B错误；
C．白天太阳能电池为铅酸蓄电池充电时，将电能转化为化学能，故C错误；
D．晚上要让电灯发光，开关S必须与c点接触，电路闭合，此时蓄电池为电路中的电源，故D正确。
故选D。
19．太阳能转化为其它形式能量的方式有如图所示的三种，其中椭圆表示转化的装置或物体，菱形表
示由太阳能所转化的另一种能量形式。请你在图中①②③空白处填入相关的文字：
、 、 。
【答案】 内能 太阳能电池 光化转换
【详解】人类利用太阳能的方式有三种：通过太阳灶把太阳能转化为内能，即光热转换；通过太阳能
电池把太阳能转化为电能，即光电转换；通过光合作用的植物把太阳能转化为化学能，即光化转换。
20．有一款太阳能电池板，它能确保与日照方向始终垂直，使其吸收的太阳能最多。该电池板有自动
清洁装置，使得它的工作效率比沾满灰尘的电池板更高，电池板相关参数如下表；
叶片面积 光电转换效率 充电效率 清洁功率
25m2 20% 84% 1kW
（1）太阳能电池板将光能转化为 能储存在电池中；
（2）太阳能电池板晚间自动清洁一次需要1h，需要消耗的电能为 J，这一能量需要完全
燃烧 kg焦炭；（焦炭的热值q=3×107J/kg）
（3）白天太阳能电池板接收太阳辐射的平均功率为1000W/m2，转化的电能直接供功率为4kW的用电
器工作，多余的电能存储在电池中，晚上将当天存储的电能全部转化为内能，可将60kg的水从20℃加热
到68℃，则当天的日照时间为 h。
【答案】 化学能 3.6×106 0.12 4
【详解】（1）太阳能电池板将光能转化为化学能储存在电池中；
（2）太阳能电池板晚间自动清洁一次需要1h，消耗的电能为
这一能量需要完全燃烧焦炭质量为
（3）设日照时间为t，则太阳能电池板转化的电能
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学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司用电器消耗的电能W=Pt=4000W·t
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多余的电能 W =W -W =5000W·t-4000W·t=1000W·t
3 1 2
存储的电能 W =W η=1000W·t×84%=840W·t=Q
4 3
由Q=cmΔt可得840W·t=cmΔt
则当天的日照时间为
21. 在敦煌戈壁难上，有一座熔岩塔式光热电站如图所示，电站内有12万面可随太阳转动，略有弧度
的定日镜能将太阳光反射到吸热塔的顶部，加热其中的熔盘。熔盘的比热容是1.53×103J/(kg·℃)，
熔点是131℃，将290℃左右的熔盐存储在保温性能较好的低温储热器中，输送到接收器内，通过太阳能
加热使其温度达到566℃以上。再存储在高温的储热器中，当需要发电时，将高温熔盐送往蒸汽发生器，
产生高温高压的水蒸气驱动涡轮发电机发电。
（1）为提高日定的聚光效果，每面定日镜应设计成 （选填“平面镜”、“凹面镜”或“凸面
镜”）。
（2）在电厂投产前，需要将固态的熔盐熔化后注入低温储热器中，在熔化过程中，熔盐的温度为
℃。在蒸汽发生器中水是通过 方式增大内能的，熔盐发电最终将太阳能转化为 。
（3）请计算在蒸汽发生器中若1kg的高温熔盐温度由560℃降到300℃时放出的热量是多少？
（4）熔盐塔式光热电站与火力发电站相比，有什么优点（写出一条即可）
【答案】 凹面镜 131 热传递 电能 3.978×105J 清洁
【详解】（1）因凹面镜有会聚作用，故为提高定日镜的聚光效果，定日镜应设计成凹面镜。
（2）根据材料内容熔盐的熔点是131°C，由此可知熔盐熔化过程的温度是131°C。
在蒸汽发生器中，水是通过吸收热量，即热传递的方式改变了内能。
熔盐发电是通过熔盐吸收太阳能转化为机械能，驱动涡轮发电机发电，即最终将太阳能转化为电能。
（3）放出的热量
（4）熔盐塔式光热电站与火力发电站相比的优点：清洁、节能、可持续、减少碳排放。
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学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司22. 阅读《核聚变与中国的“人造太阳”》回答问题。
核聚变与中国的“人造太阳”
2021年5月，中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造
新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒运行，标志着我国受控核聚变
研究工作又上升到一个新的水平。
人们对核聚变的研究源于对太阳能源的认识。太阳每秒辐射出的能量约为3.8×1026J。是什么使太阳有
如此丰富的能量？科学家们通过研究发现，太阳中心区处于高温、高压和高密度状态。在此条件下，原子
的所有电子几乎都摆脱了原子核的束缚，这些失去电子的原子核相互之间的距离很小，易于结合成质量较
大的原子核，同时释放出能量。因此，太阳的能源是核聚变释放出来的。
人们也一直在努力尝试实现受控核聚变，进而利用核聚变中的能源。与核裂变相比，核聚变有很多优
点。第一，核聚变产能效率高。第二，地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富。第三，核聚变更为安全、清洁。
然而，在地球上要想实现受控核聚变，需要将超高温（1亿摄氏度以上）状态下的核燃料，长时间地约束
在一个非常小的空间内。但是地球上没有任何容器能够承受如此高的温度，为此科学家们想到了利用磁场
来约束，并设计了名为托卡马克的实验装置，其主要结构类似于一个两端相连的闭合通电螺线管，如图所
示。由于核燃料在超高温状态下已经变成了带电粒子，磁场对运动的带电粒子可以产生力的作用，因此超
高温状态下的核燃料可以被托举在磁场中，避免与容器直接接触。为了更好地约束上亿摄氏度的核燃料，
人们利用超导材料制作导体线圈来产生强大的电流和磁场。
目前，关于受控核聚变的研究工作还在继续，相信不久的将来这一领域将有所突破。核聚变能一旦开
始大规模地开发利用，就可以向人类提供“取之不尽，用之不竭”的能源，这将帮助人类彻底解决能源危
机。
（1）“人造太阳”是通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放能量的；
（2）原子是由原子核和 构成的；
（3）相比核裂变，核聚变具有的优点是： ；
（4）请你根据所学知识，解释超导材料制作的导体线圈可以产生强大电流的原因。
【答案】 核聚变 核外电子 效率高，燃料氘和氚储量丰富，更为安全、清洁 超导
材料制作的线圈电阻很小
【详解】（1）由材料可知，“人造太阳”的能源是核聚变释放出来的。
（2）由原子的结构可知，原子是有原子核和核外电子构成的。
（3）由材料第三段可知，核聚变具有的优点是：核聚变产能效率高，地球上核聚变燃料氘和氚储量
丰富，核聚变更为安全、清洁。
（4）超导材料具有电阻很小的特点，当电压一定时，电阻越小，电流越大，故超导材料制作的导体
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学学科科网网（（北北京京））股股份份有有限限公公司司线圈可以产生强大电流。
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