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22.2 核能
一、核能
1. 物理学家汤姆森发现了 ，说明原子是可分的，原子是由 和 构成的，其中
带正电， 带负电．
2. 下列关于原子核的描述：
①通常是由中子和电子构成；②通常是由质子和中子构成； ③带正电荷；④不显电性；⑤不能再
分；⑥跟原子比较体积很小，但却几乎集中了原子的全部质量。
其中正确的是（ ）
A. ②④⑥ B. ②③⑥ C. ①③⑤ D. ①④⑤
3. 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。
二、裂变
4. 如图是用中子轰击铀235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述中正确的是（ ）
A．该模型表示的是聚变
B．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应
C．该反应不会产生放射性物质D．不能用该反应获得能量的方式来发电
5．如图所示为江苏省连云港市的田湾核电站发电流程图，在核电站的发电过程中，核能的获取途
径及能量转化顺序正确的是（ ）
A．聚变：核能→内能→化学能→电能
B．聚变：核能→内能→机械能→电能
C．裂变：核能→内能→机械能→电能
D．裂变：核能→内能→化学能→电能
6．核能作为一种新型能源正在逐步被人们开发和利用，它属于_______（选填“一次”或“二
次”）能源。核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆利用的是核材料发生______（选填“核裂变”
或“核聚变”）提供能量，如图是核电站的工作流程，其能量转换过程：核能→内能→_____→电能。
7. 如图所示是核电站原理示意图，对目前已建成运转的核电站来说：
（1）核电站的核心是 ，它是以 （铀/氢）为核燃料的，是利用原子核 放出的
能量来发电的；
（2）在核电站里，能量的转化过程是：反应堆中消耗 能转化为高温蒸汽的 能，通过
汽轮发电机转化为 能；
（3）核电站使用过的核废料，它具有 性，会对人和其他生物造成伤害，一般深埋在人烟稀
少的地方；
（4）秦山核电站的功率为3×105kW，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.2×1010J，并且假设
所产生的能量都变成了电能，那么每年（按365天计算）要消耗铀235的质量为 kg。三、聚变
8. 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
9．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．
10. 如图所示，是 （选填“核聚变”或“核裂变”）的过程。1g氢的同位素完全核变释放的
能量是3.36×1011J，相当于 kg航空煤油完全燃烧释放的能量。总重为500吨的运载火箭，为了
能顺利到达月球，其自重的90%为航空煤油，如果未来使用氢核变供能，则只需携带氢的同位素
g。（航空煤油的热值是4.2×107J/kg）
11. 核能发电过程如图，某一段时间，反应堆释放能量为E，发电机输出电能为E，则（ ）
1 2
A．E 一定小于E
2 1B．利用核能发电没有任何缺点
C．核反应堆里，铀发生聚变反应
D．汽轮机是热机的一种，它工作时，将机械能转化为内能
12. （多选题）大亚湾核电站是我国第一座大型的商用核电站，年发电量约为450亿千瓦时，为香
港和珠三角地区的经济社会发展和环境保护作出了巨大的贡献。如图所示核电站工作原理图中，核电
站以核反应堆来代替火电站的锅炉，核燃料在核反应堆中释放核能，核能转变为内能来加热水产生蒸
气，蒸汽通过管路进入汽轮机推动发电机发电。下列说法正确的是（ ）
A．核能是一种清洁能源，所以使用时不需要在何防护
B．水蒸气推动汽轮机转动，水蒸气的内能转化汽轮机的机械能
C．核电站利用核能发电，核反应堆中发生的链式反应是可控的
D．质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时，都能释放核能
13. 如图是中国自主设计、建造的全超导托卡马克核聚变实验装置 东方超环（简称EAST）
的原理图，它在1亿度超高温度下运行了近10秒。
（1）该装置被称为“人造太阳”，其反应原理与太阳类似，通过核 （选填“聚变”或“裂
变”）释放巨大的核能；
（2）该装置中，用通电线圈产生的磁场将超高温等离子体约束在磁场中，这是利用了电流的
；为了产生强磁场，线圈中需要很大的电流，若线圈有一定电阻，则线圈流过大电流后会产生大量热
量，这是因为电流具有 （以上两空均选填“热效应”或“磁效应”）。所以该装置的线圈使用
超导材料绕制，这些线圈工作在零下296摄氏度的超低温中，从而实现超导，处于超导状态时的线圈
的电阻为 Ω；（3） “人造太阳”加热功率超过1×1012W，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每
小时发电量达 kW⋅h。
14．如图所示是卢瑟福进行的α粒子散射实验，结果发现，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方
向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数的α粒子偏转超过90°，有的甚至几乎
达到180°，像是被金箔弹了回来。
（1）根据实验现象，卢瑟福提出：“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很
小的结构”指的是 ；
（2）1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，下列有关该现象的解释
中合理的是_______。
A．原子的质量是均匀分布的 B．原子内部绝大部分空间是空的
（3）由上图分析可得a粒子带 （选填“正电”或“负电”）。
15．2021年11月15日，国家能源核能供热商用示范工程二期450万平方米项目在山东海阳正式
投产，依托海阳核电，利用核电余热供暖，使海阳成为全国首座零碳供暖城市。核能供暖主要是从核
电机组二回路抽取蒸汽作为热源，通过厂内换热首站、厂外供热企业换热站进行多级换热，最后经市
政供热管网将热量传递至最终用户。
（1）图甲所示的海阳核电站获得核能利用的是可控制的核 （选填“裂变”或“聚变”）。
（2）传统核电站的大体组成如图乙所示，核反应过程中放出大量的热量，这些热量在热交换器中
加热水，使水 成高温高压的蒸汽进入蒸汽轮机。经过蒸汽轮机的蒸汽之后进入冷凝器 成水；（均填物态变化名称）
（3）核能供暖主要是从核电机组二回路抽取蒸汽作为热源，在热交换器中加热供热水，将其传递
至用户进行供暖。每个供暖季可节约原煤10万吨，这些原煤完全燃烧放出的热量为 J，如果这
些热量的42%被水吸收，可以将 kg的水从20℃加热至80℃。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，
原煤的热值q=3×107J/kg]
16．（2020·广东·统考中考真题）若把原子、原子核、电子看成球体，原子半径的数量级为 10-
10m，原子核半径的数量级为10-15m，电子半径的数量级小于10-9nm。按尺度从大到小的排序是（
）
A．原子、原子核、电子 B．电子、原子、原子核
C．原子核、原子、电子 D．原子、电子、原子核
17．（2022·贵州贵阳·统考中考真题）如图所示，中国环流器二号M装置在可控核聚变（人造太
阳）上取得重大突破。核聚变过程中产生的能量是（ ）
A．核能 B．动能 C．机械能 D．重力势能
18．（2022·湖南益阳·统考中考真题）中国成功研发出了先进核裂变能——钍基熔盐堆的第4代核
反应堆发电技术，于2021年9月底在甘肃武威启动试运行，创造了又一项奇迹，其技术应用属于世界
首次。钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少、使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源和热转换效
率高等显著优点。下列有关钍基熔盐堆的说法正确的是（ ）
A．钍基熔盐堆不产生核废料
B．钍基熔盐堆需要大量水作冷却剂，因此不可以建在内陆
C．钍基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要低
D．钍基熔盐堆是利用核裂变放出的能量
19. （2021·湖南益阳·统考中考真题）我国的核电技术已进入世界先进行列。2021年5月19日下
午，国家主席习近平在北京通过视频连线，同俄罗斯总统普京共同见证两国核能合作项目——田湾核
电站和徐大堡核电站开工仪式。下列关于田湾核电站和徐大堡核电站的说法正确的是（ ）A．可以利用各种原子核发电
B．利用核聚变发电
C．发电后产生的核废料仍然具有放射性
D．核能能够全部转化为电能而没有损失
20．（2023·广东惠州·统考一模）阅读短文，回答问题：
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，如今美国电力需求的21%来自核
电，核电站的大体组成如图所示，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
转换。请在下面的空格中填上适当的内容：
（1）从能源的转化和转移来看，蒸汽轮机中发生能量转化形式是 能转化为 能；
（2）发电机发电时是让线圈在 中旋转而产生电流，这种现象在物理学中称之为
现象；
（3）核电站所需的核能是利用原子核 （填“裂变”或“聚变”）所产生的；
（4）核能发电机的定子绕圈采用水内冷，即利用水进行冷却，是因为水的 大；
（5）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6×106t的煤炭，则6×106t的
煤炭完全燃烧放出的热量是 J（煤炭的热值为q =3×107J/kg）。
煤
