2019学年九年级物理全册 第22章 能源与可持续发展 22.2 核能课件 （新版）新人教版

初中物理（人教版）九年级全一册第二十二章能源与可持续发展1.核能定义当原子核发生分裂或相互结合时释放出的能量特点①核能十分巨大,能极大地补充人类能源的不足,使用核能大大地节约了常规能源;②核能能够解决能源分布不平衡的问题缺点①不可再生;②核燃料产生核辐射,使用不当会对地球上的生物造成伤害第2节核能知识点一核能与裂变2.裂变裂变重原子核分裂成较轻的原子核。科学家发现用中子轰击铀235(质量数为235的铀),铀核会分裂成大小相差不很大的两部分,这种现象叫做裂变链式反应如图所示,用中子轰击铀235原子核,铀核分裂时释放出核能,同时产生几个新的中子,这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变,并释放出大量核能,这就是核裂变时发生的链式反应。链式反应如果不加控制,就会爆炸,原子弹的爆炸就是铀或钚核裂变发生链式反应的结果 第2节核能核电站工作原理目前的核电站是利用原子核裂变时产生的大量热量,使水变成蒸汽,推动蒸汽轮机转动,再带动发电机发电的。如图所示,核电站的核心装置是核反应堆,它是一种能够控制链式反应的装置 工作过程核电站的能量转化过程是核能→水和水蒸气的内能→蒸汽轮机的机械能→电能优点核能发电具有很多优点,如消耗的燃料少,大大减少燃料的运输量,不会产生有害气体,避免大气污染缺点核泄漏对人员的影响一般表现在核辐射,放射性物质可通过呼吸、皮肤伤口及消化道吸收进入体内,引起伤害第2节核能例1(2017山东枣庄山亭月考)如图22-2-1所示为核电站发电流程图。在发电过程中,下列所述能量转化顺序正确的是 () 图22-2-1A.核能→化学能→机械能→电能B.核能→内能→机械能→电能C.核能→机械能→内能→电能D.核能→内能→化学能→电能B第2节核能解析在核反应堆中,核能转化为内能,在汽轮机中蒸汽的内能转化为汽轮机转子的机械能,在发电机中,机械能转化为电能,最终输送到电网上,故B对。第2节核能知识点二聚变核聚变核聚变是指由质量小的原子核,主要是指氘核与氚核,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子核结合,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式应用核聚变能产生比核裂变更多的能量,氢弹就是根据核聚变的原理制成的。太阳就是一个巨大的核聚变“工厂”。发生核聚变需要极高的温度,目前,可控的核聚变技术仍处于科研实验阶段,要进入实用阶段,还必须在技术上有新的突破优点在大海里,还蕴藏着大约有40多万亿吨核聚变资源——氢的同位素氘,如果可控核聚变在21世纪前期变为现实,这些氘的聚变能可顶几万亿亿吨煤,能满足人类百亿年的能源需求。更可贵的是核聚变反应几乎不存在放射性污染,聚变能称得上是未来理想的能源第2节核能解析开发和利用核能有两种途径,核裂变和核聚变。其中原子弹是根据核裂变原理制成的,氢弹是根据核聚变原理制成的,它们在爆炸时都是在不可控的情况下进行的。例2(2015山东聊城中考)2015年1月,我国著名核物理学家、“氢弹之父”于敏院士,荣获2014年度国家最高科学技术奖,氢弹利用的是氢核的变在瞬间释放的能量。聚第2节核能例(2016福建漳州模拟)2015年,我市云霄的核电站总体技术方案通过专家评审,核电站利用核能发电,它的核心设备是核反应堆,下列有关核能利用说法正确的是 ()A.核反应堆所用的核燃料是可再生能源B.核电站产生的核废料对环境没有污染C.目前核电站都是通过核裂变来释放核能D.核反应堆中发生的链式反应是无法控制的题型核能及其利用C第2节核能解析A×核能需要用像铀矿这类矿物能源,一旦消耗就很难再生,是不可再生能源B×核废料对环境污染是很严重的C√核能发电是利用核裂变时放出的核能来发电的D×核电站的核心设备是核反应堆,核反应堆是通过可控裂变(链式反应)释放能量的第2节核能点拨原子核的变化有核裂变和核聚变两种,核裂变发生的是链式反应,人类目前已能加以控制利用的是核裂变,主要用在核电站;而核聚变发生的热核反应,目前人类还无法控制,但核聚变以其对环境污染小、来源广泛等特点正成为各个国家的新能源发展重点。核裂变不仅可以释放出巨大的能量,而且可以加以控制,技术已趋于成熟,核电站的开发和推广比例不断提高。但实现核能的质的突破关键在于解决核聚变的可控性。核聚变的原材料十分广泛,可以彻底解决人类能源问题。第2节核能1.(2017山东临沂沂水期末)图22-2-1是核能发电原理图,下列说法正确的是 () 图22-2-1A.核能是可再生能源B.核反应堆将核能转化为电能C.汽轮机将内能转化为机械能D.发电机将电能转化为机械能知识点一核能与裂变C第2节核能解析核能需要用到像铀矿这类矿物能源,一旦消耗就很难再生,是不可再生能源,故A选项错误;核能发电是利用原子核裂变时放出的核能来加热水,由核能转化为内能,故B选项错误;蒸汽驱动汽轮机转子旋转时,消耗蒸汽的内能,产生机械能,故是将内能转化为机械能,故C选项正确;汽轮机带动发电机发电时,消耗机械能,产生电能,故D选项错误。第2节核能2.核潜艇是核动力潜艇的简称,目前全世界公开宣称拥有核潜艇的国家有6个,分别为美国、俄罗斯、中国、英国、法国、印度,如图22-2-2所示为我国的一艘核潜艇。根据你的理解,它的动力装置是,采用了作为燃料,里面发生的反应是核变。图22-2-2核反应堆核反应堆核燃料裂第2节核能解析核潜艇的动力装置内发生的是可控的核反应,即核裂变,核裂变的燃料一般是铀235。第2节核能3.下列关于原子核聚变的说法不正确的是 ()A.任何两个原子核都可以发生聚变B.原子核必须在超高温下才能发生聚变C.大量的氢原子核聚变时释放出惊人的能量D.目前人类还不能有效控制原子核聚变知识点二聚变A解析自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变,不是任意的原子核就能发生核聚变,故A说法错误;氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,发生聚变,故B说法正确;原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放,故C说法正确;发生核聚变需要在上亿度的高温下才能进行,因此又叫热核反应,可以想象,目前没有什么材料能经受得起上亿度的高温,故D说法正确。第2节核能4.(2014四川内江中考)重的原子核分裂成较轻的原子核的一种核反应叫做,较轻的原子核结合成较重的原子核的一种核反应叫。核裂变核聚变解析重的原子核分裂成较轻的原子核的一种核反应叫做核裂变;较轻的原子核结合成较重的原子核的一种核反应叫做核聚变。第2节核能关于核能及其利用,下列说法中不正确的是 ()A.核能属于不可再生能源B.核能属于一次能源C.核能是指原子核发生分裂或聚合时所释放的能量D.核电站是利用原子核聚变所释放的能量来发电的D解析核能属于不可再生能源,故A说法正确;核能属于一次能源,故B说法正确;核能是重核裂变或轻核聚变所产生的能量,故C说法正确;核电站是利用原子核裂变所释放的能量来发电的,故D说法错误。第2节核能1.(2015四川绵阳中考)关于核反应,下列说法正确的是 ()A.只有裂变才能释放出核能B.氢弹爆炸是利用裂变释放出核能C.核反应堆中发生的链式反应是不可以控制的D.原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的D解析原子核在分裂或者聚合时释放的能量叫做核能,故A错;原子弹是利用核裂变的链式反应原理,氢弹利用的是核聚变,故B错;核电站的核反应堆发生的链式反应是可以控制的,故C错;如果原子核的链式反应不加控制,核能会瞬时释放出来,就会发生原子弹爆炸,故D对。第2节核能2.(2015湖北宜昌中考)我国正大力开发核能发电。核电站利用核反应堆加热水,将核能转化为水蒸气的能,再通过蒸汽轮机转化为能,带动发电机转动,转化为电能。内机械解析根据核电站的发电过程可知,核能发电的能量传递和转化过程是:核能→水和蒸汽的内能→蒸汽轮机转子的机械能→电能。第2节核能(2017山东济南历城二模)(多选)著名核物理学家、“两弹一星”功勋、中国“氢弹之父”于敏院士获2014年度国家最高科学技术奖。以下说法中错误的有 ()A.氢弹爆炸时释放了大量的核能B.氢弹爆炸运用了核裂变的原理C.核电站发电也是运用了核裂变D.核电站所用核燃料是可再生的解析氢弹是利用轻核发生聚变时放出大量的能量而制成的,氢弹爆炸时释放了大量的核能,故A正确,B错误;核电站是通过可控的核裂变产生的能量来发电的,产生核能的燃料在自然界中的储量是一定的,因此核能属于不可再生能源,故C正确,D错误。B第2节核能(2016湖北咸宁模拟,10,★☆☆)关于核能有下列说法,你认为不正确的是 ()A.1kg铀全部裂变,释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量B.原子弹是利用重核裂变时链式反应产生核能的原理制成的C.核电站是利用重核裂变时产生的核能来发电的D.核能对环境有污染,所以我们不能使用选择题D第2节核能解析核裂变释放的能量十分巨大,1kg铀全部裂变,释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量,故A正确;原子弹是利用重核裂变时链式反应产生核能的原理制成的,故B正确;核电站是利用重核裂变时产生的核能来发电的,故C正确;核废料虽然具有放射性,可能对环境造成污染,但只要科学处理还是可以控制的,所以我们可以开发和使用核能,故D错误。第2节核能(2017湖北宜昌伍家岗期末,9,★☆☆)关于核反应,下列说法正确的是 ()A.只有裂变才能释放出核能B.原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的C.核反应堆中发生的链式反应是不可以控制的D.氢弹爆炸是利用裂变释放出核能B解析原子核在分裂或者聚合时释放的能量叫做核能,故A错误;如果原子核的链式反应不加控制,核能会瞬时释放出来,就会发生原子弹爆炸,故B正确;核电站的核反应堆发生链式反应是需要控制的,故C错误;原子弹是利用核裂变的链式反应原理,氢弹是利用的核聚变,故D错误。第2节核能填空题电能水能(2016广西梧州中考,14,★☆☆)2015年5月,我国自主三代核电技术“华龙一号”示范工程——中核集团福建福清5号核电机组正式开工建设,如图22-2-3是“华龙一号”效果图。将来5号核电机组运行时是利用核能发电的,它将核能转化为内能,再转化为机械能,最后转化为,核能属于一次能源,可以直接从自然界获得,请你再列举一个属于一次能源的例子:。图22-2-3第2节核能解析根据核电站的发电过程可知,核能发电的能量传递和转化过程是:核能→水和蒸汽的内能→汽轮机转子的机械能→电能;一次能源:直接来自自然界而未经加工转换的能源,例如化石燃料、太阳能、水能、生物燃料。第2节核能(2015广西钦州中考,17,★☆☆)核电站是利用铀核在(选填“裂变”或“聚变”)时释放的能量来发电的,在核反应堆中,发生的链式反应是(选填“可控”或“不可控”)的。裂变可控解析原子核裂变能释放出惊人的能量,由于核裂变是可控的,故核电站中的核反应堆就是通过核裂变过程中释放核能来发电的。第2节核能环境保护是现代社会的热点,也是世界各国关注的焦点,特别是核污染更是人类高度警惕的问题,继1986年“切尔诺贝利”核泄漏事件之后,2000年8月12日,俄罗斯的“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难,引起挪威生态保护组织和国际社会普遍关注。2011年3月,日本又由于地震和海啸引发了核泄漏事件。(1)图22-2-4所示是核电站原理示意图。“反应堆”与“一回路”中的能量是怎样转化的?第2节核能 图22-2-4(2)在235g铀燃料中含有6.02×1023个铀核,如果它们全部发生裂变,通过发电机发电得到3.2×105kW·h的电能,则该核电站的效率多大?(每个铀核裂变会释放出3.2×10-11J的能量)答案(1)核能转化成内能(2)5.98%第2节核能解析核裂变释放的能量W总=3.2×10-11J×6.02×1023=1.9264×1013J。它的发电效率:η= = ≈5.98%。5133.210kWh1.926410J12131.15210J1.926410J第2节核能核能的开发和利用给人类带来的好处有目共睹,但是任何一种能量的开发和利用都