苏科版九年级物理下册：核能 太阳能（分层作业）解析版

二,核能太阳能

目录

[A夯基础】..............1

一、核能；核裂变.....................................................................1

二、分析核裂变与核聚变..............................................................2

三、太阳能；核聚变..................................................................4

四、核能与太阳能的简单应用、辨析....................................................5

五、核能的综合应用...................................................................8

六、太阳能的综合应用................................................................10

七、综合信息题......................................................................13

[B提能力】..............17

[C链中考]...............................................................23

A夯基础

一、核能；核裂变

1.日本发生了里氏9级强烈地震，引发海啸，导致福岛核电站受损，核电站是通过________（选填“裂变〃”聚

变”）获得巨大能量，从而转化为能，该核电站的核反应堆受损，已经发生核泄漏，造成了严重污

染。

【答案】裂变电

【详解】⑴⑵核电站是利用核裂变来获得巨大能量的，因为目前人类可控制的核反应是核裂变，核聚变还

不可控。核电站将核能转化为电能，通过发电机等设备，把核能释放的能量最终转化为电能供人们使用。

2.核能是一种比较理想的"未来能源"，其能量密度极高，储量丰富。核能属于一（选填“可冉生”或“小可

再生”）能源；核电站的核能是通过—（选填"核裂变”或"核聚变”）获取的，反应堆的“水冷却系统”是通

过一的方式改变内能的。

【答案】不可再生核裂变热传递

【详解】⑴核燃料是矿产资源，不能短时间内源源不断地获得，所以核能属于不可再生能源。

⑵核电站的核能是通过可控的核裂变获取的。

⑶反应堆的“水冷却系统〃将核反应释放的热量传递给水，是通过热传递的方式改变内能的。

3.黄龙界头庙风电场矗立着许多如图所示的大风车，它可以将风能转化为电能。风能不仅清洁，而且还是

（选填"可再生”或"不可再生”）能源。核电站利用核能发电，它的核心是反应堆，核反应堆是通过可控—

（选填"核裂变"或"核聚变"）反应释放核能的设备。

【答案】可再生核裂变

【详解】［1］风能来源于太阳辐射导致的大气运动，太阳能量持续存在，风能也会不断产生，不会因使用而

枯竭.

⑵核裂变是指重原子核（如铀核）在中子轰击下分裂成较轻原子核，同时释放大量能量的过程，该过程可

通过控制中子数量实现"可控"，适用于核电站反应堆。

核聚变是轻原子核（如氢核）聚合成重原子核的过程，虽释放能量更强，但反应条件极端（如极高温度、

压力），目前仅能在氢弹中实现不可控爆发，无法用于核电站。

因此，核反应堆通过可控核裂变反应释放核能。

4.我国在核能利用方面取得了巨大成就，核能是（选填“可再生"或"不可再生能源，我国完全自主

知识产权的“华龙一号”核电站是通过_____（选填“核裂变”或"核聚变”）发电的。

【答案】不可再生核裂变

【详解】［1］可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，不可再生能源是指在自然界中经

过亿万年形成，短期内无法恢复且随着大规模开发利用，储量越来越少总有枯竭一天的能源。核能所利用

的核燃料在地球上的储量是有限的，用完后短期内无法再生，所以核能是不可再生能源。

⑵目前核裂变是可以人为控制的，核聚变不能人为控制反应速度，核电站是利用核裂变中释放的能量来发

电的，核聚变目前还不能被很好地控制用于发电。“华龙一号"核电站也是通过核裂变发电。

二、分析核裂变与核聚变

5.核能是•种比较理想的“未来能源”，其能量密度极高，储量丰富。核能属于（选填“可再生〃或“不

可再生”）能源；如图所示的核反应，这种反应叫做核i选填“裂〃或“聚〃）变。

O中子

【答案】不可再生裂

【详解】［1］核能源被消耗后，不能从自然界源源不断地得到补充，属于不可再生能源。

⑵核裂变是指由重的原子，分裂成较轻的原子的一种核反应形式，故如图所示的核反应叫做核裂变。

6.如图表示原子核在转变过程中释放能展的方式。原子的原子核由中子和组成，太阳辐射的巨大能

量来自图―（选填或”8〃）所示的核反应。

【答案】质子B

【详解】⑴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。

⑵由于太阳内部有大量的气和气，在超高•温、超高压的环境下，笊核和定核发生聚变，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。

7.“烛龙一号"是我国研发的首款碳-14核电池，它利用如图所示的核反应来释放的能量。下列说法正确的

是（）

。中子

核废料

>O中子

中子

核废料

A.该反应与氢弹爆炸的核反应类型相同

B.参与该核反应的中子带正电荷

C.释放的中子可以引发新的核反应

D.核反应释放出巨大的能量违背能量守恒定律

【答案】C

【详解】A.图中用中子轰击较大的原子核，使其变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，这

种反应叫做裂变，氢弹爆炸的核反应是核聚变，两者核反应类型不同，故A错误；

B.质子带正电荷，参与该核反应的中子不带电，故B错误；

C.图中用中子轰击较大的原子核，使其变成两个中等大小的原子核，释放3个中子，所释放的中子又能够

引起其它的原子核发生裂变，故C正确：

D.能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一

个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变；核反应释放出巨大的能量遵循能量

守恒定律，故D错误。

故选Co

8.“玲龙一号〃是我国研发的新一代小型核电机组，它利用如图所示的核反应释放的能量来发电。下列说法

正确的是（）

O中子

A.该核反应是核裂变B.参与该核反应的中子带正电荷

C.核能属于可再生能源D,太阳内部发生的也是这种核反应

【答案】A

【详解】A.由图可知，该反应是重核被中子轰击后分裂成多个中等质量原子核，并释放出中子和能量，属

于核裂变，故A正确；

B.原子核由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电，故B错误：

C.核能在短期内不能源源不断地获取，属于不可再生能源，故C错误；

D.太阳内部发生的是核聚变，故D错误。

故选Ao

三、太阳能；核聚变

9.太阳能电池板是把光能转化成能的装置；植物的光合作用是把光能转化成能：太阳能热水器

是把光能转化成能的装置。

【答案】电化学内

【详解】口][2][3]太阳能可以发电.说明太阳能电池板是把光能转换为电能的装置：植物在阳光的照射下合

成有机物，说明植物通过光合作用把光能转化为化学能；太阳能热水器是把光能转化为内能，使水的内能

增加，温度升高。

10.太阳能LED照明路灯环保节能，LED是一种发光二极管，它主要制作材料是（选填“绝缘体〃”半导

体〃或"超导体"）；太阳能是i选填“可再生”或"不可再生”）能源，它来源于太阳内部原子核发生聚变释

放的巨大能量。

【答案】半导体可再生

【蟀析】【小题1】[1]LED是一种发光二极管，它的主要制作材料是半导体；

⑵太阳能可以从自然界源源不断得到补充，属于可再生能源。

11.2025年5月，中国的“人造太阳"装置（BEST）启动总装，再创世界纪录。该装置将模拟太阳的

（选填"核聚变”或“核裂变”）原理，释放巨大能量。太阳能是（选填“可再生”或“不可再生”）能源。

【答案】

核聚变

可再生

【详解】[1]“人造太阳”的核心原理是模拟太阳内部的核聚变反应，通过核聚变释放巨大能量，这是核聚变

技术的重要应用。

⑵太阳能可以从自然界源源不断地获取，属于可再生能源。

12.关于太阳内部核反应的说法正确的是（）

A.是核裂变，反应吸收能量B.是核裂变，反应放出能量

C.是核聚变，反应吸收能量D.是核聚变，反应放出能量

【答案】D

【详解】太阳内部是一个巨大的核能火炉，每时每刻都在发生核聚变，释放出巨大的核能；因此太阳内部

发生的是核聚变，且在发生聚变时向外释放出惊人的能量，故D正确，ABC错误。

故选De

13.原子弹和氢弹爆炸时释放核能的方式依次是（）

A.核裂变核聚变B.核聚变核裂变

C.核裂变核裂变D.核聚变核聚变

【答案】A

【详解】原子弹是核裂变且不加控制，在极短的时间内释放出巨大的能量的武器；氢弹爆炸是利用核聚变

反应释放出大量的核能。故A符合题意，BCD不符合题意。

故选Ao

四、核能与太阳能的简单应用、辨析

14.下列四种发电方式中，利用太阳能发电的是（）

A.

【答案】A

【详解】A.光伏发电的过程是吸收太阳能，向外输出电能，将太阳能转化为电能，故A符合题意;

B.地热能发电的过程是将地热能转化为电能，故B不合题意；

C.核能发电的过程是将核能转化为电能，故c不合题意；

D.潮汐能发电的过程是将潮汐能转化为电能，故D不合题意。

故选A。

15.“中国环流三号〃是我国目前设计参数最高、规模最大的核聚变大科学装置，也被称为中国的新一代“人

造太阳”。下列说法中正确的是（）

A.“人造太阳〃与核电站释放能量的方式不同

B.该装置使用的原料储量中富，所以不需要节约能源

C.核能是可再生能源

D.“人造太阳〃释放能量利用100%

【答案】A

【详解】A.“人造太阳〃是利用的是核聚变，核电站是利用的是核裂变，它们释放能量的方式不同，故A正

确：

B.能量的转化和转移是有方向性的，能源的合理利用和节约对于可持续发展至关重要，不能因为原料丰富

就不节约能源，故B错误；

C.核能所利用的核燃料在地球上的储量是有限的，属于不可再生能源，故C错误；

D.任何能量转化过程中，都不可避免地存在能量损耗，"人造太阳”的能量利用率不可能达到100%,故D

错误.

答案A。

16.如图所示，中国空间站在太空飞行，太阳能帆板提供保证空间站正常工作需要的能量，卜列说法正确

的是（）

A.太阳能帆板相当于用电器

B.太阳能帆板将电能转化为太阳能

C.太阳能帆板相当于电源

D.太阳能帆板工作的整个过程中不遵循能量守恒定律

【答案】C

【详解】AC.用电器是消耗电能的装置，太阳能帆板是将太阳能转化为电能的装置，相当于电源，不是用

电器，故A错误，C正确；

B.太阳能帆板是将太阳能转化为电能，并非将电能转化为太阳能，故B错误；

D.能量守恒定律普遍适用，太阳能帆板工作过程也遵循该定律，故D错误。

故选Co

17.2025年5月14日，我国自主三代核电“华龙一号"全球首堆一一中核集团福清核电5号机组实现连续安

全稳定运行1000天，持续向社会稳定输送清洁电能超370亿度，如图所示是“华龙一号"全球首堆外景。下

列有关说法错误的是（）

A.核能属于不可再生能源

B.核电站利用核反应堆通过可控核裂变释放核能

C.核反应堆将核能直接转化为电能

D.核废料具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方

【答案】C

【详解】A.核能是一种相对较为清洁的能源，但由于核燃料在地球上的总量是一定的，所以核能属于不可

再生能源，故A正确，不符合题意；

B.核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控核裂变反应释放核能的设备，故

B正确，不符合题意；

C.核能发电的能量传递和转化过程是：核能）水和蒸汽的内能f发电机转子的机械能3电能，故C错误，

符合题意；

D.核污染主要是指核燃料或核废料具有放射性，因此一般埋在人烟稀少的地方，故D正确，不符合题意。

故选C。

18.2025年1月，我国全超导托W马克核聚变实验装置首次完成1000秒“高质量燃烧”，标志着我国可控核

聚变实现从基础科学向工程实践的重大跨越。下列说法错误的是（）

A.核能属于不可再生能源

B.核聚变实验装置的原理与核反应堆的工作原理相同

C.核聚变实验装置利用水冷却，是因为水的比热容大

D.冷却过程是通过热传递的方式改变实验装置的内能

【答案】B

【详解】A.核能所利用的核燃料在地球上的储量是有限的，属于经过亿万年形成、短期内无法恢复的能源，

所以核能属于不可再生能源，故A正确，不符合题意；

B.核聚变实验装置的原理是让两个轻原子核在极高温度和压力下聚合成一个重原子核，从而释放出巨大

能最。而核反应堆的工作原理是核裂变，是一个重原子核分裂成两个或多个更小的原子核并释放能最，通

过控制棒等装置控制核裂变的速率，二者原理不同，故B错误，符合题意；

C.因为水的比热容大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同的温度时，水能够吸收更多的热量，所以

核聚变实验装置利用水冷却，可以更好地带走装置产生的热量，故C正确，不符合题意；

D.冷却过程中，水从实验装置吸收热量，使实验装置的温度降低，内能减小，是通过热传递的方式改变实

验装置的内能，故D正确，不符合题意。

故选Bo

19.我国第三代核电站"华龙一号"（如图）的3号和4号两台机组年发电量可达180亿千瓦时，每年可减

少标煤消耗超543.6万吨。下列说法正确的是（）

A.煤和核能都属「可再生能源

B."千瓦时”是电功率的单位

C.核电站发电过程中能量转化是核能玲内能3机械能1电能

D.核电站释放核能的方式与太阳内部核反应释放核能的方式相同

【答案】C

【详解】A.煤和核能，在短时间内都不能再生，属于不可再生能源，故A错误；

B."千瓦时〃是电功的单位，故B错误：

C.核电站发电过程中，通过核反应产生热量，去推动机器运转，从而产生电能，能量转化是核能玲内能f

机械能T电能，故C正确；

D.核电站释放核能的方式是可控的核裂变；太阳内部核反应释放核能的方式是不可控的核聚变,故D错误。

故选Co

五、核能的综合应用

20.2025年1月20日，我国"人造太阳"（图甲）创造"亿度千秒〃世界纪录。“人造太阳〃的反应过程如图乙

所示，下列有关说法正确的是（）

甲

A.核能是可再生能源B.“人造太阳〃是通过核裂变释放能量

C.原子是由原子核和核外电子组成的D.分子间只存在引力或斥力

【答案】C

【详解】A.核能利用的是铀、杯等放射性元素或氢的同位素，这些资源在地球上的储量有限，属于不可再

生能源，故A错误；

B.“人造太阳〃模拟的是太阳内部的核聚变反应，而不是核裂变，故B错误；

C.原子是由原子核和核外电子组成的，这是现代原子结构的基本理论，故C正确；

D.分子间同时存在引力和斥力，两者随距离变化而变化。例如，当分子距离较近时，表现为斥力；当距离

较远时，表现为引力，故D错误。

故选Co

21.如图所示，是核电站发电过程的流程图，其能量的转化过程是（）

A.机械能->核能->内能->电能B.内能核能机械能电能

C.核能机械能->内能分电能D.核能3内能机械能3电能

【答案】D

【详解】核电站中的核反应堆发生的是裂变反应；由核能发电的过程可知，核能发电的能量转化过程是:

核能f内能玲机械能f电能。

故选D。

22.如图所示是〃华龙一号"核能发电工作原理图：以核反应堆来代替火力发电站的锅炉，以核反应产生热量

加热水，使之变成水蒸气。水蒸气通过管路进入汽轮机，推动汽轮机，汽轮机带着发电机旋转，从而产生

电。下列说法不正确的是（）

A.核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备

B.核能属于不可再生能源

C.水被加热后变成水蒸气,是通过热传递的方式改变水的内能

D.水蒸气推动汽轮机转动，机械能转化为内能

【答案】D

【详解】A.核反应堆通过可控核裂变反应释放核能，用于发电，故A正确，不符合题意；

B.核燃料消耗后短期内不能再生，所以核能属于不可再生能源，故B正确，不符合题意；

C.水被加热是通过热传递（核反应产生的热量传递给水）改变为能，故C正确，不符合题意：

D.水蒸气推动汽轮机转动，是内能转化为机械能，不是机械能转化为内能，故D错误，符合题意。

故选D,

23.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T机械能3内能1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1内能1机械能3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De

六、太阳能的综合应用

24.如图是一种新型的风光互补景观照明灯，其太阳能电池板和风力发电机产生的电能，输送至蓄电池储

存起来，供路灯照明使用，下列解释正确的是（）

A用能一

电池板黑明灯

A.蓄电池夜晚放电时将电能转化为化学能

B.照明灯工作时，将风能转化为光能

C.太阳能电池板将电能转化为太阳能

D.利用风力发电时，“风扇”将风能转化为电能

【答案】D

【详解】A.蓄电池夜晚放电时，是将储存的化学能转化为电能，为照明灯供电。故A错误；

B.照明灯工作时，消耗的是电能，将电能转化为光能和内能。牧B错误；

C.太阳能电池板的作用是吸收太阳能，将太阳能转化为电能。放C错误；

D.利用风力发电时，“风扇〃即风力发电机的叶片被风吹动，带动内部的发电机工作，将风能转化为电能,

并储存起来。故D正确。

故选D.>

25.如图所示，爆闪警示灯放置在存有安全隐患的危险路段，通过有规律的爆闪，起到有效论示警作用。

太阳能电池板是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。白天，太阳能电池板给蓄电池充电，蓄电池

再给LED红蓝灯供电，LED红蓝灯发光时几乎不发热，则（）

A.当太阳能电池板给蓄电池充电时，蓄电池相当于电源

B.当太阳能电池板给蓄电池充电时，太阳能电池板将太阳能转化为电能

C.LED红蓝灯发光时将电能大部分转化为内能

D.如果LED灯不发光，此时它的电阻为0

【答案】B

【详解】A.当太阳能电池板给蓄电池充电时，电流的方向是从太阳能电池板流向蓄电池，此时蓄电池是在

接收电能并将电能储存起来，它是作为用电器在消耗电能，而不是向外提供电能的电源，故A不符合题意；

B.太阳能电池板的工作原理就是通过光电效应，将接收到的太阳光能转化为电能，然后把电能传输给蓄电

池进行储存，所以当太阳能电池板给蓄电池充电时，太阳能电池板确实是将太阳能转化为电能，故B符合

题意；

C.题目中明确提到“LED红蓝灯发光时几乎不发热”，这说明LED红蓝灯在发光过程中，电能主要是转化为

光能，而不是大部分转化为内能，与普通白炽灯将大部分电能转化为内能不同，故C不符合题意；

D.即使LED灯不发光，它仍然是一个有一定电阻的导体，只是电阻值会根据其自身特性以及所处环境等因

素有所不同，但绝不可能为0,故D不符合题意。

故选Bo

26.如图是“风能-太阳能”路灯示意图，下列说法正确的是()

B.太阳能来自太阳内部的核聚变

C.给蓄电池充电时化学能转化为电能

D.控制器中的集成电路是用超导材料制成的

【答案】B

【详解】A.风力发电机是利用电磁感应原理将风能转化为电能，而不是电生磁原理，故A错误；

B.太阳能来自太阳内部的核聚变，太阳内部的氢原子核在高温高压下发生聚变反应，释放出巨大的能量,

故B正确；

C.给蓄电池充电时，电能转化为化学能，而不是化学能转化为电能，故C错误；

D.控制器中的集成电路是用半导体材料制成的，而不是超导材料，故D错误。

故选Bo

27.目前，科学家正在研究太空电站，即地球同步轨道上的太阳能电站，其示意图如图所示。下列说法中

错误的是()

A.太阳能是太阳内部氢原子核裂变释放出的能量

B.太阳能是一种清洁、无污染的可再生能源

C.太空电站工作过程中依然遵循能量守恒定律

D.利用微波实现"无缆传输"，微波是一种电磁波

【答案】A

【详解】A.太阳能是太阳内部氢原子核聚变释放出的能量，故A错误，符合题意；

B.太阳能使用时不产生有害物质，是一种清洁、无污染的能源，而且可以源源不断地从自然界获得，是可

再生能源，故B正确，不符合题意；

C.自然界的一切物理现象都遵循能量守恒定律，太空电站工作过程中依然遵循能量守恒定律，故C正确,

不符合题意。

D.利用微波实现“无缆传输〃，微波是一种波长较短的电磁波，故D正确，不符合题意。

故选Ao

七、综合信息题

28.阅读短文，回答问题。

“华龙一号"核电技术

2021年1月，全球第一台"华龙一号〃核电机组，在福清核电5号机组投入商业运行，标志着我国打破了国

外核电技术垄断，正式进入核电技术先进国家行列，其利用核能获得电能工作原理是如图所示：以核反应

堆来代替火力发电站的锅炉，以核燃料(铀)在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量来加热水，使之

变成蒸气。蒸气通过管路进入汽轮机，推动汽轮机带着发电机旋转，从而产生电，并通过电网送到四面八

方。据统计，一台华龙机组装机容量1200MW(1MW=IO6W),一台华龙机组年发电量能满足一个中型城

市一年的用电需求，为践行绿色发展做出了巨大贡献。

⑴核反应堆是通过可控（选填“裂变”或"聚变〃）反应释放核能的设备，核能属于（选填“可再

生''或"不可再生"）能源；

⑵根据材料提供的数据，请计算一台华龙机组10天发电度（一天工作20h）,若这些电能用热电转

换效率为30%的火力发电厂发电，需要完全燃烧吨煤；（t7^3.OxlO7J/kg）

⑶若用（选填“半导体〃"超导体〃或“绝缘体〃）材料进行远程输电，可以大大减少电能在输送过程中的

损耗。

【答案】⑴裂变不可再生

（2）2.4xl089.6xl04

⑶超导体

【详解】（1）⑴核电站主要利用核裂变的可控链式反应来发电的，核聚变目前还不能控制，不能用来发电。

⑵核能被消耗后，不能从自然界源源不断地得到补充，属于不可再生能源。

（2）［1］一台华龙机组装机容量；12OOMW=L2xlO9w,10天的发电量为

IV=P/=1.2X109WX20X3600SX10=8.64X1014J=2.4X1088

⑵若这些电能用热电转换效率为30%的火力发电厂发电，煤完全燃烧放出的热量为

W8.64xlOl4J

=2.88xl0C

Q放V--30%

需要完全燃烧煤的质量为〃?=4=磬黑L=9.6xl07kg=9.6xl04t

q3.0x10J/kg

（3）超导材料由于电阻为零，所以不产生电热，用超导体材料进行远程输电，可以大大减少可能在输送过

程中的损耗。

29.阅读短文，回答问题。

月球太阳能电站

“嫦娥•号”的成功发射引起了人们对月球的科学兴趣。随着对月球了解的深入，•些科学家预言：月球必将

成为人类未来的能源基地。按照一些科学家的设想，利用月球正面太阳光充足、地域广阔的特点，在月球

上建设的大型太阳能电站，可克服在地球上受天气影响、提供的功率小等缺点。在月球上产生的电能经微

波转换器将电流转换成微波，并通过天线将电能以微波的形式向地面发送，地面接收站通过天线把微波能

还原成电能，如图甲所示，这样就解决了电能的输送问题。

我国的“嫦娥”系列登月车利用太阳能电池提供能量。如图乙所示是太阳能电池板工作原理的示意图：当太阳

光照射到组成太阳能电池叠在一起的两片不同的半导体表面时.，会产生光电效应，从而使电路中产生电流。

太用光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为1.5X104W,光电转化效率为18%o

请回答卜.列问题：

⑴太阳发出的巨大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的（选填“核聚变”或"核裂变”）反应；

⑵月球太阳能电站相对于月球表面是（选填“运动〃或"静止”）的。若从月球发出的微波信号经1.28s

到达地球。则月球与地球间的距离约等于m；（设微波在真空和空气中的传播速度均为3.0xl0Skm/s）

⑶太阳能电池工作时的能量转化情况：。

⑷在月球上一块接收面积为2m2的太阳能电池板，它的发电功率是W；

⑸若月球电站的总发电能力为6xl09kW,利用微波传输电能的输电效率为80%o则地面接收站lh接收到的

电能相当于完全燃烧kg煤放出的热量（燥的热值为3.0xl07J/kg）o

【答案】（1）核聚变

（2）静止3.84X108

⑶太阳能转化为电能

⑷5.4x103

⑸5.76x108

【详解】（1）核聚变是指在极高的温度和压力下，发生原子核互相聚合作用，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；而核裂变是重原子核分裂成两个或多个质量较小的原子核的

过程。太阳内部的氢原子核在高温高压的环境下发生聚变，在此过程中释放出巨大的能量。

（2）⑴月球太阳能电站相对于月球的位置没有发生变化，月球太阳能电站相对于月球表面是静止的。

⑵微波在真空和空气中的传播速度均为丫=3.0x10’/s=3.0x10*m/s

则月球与地球间的距离s=W=3xl0'm/sxl.28s=3.84x1（）8m

（3）太阳光照射下，太阳能电池使用时消耗太阳能，产生电能，故太阳能电池工作时是将太阳能转化为电

能。

（4）已知太阳光照射到电池板时每平方米面积上的辐射功率为1.5xl04w,此太阳能电池板的面积为2m2,

则此太阳能电池板的辐射功率为尊=2xl.5xl（）4W=3xl（）4W

光电转化率为18%,故它的发电功率4=%〃=3X104WX18%=5.4*1（）3W

（5）月球电站的发电能力为6xl09kw,输甩效率可达80%,则地面接收站lh接收到的电能

,6

Q=PtfJ=6x\（fkWx3600sx80%=1.728xlOJ

相当于完全燃烧煤的质量〃?=2=:咒=5.76x10"g

q3.0x10J/kg

30.我国的核电事业发展迅速，已经建成几座核电站，其中广东大亚湾核电站每年发电量约73%的电力供

应香港,30%的电力供应广东电网。在保证输送功率不变的情况下，远距离送电采取高压送电的方式来实施。

图1是核电站的工作原理图和远距离输电流程示意图。

乙：远距离输电示意图

图I

图2

（1）核电站是利用核〔裂变/聚变）反应释放的能量；发电机的原理是。

（2）关于远距离输电，下列表述正确的是（）:

A.提高输电电压可以减小输电线电阻，从而减小输电损失

B.在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小

C.若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，将不需要高压输电方式

（3）若核电站的发电输出电功率为2X107\V,用10kV的高压进行输电，若此时输电线的电阻为5夏，输电

线上的热损耗功率为W；在输送功率不变时，若改用lOOOkV的电压输电，则此时导线上的热损耗

功率与原来导线上的热损耗功率之比为:

（4）远距离输电时某处发生了短路，为确定短路位置，检修员利用电压表、电流表和电源接成如图2所示

的电路进行测量，已知甲、乙两地的每根输电线每千米的电阻为02C,电压表示数为3V,电流表示数为

0.5A,则短路位置到甲地的距离为km；

【答案】裂变电磁感应C2xl071010415

【详解】（1）[1]⑵核电站是利用核裂变反应释放能量的，发电机是利用了电磁感应的原理来发电的。

（2）[3]

AC.在输送电功率不变时，提高输电电压，由。="知，输电线的电流变小，在输电线电阻不变时，根据

P=/2及可知输电线损失的功率越小，若能研制出常温下的超导体，导线没有电阻，输电过程中没有电能损

耗，就不需要高压输电，故A错误，C正确；

B.在输送电压一定时，输送的电功率越大，由尸=U/可知输电线的电流越大，在输电线电阻不变时，由

P=知输电过程中损耗的电能越大，故B错误。

故选Co

（3）⑷⑸由题意得输电电流为

P2xlO7W

;=2X103A

-Z7-1OX1O3V

输电线上的热损耗功率为

P=72/?=(2xlO?A)?x5n=2xlO7J

若改用lOOOkV电压输电，则此时导线，的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比为

5

"10xl0VV1

37

J(X)0xl0V;io

（4）[6]由图2可知电压表测导线两端的电压，电流表测电路中的电流，由欧姆定律可得电路中总电阻为

因每根输电线每千米的电阻为0.2Q,则导线的总长度为

=30km

因为导线是双股的，所以短路位置到甲地的距离为

r=-L=-x30km=15km

22

提能力

一、单选题

1.2023年10月26日，神舟十七号发射成功，标志着我国的载人航天再次取得了重大成就。航天员的一项

重要任务是进行空间站舱外实验式维修作业，维修空间站两侧的太阳能电池板，也称太阳翼，下列说法正

确的是（）

A.太阳能是太阳内部发生核裂变释放的能量

B.太阳能电池板是将太阳能转化为电能

C.空间站与地面之间是通过超声波来传递信息的

D.太阳能属于不可再生能源

【答案】B

【详解】A.太阳能是太阳内部发生核聚变反应时释放出的巨大能量，而不是核裂变。故A错误；

B,太阳能电池板的工作原理是光电效应，即当太阳光照射到太阳能电池板上时，光子被吸收并激发出电子，

形成电流，从而将太阳能转化为电能。故B正确；

C.空间站与地面之间是通过电磁波来传递信息的，而不是超声波。因为电磁波可以在真空中传播，而超声

波是声波的一种，需要介质来传播，无法在真空中传播。故C错误；

D.太阳能是一种可再生能源，它源源不断地从太阳那里得到补充，不会像化石燃料那样耗尽。故D错误。

故选Bo

2.如图是核电站工作情况的方框图，以下关于核电站的说法错误的是（）

核反应堆|-------H蒸汽轮机|-------H发电机।输电线输出电电

A.核能属于不可再生能源B.核电站是利用可控的核裂变发电

C.核电站将核能全部转化为电能D.核泄漏会引发严重环境污染

【答案】C

【详解】A.核能短期内不能从自然界中得到补充，是不可再生能源，故A正确，不符合题意：

B.目前核电站是利用核裂变发电的，故B正确，不符合题意；

C.核电站在工作时，不可能将核能全部转化为电能，因为每一级能量转化过程都有存在效率问题，故C错

识，符合题意；

D.核泄漏产生的核废料和放射线会引发严重环境污染，故D正确，不符合题意。

故选C。

二、填空题

3.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3.36x10"

J,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gc（航空煤油的热值是

4.2xlO7J/kg）

【答案】核聚变800056.25

【详解】⑴图中两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能显的过程，是核聚变。

⑵肮空煤油的质量

妙以坐芈二8000kg

q4.2xlO7J/kg

⑶航空煤油的质量

35

m<v«500xl0kgx90%=4.5xl0kg

航空煤油完全燃烧放出的热量

Q^=4.5xl05kgx4.2xl07J/kg=1.89xl013J

如果未来使用氢核变供能，则只需携带氢的同位素的质量

加二工=6.25g

3.36xl0HJ/g

4.小帆大胆的设想未来可能会制造出一种核反应行星发动机，它获取能量的方式与氢弹核反应原理相同,

设想它能够可约束的发生反应。结合所学知识，表格中的5处应该填写.

核反应名称反应类型应用

*/期

A__________链式反应原子弹、核电站

中,铀核@0°遨00产嚏

笊核00

1氮核聚合

中公J//学

Y缸核

B__________聚合反应氢弹、太阳表面的能量释放

形成氨"

<1\被释放的中子

移放能量/

【答案】核聚变

【详解】轻原子核结合成较重原子核时放出巨大能量，这个过程叫核聚变，氢弹、太阳表面的能量释放都

是利用核聚变释放能量的。

二、综合题

5.华能石岛湾高温气冷堆核电站正式投入商业运行，其工作简图如图所示。核燃料在反应堆容器内发生核

反应时的产热功率为：5xlO8W,然后将热量传递给冷却气体一一氮气，高温高压氮气在“蒸汽发生器”中将

热量传递给"二【口I路"中的水，产生高温高压水蒸气，推动蒸汽轮机工作，再通过交流发电机产生电能。

反应堆

规格1IIIIIIV

高压线横截面积/mn?150185240300

⑴图中反应堆容器中发生的核反应是指核(选填"裂变”或"聚变〃)；若核反应堆工作lh释放的热量

由燃烧煤提供，需要完全燃烧煤kgo(4煤=3x|()7j/kg)

(2)发电机输电功率为：2XI03W,高温气冷堆核电站的发电效率是多少？

⑶在输送核电站电能时，需要选择合适粗细的高压线；过粗或过细会导致传输效率低下或输电线过热。若

高压线的安全电流密度J(通过导体单位横截面积的电流太小)在3xl()6~4xl()6A/m2之间，要使高压线所

输送的电流大小稳定在750~900A之间。

①通过计算说明应选择表格中哪种规格的高压线？

②核电站从甲地向乙地输电的功率为：2xlO'W,且两地之间的输电线的电阻为5。，若以安全输送的最大

电流输电，则输电线上的热损失功率为多少？乙地用户端获得的功率为多少？

【答案】⑴裂变6x1"

（2）40%

（3）IV号，4.05xl06W,1.9595xlO8W

【详解】（1）⑴目前核能发电是利用可控核裂变释放的能量来发电的，核聚变发电尚不可控。

[2]核反应堆工作lh释放的热量为

Q=&r=5x1O'Wx3600s=1,8X10,2J

若这此热量由燃烧煤提供，需要完全燃烧煤的质量为

Q1.8x10勾

m=-=--------------=6x10“kg

q3xl07J/kg

（2）发电效率为

%二2xlO8\V

=40%

"区"^"5xl0*W

（3）[1]根据题意可知，导线的横截面积最小值为

S小=-=―75?八=187.587.5mm2

小J4xlO6A/nr

导线的横截面积最小值为

S.=-=—9Q0A—=300x1（T6m2=300mm2

人J3xlO6A/m2

故应选规格团的高压线即选横截面积为300mm2的高压输电线。

[2]以安全输电最大电流900A输电，输电线上的热损失功率为

片，=产％=（900A）2X5Q=4.05xlO6W

乙地用户端获得的功率为

K6s

P=/J;.-^=2xl0W-4.05xl0W=1.9595x10W

6.阅读材料，回答下列问题。

光伏产业是我国绿色优势产业之，如图1所示为光伏发电原理及系统示意图，电池板上具有大量的不稳

定电子，当太阳光照射到电池板上，这些电子获得能量会定向移动形成电流，该电流通过控制器和逆变器

就可以成为我们生产生活所用电流。当