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中学物理核能知识点解析

时间: 文桦2 初三物理

  核能(或称原子能)是通过核反应从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc² ,其中E=能量,m=质量,c=光速。今天学习啦小编要与大家分享的是:中学物理《核能》知识点解析。具体内容如下:

  核能可通过三种核反应之一释放:

  1、核裂变,较重的原子核分裂释放结合能。2、核聚变,较轻的原子核聚合在一起释放结合能。3、核衰变,原子核自发衰变过程中释放能量。

  核能俗称原子能,它是原子核里的核子——中子或质子,重新分配和组合时释放出来的能量。核能分为两类:一类叫裂变能,一类叫聚变能。

  核能有巨大威力。1公斤铀原子核全部裂变释放出来的能量,约等于2700吨标准煤燃烧时所放出的化学能。一座100万千瓦的核电站,每年只需25吨至30吨低浓度铀核燃料,运送这些核燃料只需10辆卡车;而相同功率的煤电站,每年则需要300多万吨原煤,运输这些煤炭,要1000列火车。核聚变反应释放的能量则更巨大。据测算1公斤煤只能使一列火车开动8米;一公斤裂变原料可使一列火车开动4万公里;而1公斤聚变原料可以使一列火车行驶40万公里,相当于地球到月球的距离。

  原子及核

  世界上的一切物质都是由带正电的原子核和绕原子核旋转的带负电的电子构成的。原子核包括质子和中子,质子数决定了该原子属于何种元素,原子的质量数等于质子数和中子数之和。如一个铀-235原子是由原子核(由92个质子和143个中子组成)和92个电子构成的。如果把原子看作是我们生活的地球,那么原子核就相当于一个乒乓球的大小。虽然原子核的体积很小,但在一定条件下它却能释放出惊人的能量。

  同位素

  质子数相同而中子数不同或者说原子序数相同而原子质量数不同的一些原子被称为同位素,它们在化学元素周期表上占据同一个位置。简单的说同位素就是指某个元素的各种原子,它们具有相同的化学性质。按质量不同通常可以分为重同位素和轻同位素。

  铀同位素

  铀是自然界中原子序数最大的元素。天然铀的同位素主要是铀-238和铀-235,它们所占的比例分别为99.3%和0.7%。除此之外,自然界中还有微量的铀-234。铀-235原子核完全裂变放出的能量是同量煤完全燃烧放出能量的2700000倍。

  重核裂变

  重核裂变是指一个重原子核,分裂成两个或多个中等原子量的原子核,引起链式反应,从而释放出巨大的能量。例如,当用一个中子轰击U-235的原子核时,它就会分裂成两个质量较小的原子核,同时产生2—3个中子和β、γ等射线,并释放出约200兆电子伏特的能量。如果再有一个新产生的中子去轰击另一个铀-235原子核,便引起新的裂变,以此类推,裂变反应不断地持续下去,从而形成了裂变链式反应,与此同时,核能也连续不断地释放出来。

  轻核聚变

  所谓轻核聚变是指在高温下(几百万度以上)两个质量较小的原子核结合成质量较大的新核并放出大量能量的过程,也称热核反应。它是取得核能的重要途径之一。由于原子核间有很强的静电排斥力,因此在一般的温度和压力下,很难发生聚变反应。而在太阳等恒星内部,压力和温度都极高,所以就使得轻核有了足够的动能克服静电斥力而发生持续的聚变。自持的核聚变反应必须在极高的压力和温度下进行,故称为"热核聚变反应"。

  氢弹是利用氘、氚原子核的聚变反应瞬间释放巨大能量这一原理制成的,但它释放能量有着不可控性,所以有时造成了极大的杀伤破坏作用。目前正在研制的"受控热核聚变反应装置"也是应用了轻核聚变原理,由于这种热核反应是人工控制的,因此可用作能源。


  中学物理《核能》测试题

  一、填空题

  1.凡是能为人类提供能量的物质资源,都可以叫做能源.煤、石油、天然气称为______能源.可以从自然界直接获取的能源称为______能源,如______、______、______、______;无法直接从自然界获取,必须通过一次能源的消耗才能得到的能叫______能源,如______.

  2.由生命物质提供的能量称为生物质能,如______、______、______等,有些能源会越用越少,不可能在短期内从自然界得到补充,它们属于______能源;有的能量可以在自然界源源不断得到,这些能属于______能源.

  3.原子核分裂或聚合,可以释放出巨大的能量,这种能叫做______.用中子轰击比较大的原子核,使其变成两个中等大小的原子核,同时释放出巨大的能量,这是原子核的______.两个质量很小的原子核,在一定条件下结合成一个新的原子核,会释放出更大的核能,这就是原子核的______,氢弹就是利用这种变化制成的.

  4.在核反应中,______时发生的链式反应是不加控制的,______中发生的链式反应是可以控制的.

  5.核电站的核心是______,它是以铀为核原料,放出的核能转化为高温高压蒸汽的______能,再通过汽轮机、发电转化为______能.

  二、选择题

  6.关于质子和中子的说法正确的是

  A.质子带正电,中子带负电

  B.质子不带电,中子带负电

  C.质子带正电,中子不带电

  D.质子、中子都带正电

  7.下列属于新能源的是

  A.太阳能、潮汐能、地热能、核能

  B.煤、石油、天然气

  C.太阳能、水能、风能、地热能

  D.太阳能、水能、风能、地热能、潮汐能、核能

  8.下列能源中属于不可再生能源的是

  A.化石能源 B.核能

  C.水能 D.风能

  E.太阳能 F.生物质能

  9.核电站的能量转化情况是

  A.核能 机械能 电能

  B.核能 内能 机械能 电能

  C.核能 化学能 电能

  D.化学能 内能 电能

  10.关于核能的说法中正确的是

  A.任何物质的原子核内部都蕴藏着核能,所以利用任何物质都可以作为核电站的燃料

  B.到目前为止,人类获得核能有两种途径,即原子核的裂变和聚变

  C.自然界只有在人为条件下才能发生聚变

  D.如果对裂变的链式反应不加控制,在极短时间内会释放出巨大的能量,发生猛烈的爆炸

  三、问答题

  11.结合实例说明一次能源和二次能源的特点.

  12.什么是链式反应?

  13.请你查阅有关核电站的资料,说明核能发电的优点和带来的问题.

  中学物理《核能》测试题参考答案:

  一、1.化石 一次 化石能源 风能 太阳能 地热能 二次 电能

  2.木材 草类 肉类 不可再生 可再生

  3.核能 裂变 聚变

  4.原子弹爆炸 核反应堆

  5.核反应堆 内 电

  二、6.C 7.A 8.AB 9.B 10.BD

  三、

  11.从自然界可以直接获取的能源,称为一次能源,如:化石能源、风能、太阳能、地热能及核能;二次能源是无法从自然界直接获取,必须通过一次能源的消耗才能得到,如:电能.

  12.用中子轰击铀235原子核,铀核分裂时释放出核能,同时还会产生几个新的中子,这些中子又轰击其他铀核,于是就导致一系列铀核持续裂变,并释放出大量核能,这就是链式反应.

  13.核电站只需消耗很小的核燃料,就可以产生大量的电能,核电站特别适用于缺少煤、石油、水能等能源的地区;核电站如果保护措施不当,会造成放射性物质泄漏,核费料的处理会造成放射性污染.

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