第二十二章

能源與可持續(xù)發(fā)展第2節(jié)

新能源的發(fā)展關(guān)鍵能力訓(xùn)練素養(yǎng)分層評(píng)價(jià)必備知識(shí)導(dǎo)學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)清單序號(hào)學(xué)習(xí)任務(wù)核心素養(yǎng)1知道核能的特點(diǎn)和利用核能可能帶來的問題科學(xué)態(tài)度與責(zé)任2了解核裂變、核聚變物理觀念3了解太陽(yáng)能的特點(diǎn)和應(yīng)用物理觀念知識(shí)點(diǎn)一核能1.原子核通常由

和

組成。質(zhì)子、中子依靠強(qiáng)大的

力緊密地結(jié)合在一起,因此原子核十分牢固,要使它們分裂或結(jié)合是極其困難的。但是,一旦質(zhì)量較大的原子核發(fā)生

或者質(zhì)量較小的原子核相互

,就有可能釋放出驚人的能量。這種能量就是核能。

質(zhì)子

中子

核

分裂

結(jié)合

2.裂變:如圖所示,用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核,使其發(fā)生裂變,變成兩個(gè)質(zhì)量中等大小的原子核,同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)新的中子,這些中子又會(huì)轟擊其他鈾核……于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)

,釋放出巨大的能量。這就是裂變中的

反應(yīng)。

裂變

鏈?zhǔn)?/p>

3.聚變:如圖所示,如果使某些質(zhì)量很小的原子核,例如氘核與氚核,在超高溫和高壓下結(jié)合成新的原子核——氦核,也會(huì)釋放出巨大的核能。這就是

,有時(shí)也稱為

反應(yīng)。

聚變

熱核

4.核電站的核反應(yīng)堆中發(fā)生的是可控

反應(yīng),原子彈爆炸時(shí)發(fā)生的是不可控的核

變,氫彈爆炸時(shí)發(fā)生的是不可控的核

變。

例12025年6月10日,長(zhǎng)三角地區(qū)首個(gè)華龍一號(hào)項(xiàng)目——浙江三澳核電站1號(hào)機(jī)組完成熱態(tài)性能實(shí)驗(yàn)。關(guān)于核能的利用,下列說法正確的是(

)。A.核能是可再生能源B.核電站把核能直接轉(zhuǎn)化為電能C.核燃料中的鈾原子核由大量質(zhì)子和電子組成D.核廢料仍然具有放射性,一般將其放入特殊的容器封存后,深埋在人煙稀少的地方鏈?zhǔn)?/p>

裂

聚

D

例2關(guān)于核能的利用,下列說法正確的是(

)。A.我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核電技術(shù)機(jī)組華龍一號(hào)利用的是可控核裂變B.氫彈利用不加控制的核裂變放出的巨大能量C.原子彈利用不加控制的核聚變放出的巨大能量D.核能是新能源,釋放的能量很大,可以不用節(jié)約使用A

知識(shí)拓展:

(1)核能的優(yōu)點(diǎn):核能十分巨大,它能極大地補(bǔ)充人類能源的不足,使用核能大大地節(jié)約了常規(guī)能源。核能還能夠解決能源分布不均衡的問題。(2)核能的缺點(diǎn):核能屬于一次能源,會(huì)越用越少。核反應(yīng)堆中會(huì)產(chǎn)生核廢料,核廢料存在核污染,產(chǎn)生的核輻射會(huì)對(duì)地球生物造成傷害。治理核廢料的成本較高。(3)核輻射是核能釋放的一種形式,包含α、β、γ三種射線。這三種射線在科研、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用,但超過一定強(qiáng)度的射線會(huì)對(duì)人體造成傷害,所以輻射強(qiáng)度高的場(chǎng)合都會(huì)有如圖所示的警示標(biāo)志。

知識(shí)點(diǎn)二太陽(yáng)能目前直接利用太陽(yáng)能的方式主要有兩種,一種是用集熱器把水等物質(zhì)

,這一過程中,太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為

能;另一種是用太陽(yáng)能電池把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成

能。

加熱

內(nèi)

電

A.太陽(yáng)能電池板工作時(shí),太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B.太陽(yáng)能電池板上的發(fā)電材料是砷化鎵,它屬于半導(dǎo)體材料C.太陽(yáng)能電池板不可以轉(zhuǎn)動(dòng)D.太陽(yáng)能電池板的面積越大,發(fā)電效率越高例3中國(guó)空間站是我國(guó)建成的國(guó)家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室,它利用太陽(yáng)能電池板來為空間站提供能量,如圖所示。關(guān)于太陽(yáng)能電池板,下列說法正確的是(

)。B

知識(shí)點(diǎn)一核能1.關(guān)于原子核與核能,下列理解正確的是(

)。A.原子核帶負(fù)電B.原子核是由電子和質(zhì)子構(gòu)成的C.核能是可再生的清潔能源D.目前我國(guó)的核能發(fā)電利用的是原子核裂變釋放的能量D2.關(guān)于核能,下列說法正確的是(

)。A.氫彈是利用重核裂變制成的核武器B.原子彈是利用輕核裂變制成的核武器C.核潛艇將重核裂變釋放的能量作為動(dòng)力D.核電站是利用輕核裂變釋放的能量發(fā)電的C知識(shí)點(diǎn)二太陽(yáng)能3.中國(guó)空間站首次使用柔性太陽(yáng)能電池翼作為能量來源,太陽(yáng)能電池翼把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為

(填能量形式)能;若電池翼接收太陽(yáng)能的功率為1.1×105W,發(fā)電效率達(dá)30%,則展開10s后能夠接收太陽(yáng)能

J,可提供電能

J。

電

1.1×106

3.3×105

4.近代物理學(xué)研究表明,太陽(yáng)是一個(gè)巨大的“核能火球”,太陽(yáng)上劇烈的核反應(yīng)所產(chǎn)生的能量以熱和光的形式向四周輻射出去。下列說法不正確的是(

)。A.太陽(yáng)能來自核裂變B.太陽(yáng)能屬于可再生能源C.太陽(yáng)能熱水器就是利用太陽(yáng)能來加熱的D.我們今天開采的化石能源,實(shí)際上都來源于上億年前太陽(yáng)上的核能

A1.核電站的發(fā)電流程如圖所示,在發(fā)電過程中,下列所述能量轉(zhuǎn)化順序正確的是(

)。A.核能→化學(xué)能→內(nèi)能→電能B.核能→化學(xué)能→機(jī)械能→電能C.核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能D.核能→機(jī)械能→內(nèi)能→電能C

2.(科技發(fā)展)我國(guó)自主創(chuàng)新的第四代核電堆型技術(shù)——高溫氣冷堆,具有安全性好、發(fā)電效率高等優(yōu)勢(shì)。下列說法正確的是(

)。A.核能屬于可再生能源B.核電站是利用核聚變發(fā)電的C.核電站可以將核能全部轉(zhuǎn)化為電能D.核泄漏會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染

D

3.太陽(yáng)能是人類能源的寶庫(kù),下列有關(guān)太陽(yáng)能的說法錯(cuò)誤的是(

)。A.太陽(yáng)能是核聚變釋放的核能B.太陽(yáng)能是一次能源C.太陽(yáng)能是可再生能源D.太陽(yáng)能電池可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

D

4.下列關(guān)于核反應(yīng)和核能說法正確的是(

)。A.任何兩個(gè)原子核都可以發(fā)生聚變B.原子核可以在常溫下發(fā)生聚變C.任何情況下,核能都是沒有污染的D.核電站發(fā)生的是可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)D

5.原子核通常由

和中子組成,它們之間依靠強(qiáng)大的核力結(jié)合在一起,一旦發(fā)生分裂或結(jié)合就會(huì)釋放出

能。

6.核能是一種

(填“可再生”或“不可再生”)能源。我國(guó)在核能利用方面取得了巨大成就,其中具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的華龍一號(hào)是通過

(填“核裂變”或“核聚變”)發(fā)電的;我國(guó)科學(xué)院建造的環(huán)流器EAST是研究磁約束

的實(shí)驗(yàn)裝置。

質(zhì)子

核

不可再生

核裂變

核聚變

7.關(guān)于能源、信息和材料,下列說法不正確的是(

)。A.太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能都屬于可再生能源B.核電站的核反應(yīng)堆利用核裂變釋放的核能C.5G通信用的電磁波和光在真空中傳播的速度相等D.若用超導(dǎo)材料制造輸電線,則可大大降低電能損耗

A

8.關(guān)于能量和能源,下列說法不正確的是(

)。A.光伏發(fā)電系統(tǒng)是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電系統(tǒng)B.太陽(yáng)能、核能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、氫能都屬于新能源C.追溯能量的來源,我們生產(chǎn)生活中利用的大部分能量來自太陽(yáng)D.太陽(yáng)的能量來自核裂變反應(yīng),這也是目前核電站釋放核能的原理

D

9.某太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)裝有200kg的水,在太陽(yáng)照射下,水的溫度從20℃升高到45℃,水吸收

J的熱量;若這些熱量全部由天然氣提供,假設(shè)天然氣完全燃燒釋放的熱量全部被水吸收,則需燃燒

m3的天然氣。天然氣的熱值取4.0×107J/m3,水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)。

2.1×107

0.52510.一些城市公園配備了集發(fā)電、儲(chǔ)能、智能控制于一體的光伏智慧座椅(如圖所示)。白天太陽(yáng)照射時(shí),座椅上的太陽(yáng)能電池板將光能轉(zhuǎn)化為

能,太陽(yáng)能電池板中的晶體硅是

材料,利用其配備的USB充電口給手機(jī)充電,此時(shí)手機(jī)電池相當(dāng)于

。

電

半導(dǎo)體

用電器

11.有一種高集成度、自供能、無線智能鞋墊,它可實(shí)現(xiàn)足底壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與多運(yùn)動(dòng)狀態(tài)精準(zhǔn)識(shí)別。其能量來源于貼在