資源簡介

浙江版 九年級上冊科學學案
第十講 核能、能量的轉化與守恒
3-7 核能
1 裂變和聚變
核能：原子核在轉變過程中所釋放的能量，稱為核能。
獲得核能的兩條途徑—裂變和聚變
核裂變是質量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個新原子核并釋放出巨大的能量。
核聚變是2個質量較小的原子核結合成重量較大的新的原子核，并釋放出巨大的能量。
核電站中的能量轉化
2476501288415核反應堆是核電站的核心部分。其能量轉化過程為：247650-599440
鏈式反應：單個鈾核裂變時所產生的中子又會轟擊別的鈾核，被擊中的鈾核也有同樣變化，于是這種裂變反應繼續下去，就是鏈式反應，如圖所示。
注意：a 核反應堆中的鏈式反應是在控制下緩慢、持續的釋放核能的。
b 原子彈：若鏈式反應不加以控制，在短時間內會放出巨大的能量而產生猛烈爆炸。原子彈就是運用這個原理制造的。
氫彈：氫彈是根據核聚變的原理制造的，比原子彈威力更大。








2放射性
放射性。
某些元素能夠自發地放出穿透能力很強的射線，把元素具有的這種輻射能力叫放射性。
放射線
射線
組成
穿透本領
α射線
帶正電荷的氦原子核
不強，用一張紙就能把它擋住。
β射線
帶負電的電子，是高速運動的粒子流。
較強，很容易穿透黑紙，還能穿透幾厘米的鋁板。
γ射線
實質是一種電磁波，不帶電(顯中性)
很強，能穿透水泥墻和幾厘米的鋁板
3-8 能量的轉化與守恒
1 能量的相互轉化和轉移
能量的轉化：自然界中各種形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量之間在一定條件會發生相互轉化，如摩擦生熱是機械能轉化為內能。
能量的轉移：能量可以從一個物體轉移到另一個物體，也可以從物體的一部分轉移到另一部分，如人們圍在火堆旁可以取暖。
2 能量的轉化與守恒定律
內容：能量既不會消失，也不會創生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體。而在轉化和轉移的過程中，能的總量保持不變。
適用范圍：能量的轉化與守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，適用于任何情況。
3 能量的轉移和轉化的方向性
能量的轉移和轉化有一定的方向性。
人們是在能量轉移或轉化過程中利用能量的。
練習題
1.隨著“一帶一路”進入世界各國，核電和高鐵已經成為中國響亮的名片。下列相關說法錯誤的是(??? )

A.?鐵軌鋪在枕木上，通過減小壓力來減小壓強???????B.?核廢料具有放射性，必須要合理處理
C.?核電站利用核裂變將核能轉化為電能??????????????????D.?在安全線外候車，是因為氣體的流速大，壓強小
2.如圖甲所示，小球從某高度處靜止下落到豎直放置的輕彈簧上并壓縮彈簧。從小球剛接觸到彈簧到將彈簧壓縮最短的過程中，得到小球的速度v和彈簧被壓縮的長度Δl之間的關系，如圖乙所示，其中b為曲線最高點。不計空氣阻力，彈簧在整個過程中始終發生彈性形變，則小球（??? ）

A.?受到的彈力始終不變???????????????????????????????????????????B.?運動過程動能一直增大
C.?運動過程機械能不變???????????????????????????????????????????D.?在b點時重力大小等于彈力大小
3.光滑斜面甲與水平面PQ平滑連接。從斜面甲高H處靜止釋放小球，小球運動到Q點靜止，如圖甲。在PQ上的N點平滑拼接另一光滑斜面乙，已知PQ=4PN，如圖乙。小球沖到乙斜面上的h高處。則小球最終將停在(??? )

A.?甲斜面上?????????????????????????????????B.?乙斜面上?????????????????????????????????C.?P處?????????????????????????????????D.?N處
4.大力發展核能是解決能源危機的主要出路之一。下表是核電站工作流程圖，關于流程圖中各裝置的能量轉化，正確的是(??? )

A.?核反應堆：核能轉化為機械能?????????????????????????????B.?蒸汽輪機：機械能轉化為內能
C.?發電機：機械能轉化為電能????????????????????????????????D.?應用：電能轉化為機械能
5.如圖AOB是光滑軌道，A點的高度H大于B點的高度h，讓小球從A點由某一速度V0滑下，沿軌道AOB到達B點后離開（不計空氣阻力）．則小球離開B點后的運動軌跡不符合實際的是（??? ）

A.?a??????????????????????????????????????????B.?b??????????????????????????????????????????????C.?c??????????????????????????????????????????D.?d
6.如圖所示，小球在A點由靜止開始釋放向右側擺動，B點是小球擺動的最低點，C點是小球擺到右側的最高點，且A，C兩點到B點的豎直距離hA>hc。下列說法中正確的是

A.?小球的機械能總量保持不變????????????????????????????????B.?在A點小球的機械能最大
C.?小球的勢能能始終保持減小????????????????????????????????D.?從A點到B點小球的勢能全部轉化為動能
7.三門核電站是浙江省第二座核站，裝機總功率為750萬千瓦。該核電站獲取核能的途徑如圖________(選填“甲”或“乙”)所示，反應堆中發生的能量轉化為________。該核電站的年發電量為________千瓦時(一年以360天計)

8.中國古代玩具“飲水鳥”曾經讓大科學家愛因斯坦也驚嘆不已。飲水鳥內裝有乙醚液體，鳥頭四周包有棉花，平時如甲圖，鳥身略向前傾，上球和下球空間中充滿乙醚的飽和蒸汽，當給鳥的嘴滴上水后，水分蒸發吸熱，使上球乙醚蒸汽溫度下降，氣壓減小，小于下球乙醚飽和蒸汽的氣壓，使下球的乙醚被壓倒上球，于是整個鳥的重心上移，形成如圖乙的狀態，鳥嘴“喝水”，同時上、下球中的乙醚蒸汽聯通混合，氣壓趨于一致，上球中的乙醚由于重力又回流到下球，飲水鳥的姿態又回到圖甲的狀態，如此循環往復。根據以上分析，“飲水鳥”可以看成________（填寫一種機械裝置的名稱），“飲水鳥”獲得的機械能是由________的________能轉化而來的。“飲水鳥”被稱為第二類永動機，所以在能量轉化過程中________能量轉化與守恒定律（填“符合”或“不符合”）
答案解析：
1.【解答】A.鐵軌鋪在枕木上，不能改變火車對鐵軌的壓力，但能增大火車與路面的接觸面積，從而減小阿右旗，故B錯誤符合題意；
B.核廢料具有放射性，必須要合理處理，故B正確不合題意；
C.核電站利用核裂變將核能轉化為電能，故C正確不合題意；
D.在安全線外候車，是因為氣體的流速大，壓強小，故D正確不合題意。
故選A。
2.【解答】在整個過程中，彈簧的形變程度△l一直在增大，所以彈力也在不斷增大，故A錯誤；
小球受到向下的重力和向上的彈力，從a~b的過程中，彈力小于重力，合力向下與運動方向相同，小球做加速運動；當到達b點時，速度最大，說明此時合力為零，即彈力和重力相等；從b~c時，彈力大于重力，合力與運動方向相反，小球做減速運動，因此它的動能先增大再減小，故B錯誤，D正確；
在運動過程中，小球的機械能轉化為彈簧的彈性勢能，因此機械能減小，故C錯誤。
故選D。
3.【解答】如甲圖所示，小球從甲斜面上H處滾下，在水平面上克服摩擦力做功。因為它正好停在Q處，所以它具有的機械能W=fsPQ；
如乙圖所示，小球從甲斜面同樣高度H滾下，經過平面PN克服摩擦力做功后，爬上乙斜面；然后從乙斜面滾下，再次經過PN克服摩擦做功后爬上甲斜面；然后再從甲滾下重復前面的過程，直到機械能為零。經過PN段克服摩擦消耗的機械能W'=fsPN=14fsPQ。可見，小球要在PN段往復4次，由于克服摩擦做功從P點開始，那么當機械能為0時正好回到P點。
故選C。
4.【解答】A.核反應堆：核能轉化為內能，故A錯誤；?
B.蒸汽輪機：內能轉化為機械能，故B錯誤；?
C.發電機：機械能轉化為電能 ，故C正確；
D.應用：電能轉化為內能，故D錯誤。
故選C。
5.【解答】因為AOB為光滑軌道，所以小球運動時機械能守恒。小球在A點時的機械能等于它的重力勢能與動能之和；如果右側斜面OB的傾角與左側傾角相同，那么小球應該到達的最高點與A點相同；如果OB的傾角小于左側的傾角，那么會有更多的動能轉化為重力勢能，因此最高點大于A點的高度；如果OB的傾角小于左側的傾角，那么會有更多的重力勢能轉化為動能，因此最高點的高度小于A點，故A、B、C正確不合題意；
但是無論怎樣，小球到達B點時由于慣性肯定會繼續升高，即B點肯定不是運動的最高點，故D錯誤符合題意。
故選D。
6.【解答】A.A點時開始運動，C點時停止運動，那么小球在這兩點時動能都為0，具有的重力勢能等于機械能。因為C點高度小于A點，所以小球在C點時的重力勢能小于在A點時的勢能，即機械能減小了，故A錯誤；
B.在小球運動的過程中能量有損失，因為A在最前面，所以能量損失最小，機械能最大，故B正確；
C.從A~B，小球的高度減小，重力勢能減小；從B~C，小球的高度增大，重力勢能增大，故C錯誤；
D.在B點時，小球的高度不為0，所以重力勢能不為0，即A點的重力勢能沒有全部轉化為B點的動能，故D錯誤。
故選B。
7.【解答】（1）三門核電站是浙江省第二座核站，裝機總功率為750萬千瓦。該核電站獲取核能的途徑為核裂變，如圖甲所示；
（2）反應堆中發生的能量轉化為：核能轉化為內能。
（3）該核電站的年發電量為：W=Pt=750×104kW×（24h×360）=6.48×1010kW?h。
8.【答案】 杠桿；空氣；內能或熱能；符合
【解答】（1）如甲圖所示，裝有乙醚的兩個球的重力分別產生動力和阻力，裝置和支架連接的位置固定不動為支點，因此“飲水鳥”可以看成杠桿；
（2）“飲水鳥”之所以能夠循環往復，是因為水分蒸發吸收熱能，使上面乙醚的內能減少，這時在氣壓的作用下引起水的流動，從而使它運動起來，因此它獲得的機械能是由空氣的內能轉化而來；
（3）“飲水鳥”也是有能量損耗的，如果不向鳥嘴上滴水，整個裝置也不會工作，因此在能量轉化過程中仍然符合能量轉化和守恒定律。

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