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C
D
裂变

不可再生

聚变反应(或热核反应)

不可再生
解:​$Q_{放}=mq=2000×1000\ \mathrm {kg}×3 ×10^7\ \mathrm {J/kg}=6×10^{13}\ \mathrm {J}$​
【分析】
要解决这道题,需先回忆核电站的核心知识点,再逐个分析选项:首先明确核电站的核燃料类型、核反应堆的反应特性、能量转化流程以及核废料的处理要求,然后逐一排除错误选项,锁定正确答案。具体思考逻辑:先判断核燃料并非化石能源;核反应堆的核裂变必须可控才能稳定发电;再梳理能量转化的每一步,从核能开始依次转化为内能、机械能,最终转化为电能;最后明确核废料有强放射性,不能随意处理。通过这样的思路逐个排查,即可确定正确选项。
【解析】
A选项:核电站使用的核燃料是铀等核材料,石油、天然气属于化石能源,并非核燃料,因此A错误。
B选项:核反应堆中发生的是可控的核裂变,只有可控的核裂变才能持续、稳定地释放能量用于发电,不可控的核裂变会引发爆炸(如原子弹),因此B错误。
C选项:核电站的能量转化过程为:核反应堆将核能转化为水和蒸汽的内能;蒸汽推动汽轮机转动,将内能转化为机械能;汽轮机带动发电机发电,将机械能转化为电能。即能量转化顺序是:核能→内能→机械能→电能,因此C正确。
D选项:核电站产生的核废料具有极强的放射性,会对环境和人体健康造成严重危害,不能像生活垃圾一样处理,需要进行特殊的安全处理,因此D错误。
【答案】
C
【知识点】
可控核裂变;核电站能量转化;核废料特性
【点评】
本题考查核电站的基础知识点,涵盖核燃料类型、核裂变的可控性、能量转化过程及核废料处理要求,属于基础识记类题目,旨在考查学生对新能源发电核心知识的掌握情况,帮助学生区分常规能源与核能发电的差异。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先,明确核电站获取核能的方式:目前核电站是通过可控核裂变来获取核能的,核聚变尚未实现可控和平利用于发电,因此先排除选项A、B;接着分析能量转化顺序:核反应堆中核能转化为内能,内能推动汽轮机转化为机械能,汽轮机带动发电机将机械能转化为电能,整个过程没有化学能的参与,所以排除选项C,最终确定正确选项。
【解析】
1. 核能获取途径:核电站是利用可控核裂变反应来释放核能的,核聚变目前无法可控地应用于发电,因此A、B选项中的“聚变”表述错误。
2. 能量转化顺序:
核反应堆内,核能转化为水和水蒸气的内能;
水蒸气推动汽轮机转动,内能转化为汽轮机的机械能;
汽轮机带动发电机发电,机械能转化为电能。
整个过程的能量转化为:核能→内能→机械能→电能,C选项中的能量转化顺序错误,D选项表述正确。
【答案】
D
【知识点】
核裂变、能量的转化、核电站发电原理
【点评】
本题考查核电站的核心工作原理,需要区分核裂变与核聚变的应用场景,同时理清发电过程中各环节的能量转化,属于基础识记类题目,侧重对能源相关基础知识的考查。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先回忆原子核的核反应相关知识,题目中明确描述了质量较大的原子核分裂成两个或两个以上中等质量核的过程,这对应核裂变的定义;同时,核裂变这类核反应的典型特征是会释放出大量的核能,结合这两点即可确定答案。
【解析】
根据核裂变的定义:质量较大的原子核分裂成两个或两个以上中等质量核的过程叫作裂变;在裂变过程中,会同时释放出大量的核能。因此第一空填“裂变”,第二空填“核”。
【答案】
裂变;核
【知识点】
核裂变、核能释放
【点评】
本题属于原子核反应的基础识记类题目,主要考查核裂变的定义及核裂变过程中的能量变化,需要学生准确掌握相关基本概念,难度较低。
【难度系数】
0.9
【分析】
首先,明确可再生与不可再生能源的定义:可再生能源可在短期内从自然界再生,不可再生能源则无法在短期内补充。煤、石油、天然气是经漫长地质年代形成的化石能源,消耗后短期内无法再生,属于不可再生能源。其次,核能利用包括核聚变和核裂变,目前核电站仅能通过可控的核裂变反应释放核能,核聚变暂未实现可控商业化利用,因此核电站采用核裂变。
【解析】
1. 能源类型判断:煤、石油、天然气属于化石能源,形成周期极长,消耗后无法在短期内从自然界得到补充,因此属于不可再生能源。
2. 核电站核反应类型:核电站的核反应堆通过可控的核裂变反应释放核能,将核能转化为电能,故此处填“裂”。
【答案】
不可再生;裂
【知识点】
不可再生能源判断、核裂变应用
【点评】
本题属于基础识记类题目,考查能源分类和核能的实际应用,需要学生牢记常见不可再生能源种类及核电站的核反应原理,区分核裂变与核聚变的应用场景,强化对能源基础知识的掌握。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先回忆核能的两种产生途径:核裂变是质量较大的原子核分裂成质量较小的原子核,释放能量,已应用于核电站发电;题目中描述的是在超高温下,质量较小的原子核结合成质量较大的新核并释放能量的过程,结合所学知识,可确定这一过程的名称。
【解析】
核能的产生途径有两种:核裂变和核聚变。核裂变是重核分裂为轻核释放能量,核电站利用的是核裂变;而在超高温下,质量较小的原子核结合成质量较大的新核,同时释放巨大能量的过程称为聚变反应(或热核反应)。
【答案】
聚变反应(或热核反应)
【知识点】
1. 核聚变反应
2. 核能获取途径
【点评】
本题考查核能两种产生途径的区分,属于基础识记类题目,需要准确掌握核裂变和核聚变的定义及特点,难度较低,有助于巩固核能相关的基础概念。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先,回忆核电站的工作机制:核电站通过核反应堆释放核燃料的核能,最终转化为电能;接着判断能源类型,核燃料需经过漫长时间形成,短期内无法再生,属于不可再生能源;最后计算煤燃烧释放的热量,需运用热值计算公式$Q_{放}=mq$,先将煤的质量单位从吨换算为千克,再代入数值计算。
【解析】
1. 核电站工作时,将核能转化为电能;
2. 核燃料在短期内不能从自然界得到补充,属于不可再生能源;
3. 计算2000t煤完全燃烧释放的热量:
已知煤的质量$m=2000\,\mathrm{t}=2000×1000\,\mathrm{kg}=2×10^6\,\mathrm{kg}$,煤的热值$q=3×10^7\,\mathrm{J/kg}$,根据热值公式$Q_{放}=mq$,代入数据可得:
$Q_{放}=mq=2×10^6\,\mathrm{kg}×3×10^7\,\mathrm{J/kg}=6×10^{13}\,\mathrm{J}$
【答案】
核;不可再生;$6×10^{13}\,\mathrm{J}$
【知识点】
核能的转化与利用、不可再生能源、热值计算
【点评】
本题考查核能相关基础概念与热值的计算,需准确掌握能量转化形式、能源分类标准,同时注意计算时的单位换算,属于基础综合题型。
【难度系数】
0.8