7. 2011 年 3 月，日本福岛地区发生了强烈地震并引发海啸，对福岛核电站造成了极大破坏。
(1)核电站是利用能发电的，其能量是通过原子核的(裂变/聚变)获得的。
(2)一系列的爆炸导致大量核燃料外泄，使得周围较大的区域处在核辐射污染中。图18-2-8中的图是核辐射标志。

(3)消防员向核反应堆外壳喷水降温，这是用的方法改变物体内能的。
(4)设某核电站每年需要消耗 50 t 核燃料，而同等规模的火力发电站每年需要6×10⁶ t煤，由此推算，该核电站每年消耗的核燃料放出的热量大约是多少焦?(煤的热值为3×10⁷ J/kg)

核
裂变
(c)
热传递
解：
$ m_{\mathrm{煤}}=6×10^{6}\ \mathrm{t}=6×10^{9}\ \mathrm{kg}$，$q=3×10^{7}\ \mathrm{J/kg}$
由Q=mq得：
$ Q=6×10^{9}\ \mathrm{kg} × 3×10^{7}\ \mathrm{J/kg}=1.8×10^{17}\ \mathrm{J}$

【分析】
1. 对于第(1)问，回忆核电站的工作原理，核电站利用核能发电，目前可控的核反应是核裂变，聚变不可控无法用于核电站，据此分析填空；
2. 第(2)问，结合常见安全标志的识别，区分三个标志的含义，确定核辐射对应的标志；
3. 第(3)问，改变内能的方式有做功和热传递，喷水降温是通过热量传递改变内能，据此判断；
4. 第(4)问，同等规模下核燃料放出的热量等于煤完全燃烧放出的热量，利用热值公式$Q=mq$计算，先统一单位再代入数据求解。
【解析】
(1) 核电站是利用核能发电的，核裂变是可控的核反应，核电站的能量是通过原子核的裂变获得的，核聚变目前无法可控利用于发电。
(2) 图(a)是注意危险标志，图(b)是当心触电标志，图(c)是核辐射标志，因此核辐射标志是图(c)。
(3) 消防员向核反应堆外壳喷水降温，是通过热传递的方式，将反应堆的热量传递给水，从而降低反应堆的温度，改变其内能。
(4) 计算核燃料放出的热量：
首先换算煤的质量单位：$m_{\mathrm{煤}}=6×10^{6}\ \mathrm{t}=6×10^{6}×10^{3}\ \mathrm{kg}=6×10^{9}\ \mathrm{kg}$，已知煤的热值$q=3×10^{7}\ \mathrm{J/kg}$。
由于核电站与火力发电站规模同等，核燃料放出的热量等于煤完全燃烧放出的热量，根据热值公式$Q=mq$，代入数据得：
$Q=m_{\mathrm{煤}}q=6×10^{9}\ \mathrm{kg}×3×10^{7}\ \mathrm{J/kg}=1.8×10^{17}\ \mathrm{J}$
【答案】
(1) 核；裂变
(2) (c)
(3) 热传递
(4) $1.8×10^{17}\ \mathrm{J}$
【知识点】
核能的利用；改变内能的方式；热值计算
【点评】
本题结合实际事件考查核能、内能改变方式及热值计算，将物理知识与生活实际结合，注重知识的应用，需要学生掌握核能相关概念和热学基本计算方法。
【难度系数】
0.6

8. 太阳能光伏发电系统是一种利用太阳能电池阵列将能转换为电能的新型发电系统。从可持续发展的角度看，太阳能属于(可再生/不可再生)能源，其能量来源于太阳内部发生的(核聚变/核裂变)。

太阳
可再生
核聚变

【分析】
首先思考第一个空：太阳能光伏发电系统是依靠太阳能电池阵列吸收太阳的能量并转化为电能，因此此处应填太阳的能量，即太阳能。
接着分析第二个空：可再生能源是能从自然界源源不断获取、不会短期内枯竭的能源，太阳能符合这一特点，所以属于可再生能源。
最后看第三个空：太阳内部的能量来源于氢原子核在高温环境下发生的核聚变反应，核裂变并非太阳内部的能量来源，因此这里填核聚变。
【解析】
1. 太阳能光伏发电系统的核心是将太阳能转换为电能，故第一空填“太阳”；
2. 太阳能可以持续从自然界获取，不会耗尽，属于可再生能源，因此第二空填“可再生”；
3. 太阳内部时刻进行着氢原子核的核聚变反应，以此释放出巨大能量，所以第三空填“核聚变”。
【答案】
太阳；可再生；核聚变
【知识点】
太阳能的利用、可再生能源、核聚变
【点评】
本题考查太阳能相关的基础能源与物理知识，涉及能量转化、能源分类及太阳内部核反应类型，属于识记类基础题，旨在引导学生掌握清洁能源的相关概念，理解太阳能的本质与利用方式。
【难度系数】
0.8

1. 核电站一旦工作，就不能随意停下来，而电网白天用电量多，深夜用电量少，为了使核电站稳定工作，有些核电站建设了抽水蓄能电站。深夜，电动水泵将山下水库的水抽到山顶水库，如图18-2-9(a)所示；白天，用电高峰时，再把山顶水库的水放下来推动水轮机发电，如图18-2-9(b)所示。请分析深夜和白天抽水蓄能电站工作过程中包含哪些能量的转化过程。

解：
深夜：电能转化为机械能（重力势能），同时部分电能转化为内能；
白天：机械能（重力势能）转化为电能，同时部分机械能转化为内能。

【分析】
要解决这道题，我们需要分深夜和白天两个过程分别梳理能量转化的思路：
1. 深夜抽水过程：首先明确电动水泵工作的动力来源是电能，抽水的目的是将山下的水提升到山顶，水的高度升高，其重力势能（属于机械能）会增加；同时要考虑实际情况，水泵工作时部件间存在摩擦，会有部分能量转化为内能，这是容易被忽略的损耗能量，必须纳入分析。
2. 白天发电过程：山顶的水向下流动，首先是重力势能转化为水的动能，水流推动水轮发电机转动，最终将机械能转化为电能；同样要考虑实际摩擦，水流与管道、水轮机之间的摩擦会使部分机械能转化为内能。
我们的核心思路是：先确定每个过程的初始能量形式，再分析能量的主要转化方向，最后补充实际过程中不可避免的能量损耗，这样就能完整梳理出所有能量转化过程。
【解析】
深夜：电动水泵工作时消耗电能，将山下水库的水抽到山顶水库，水的位置升高，重力势能（机械能的一种）增大，因此电能转化为水的机械能（重力势能）；同时水泵部件间存在摩擦，部分电能会转化为内能。
白天：山顶水库的水向下流动，水的重力势能先转化为动能，推动水轮发电机转动，将机械能转化为电能；同时水流与管道、水轮机间存在摩擦，部分机械能会转化为内能。
【答案】
深夜：电能转化为机械能（重力势能），同时部分电能转化为内能；
白天：机械能（重力势能）转化为电能，同时部分机械能转化为内能。
【知识点】
1. 能量的相互转化
2. 机械能与电能转化
3. 摩擦生热（内能产生）
【点评】
本题结合抽水蓄能电站的实际场景，考查能量转化的相关知识，要求学生将物理知识与实际应用结合，既要分析核心的能量转化，也要考虑实际过程中的能量损耗，能有效培养学生联系实际分析物理现象的能力，加深对能量转化与守恒的理解。
【难度系数】
0.6