第22章《能源与可持续发展》（高频易错点+历年真题20题）-2024-2025学年人教版物理九年级全一册

2024-2025学年人教新版物理九年级全册真题培优易错知识精讲练 第22章《能源与可持续发展》（20题） （高频易错点+历年真题） 知识点01：能源的分类 一次能源与二次能源：易错点在于混淆一次能源和二次能源的定义。应明确一次能源是可以从自然界直接获取的，如太阳能、风能；而二次能源则需通过一次能源的消耗或转换得到，如电能。 可再生能源与不可再生能源：易错点在于混淆可再生能源和不可再生能源的概念。应明确可再生能源如太阳能、风能可以不断再生，而不可再生能源如煤、石油一旦消耗就难以在短期内从自然界得到补充。 知识点02：核能的理解 核裂变与核聚变：易错点在于混淆核裂变和核聚变的概念及其应用。应明确核裂变是重核分裂成中等质量的核，核电站利用此原理；而核聚变则是轻核结合成重核，目前人类还无法控制用于发电，但太阳内部是核聚变反应。 核能的利用与安全：易错点在于忽视核能利用可能带来的问题。应强调核能的安全利用措施，防止核辐射和妥善处理核废料。 知识点03：太阳能的利用 太阳能的来源与传递：易错点在于对太阳能的来源和传递过程理解不清。应明确太阳能来源于太阳内部的核聚变反应，并以光和热的形式辐射到地球。 太阳能的利用方式：易错点在于不了解太阳能的多种利用方式。应介绍太阳能热水器、太阳能电池、太阳能光伏发电等多种利用方式及其优缺点。 知识点04：能源与环境问题 能源消耗对环境的影响：易错点在于忽视能源消耗对环境的负面影响。应详细阐述化石能源消耗导致的空气污染、温室效应、酸雨等问题，以及过度开采对生态环境的破坏。 能源的可持续发展：易错点在于对能源可持续发展的概念理解不深。应强调在满足当代人能源需求的同时，不损害后代人满足其能源需求的能力，需要开发新能源、提高能源利用效率并减少环境污染。 一．选择题（共6小题） 1．（2023•菏泽）我国在新能源开发与利用方面走在了世界前列，为全球环境保护作出了较大贡献。下面所列举的项目中，不属于开发新能源措施的是（　　） A．太阳能发电 B．风力发电 C．和平利用核能 D．燃煤发电 2．（2023•枣庄）核电站的发电流程如图所示，在发电过程中，下列所述能量转化顺序正确的是（　　） A．核能→化学能→内能→电能 B．核能→化学能→机械能→电能 C．核能→内能→机械能→电能 D．核能→机械能→内能→电能 3．（2023•无锡）如图所示，是由大量反射镜组成的太阳能发电装置。图中的各个反射镜在计算机的控制下，使反射的太阳光聚集在塔顶的集热器（锅炉）上，集热器中的水变成水蒸气推动汽轮机，从而带动发电机发电，下列说法中正确的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．一天中反射镜的朝向不需要做任何调整 C．水蒸气推动汽轮机做功时，机械能转化为内能 D．汽轮机带动发电机发电时，电能转化为机械能 4．（2023秋•海南期末）下列说法正确的是（　　） A．文昌的年平均温度是40℃ B．干燥环境下人体的安全电压不高于36V C．地球水资源很丰富不需要节约用水 D．手机电阻为0Ω 5．（2023秋•承德县期末）为了节能环保，提高效率，下列措施正确的是（　　） A．增大汽油机的油箱容量，可以提高效率 B．将家里的白炽灯更换为LED灯 C．把电饭锅的电阻器改为超导体，以使减少热量损失 D．为了节能降耗，应将铝导线改用银导线 6．（2023秋•奉节县期末）水污染已经是人们所密切关注的问题之一，我们应该严格控制水污染。下面关于水资源危机的分析不合理的是（　　） A．人类对水资源的过量使用 B．人类不科学地用水导致的水污染 C．太阳照射导致水的大量蒸发 D．能被人类直接使用的淡水资源很少 二．填空题（共7小题） 7．（2023•罗湖区二模）请仔细阅读下文，并回答文后问题。 垃圾发电 填埋是目前全球垃圾处理的主要方式，传统的垃圾处理方式是将垃圾集中填埋，让其自行发酵。在发酵过程中会产生二氧化碳和甲烷等废气，易造成常规污染，还可能带来温室效应，甚至有爆炸的危险。 福州市红庙岭垃圾填埋气发电厂将垃圾填埋后，采用科学方法使其发酵，并把产生的填埋气收集起来用于发电。因此，垃圾填埋气和太阳能、风能一样，是一种可再生能源，不仅解决了垃圾填埋场安全和污染问题，也可产生显著的经济效益，同时减少温室气体的排放。 目前，我市垃圾填埋气发电厂和前期投产的垃圾焚烧发电厂的年总发电量大约可供4万个年用电量为2800千瓦时的家庭使用。 （1）传统的垃圾填埋处理方法的缺陷有：　 　等。 （2）将填埋气收集起来用于发电，是将这些垃圾的化学能最终转化为　 　能。垃圾填埋气是一种　 　能源。 （3）请谈谈你在节能减耗、环境保护方面做了哪些实事？（写出一点）　 　。 8．（2023秋•陕州区期中）煤、石油、天然气等能源的利用，使人类得以获得大量内能，给人类文明带来进步，但同时也造成环境污染，给人类带来危害。请你分别举出一个利用能源和一个污染环境的例子： 利用能源的例子：　 　。 污染环境的例子：　 　。 9．（2023秋•惠城区期中）小红家的太阳能热水器内装有60kg的水，某天阳光照射5h后，热水器内水温从20℃升高到70℃，则水吸收的太阳能为 　 　J。水的内能是通过 　 　方式增加的，这些水若改用天然气加热升高同样的温度，天然气完全燃烧放出的热量70%被水吸收，则需要消耗 　 　m3的天然气。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q＝4×107J/m3] 10．（2023•十堰）太阳能热水器是通过　 　方式使水的内能增加。小红家的太阳能热水器内装有60kg的水，某天阳光照射5小时后，热水器内水温从20℃升高到70℃，则水吸收的太阳能为　 　J，这些水若改用天然气加热升高同样的温度，天然气完全燃烧放出的热量70%被水吸收，则需要消耗　 　m3的天然气【c水＝4.2×103J/（kg•℃），q＝4×107J/m3】 11．（2023•商南县校级模拟）太阳能是一种清洁能源，某太阳能热水器每天能使100kg的水温度升高30℃，那么这些水吸收的热量为　 　J，这些热量相当于完全燃烧　 　m3的天然气放出的热量。[天然气的热值取7×107J/m3，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃） 12．（2023•长春）我国红沿河核电站核能供暖示范项目，利用核能发电的同时实现了清洁供暖。 （1）核电站利用原子核 　 　（填“聚变”或“裂变”）释放的核能发电。 （2）核电站利用发电过程中产生的余热进行供暖，提高了能量的利用率。供暖时，用水做输运能量的介质，是因为水的 　 　大。 （3）在能量转化和转移的过程中，能量的总量 　 　。但是在供暖过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反，这一现象说明能量的转移具有 　 　。 13．（2023•广东模拟）我国正在大力开发核能发电，核电站利用核反应堆中核　 　（选填“聚变”或“裂变”）来加热水，将核能转化为水蒸气的内能，再通过蒸汽轮机带动发电机转动，将　 　能转化为电能。某核电项目建成后，四台机组年发电总量约为3×1010kW•h，这些电能相当于完全燃烧　 　kg的烟煤释放出的能量。（烟煤的热值为3×107J/kg） 三．计算题（共2小题） 14．（2023秋•鹤壁期末）太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收7.0×106J的太阳能，若热水器吸收10h的太阳能，可以使质量为80kg的水温度升高50℃。已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q＝3×107J/m3。求： （1）水吸收的热量； （2）该太阳能热水器的效率； （3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。 15．（2023•苏州）正午，小明对水面获取太阳的能量情况进行研究，他将装有400g水的盘子放在室外平台上，经阳光照射10min，水温升高了2.5℃。不计水的蒸发[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）]。 （1）该过程水吸收的热量是多少？ （2）若照射到盘中水面上太阳能的功率为25W，水获取太阳能的效率是多大？ 四．解答题（共4小题） 16．（2023秋•莒南县期中）提倡环保节能是现代社会的主流，有条件的地区使用太阳能进行取暖或发电正在积极推进中，经查询资料，本地区冬季太阳还能集热管每平方米面积上每天可接收的太阳能为1.68×107J，煤的热值为3×107J/kg，请你帮助完成下列计算，为本地区太阳能建设提供依据。 （1）如果集热管每平方米面积上每天接受的太阳能的90%被水吸收，可使多少千克的水温度从20℃升高到70℃？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] （2）用集热管每平方米面积上每天接受的太阳能替代煤，可节约煤多少千克？（假设煤完全燃烧） （3）请各写出一条太阳能的优点和缺点。 17．（2023秋•梁溪区校级期中）太阳能热水器是常见的利用太阳能的装置。热水器每小时平均接受4.2×106J的太阳能，在5h的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃。 （1）热水器5h内接受到多少焦的太阳能？ （2）热水器中的水增加的内能是多少？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] （3）计算此热水器的效率η； （4）太阳能热水器与燃气热水器相比有哪些优点？（写出一点） 18．（2023秋•大埔县期末）如图是我国在宁夏建造的一座试验性发电站的示意图。阳光穿过透明的集热棚顶使棚内空气变热，热空气从烟囱中上冲，带动发电机转动发电。 （1）这种发电站利用的能源是 　 　能，这种发电站 　 　（填“能”或“不能”）将获得的能量完全转化为电能。 （2）当热空气上冲带动发电机转动发电时，热空气的内能 　 　（“增大”、“不变”或“减小”），这个过程和汽油机的 　 　冲程类似。 （3）这种发电方式与火力发电相比优点是 　 　，不足是 　 　（各写出一条即可）。 19．（2023秋•铜仁市期末）周末，小张随同父母一起去沿河县4A级景区霸王谷旅游，他发现在景区茂密的树林里有一瓶剩有部分水的矿泉水瓶，于是小张把水瓶捡起并把瓶内的水倒掉后盖好瓶盖，扔进了可回收的垃圾桶，小张的举手之劳可能避免一场火灾的发生。请你回答下列问题： （1）从光学角度谈谈小张这样做的理由：　 　。 （2）从环境保护角度提出一条合理的建议：　 　。 五．科普阅读题（共1小题） 20．（2023秋•小店区期中）阅读短文。回答问题。 巨型充电宝——丰宁抽水蓄能电站 随着“四个革命、一个合作”能源安全新战略深入实施，以新能源为主体的新型电力系统建设成为我国电力行业的主要发展方向。但是风电、光伏等新能源发电具有明显的随机性、波动性和间歇性。在电力系统低负荷时，不需要的电能怎么办？高负荷时，电能又不满足用户需求怎么办？ 由我国自主设计建设的丰宁抽水蓄能电站，世界装机容量最大，兼具储能和放能两种功能。抽水蓄能电站主要由上水库、下水库、输水管道以及可兼具抽水和发电功能的水泵水轮机组成。其运行原理如图所示，在电力系统负荷低谷时，水轮机可利用电网的富余电力将水从下水库抽到上水库储存起来；在负荷高峰时，将上水库储存的水放到下水库推动水轮机进行发电，从而调节供需矛盾。 随着风电、光伏等新能源大规模接入，电力系统需要更强的事故应变能力，而抽水蓄能电站可以在电网系统的其他发电设备影响供电时快速响应，恢复正常供电，保证电网安全稳定运行。自入冬以来，华北地区新能源发电量及电网用电负荷骤增，为促进新能源消纳，平衡电力系统负荷变化，丰宁电站机组运行强度也随之大增，单日抽、发电量峰值近2500万千瓦时，台均运行时长峰值超18小时。2023年1月1日至2月27日，丰宁电站发电量累计5.15亿千瓦时，消纳的新能源电量6.54亿千瓦时（千瓦时为电能单位）。 （1）风力、光伏等新能源发电导致电能供需矛盾的原因是 　 　，丰宁抽水蓄能电站能调节此供需矛盾是因为其具有的功能 　 　； （2）丰宁抽水蓄能电站发电过程中的能量转化情况是 　 　，在2023年年初近两个月时间中。该抽水蓄能电站消纳新能源电量二次发电的转换效率是 　 　%（百分号前保留一位小数）； （3）将富余的电能转化成其它能量储存起来，用时再将其它能量转化为电能，这样有利于节约能源。该设计理念还可以用在哪些方面 　 　（写出一种即可）。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年人教新版物理九年级全册真题培优易错知识精讲练 第22章《能源与可持续发展》（20题） （高频易错点+历年真题） 知识点01：能源的分类 一次能源与二次能源：易错点在于混淆一次能源和二次能源的定义。应明确一次能源是可以从自然界直接获取的，如太阳能、风能；而二次能源则需通过一次能源的消耗或转换得到，如电能。 可再生能源与不可再生能源：易错点在于混淆可再生能源和不可再生能源的概念。应明确可再生能源如太阳能、风能可以不断再生，而不可再生能源如煤、石油一旦消耗就难以在短期内从自然界得到补充。 知识点02：核能的理解 核裂变与核聚变：易错点在于混淆核裂变和核聚变的概念及其应用。应明确核裂变是重核分裂成中等质量的核，核电站利用此原理；而核聚变则是轻核结合成重核，目前人类还无法控制用于发电，但太阳内部是核聚变反应。 核能的利用与安全：易错点在于忽视核能利用可能带来的问题。应强调核能的安全利用措施，防止核辐射和妥善处理核废料。 知识点03：太阳能的利用 太阳能的来源与传递：易错点在于对太阳能的来源和传递过程理解不清。应明确太阳能来源于太阳内部的核聚变反应，并以光和热的形式辐射到地球。 太阳能的利用方式：易错点在于不了解太阳能的多种利用方式。应介绍太阳能热水器、太阳能电池、太阳能光伏发电等多种利用方式及其优缺点。 知识点04：能源与环境问题 能源消耗对环境的影响：易错点在于忽视能源消耗对环境的负面影响。应详细阐述化石能源消耗导致的空气污染、温室效应、酸雨等问题，以及过度开采对生态环境的破坏。 能源的可持续发展：易错点在于对能源可持续发展的概念理解不深。应强调在满足当代人能源需求的同时，不损害后代人满足其能源需求的能力，需要开发新能源、提高能源利用效率并减少环境污染。 一．选择题（共6小题） 1．（2023•菏泽）我国在新能源开发与利用方面走在了世界前列，为全球环境保护作出了较大贡献。下面所列举的项目中，不属于开发新能源措施的是（　　） A．太阳能发电 B．风力发电 C．和平利用核能 D．燃煤发电 试题思路分析：新能源又称非常规能源．是指传统能源之外的各种能源形式．指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。 详细规范解答：解：新能源又称非常规能源．是指传统能源之外的各种能源形式．指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。 故ABC都属于新能源开发措施，D中燃煤发电会产生废物、废气污染环境，与节能环保，低碳生活不相符，不属于开发新能源措施。 故选：D。 考察易错点与重难点：本题考查新能源的有关知识，属于对基础知识的考查，难度不大。 2．（2023•枣庄）核电站的发电流程如图所示，在发电过程中，下列所述能量转化顺序正确的是（　　） A．核能→化学能→内能→电能 B．核能→化学能→机械能→电能 C．核能→内能→机械能→电能 D．核能→机械能→内能→电能 试题思路分析：结合流程图，搞清核反应堆、汽轮机、发电机中各自的能量转化情况，便可分析出整体的能量转化过程。 详细规范解答：解：在核反应堆中，核能转化为介质的内能，在汽轮机中蒸气的内能转化为汽轮机的机械能，在发电机中，机械能转化为电能，最终输送到电网上，因此，选项C的描述符合题意。 故选：C。 考察易错点与重难点：明确核电站的工作流程，对我们理解其能量转化的整体过程非常有帮助。 3．（2023•无锡）如图所示，是由大量反射镜组成的太阳能发电装置。图中的各个反射镜在计算机的控制下，使反射的太阳光聚集在塔顶的集热器（锅炉）上，集热器中的水变成水蒸气推动汽轮机，从而带动发电机发电，下列说法中正确的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．一天中反射镜的朝向不需要做任何调整 C．水蒸气推动汽轮机做功时，机械能转化为内能 D．汽轮机带动发电机发电时，电能转化为机械能 试题思路分析：（1）可再生能源是指可以重复使用的能源，包括风能、水能、太阳能等。 （2）反射镜在计算机的控制下调整方向使反射的太阳光聚集在塔顶的集热器（锅炉）上； （3）水蒸气推动汽轮机的过程中，将水蒸气的内能转化为机械能。 （4）发电机是根据电磁感应原理来工作的，工作时将机械能转化为电能。 详细规范解答：解：A、太阳能可以从自然界源源不断的获得，属于可再生能源，故A正确； B、反射镜在计算机的控制下调整方向使反射的太阳光聚集在塔顶的集热器（锅炉）上，故B错误； C、水蒸气推动汽轮机，将内能转化为机械能，带动发动机发电，故C错误； D、汽轮机带动发电机发电时，将机械能转化为电能，故D错误。 故选：A。 考察易错点与重难点：本题考点较多，考查可再生能源、光的反射现象、能量转化等方面的知识，需要学生理解图中装置的工作流程，然后再做具体的分析。 4．（2023秋•海南期末）下列说法正确的是（　　） A．文昌的年平均温度是40℃ B．干燥环境下人体的安全电压不高于36V C．地球水资源很丰富不需要节约用水 D．手机电阻为0Ω 试题思路分析：不同物理量的估算，有的需要凭借生活经验，有的需要简单的计算，有的要进行单位的换算，最后判断最正确的是哪一个。 详细规范解答：解：A、文昌的年最高温度是40℃，故A错误。 B、干燥环境下人体的安全电压不高于36V，故B正确。 C、地球上的淡水资源是有限的，需要节约用水，故C错误。 D、一般条件下，任何导体的电阻都不可能为0Ω，手机电阻不为0Ω，故D错误。 故选：B。 考察易错点与重难点：本题考查的是生活常识，是基础题目。 5．（2023秋•承德县期末）为了节能环保，提高效率，下列措施正确的是（　　） A．增大汽油机的油箱容量，可以提高效率 B．将家里的白炽灯更换为LED灯 C．把电饭锅的电阻器改为超导体，以使减少热量损失 D．为了节能降耗，应将铝导线改用银导线 试题思路分析：根据低碳的理念进行分析，低碳就是减少二氧化碳的排放，就是低能量、低消耗、低开支的生活方式。 详细规范解答：解：A、增大汽油机的油箱容量，使加一次油，行驶更大的距离，但由于增大了汽油机的质量，做的额外功增多，效率会降低，故A错误； B、家里的白炽灯将其更换为LED灯，可以节约用电，故B正确； C、把电饭锅的电阻器是利用电流的热效应工作的，若改为超导体，不能产生热量，无法工作，故C错误； D、由于银的电阻率较小，将铝导线改用银导线后，可以较小电阻，节能降耗，但由于银比较贵重，此方案不可行，故D错误。 故选：B。 考察易错点与重难点：本题考查的是节约能源的措施，是一道中考的热点题。 6．（2023秋•奉节县期末）水污染已经是人们所密切关注的问题之一，我们应该严格控制水污染。下面关于水资源危机的分析不合理的是（　　） A．人类对水资源的过量使用 B．人类不科学地用水导致的水污染 C．太阳照射导致水的大量蒸发 D．能被人类直接使用的淡水资源很少 试题思路分析：保护水资源，一方面要节约用水，另一方面要防止水体污染。水体污染包括农业污染、工业污染、生活污染，其中，农业污染主要是农药化肥的不合理使用；工业污染指工厂废水任意排放；生活污染主要来自生活污水的排放和城市垃圾的堆积。 详细规范解答：解：尽管地球上的总水量很大，但是淡水资源却很不充足，其中可用的淡水量就更少，还不到总水量的1%，且分布又很不均匀，人类对水资源的过量使用，水被污染都是造成水资源的危机的原因，而水的蒸发是自然现象，不是造成水资源污染的原因。 故选：C。 考察易错点与重难点：本题难度不大，考查学生对保护水资源做法的认识进行分析解题的能力。 二．填空题（共7小题） 7．（2023•罗湖区二模）请仔细阅读下文，并回答文后问题。 垃圾发电 填埋是目前全球垃圾处理的主要方式，传统的垃圾处理方式是将垃圾集中填埋，让其自行发酵。在发酵过程中会产生二氧化碳和甲烷等废气，易造成常规污染，还可能带来温室效应，甚至有爆炸的危险。 福州市红庙岭垃圾填埋气发电厂将垃圾填埋后，采用科学方法使其发酵，并把产生的填埋气收集起来用于发电。因此，垃圾填埋气和太阳能、风能一样，是一种可再生能源，不仅解决了垃圾填埋场安全和污染问题，也可产生显著的经济效益，同时减少温室气体的排放。 目前，我市垃圾填埋气发电厂和前期投产的垃圾焚烧发电厂的年总发电量大约可供4万个年用电量为2800千瓦时的家庭使用。 （1）传统的垃圾填埋处理方法的缺陷有：　会造成常规污染（带来温室效应，甚至有爆炸的危险）　等。 （2）将填埋气收集起来用于发电，是将这些垃圾的化学能最终转化为　电　能。垃圾填埋气是一种　可再生　能源。 （3）请谈谈你在节能减耗、环境保护方面做了哪些实事？（写出一点）　节约用水、随手关灯、不使用塑料袋、不随意丢弃废电池等　。 试题思路分析：由题目已知内容可进行分析，想解答此题需要认真阅读题目，从题目中可以得到答案，认识垃圾对环境造成的污染，以及处理方式。 详细规范解答：解：（1）垃圾集中填埋，让其自行发酵。在发酵过程中会产生二氧化碳和甲烷等废气， 易造成常规污染，还可能带来温室效应，甚至有爆炸的危险。 （2）垃圾填埋气和太阳能、风能一样，是一种可再生能源，由题目可知， （3）在我们生活中可力所能及做的事：节约用水、随手关灯、不使用塑料袋、不随意丢弃废电池等。 故答案为：（1）会造成常规污染（带来温室效应，甚至有爆炸的危险）； （2）电、可再生； （3）节约用水、随手关灯、不使用塑料袋、不随意丢弃废电池等。 考察易错点与重难点：本题主要考查了垃圾对环境的危害及如何有效防止减少此危害。 8．（2023秋•陕州区期中）煤、石油、天然气等能源的利用，使人类得以获得大量内能，给人类文明带来进步，但同时也造成环境污染，给人类带来危害。请你分别举出一个利用能源和一个污染环境的例子： 利用能源的例子：　以柴油为燃料使拖拉机耕地　。 污染环境的例子：　煤、石油等燃料往往有杂质，致使燃烧生成的二氧化硫和氮氧化合物经化学变化溶解于水，会产生酸雨，危害农作物、森林和湖泊中和生物　。 试题思路分析：人类在消耗各种能源的同时，不可避免的对环境造成影响，化石燃料在燃烧时，产生的废气会污染环境；大量的汽车燃烧汽油排出的含有氮氧化物、二氧化硫等有害物质，污染了空气，形成酸雨，危害了农作物的生长；大量的燃料燃烧排出的废热使全球变暖，形成温室效应。 详细规范解答：答：（1）利用能源的例子：以柴油为燃料使拖拉机耕地。 （2）污染环境的例子：煤、石油等燃料往往有杂质，致使燃烧生成的二氧化硫和氮氧化合物经化学变化溶解于水，会产生酸雨，危害农作物、森林和湖泊中和生物。（合理即可） 考察易错点与重难点：化石燃料依然是我们现在使用的主要能源，化石能源在使用时会对环境产生一定程度的污染。 9．（2023秋•惠城区期中）小红家的太阳能热水器内装有60kg的水，某天阳光照射5h后，热水器内水温从20℃升高到70℃，则水吸收的太阳能为 　1.26×107　J。水的内能是通过 　热传递　方式增加的，这些水若改用天然气加热升高同样的温度，天然气完全燃烧放出的热量70%被水吸收，则需要消耗 　0.45　m3的天然气。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q＝4×107J/m3] 试题思路分析：（1）知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式Q吸＝cm（t﹣t0）求热水器内的水吸收的热量； （2）改变物体内能的方法有二：一是做功，二是热传递； （3）根据效率公式求出天然气完全燃烧释放的热量，利用Q＝Vq求出需要天然气的体积。 详细规范解答：解：水吸收的热量（水吸收的太阳能）： Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×60kg×（70℃﹣20℃）＝1.26×107J； 太阳热水器内的水吸收热量，温度升高，是通过热传递方式使水的内能增加； 由η＝×100%可得，天然气完全燃烧释放的热量： Q放＝＝＝1.8×107J， 由Q＝Vq可得，需要消耗天然气的体积： V＝＝＝0.45m3。 故答案为：1.26×107；热传递；0.45。 考察易错点与重难点：本题考查了学生对吸热公式和燃烧值公式的掌握和运用，因条件已给出，难度不大。 10．（2023•十堰）太阳能热水器是通过　热传递　方式使水的内能增加。小红家的太阳能热水器内装有60kg的水，某天阳光照射5小时后，热水器内水温从20℃升高到70℃，则水吸收的太阳能为　1.26×107　J，这些水若改用天然气加热升高同样的温度，天然气完全燃烧放出的热量70%被水吸收，则需要消耗　0.45　m3的天然气【c水＝4.2×103J/（kg•℃），q＝4×107J/m3】 试题思路分析：（1）改变物体内能的方法有二：一是做功，二是热传递（热从高温物体或物体的高温部分传给低温物体或物体的低温部分）； （2）知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式Q吸＝cmΔt求热水器内的水吸收的热量； （3）根据效率公式求出天然气完全燃烧释放的热量，利用Q＝Vq求出需要天然气的体积。 详细规范解答：解：太阳热水器内的水吸收热量，温度升高，是通过热传递方式使水的内能增加。 水吸收的热量（水吸收的太阳能）：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×60kg×（70℃﹣20℃）＝1.26×107J； 由η＝×100%可得，天然气完全燃烧释放的热量： Q放＝＝＝1.8×107J， 由Q＝Vq可得，需要消耗天然气的体积： V＝＝＝0.45m3。 故答案为：热传递；1.26×107；0.45。 考察易错点与重难点：本题考查了学生对吸热公式和燃烧值公式的掌握和运用，涉及到改变物体内能的方法，因条件已给出，难度不大。 11．（2023•商南县校级模拟）太阳能是一种清洁能源，某太阳能热水器每天能使100kg的水温度升高30℃，那么这些水吸收的热量为　1.26×107　J，这些热量相当于完全燃烧　0.18　m3的天然气放出的热量。[天然气的热值取7×107J/m3，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃） 试题思路分析：（1）根据吸收热量公式Q＝cmΔt就会算出这些水吸收的热量； （2）根据热值公式Q＝Vq就可算出所需天然气的质量 详细规范解答：解： （1）这些水吸收的热量： Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×30℃＝1.26×107J， （2）根据Q＝Vq可得，这些热量相当于完全燃烧天然气的体积： V天然气＝＝＝0.18m3。 故答案为：1.26×107；0.18。 考察易错点与重难点：本题考查了吸热公式及热值公式的计算，属于常见的基础考题。 12．（2023•长春）我国红沿河核电站核能供暖示范项目，利用核能发电的同时实现了清洁供暖。 （1）核电站利用原子核 　裂变　（填“聚变”或“裂变”）释放的核能发电。 （2）核电站利用发电过程中产生的余热进行供暖，提高了能量的利用率。供暖时，用水做输运能量的介质，是因为水的 　比热容　大。 （3）在能量转化和转移的过程中，能量的总量 　不变　。但是在供暖过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反，这一现象说明能量的转移具有 　方向性　。 试题思路分析：（1）核电站利用原子核裂变发电； （2）水的比热容大的理解：相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多； （3）能量的转化和转移是有方向性的，并且能量在转化或转移的过程中总量保持不变。 详细规范解答：解：（1）核电站都是利用原子核裂变的链式反应发电； （2）供暖的“暖气”用水做输运能量的介质，是因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度时，水放出的热量多； （3）热量总是自发地从高温物体传到低温物体，而不可能自发地从低温物体传到高温物体，说明能量的转移和转化具有方向性；能量在转化或转移的过程中总量保持不变。 故答案为：（1）裂变；（2）比热容；（3）不变；方向性。 考察易错点与重难点：本题考查核能、水的比热容以及能量的转化，难度不大。 13．（2023•广东模拟）我国正在大力开发核能发电，核电站利用核反应堆中核　裂变　（选填“聚变”或“裂变”）来加热水，将核能转化为水蒸气的内能，再通过蒸汽轮机带动发电机转动，将　机械　能转化为电能。某核电项目建成后，四台机组年发电总量约为3×1010kW•h，这些电能相当于完全燃烧　3.6×109　kg的烟煤释放出的能量。（烟煤的热值为3×107J/kg） 试题思路分析：（1）核电站的核心是核反应堆，它以铀为燃料，在核裂变过程中释放出核能，再通过热交换器变为高温高压的蒸汽，然后利用蒸汽去驱动蒸汽轮机，蒸汽轮机的旋转带动发电机发电； （2）知道年发电量，将其单位换算成焦耳，燃料完全燃烧释放的热量全部转化为电能，即Q＝W，据公式Q＝mq的变形公式即可计算出烟煤的质量。 详细规范解答：解： （1）核电站是通过可控的核裂变来获取能量的；核电站利用核反应堆加热水，将核能转化为水蒸气的内能，再通过蒸汽轮机转化为机械能，带动发电机转动，转化为电能； （2）核电站的年发电量是3×1010kW•h，燃料完全燃烧释放的热量全部转化为电能，即Q＝W； 根据Q＝mq可得： m＝＝＝3.6×109kg。 故答案为：裂变；机械；3.6×109。 考察易错点与重难点：本题考查了核电站发电时能量的转化以及热量计算公式的应用，属于综合性题目。 三．计算题（共2小题） 14．（2023秋•鹤壁期末）太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收7.0×106J的太阳能，若热水器吸收10h的太阳能，可以使质量为80kg的水温度升高50℃。已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q＝3×107J/m3。求： （1）水吸收的热量； （2）该太阳能热水器的效率； （3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。 试题思路分析：（1）利用物质吸热公式求出水吸收的热量； （2）太阳能热水器的效率等于水吸收的热量与吸收的太阳能之比； （3）天然气完全燃烧放出的热量Q放＝Q吸，利用Q放＝Vq的变形公式计算出天然气的体积。 详细规范解答：解：（1）水吸收的热量为 ； （2）太阳能一天共吸收的能量为E＝7.0×106J/h×10h＝7.0×107J， 热水器的效率为； （3）需要的天然气为。 答：（1）水吸收的热量为1.68×107J；（2）太阳能热水器的效率为24%；（3）需要0.56m3的天然气。 考察易错点与重难点：本题是一道关于热量、热值及效率的综合题，关键是公式及变形公式的灵活应用，体现了物理知识与现实生活的密切联系。 15．（2023•苏州）正午，小明对水面获取太阳的能量情况进行研究，他将装有400g水的盘子放在室外平台上，经阳光照射10min，水温升高了2.5℃。不计水的蒸发[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）]。 （1）该过程水吸收的热量是多少？ （2）若照射到盘中水面上太阳能的功率为25W，水获取太阳能的效率是多大？ 试题思路分析：（1）根据Q吸＝cmΔt计算水吸收的热量； （2）由P＝公式变形可求得照射到水面上的太阳能，由η＝×100%可求得水获取太阳能的效率。 详细规范解答：解；（1）水吸收的热量： Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.4kg×2.5℃＝4.2×103J； （2）由P＝可得，照射到水面上的太阳能： W＝Pt＝25W×10×60s＝1.5×104J， 水获取太阳能的效率：η＝×100%＝×100%＝28%。 答：（1）该过程水吸收的热量是4.2×103J； （2）水获取太阳能的效率是28%。 考察易错点与重难点：本题考查了热量的计算和效率的计算，关键是理解“地表水吸收太阳能的效率”的含义。 四．解答题（共4小题） 16．（2023秋•莒南县期中）提倡环保节能是现代社会的主流，有条件的地区使用太阳能进行取暖或发电正在积极推进中，经查询资料，本地区冬季太阳还能集热管每平方米面积上每天可接收的太阳能为1.68×107J，煤的热值为3×107J/kg，请你帮助完成下列计算，为本地区太阳能建设提供依据。 （1）如果集热管每平方米面积上每天接受的太阳能的90%被水吸收，可使多少千克的水温度从20℃升高到70℃？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] （2）用集热管每平方米面积上每天接受的太阳能替代煤，可节约煤多少千克？（假设煤完全燃烧） （3）请各写出一条太阳能的优点和缺点。 试题思路分析：（1）已知η＝，根据吸热公式Q吸＝cmΔt就可求出可以使多少千克水的温度从20℃升高到70℃。 （2）因为煤完全燃烧，利用Q＝mq即可求得煤的质量； （3）太阳能无污染属清洁能源，但受太阳光的限制。 详细规范解答：解：（1）由η＝＝90%可得，水吸收的热量： Q吸＝90%×1.68×107J＝1.512×107J， 由Q吸＝cmΔt可得，水的质量： m＝＝＝72kg。 （2）假设煤完全燃烧Q放＝W＝1.68×107J， 由Q放＝m煤q可得，需要燃烧煤的质量： m煤＝＝＝0.56kg，即可节约煤0.56kg； （3）太阳能其优点是：清洁、无污染、取之不尽等。 缺点：受天气影响，不稳定等。 答：（1）可使72千克的水温度从20℃升高到70℃； （2）可节约煤0.56kg； （3）优点：无污染；缺点：受天气影响。 考察易错点与重难点：本题是一道热学的综合应用题，与实际生活相联系，使学生觉得学了物理有用，熟练应用吸热公式、燃料完全燃烧放热公式即可正确解题。 17．（2023秋•梁溪区校级期中）太阳能热水器是常见的利用太阳能的装置。热水器每小时平均接受4.2×106J的太阳能，在5h的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃。 （1）热水器5h内接受到多少焦的太阳能？ （2）热水器中的水增加的内能是多少？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] （3）计算此热水器的效率η； （4）太阳能热水器与燃气热水器相比有哪些优点？（写出一点） 试题思路分析：（1）太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，求出在5小时的有效照射时间内热水器吸收的太阳能； （2）根据Q＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量； （3）根据η＝×100%求出热水器的效率； （4）太阳能取用方便，清洁无污染。 详细规范解答：解：（1）热水器5h内接收到的太阳能E＝4.2×106J/h×5h＝2.1×107J （2） 热水器中的水增加的内能等于吸收的热量 （3）热水器的效率 （4）太阳能取用方便，清洁无污染，因此太阳能热水器与燃气热水器相比，不污染环境。 答：（1）热水器5h内接受到2.1×107J焦的太阳能； （2）热水器中的水增加的内能是8.4×106J； （3）计算此热水器的效率是40%； （4）太阳能热水器与燃气热水器相比，不污染环境。 考察易错点与重难点：本题主要考查的是学生对热量计算公式、效率计算公式的理解和掌握，能熟练运用公式即可解题。 18．（2023秋•大埔县期末）如图是我国在宁夏建造的一座试验性发电站的示意图。阳光穿过透明的集热棚顶使棚内空气变热，热空气从烟囱中上冲，带动发电机转动发电。 （1）这种发电站利用的能源是 　太阳　能，这种发电站 　不能　（填“能”或“不能”）将获得的能量完全转化为电能。 （2）当热空气上冲带动发电机转动发电时，热空气的内能 　减小　（“增大”、“不变”或“减小”），这个过程和汽油机的 　做功　冲程类似。 （3）这种发电方式与火力发电相比优点是 　清洁无污染　，不足是 　受天气影响较大　（各写出一条即可）。 试题思路分析：（1）该发电站利用太阳能加热空气，热空气对外做功带动发电机转动发电，所以既清洁又经济。但任何一种机械的能量利用效率都不会是百分之百的； （2）物体对外界做功，物体的内能减小，温度降低；汽油机做功冲程中，内能转化为机械能； （3）该发电站利用太阳能加热空气，热空气对外做功带动发电机转动发电，所以既清洁又经济。 详细规范解答：解：（1）这种发电机利用太阳能将空气加热，产生的热空气上升带动电动机发电，所以这种发电站利用的能源是太阳能；在发电的过程中，还有相当一部分热空气会从烟囱中跑掉，不能将内能全部转化为机械能带动发电机发电，所以这种发电站也不能将获得的能量完全转化为电能； （2）热蒸汽体积膨胀，对外做功，内能减小，这一过程中发生的能量转化与热机中的做功冲程相同，都是内能转化为机械能的过程； （3）火力发电会产生大量的废气污染环境，与此相比这种发电方式最大的优点就是清洁无污染，不足之处，受天气影响较大。 故答案为：（1）太阳；不能；（2）减小；做功；（3）清洁无污染；受天气影响较大。 考察易错点与重难点：本题利用生活中太阳能发电，这一实例，考查了多方面的知识，要求学生对物理知识有一个全面的了解并能学以致用。 19．（2023秋•铜仁市期末）周末，小张随同父母一起去沿河县4A级景区霸王谷旅游，他发现在景区茂密的树林里有一瓶剩有部分水的矿泉水瓶，于是小张把水瓶捡起并把瓶内的水倒掉后盖好瓶盖，扔进了可回收的垃圾桶，小张的举手之劳可能避免一场火灾的发生。请你回答下列问题： （1）从光学角度谈谈小张这样做的理由：　矿泉水瓶装满水后相当于凸透镜，它对光线具有会聚作用，在一些特定的条件下，可将太阳光恰好会聚在易燃物上使其燃烧，从而引发火灾　。 （2）从环境保护角度提出一条合理的建议：　不能随便乱扔矿泉水瓶　。 试题思路分析：（1）掌握凸透镜也叫会聚透镜，对光线有会聚作用；矿泉水瓶装满水后相当于凸透镜。凸透镜可以将太阳光会聚一点，这一点就是焦点，温度很高，在一些特定的条件下，容易引发火灾； （2）矿泉水瓶对环境造成污染。 详细规范解答：解：（1）矿泉水瓶装满水后相当于凸透镜，它对光线具有会聚作用，在一些特定的条件下，可将太阳光恰好会聚在易燃物上使其燃烧，从而引发火灾。 （2）小张把水瓶捡起并把瓶内的水倒掉后盖好瓶盖，扔进了可回收的垃圾桶，是因为矿泉水瓶对环境会造成污染，建议不能随便乱扔矿泉水瓶。 故答案为：（1）矿泉水瓶装满水后相当于凸透镜，它对光线具有会聚作用，在一些特定的条件下，可将太阳光恰好会聚在易燃物上使其燃烧，从而引发火灾；（2）不能随便乱扔矿泉水瓶。 考察易错点与重难点：此题灵活考查了对凸透镜的会聚作用的理解和应用，要学会分析解答，此题与实际生活联系密切，体现了从物理走向生活的理念。还考查了白色污染。 五．科普阅读题（共1小题） 20．（2023秋•小店区期中）阅读短文。回答问题。 巨型充电宝——丰宁抽水蓄能电站 随着“四个革命、一个合作”能源安全新战略深入实施，以新能源为主体的新型电力系统建设成为我国电力行业的主要发展方向。但是风电、光伏等新能源发电具有明显的随机性、波动性和间歇性。在电力系统低负荷时，不需要的电能怎么办？高负荷时，电能又不满足用户需求怎么办？ 由我国自主设计建设的丰宁抽水蓄能电站，世界装机容量最大，兼具储能和放能两种功能。抽水蓄能电站主要由上水库、下水库、输水管道以及可兼具抽水和发电功能的水泵水轮机组成。其运行原理如图所示，在电力系统负荷低谷时，水轮机可利用电网的富余电力将水从下水库抽到上水库储存起来；在负荷高峰时，将上水库储存的水放到下水库推动水轮机进行发电，从而调节供需矛盾。 随着风电、光伏等新能源大规模接入，电力系统需要更强的事故应变能力，而抽水蓄能电站可以在电网系统的其他发电设备影响供电时快速响应，恢复正常供电，保证电网安全稳定运行。自入冬以来，华北地区新能源发电量及电网用电负荷骤增，为促进新能源消纳，平衡电力系统负荷变化，丰宁电站机组运行强度也随之大增，单日抽、发电量峰值近2500万千瓦时，台均运行时长峰值超18小时。2023年1月1日至2月27日，丰宁电站发电量累计5.15亿千瓦时，消纳的新能源电量6.54亿千瓦时（千瓦时为电能单位）。 （1）风力、光伏等新能源发电导致电能供需矛盾的原因是 　新能源发电具有明显的随机性、波动性和间歇性　，丰宁抽水蓄能电站能调节此供需矛盾是因为其具有的功能 　兼具储能和放能　； （2）丰宁抽水蓄能电站发电过程中的能量转化情况是 　机械能转化为电能　，在2023年年初近两个月时间中。该抽水蓄能电站消纳新能源电量二次发电的转换效率是 　78.7　%（百分号前保留一位小数）； （3）将富余的电能转化成其它能量储存起来，用时再将其它能量转化为电能，这样有利于节约能源。该设计理念还可以用在哪些方面 　电车刹车时同时发电，将机械能转化为电能，电车工作时，电能转化为机械能　（写出一种即可）。 试题思路分析：（1）根据风电、光伏等新能源发电具有的随机性、波动性和间歇性和抽水蓄能电站兼具储能和放能的特点进行分析； （2）发电机工作时的能量转化为：机械能转化为电能；利用发电量与消纳的新能源电量之比得到该电站二次发电的转换效率； （3）再生制动是一种使用在电动车辆上的制动技术，在制动时把车辆的动能转化为电能并储存起来。 详细规范解答：解：（1）由题意知风力、光伏等新能源发电导致电能供需矛盾的原因是：新能源发电具有明显的随机性、波动性和间歇性，丰宁抽水蓄能电站能调节此供需矛盾是因为其具有储能和放能的功能； （2）抽水蓄能电站发电过程中将机械能转化为电能； 该抽水蓄能电站消纳新能源电量二次发电的转换效率η＝×100%＝≈78.7%； （3）电车刹车时同时发电，将机械能转化为电能，电车工作时，电能转化为机械能。 故答案为：（1）新能源发电具有明显的随机性、波动性和间歇性；兼具储能和放能；（2）机械能转化为电能；78.7；（3）电车刹车时同时发电，将机械能转化为电能，电车工作时，电能转化为机械能。 考察易错点与重难点：本题考查能量的转化和利用效率，关键是能够从给出的短文中获取有价值的信息。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$