专题10 能源与可持续发展-【寒假分层作业】2025年九年级物理寒假培优练（人教版）

专题10 能源与可持续发展 内容早知道 ☛第一层 巩固提升练（3大考点） 考点一 能源及其分类 考点二 能源的利用和环境保护 考点三 太阳能和核能的利用 ☛第二层 能力提升练 ☛第三层 拓展突破练 能源及其分类 ⭐积累与运用 分类方法 类别 概念 常见能源 从能源的获取方式划分 一次能源 可以直接从自然界获得的能源 化石能源、风能、水能、太阳能、地热能、生物质能、核能 二次能源 由一次能源直接或间接转化而来的能源 电能、汽油、柴油、煤油、木炭等 从能源的开发时间和利用状况划分 常规能源 已经大规模生产和广泛使用的能源 煤、石油、天然气及水能等 新能源 刚开始利用或正在积极研究有推广的能源 核能、太阳能、潮汐能、地热能等 从能源是否可以再生划分 不可再生能源 不能在短期内从自然界得到补充的能源 煤、石油、天然气、核能等 可再生能源 可以从自然界源源不断地获得的能源 风能、水能、太阳能、生物质能、地热能、潮汐能等 从对环境的影响划分 清洁能源 对环境无污染的能源 太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等 非清洁能源 对环境有污染的能源 煤、石油，柴薪等 1．下列说法正确的是：（    ） A．太阳能、风能和核能都是可再生能源 B．光纤通讯是依靠超声波来传递信息的 C．在通常情况下，铜、碳棒和陶瓷都属于导体 D．酒精灯给水加热时，能量从火焰转移给水，却无法从水自动转移给火焰 2．能源是人类文明进步的重要物质基础，随着社会科技的发展，我们开发并利用了各种形式的能源，以下属于二次能源的是（　　） A．柴薪 B．天然气 C．太阳能 D．电能 3．绿色办奥是冬奥会的办赛理念之一。组委会在几年的筹办过程中，努力践行绿色理念，使用清洁能源和可再生能源。为实现绿电入网，你推荐使用下列哪一组能源（　　） A．核能；石油 B．风能；太阳能 C．地热能；煤 D．氢能；石油 4．我国“一带一路”战略推进了能源的国际合作。下列能源属于可再生能源的是（　　） A．核能 B．风能 C．天然气 D．可燃冰 5．我国大型飞机C919飞行时，向后喷气，向前高速飞行，说明：物体间力的作用是 的，力可以改变物体的 ；飞机燃油是从石油提炼出来，石油是 能源（选填“可再生”、“不可再生”）。燃油燃烧过程中将 能转化为 能。 能源的利用和环境保护 ⭐积累与运用 人类开发和利用能源的历史，也就是人类文明的发展史。能源作为为人类文明做出重大贡献的“功臣”，在给人类带来无限欣喜的同时，也使人类产生了深深的忧虑和困惑。如世界人口的急剧增长和经济的不断发展，使能源的消耗不断增加，产生了能源危机；大量化石能源的使用会造成大气污染、酸雨和温室效应等。能源对一个国家的发展具有决定性作用，因此在开发和利用能源时要提高能源利用率、节约能源、积极开发新能源。 6．人类社会正面临“能源危机”，节约能源，从我做起。下列关于能源的说法正确的是（    ） A．太阳能属于可再生能源，太阳的惊人能量来自核聚变 B．化石能源、电能、水能均属于一次能源 C．核电站利用核裂变进行发电，是一种清洁能源，对环境没有污染 D．能量在转移和转化的过程中是守恒的，在转移和转化时无方向性 7．为了保护环境，我们日常生活中倡导低碳、节能的生活方式，下列做法符合这一要求的是（　　） A．每天离开房间时做到人走灯灭 B．手机充电器用完仍留在插座上 C．用洗衣机洗夏季衣服用快洗键 D．电视不用时长期处于待机状态 8．如图是神舟十六号载人飞船撤离空间站绕飞时，拍摄的中国空间站组合体全景照片。空间站周围都是为空间站提供动力的柔性砷化镓太阳能电池板，砷化镓材料与硅材料一样都属于 （选填“导体”、“半导体”或“绝缘体”），更高的转化效率使它能将更多的 能转化为电能。 9．如图，太阳能汽车利用太阳能电池将太阳能E1转化为电能E2，储存在车上的蓄电池内，为汽车提供动力。太阳能是一种 能源（选填“可再生”或“不可再生”），E1 E2（选填“>”、“=”或“<”）。 10．现在很多电动汽车为了节能安装了一套“能量回收装置”，在刹车时该装置可带动发电机发电。有人认为，只要不断改进，这种汽车就可以一边行驶，一边发电，所产生的电能又可以供给电动机转动，从而永远运动下去，这种观念违背了 定律。在汽车刹车制动时，轮胎与地面摩擦会产生大量内能，但这些内能是无法自动转化成机械能供汽车运动的，这是因为能量的转移和转化具有 。 太阳能和核能的利用 ⭐积累与运用 （1）太阳能是一次能源中的可再生能源，还是清洁、无污染的新能源。太阳向外辐射的能量来自于其内部进行的热核反应（轻核聚变）。太阳能是人类的“能源之母”，除地热能、潮汐能和核能外，大部分能源如风能、水能、生物质能、化石能源等都来自于太阳能。人类直接利用太阳能的方式主要是用集热器把水等物质加热（光热转换）、用太阳能电池把太阳能转换成电能（光电转换）。 （2）核能的两种获取方式的对比 比较 核裂变 核聚变 定义 质量较大的原子核分裂为较小的原子核的过程 质量较小的原子核结合成较大的原子核的过程 条件 中子轰击质量较大的原子核 超高温 释放核能大小 巨大 更加巨大 应用 原子弹、核电站 氢弹 11．如图所示，太阳风是太阳活动爆发期间发出的高速带电粒子流，这些粒子由质子和电子等组成；地球拥有地磁场，当太阳风中的部分带电粒子通过地球附近磁场时，其运动轨迹发生改变。下列说法正确的是（　　） A．太阳能属于不可再生能源 B．电子带负电，所以太阳风中的电子的定向移动不能形成电流 C．带电粒子运动轨迹能发生改变，是因为地磁场对电流有力的作用 D．带电粒子运动轨迹发生变化，同时地球的磁场被压缩了，说明地磁场对太阳风的力和太阳风对地磁场的力是对平衡力 12．中国援建了巴基斯坦的核电站，核电站的核反应堆利用原子核的 （选填“裂变”或“聚变”）释放核能。5G 网络是第五代移动通信网络，其5G芯片是由 （选填“半导体”或“超导体”）材料制成的。 13．能源是人类社会活动的物质基础。电能是 （选填“一次能源”或“二次能源”）。太阳能是太阳内部的氢原子核发生 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放核能。 14．随着我国具有完全自主知识产权的第三代百万千瓦级核电技术电站—华龙一号的建设，我国的核能发电技术已居于世界领先地位。核反应堆是可控制的铀核 变；核反应堆、原子弹、氢弹等核能的获得，揭示了 是可分的、是有结构的。 15．如图甲、乙所示分别为太阳系模型和原子结构的示意图。太阳内部释放的能量是由氢原子核 产生的；若将太阳系类比为原子核式结构，我们居住的地球相当于原子结构中的 。 16．北京冬奥会运用的技术包含了许多物理知识。下列说法正确的是（　　） 加油站：氢燃料客车与汽油客车相比，每百公里可少排放的二氧化碳约57.86kg（燃烧1L汽油大约排放二氧化碳2.3kg）。 A．利用干冰汽化吸热的原理来修复磨损的冰面 B．“绿电”包括太阳能发电、生物质能发电和火力发电等 C．氢燃料客车与汽油客车相比，百公里节省汽油大约25.16L D．比赛服不易划破是利用了复合面料具有较高硬度的特性 17．能源问题是现代社会发展的三大基本要素之一，请回答以下问题： (1)能源家族中：①柴薪、②煤炭、③石油、④天然气、⑤水能、⑥风能、⑦太阳能、⑧地热能等，其中属于化石能源的有 （填序号）； (2)城区正在进行天然气工程，有人表示赞同，有人表示反对，小刚同学收集如下两组有关数据： 热值q /J•m-3 当地价格 /元•m-3 每户月平均用气量/m3 更换灶具费用/元 煤气 约4×107 9 6 0 天然气 约8×107 15 3 70 ①根据以上数据，在一标准大气压下将2.5L、20℃水烧开，水吸收的热量为 ，如使用煤气，则需要 m3，价格为 元；如使用天然气，则需要 m3，价格为 元。（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃） ②现请你决策： （选填“A”或“B”） A．继续使用煤气       B．更换使用天然气      简单说明你作出这样决策的理由是： 。 18．某款太阳能电池板，它能确保与日照方向始终垂直，使其吸收的太阳能最多。该电池板装有自动清洁装置。电池板相关参数如下表。水的比热容。 叶片面积 光电转换效率 充电效率 清洁功率 25m2 20% 70% 1kW （1）太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； （2）电池板自动清洁一次需要0.5h，需要消耗的电能为 ；若家庭电路消耗这一电能，标有“” 次； （3）某天，电池板接收太阳辐射的平均功率为1000W/m2，转化的电能直接供功率为3kW的用电器工作，多余的电能存储在电池中，晚上将当天存储的电能全部转化为内能，可以把50kg的水升高40℃，则当天的日照时间为 min。 19．如图甲所示，为了提倡环保型新能源开发，减少现有能源的消耗，三明市某学校学生宿舍使用太阳能电热水器。天气晴朗时，只吸收太阳能就可以使水温升至足够高（最高可达）；阴雨天时，在吸收太阳能的同时还可以利用电辅助加热使水温达到我们的需求。已知无论什么天气条件下，水箱中水温不低于。表格所示是该学校物理兴趣小组在某个晴天获得的相关信息，其中太阳辐射功率是指内投射到面积上的太阳能。 太阳照射时间 装水量 吸热板面积 冷水温度 热水温度 太阳辐射功率 请你根据表格数据求： (1)该热水器中的水从升高到吸收的热量； (2)晴天时该太阳能电热水器能量的转化效率； (3)由于晴天热水器产生水温过高不可直接洗浴，所以安装了如图乙所示的混水阀。当天晚上某同学洗澡时调节热水流量是，冷水流量是，则该同学洗澡时的水温为多少？（不计热损失） 20．2022年3月23日，位于我市境内的山东最大抽水蓄能电站 沂蒙电站正式投产，总装机容量120万千瓦。抽水蓄能电站 是为了解决电网高峰、低谷之间供需矛盾而产生的，是间接储存电能的一种方式。在下半夜用电低谷时，它利用过剩的电力驱动水泵，将水从下水库抽到上水库储存起来，次日白天和前半夜用电高峰时，再将水放出发电，并流入下水库。其工作原理如图。 （1）从构造上看，抽水蓄能电站 （选填“是”或“不是”）连通器； （2）储能时，水泵利用多余的电能将下水库的水抽到上水库，多余的电能转化为水的重力势能；抽水机抽水是利用 的作用把水“吸”上来的； （3）发电时，发电机将水的动能转化为 能，发电机的工作原理是 ； 发电时所利用的水能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； （4）蓄能电站某天发电量6.0×106kW.h，这些能量至少需要燃烧热值为3.0×107J/kg的煤炭 kg。 21．请阅读《光伏发电》并回答题。 光伏发电 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能转化为电能的一种技术，通常其工作系统主要由太阳能电池、控制器和蓄电池等部分组成。简化电路如图所示，控制器可以发射控制信号，当太阳光照射太阳能电池发电时，控制信号将开关S1闭合、S2断开，太阳能电池向蓄电池充电；当控制信号将开关S1断开、S2闭合时，蓄电池向外供电。 太阳能电池吸收光能，使其两端出现异种电荷的积累，太阳能电池的两端产生电压，将光能转化成电能，这就是“光生伏特效应”。光-电转化效率是太阳能电池的一个关键参数指标，所谓“光-电转化效率”简单的理解就是指太阳能电池将照射到它表面的光能转化成电能的效率，可以用太阳能电池产生的电能除以太阳能电池接收到的太阳能来计算。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅太阳能电池、化合物太阳能电池等。其中单晶硅太阳能电池转化效率较高，在实际中投入使用时的效率可达到15%。 太阳能是可再生能源，比石油、煤炭等不可再生的矿物能源的利用更加有利于环境保护。应用太阳能光伏发电技术不仅缓解了能源短缺的现状，针对偏远地区存在的电能供应不足问题，太阳能光伏发电技术更是发挥了自身的优势，给人们的生活带来了全新的改变。国家能源局于2013年11月18日发布《分布式光伏发电项目管理暂行办法》，鼓励各类企业或个人等作为项目单位，投资建设分布式光伏发电项目。自2015年以来，我国光伏发电累计装机容量不断增长，到2020年装机容量已达到 未来太阳能光伏发电技术将会持续突破、拥有广阔的发展前景。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”） 能源。光生伏特效应是指将光能转化为 能的过程； (2)如果在太阳照射条件较好的天气里，用E₁表示一段时间内太阳能电池产生的电能，用E₂表示在这段时间内太阳能电池接收到的太阳能，则太阳能电池的光-电转化效率的表达式为：k= ； (3)写一条太阳能光伏发电技术的优势。 22．请阅读《熔盐塔式光热发电》回答题。 熔盐塔式光热发电 熔盐塔式光热发电就是利用太阳能热发电的系统（见下图）。它首先通过聚光系统将太阳辐射能集中到一个小的区域，加热工作介质（二元熔盐，熔盐熔点在左右，熔化后形成的熔盐液具有良好的传热和储热性能），再由工作介质加热水产生水蒸气，推动汽轮机发电，对环境几乎无污染。 熔盐塔式光热发电系统主要由集热系统、热传输与交换系统和发电系统组成。 一、集热系统 在塔式系统的周围分布着独立跟踪太阳的定日镜，其主要作用是把阳光集中反射到塔顶的吸热器上，来实现集热的目的。定日镜由多个独立平面反射镜和跟踪机构成，控制方法主要是传感器跟踪和视日跟踪法并用。定日镜的格局布置根据不同的地理位置因地制宜。比如在北半球的高纬度地区，定日镜就要布置在塔的北部；在中低纬度地区，定日镜一般分布在塔的四周。 二、热传输与交换系统 阳光集中反射到吸热器后，熔盐液温度会升高，当熔盐液的温度升高到左右后输送到高温储热装置一高温熔盐罐。然后在热交换装置中将水加热，产生水蒸气后利用水蒸气来推动蒸汽轮机进行发电。释放热量后的熔盐液温度约为，再进入低温储热装置保存，利用熔盐泵把熔盐液输送到吸热器进行加热，如此循环往复。高温储热罐里的熔盐液无论白天还是晚上都可以流入汽轮发电机发电，比光伏发电要稳定很多。 三、发电系统 水被高温的熔盐加热会产生大量的高温水蒸气，推动蒸汽轮机转动进行发电，从蒸汽轮机排出的水蒸气经冷却塔冷却后形成液态水再由水系把水输送到热交换器，再产生水蒸气推动蒸汽机轮发电。 总之，随着技术的不断进步和成本的降低，太阳能热发电有望在未来能源体系中发挥越来越重要的作用。 请你根据上述材料，回答下列问题： (1)水在循环过程中，在热交换器中发生的物态变化为 。 (2)甘肃的熔盐塔式光热发电站处于北半球 （选填“高纬度”或“中低纬度”）地区。 (3)熔盐塔式光热发电比光伏发电要稳定的原因主要是有 装置。 (4)请你谈谈熔盐光热发电相比火力发电的优势在于 。（说出一条即可） 23．阅读短文，回答问题： 太阳能路灯 呼和浩特市大力发展绿色能源，图甲是城市道路两边的太阳能路灯，它由太阳能电池板、控制器、24V的蓄电池组、LED发光二极管、灯杆及灯具外壳组成。它的结构示意图如图乙所示，工作时能量流程图如图丙所示。 LED发光二极管是一种半导体器件，它具有工作电压低（2~4V）、耗能少、寿命长、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点。它与普通的白炽灯发光原理不同，可以把电能直接转化为光能。 (1)太阳能电池板将太阳能转化为 能，给蓄电池充电时转化为 能； (2)为使LED发光二极管正常工作，应将几个LED发光二极管 （选填“串联”或“并联”）才能安全使用； (3)如图乙所示，晚上LED发光二极管点亮时控制开关S与 （选填“a”或“b”）触点接触。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题10 能源与可持续发展 内容早知道 ☛第一层 巩固提升练（3大考点） 考点一 能源及其分类 考点二 能源的利用和环境保护 考点三 太阳能和核能的利用 ☛第二层 能力提升练 ☛第三层 拓展突破练 能源及其分类 ⭐积累与运用 分类方法 类别 概念 常见能源 从能源的获取方式划分 一次能源 可以直接从自然界获得的能源 化石能源、风能、水能、太阳能、地热能、生物质能、核能 二次能源 由一次能源直接或间接转化而来的能源 电能、汽油、柴油、煤油、木炭等 从能源的开发时间和利用状况划分 常规能源 已经大规模生产和广泛使用的能源 煤、石油、天然气及水能等 新能源 刚开始利用或正在积极研究有推广的能源 核能、太阳能、潮汐能、地热能等 从能源是否可以再生划分 不可再生能源 不能在短期内从自然界得到补充的能源 煤、石油、天然气、核能等 可再生能源 可以从自然界源源不断地获得的能源 风能、水能、太阳能、生物质能、地热能、潮汐能等 从对环境的影响划分 清洁能源 对环境无污染的能源 太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等 非清洁能源 对环境有污染的能源 煤、石油，柴薪等 1．下列说法正确的是：（    ） A．太阳能、风能和核能都是可再生能源 B．光纤通讯是依靠超声波来传递信息的 C．在通常情况下，铜、碳棒和陶瓷都属于导体 D．酒精灯给水加热时，能量从火焰转移给水，却无法从水自动转移给火焰 【答案】D 【详解】A．可再生能源指的是像水能、风能以及太阳能，可以长期提供或可以再生的能源；短时间内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源，核能是不可再生能源，故A错误； B．激光可以在光导纤维里传播，从而传播信息，所以，光纤通讯是依靠激光来传递信息的，故B错误； C．容易导电的物体是导体，铜、碳棒是导体；不容易导电的物体是绝缘体，如空气、陶瓷、塑料、橡胶等，故C错误； D．发生热传递时，热量总是从高温物传到低温物体或者从物体的高温部分传到低温部分，火焰的温度一直高于水的温度，所以，酒精灯给水加热时，能量从火焰转移给水，却无法从水自动转移给火焰，故D正确。 故选D。 2．能源是人类文明进步的重要物质基础，随着社会科技的发展，我们开发并利用了各种形式的能源，以下属于二次能源的是（　　） A．柴薪 B．天然气 C．太阳能 D．电能 【答案】D 【详解】一次能源的指直接从自然界获得、没有加工转换过的各种能量和资源；二次能源是由一次能源加工转换得到的能源。 A．柴薪可以从自然界直接获取，是一次能源，故A不符合题意； B．天然气可以从自然界直接获取，是一次能源，故B不符合题意； C．太阳能可以直接获得，是一次能源，故C不符合题意； D．电能需由其他能源转换得到，是二次能源，故D符合题意。 故选D。 3．绿色办奥是冬奥会的办赛理念之一。组委会在几年的筹办过程中，努力践行绿色理念，使用清洁能源和可再生能源。为实现绿电入网，你推荐使用下列哪一组能源（　　） A．核能；石油 B．风能；太阳能 C．地热能；煤 D．氢能；石油 【答案】B 【详解】A．核能和石油在短时间内不能再次产生的，是不可再生能源，故A不符合题意； B．风能和太阳能在短时间内可以再次产生，是可再生能源，故B符合题意； C．地热能是可再生能源，煤是不可再生能源，故C不符合题意； D．氢能是可再生能源，石油是不可再生能源，故D不符合题意。 故选B。 4．我国“一带一路”战略推进了能源的国际合作。下列能源属于可再生能源的是（　　） A．核能 B．风能 C．天然气 D．可燃冰 【答案】B 【详解】可再生能源是指能够在自然界中源源不断地获取，因此风能属于可再生能源，核能、天然气、可燃冰属于不可再生资源。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 5．我国大型飞机C919飞行时，向后喷气，向前高速飞行，说明：物体间力的作用是 的，力可以改变物体的 ；飞机燃油是从石油提炼出来，石油是 能源（选填“可再生”、“不可再生”）。燃油燃烧过程中将 能转化为 能。 【答案】 相互 运动状态 不可再生 化学 内 【详解】[1]C919向后喷气，对气体有向后的作用力，根据力的作用是相互的，气体对C919产生向前的作用力，使其向前高速飞行。 [2]C919向前加速时，运动状态发生了变化，说明力可以改变物体的运动状态。 [3]石油短时间内不能再生，属于不可再生能源。 [4][5]燃油燃烧时消耗储存的化学能，产生热量，将化学能转化为内能。 能源的利用和环境保护 ⭐积累与运用 人类开发和利用能源的历史，也就是人类文明的发展史。能源作为为人类文明做出重大贡献的“功臣”，在给人类带来无限欣喜的同时，也使人类产生了深深的忧虑和困惑。如世界人口的急剧增长和经济的不断发展，使能源的消耗不断增加，产生了能源危机；大量化石能源的使用会造成大气污染、酸雨和温室效应等。能源对一个国家的发展具有决定性作用，因此在开发和利用能源时要提高能源利用率、节约能源、积极开发新能源。 6．人类社会正面临“能源危机”，节约能源，从我做起。下列关于能源的说法正确的是（    ） A．太阳能属于可再生能源，太阳的惊人能量来自核聚变 B．化石能源、电能、水能均属于一次能源 C．核电站利用核裂变进行发电，是一种清洁能源，对环境没有污染 D．能量在转移和转化的过程中是守恒的，在转移和转化时无方向性 【答案】A 【详解】A．太阳能能够在自然界中源源不断地获取所以为可再生能源，且太阳能是氢核在高温下发生聚变释放的能量，故A正确； B． 电能不是直接从自然界中获取的，所以为二次能源，故B错误； C． 核电站利用核裂变进行发电的，并非清洁能源，故C错误； D．能量在转移和转化的过程中，具有方向性和条件，且是守恒的，故D错误。 故选A。 7．为了保护环境，我们日常生活中倡导低碳、节能的生活方式，下列做法符合这一要求的是（　　） A．每天离开房间时做到人走灯灭 B．手机充电器用完仍留在插座上 C．用洗衣机洗夏季衣服用快洗键 D．电视不用时长期处于待机状态 【答案】AC 【详解】A．每天离开房间时做到人走灯灭，能够减少电能浪费，故A符合题意； B．手机充电器用完仍留在插座上，增加了电能浪费，故B不符合题意； C．用洗衣机洗夏季衣服用快洗键，缩短了用电时间，能够减少电能浪费，故C符合题意； D．电视不用时长期处于待机状态，增加了电能浪费，故D不符合题意。 故选AC。 8．如图是神舟十六号载人飞船撤离空间站绕飞时，拍摄的中国空间站组合体全景照片。空间站周围都是为空间站提供动力的柔性砷化镓太阳能电池板，砷化镓材料与硅材料一样都属于 （选填“导体”、“半导体”或“绝缘体”），更高的转化效率使它能将更多的 能转化为电能。 【答案】 半导体 太阳 【详解】[1]导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体，砷化镓是半导体材料。 [2]太阳能电池板在白天时，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能。 9．如图，太阳能汽车利用太阳能电池将太阳能E1转化为电能E2，储存在车上的蓄电池内，为汽车提供动力。太阳能是一种 能源（选填“可再生”或“不可再生”），E1 E2（选填“>”、“=”或“<”）。 【答案】 可再生 > 【详解】[1]太阳能可以认为是取不尽、用之不竭的，因此太阳能属于可再生能源。 [2]目前我国太阳能电池将太阳能转化为电能的效率大约在20%~30%之间，因此E1>E2。 10．现在很多电动汽车为了节能安装了一套“能量回收装置”，在刹车时该装置可带动发电机发电。有人认为，只要不断改进，这种汽车就可以一边行驶，一边发电，所产生的电能又可以供给电动机转动，从而永远运动下去，这种观念违背了 定律。在汽车刹车制动时，轮胎与地面摩擦会产生大量内能，但这些内能是无法自动转化成机械能供汽车运动的，这是因为能量的转移和转化具有 。 【答案】 能量守恒 方向性 【详解】[1]无论技术如何改进，汽车也不可能一边行驶，一边发电，永远运动下去，因为能量在转化过程中必然会有一部分转化为内能或做额外功消耗掉，因此，这种观念违背了能量守恒定律。 [2]在汽车制动时，与轮胎接触的地面、轮胎及空气等获得的内能，无法自动转化成机械能供汽车运动的，这是因为能量的转移和转化具有方向性的。 太阳能和核能的利用 ⭐积累与运用 （1）太阳能是一次能源中的可再生能源，还是清洁、无污染的新能源。太阳向外辐射的能量来自于其内部进行的热核反应（轻核聚变）。太阳能是人类的“能源之母”，除地热能、潮汐能和核能外，大部分能源如风能、水能、生物质能、化石能源等都来自于太阳能。人类直接利用太阳能的方式主要是用集热器把水等物质加热（光热转换）、用太阳能电池把太阳能转换成电能（光电转换）。 （2）核能的两种获取方式的对比 比较 核裂变 核聚变 定义 质量较大的原子核分裂为较小的原子核的过程 质量较小的原子核结合成较大的原子核的过程 条件 中子轰击质量较大的原子核 超高温 释放核能大小 巨大 更加巨大 应用 原子弹、核电站 氢弹 11．如图所示，太阳风是太阳活动爆发期间发出的高速带电粒子流，这些粒子由质子和电子等组成；地球拥有地磁场，当太阳风中的部分带电粒子通过地球附近磁场时，其运动轨迹发生改变。下列说法正确的是（　　） A．太阳能属于不可再生能源 B．电子带负电，所以太阳风中的电子的定向移动不能形成电流 C．带电粒子运动轨迹能发生改变，是因为地磁场对电流有力的作用 D．带电粒子运动轨迹发生变化，同时地球的磁场被压缩了，说明地磁场对太阳风的力和太阳风对地磁场的力是对平衡力 【答案】C 【详解】A．太阳能可以从自然界源源不断获取，属于可再生能源，故A错误； B．正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动方向与电流方向相反。电子带负电，太阳风中的电子的定向移动形成电流，故B错误； C．通电导体在磁场中会受到力的作用，带电粒子运动轨迹能发生改变，是因为地磁场对电流有力的作用，故C正确； D．地磁场对太阳风的力和太阳风对地磁场的力作用在不同物体上，不是一对平衡力，故D错误。 故选C。 12．中国援建了巴基斯坦的核电站，核电站的核反应堆利用原子核的 （选填“裂变”或“聚变”）释放核能。5G 网络是第五代移动通信网络，其5G芯片是由 （选填“半导体”或“超导体”）材料制成的。 【答案】 裂变 半导体 【详解】[1]核电站的核反应堆利用原子核的裂变释放核能，与原子弹的原理相同。 [2]5G芯片是由半导体材料制成的，硅是常用的半导体材料。 13．能源是人类社会活动的物质基础。电能是 （选填“一次能源”或“二次能源”）。太阳能是太阳内部的氢原子核发生 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放核能。 【答案】 二次能源 核聚变 【详解】[1]可以从自然界直接获取的能源叫一次能源；不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源。电能需要经过消耗一次能源转化而来，所以电能是二次能源。 [2]在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生核聚变，释放巨大的核能。 14．随着我国具有完全自主知识产权的第三代百万千瓦级核电技术电站—华龙一号的建设，我国的核能发电技术已居于世界领先地位。核反应堆是可控制的铀核 变；核反应堆、原子弹、氢弹等核能的获得，揭示了 是可分的、是有结构的。 【答案】 裂 原子核 【详解】[1]核电站中的核反应堆就是通过可控制的铀核裂变过程中释放核能带动发电机发电的。 [2]核反应堆通过可控裂变，链式反应释放能量的；原子弹利用的是原子核裂变，氢弹利用的原子核聚变，可知，原子核是可分的、是有结构的。 15．如图甲、乙所示分别为太阳系模型和原子结构的示意图。太阳内部释放的能量是由氢原子核 产生的；若将太阳系类比为原子核式结构，我们居住的地球相当于原子结构中的 。 【答案】 聚变 电子 【详解】[1]在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能。 [2]若将太阳系类比为原子核式结构，地球围绕太阳转，则地球相当于核外电子。 16．北京冬奥会运用的技术包含了许多物理知识。下列说法正确的是（　　） 加油站：氢燃料客车与汽油客车相比，每百公里可少排放的二氧化碳约57.86kg（燃烧1L汽油大约排放二氧化碳2.3kg）。 A．利用干冰汽化吸热的原理来修复磨损的冰面 B．“绿电”包括太阳能发电、生物质能发电和火力发电等 C．氢燃料客车与汽油客车相比，百公里节省汽油大约25.16L D．比赛服不易划破是利用了复合面料具有较高硬度的特性 【答案】C 【详解】A．利用干冰升华吸热的原理能使液态水凝固，从而修复磨损的冰面，故A错误； B．“绿电”包括太阳能发电，生物质能发电和火力发电不属于“绿电”，故B错误； C．每百公里可少排放的二氧化碳约57.86kg，相当于节约汽油的体积为 故C正确； D．比赛服不易划破是利用了复合面料具有较高的强度，故D错误。 故选C。 17．能源问题是现代社会发展的三大基本要素之一，请回答以下问题： (1)能源家族中：①柴薪、②煤炭、③石油、④天然气、⑤水能、⑥风能、⑦太阳能、⑧地热能等，其中属于化石能源的有 （填序号）； (2)城区正在进行天然气工程，有人表示赞同，有人表示反对，小刚同学收集如下两组有关数据： 热值q /J•m-3 当地价格 /元•m-3 每户月平均用气量/m3 更换灶具费用/元 煤气 约4×107 9 6 0 天然气 约8×107 15 3 70 ①根据以上数据，在一标准大气压下将2.5L、20℃水烧开，水吸收的热量为 ，如使用煤气，则需要 m3，价格为 元；如使用天然气，则需要 m3，价格为 元。（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃） ②现请你决策： （选填“A”或“B”） A．继续使用煤气       B．更换使用天然气      简单说明你作出这样决策的理由是： 。 【答案】(1)②③④ (2) 8.4×105J 0.021 0.189 0.0105 0.1575 B 理由为从长远看，更经济 【详解】（1）化石能源指的是亿万年前的大量生物经过地壳变化，被埋藏在地下，受地层压力和温度的影响，缓慢地形成的可以燃烧的矿物质，化石能源是在短时间内不能形成的能源，像煤、石油和天然气等；其中属于化石能源的有②③④。 （2）[1]根据密度公式，可知水的质量为 水吸收的热量 [2] [3]由题知 需要煤气的体积 价格 [4][5]需要天然气的体积 价格 [6][7]若选A，则每月的支出是 9元×6=54元 若选B，则每月的支出是 15元×3=45元＜54元 所以，若选A，每月的支出多，但可以不用为更新灶具投入；若选B，需要更换灶具费70元，但是从长远看更经济。 18．某款太阳能电池板，它能确保与日照方向始终垂直，使其吸收的太阳能最多。该电池板装有自动清洁装置。电池板相关参数如下表。水的比热容。 叶片面积 光电转换效率 充电效率 清洁功率 25m2 20% 70% 1kW （1）太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； （2）电池板自动清洁一次需要0.5h，需要消耗的电能为 ；若家庭电路消耗这一电能，标有“” 次； （3）某天，电池板接收太阳辐射的平均功率为1000W/m2，转化的电能直接供功率为3kW的用电器工作，多余的电能存储在电池中，晚上将当天存储的电能全部转化为内能，可以把50kg的水升高40℃，则当天的日照时间为 min。 【答案】 可再生 0.5 600 100 【详解】 （1）[1]太阳能可以从自然界源源不断得到补充，属于可再生能源； （2）[2]电池板自动清洁一次需要消耗的电能 [3]电能表指示灯闪烁的次数为 （3）[4]白天太阳能电池接受太阳辐射的功率 P太＝25m2×1000W/m2＝2.5×104W 白天获得的电功率 P电＝ηP太＝20%×2.5×104W＝5000W 白天剩余的功率 蓄电池的储存功率 P储＝ηP剩＝70%×2000W＝1400W 当天存储的电能 日照的时间为 19．如图甲所示，为了提倡环保型新能源开发，减少现有能源的消耗，三明市某学校学生宿舍使用太阳能电热水器。天气晴朗时，只吸收太阳能就可以使水温升至足够高（最高可达）；阴雨天时，在吸收太阳能的同时还可以利用电辅助加热使水温达到我们的需求。已知无论什么天气条件下，水箱中水温不低于。表格所示是该学校物理兴趣小组在某个晴天获得的相关信息，其中太阳辐射功率是指内投射到面积上的太阳能。 太阳照射时间 装水量 吸热板面积 冷水温度 热水温度 太阳辐射功率 请你根据表格数据求： (1)该热水器中的水从升高到吸收的热量； (2)晴天时该太阳能电热水器能量的转化效率； (3)由于晴天热水器产生水温过高不可直接洗浴，所以安装了如图乙所示的混水阀。当天晚上某同学洗澡时调节热水流量是，冷水流量是，则该同学洗澡时的水温为多少？（不计热损失） 【答案】(1) (2)80% (3)44℃ 【详解】（1）由题意知热水器装水量为10000kg，则根据计算水从升高到70℃吸收的热量为 （2）10000kg水温度升到100℃吸收的热量为 10000kg水温度升到100℃太阳辐射热量为 根据计算晴天时该太阳能电热水器能量的转化效率为 （3）洗澡时调节热水流量是，冷水流量是，假设该同学洗澡时的水温为T，则热水放出的热量Q热放与冷水吸收的热量Q冷吸相等，热水放出的热量Q热放为 ① 冷水吸收的热量Q冷吸为 ② 由热水流量是，冷水流量是，可知热水质量与冷水质量之比为 ③ 由①②③联立可得该同学洗澡时的水温T=44℃。 20．2022年3月23日，位于我市境内的山东最大抽水蓄能电站 沂蒙电站正式投产，总装机容量120万千瓦。抽水蓄能电站 是为了解决电网高峰、低谷之间供需矛盾而产生的，是间接储存电能的一种方式。在下半夜用电低谷时，它利用过剩的电力驱动水泵，将水从下水库抽到上水库储存起来，次日白天和前半夜用电高峰时，再将水放出发电，并流入下水库。其工作原理如图。 （1）从构造上看，抽水蓄能电站 （选填“是”或“不是”）连通器； （2）储能时，水泵利用多余的电能将下水库的水抽到上水库，多余的电能转化为水的重力势能；抽水机抽水是利用 的作用把水“吸”上来的； （3）发电时，发电机将水的动能转化为 能，发电机的工作原理是 ； 发电时所利用的水能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； （4）蓄能电站某天发电量6.0×106kW.h，这些能量至少需要燃烧热值为3.0×107J/kg的煤炭 kg。 【答案】 不是 大气压 电 磁感应现象 可再生 7.2×105 【详解】（1）[1]连通器的构造是上端开口，底部相连，从构造上看，抽水蓄能电站底部没有连通，所以不是连通器。 （2）[2]蓄能时，水被抽到上水库中，水的高度增加，所以电能转化为水的重力势能，抽水机抽水时通过活塞上移或叶轮转动使抽水机内水面上方的压强减小，水在外界大气压的作用下被压上来。 （3）[3][4][5]发电时，发电机是利用电磁感应的原理工作的，工作时将水的动能转化为电能，因为水能从自然界源源不断地获得，属于可再生能源。 （4）[6]煤炭放出的热量为 由得，煤炭的质量为 21．请阅读《光伏发电》并回答题。 光伏发电 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能转化为电能的一种技术，通常其工作系统主要由太阳能电池、控制器和蓄电池等部分组成。简化电路如图所示，控制器可以发射控制信号，当太阳光照射太阳能电池发电时，控制信号将开关S1闭合、S2断开，太阳能电池向蓄电池充电；当控制信号将开关S1断开、S2闭合时，蓄电池向外供电。 太阳能电池吸收光能，使其两端出现异种电荷的积累，太阳能电池的两端产生电压，将光能转化成电能，这就是“光生伏特效应”。光-电转化效率是太阳能电池的一个关键参数指标，所谓“光-电转化效率”简单的理解就是指太阳能电池将照射到它表面的光能转化成电能的效率，可以用太阳能电池产生的电能除以太阳能电池接收到的太阳能来计算。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅太阳能电池、化合物太阳能电池等。其中单晶硅太阳能电池转化效率较高，在实际中投入使用时的效率可达到15%。 太阳能是可再生能源，比石油、煤炭等不可再生的矿物能源的利用更加有利于环境保护。应用太阳能光伏发电技术不仅缓解了能源短缺的现状，针对偏远地区存在的电能供应不足问题，太阳能光伏发电技术更是发挥了自身的优势，给人们的生活带来了全新的改变。国家能源局于2013年11月18日发布《分布式光伏发电项目管理暂行办法》，鼓励各类企业或个人等作为项目单位，投资建设分布式光伏发电项目。自2015年以来，我国光伏发电累计装机容量不断增长，到2020年装机容量已达到 未来太阳能光伏发电技术将会持续突破、拥有广阔的发展前景。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”） 能源。光生伏特效应是指将光能转化为 能的过程； (2)如果在太阳照射条件较好的天气里，用E₁表示一段时间内太阳能电池产生的电能，用E₂表示在这段时间内太阳能电池接收到的太阳能，则太阳能电池的光-电转化效率的表达式为：k= ； (3)写一条太阳能光伏发电技术的优势。 【答案】(1) 可再生 电 (2) (3)节能环保 【详解】（1）[1]太阳属于可再生能源，取之不尽用之不竭。 [2]根据题文可知，太阳能电池吸收光能，使其两端出现异种电荷的积累，太阳能电池的两端产生电压，将光能转化成电能，这就是“光生伏特效应”。 （2）“光-电转化效率”简单的理解就是指太阳能电池将照射到它表面的光能转化成电能的效率，可以用太阳能电池产生的电能除以太阳能电池接收到的太阳能来计算，即 （3）根据题文可知，太阳能光伏发电技术节能环保，有利于环境保护。 22．请阅读《熔盐塔式光热发电》回答题。 熔盐塔式光热发电 熔盐塔式光热发电就是利用太阳能热发电的系统（见下图）。它首先通过聚光系统将太阳辐射能集中到一个小的区域，加热工作介质（二元熔盐，熔盐熔点在左右，熔化后形成的熔盐液具有良好的传热和储热性能），再由工作介质加热水产生水蒸气，推动汽轮机发电，对环境几乎无污染。 熔盐塔式光热发电系统主要由集热系统、热传输与交换系统和发电系统组成。 一、集热系统 在塔式系统的周围分布着独立跟踪太阳的定日镜，其主要作用是把阳光集中反射到塔顶的吸热器上，来实现集热的目的。定日镜由多个独立平面反射镜和跟踪机构成，控制方法主要是传感器跟踪和视日跟踪法并用。定日镜的格局布置根据不同的地理位置因地制宜。比如在北半球的高纬度地区，定日镜就要布置在塔的北部；在中低纬度地区，定日镜一般分布在塔的四周。 二、热传输与交换系统 阳光集中反射到吸热器后，熔盐液温度会升高，当熔盐液的温度升高到左右后输送到高温储热装置一高温熔盐罐。然后在热交换装置中将水加热，产生水蒸气后利用水蒸气来推动蒸汽轮机进行发电。释放热量后的熔盐液温度约为，再进入低温储热装置保存，利用熔盐泵把熔盐液输送到吸热器进行加热，如此循环往复。高温储热罐里的熔盐液无论白天还是晚上都可以流入汽轮发电机发电，比光伏发电要稳定很多。 三、发电系统 水被高温的熔盐加热会产生大量的高温水蒸气，推动蒸汽轮机转动进行发电，从蒸汽轮机排出的水蒸气经冷却塔冷却后形成液态水再由水系把水输送到热交换器，再产生水蒸气推动蒸汽机轮发电。 总之，随着技术的不断进步和成本的降低，太阳能热发电有望在未来能源体系中发挥越来越重要的作用。 请你根据上述材料，回答下列问题： (1)水在循环过程中，在热交换器中发生的物态变化为 。 (2)甘肃的熔盐塔式光热发电站处于北半球 （选填“高纬度”或“中低纬度”）地区。 (3)熔盐塔式光热发电比光伏发电要稳定的原因主要是有 装置。 (4)请你谈谈熔盐光热发电相比火力发电的优势在于 。（说出一条即可） 【答案】(1)汽化 (2)中低纬度 (3)高温储热罐 (4)无论白天还是晚上都可以发电 【详解】（1）由上述材料可知：水在循环过程中，在热交换器中加热，把水变为水蒸气，所以发生的物态变化为汽化。 （2）由于甘肃省位于中低纬度区域，所以甘肃的熔盐塔式光热发电站处于北半球中低纬度地区。 （3）熔盐塔式光热发电比光伏发电要稳定的原因主要是有高温储热罐装置，高温储热罐里的熔盐液无论白天还是晚上都可以流入汽轮发电机发电，比光伏发电要稳定很多。 （4）高温储热罐里的熔盐液无论白天还是晚上都可以流入汽轮发电机发电，所以熔盐光热发电相比火力发电的优势在于无论白天还是晚上都可以发电。 23．阅读短文，回答问题： 太阳能路灯 呼和浩特市大力发展绿色能源，图甲是城市道路两边的太阳能路灯，它由太阳能电池板、控制器、24V的蓄电池组、LED发光二极管、灯杆及灯具外壳组成。它的结构示意图如图乙所示，工作时能量流程图如图丙所示。 LED发光二极管是一种半导体器件，它具有工作电压低（2~4V）、耗能少、寿命长、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点。它与普通的白炽灯发光原理不同，可以把电能直接转化为光能。 (1)太阳能电池板将太阳能转化为 能，给蓄电池充电时转化为 能； (2)为使LED发光二极管正常工作，应将几个LED发光二极管 （选填“串联”或“并联”）才能安全使用； (3)如图乙所示，晚上LED发光二极管点亮时控制开关S与 （选填“a”或“b”）触点接触。 【答案】(1) 电 化学 (2)串联 (3)b 【详解】（1）[1]太阳能电池板，消耗太阳能，将太阳能转化为电能。 [2]给蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，将电能转化为化学能储存在电池中。 （2）由于蓄电池的电压较大(24V)，而LED发光二极管是一种半导体器件，它工作电压低(2~4V)，所以应将几个LED发光二极管串联接在电路中使用。 （3）当开关与a点接触时，LED灯断路，不工作，当开关与b点接触时，LED灯才接入电路正常工作。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$