21.2 跨学科：能源的开发与利用-2025-2026学年物理沪科版九年级上学期

第二十一章　能源､材料与社会 第二节　跨学科:能源的开发与利用 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1. 人类在现代生活中广泛使用化石燃料,燃料燃烧时发热,将　　　　转化为内能,同时产生了大量的　　 　　气体,加剧了地球的温室效应,因此减少化石燃料的使用,开发新能源是未来理想能源的发展方向｡　 2. (2024·烟台)核能是一种　　　 　(选填“可再生”或“不可再生”)能源｡我国在核能利用方面取得了巨大成就,其中具有完全自主知识产权的“华龙一号”核电站是通过　　　　(选填“核裂变”或“核聚变”)发电;中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”是通过　　　　(选填“核裂变”或“核聚变”)释放巨大的能量｡　 化学能 二氧化碳 不可再生 核裂变 核聚变 3. 某市积极探索建立绿色能源体系,在阳光充足的地方铺设光伏发电板,将　　　　能转化为电能｡电能充足时,利用富余的电能驱动　　　 (选填“电动机”或“发电机”)工作,将空气压缩后储存起来;电能不足时,再利用压缩空气发电,充分发挥新能源的利用价值｡　 4. (2024·广安)某地居民常用太阳灶来烧水,太阳灶所利用的太阳能来源于太阳内部原子核的　　 　(选填“聚变”或“裂变”)｡如果把质量为1.2kg､温度为25℃的水加热到75℃,至少需要给水提供　　 　　　J的能量｡[c水=4.2×103J/(kg·℃)]　 太阳 电动机 聚变 2.52×105 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5. 位于西藏自治区境内羊八井地区的地热发电站是中国最大的地热发电站｡地热能是　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源;高温高压的水蒸气推动蒸汽轮机转动时,将内能转化为　　　　能｡　 6. 利用海水周期性涨落获得的能量就是潮汐能,它属于　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源;在潮汐发电时,潮汐能转化成　　　　能｡ 可再生 可再生 机械 电 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7. 某市机动车全面使用乙醇汽油｡乙醇汽油的使用可以　　　　有害气体的排放量,它是一种新型清洁能源,其中乙醇是　　　　(选填“可再生”或“不可再生”)能源｡ 减少 可再生 解析:乙醇燃烧一般只产生二氧化碳和水,没有粉尘和硫化物(导致酸雨形成的成分),而煤和石油的使用会带来大量的硫化物等有害气体｡汽油是石油制品,在汽油中加入乙醇,汽油的使用量减少,排放的有害气体相应减少｡乙醇主要是利用粮食作物发酵生产的,而粮食作物是可以再生的,所以乙醇是可再生能源｡但由于受到粮食供求关系的影响,将乙醇作为主要燃料之一使用,从全球范围来看,目前还不具备条件,只能作为辅助燃料｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8. 新情境·科技民生 空气能热水器是将空气中的低温内能搬到水中进行制热的新型高效节能热水器,其工作过程与空调相反,空气能属于　 　 (选填“可再生”或“不可再生”)新能源;如图所示为其工作原理,制冷剂在蒸发器中汽化,在冷凝器中　　　　(选填物态变化名称),在工作循环过程中,将空气中的内能不断地“搬运”至水中｡ 可再生 液化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析:空气是取之不尽的,所以空气能属于可再生能源｡制冷剂在蒸发器中汽化,汽化吸热,即吸收空气中的内能,在冷凝器中,制冷剂发生液化,液化放热,水吸收热量,这样就将空气中的内能“搬运”至水中｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9. 能源按不同的分类标准可进行不同分类｡下列四组能源中,能归入如图所示阴影部分的一组是 (　　) A. 煤炭､地热能､沼气 B. 太阳能､风能､海洋能 C. 水能､木柴､天然气 D. 石油､海洋能､核能 B 解析:地热能､核能不是来自太阳的能源;煤炭､水能､木柴､天然气､石油不是新能源;煤炭､天然气､石油､核能是不可再生能源｡故选B｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10. 如图所示,铀核发生裂变时,如果附近有足够多的铀核,裂变将自行继续下去｡下列说法中,正确的是 (　　) A. 原子核由质子､中子和电子构成 B. 只有不断地从外界获得中子才能使铀核持续裂变 C. 人工控制的链式反应能使能量缓慢释放并用来发电 D. 氢弹是利用不加控制的核裂变制成的一种武器 C 解析:原子核由带正电的质子和不带电的中子构成,A错误;核裂变会持续产生中子,不需要从外界获得中子,B错误;如果原子核的链式反应在可控的核反应堆中进行,就可以和平利用核能发电,若不加控制,会非常危险,C正确;氢弹是利用核聚变原理制造的武器,D错误｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11. 某公司设计了一款太阳能无人驾驶汽车,其设计方案中有如图所示的描述｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (1) 当该车以最高速度在平直公路上匀速行驶时,求:(g取10N/kg) ① 该车在0.5h内行驶的路程｡ ② 维持该车行驶所需的机械功率｡ (1) ① 0.5h内行驶的路程s=vt=54km/h×0.5h=27km=2.7×104m｡ ② 车受到的重力G=mg=300kg×10N/kg=3000N;车受到的牵引力F=f= 0.02G=0.02×3000N=60N;车行驶所需的机械功率P=Fv=60N×54km/h= 60N×15m/s=900W｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2) 在晴好的夏天,当太阳光垂直照射时,太阳能电池板每平方米的面积上接收的太阳辐射功率为700W｡请通过计算说明该车的设计方案是否合 理｡ (2) 方法一:车实际获得的机械功率P机=700W/m2×6.5m2×20%×90%= 819W,因为819W<900W,所以方案不合理;方法二:需要的太阳能电池板 面积S=≈7.14m2,因为7.14m2>6.5m2,所以方案不合理;方法三:1s内需要的太阳能E需===5000J,1s内可以获得的 太阳能E获=700W/m2×6.5m2×1s=4550J,因为4550J<5000J,所以方案不合理｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12. (2023·齐齐哈尔)阅读短文,回答问题｡ 化石能源目前仍是世界上许多国家的主要能源,但化石能源的大量开采利用给人类的生存环境造成极大的隐患｡石油危机､环境污染,在全球范围内引起了人类对能源问题的思考,我国对此问题尤为重视｡为了解决环境污染､能源枯竭问题,我国率先在第75届联合国大会上提出“碳达峰”“碳中和”两个奋斗目标,同时大力发展风能､太阳能､核能等新能源｡我国风力资源丰富,在东南沿海､西北沙漠具有突出的优势｡风能用之不竭､清洁环保,所以我国加大对风能的开发和利用｡如图甲所示为我国某 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 风力发电基地,风力发电机组主要由风机叶片和发电机组组成｡ (1) 风力发电是把风能转化为电能,风能是　　　 　(选填“可再生”或“不可再生”)能源｡　 (2) 某段风机叶片的形状像飞机的机翼,若叶片位置和风向如图乙所示,由于叶片两面的形状不同,导致叶片两面空气流速不同,从而产生　　 　差,使风机叶片转动起来｡　 可再生 压力 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (3) 风机叶片具有质量轻､强度高等性能,通常用密度　　　　(选填“大”或“小”)､硬度大的复合材料制成｡　 (4) 某风力发电机输出功率与风速的关系如图丙所示｡由图像可知,当风速在v1和v2之间时,风速越大,风力发电机的输出功率　　　　(选填“越大”“越小”或“不变”);当风速大于v2时,风速增大,　　　　(选填“能”或“不能”)提高风力发电机的输出功率｡ 越大 小 不能 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析:(1) 风力发电利用的是风能,风能可以在自然界中源源不断地得到补充,风能是取之不尽､用之不竭的能源,所以风能是可再生能源｡(2) 由图乙知,叶片的上面是突出的弧形,下面是平面,空气流过时,上面的空气流速大于下面的空气流速,上面的压强小于下面的压强,由于叶片两面空气流速不同而产生向上的压力差,使风叶旋转｡(3) 风机叶片质量轻､强度大､耐磨损､密度小､硬度大,可以减小阻力影响,延长使用寿命｡(4) 由图丙知,当风速在v1和v2之间时,风速越大,发电机的输出功率越大;当风速大于v2时,风速增大,发电机的输出功率不会增大｡ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 $$