第二十二章　能源与可持续发展 2025-2026学年物理人教版九年级全一册

第2节　新能源的发展 课后·知能演练 一、基础巩固 1.(2024·新疆中考)下列各组粒子中,能构成原子的是(　　) A.质子、中子 B.中子、电子 C.原子核、中子 D.原子核、电子 2.太阳喷射的大量带电微粒进入大气层会引起地磁暴,影响通信、导航的运行。太阳喷射的带电微粒可能是(　　) A.中子、电子 B.质子、中子 C.分子、原子 D.质子、电子 3.太阳是人类能源的宝库,太阳能(　　) A.是可再生能源 B.是二次能源 C.不是未来的理想能源之一 D.来自太阳内部的核裂变 4.(2024·广西中考)(多选)华龙一号核电机组落户广西防城港。下列关于核能的说法正确的有(　　) A.核能是可再生能源 B.核能是不可再生能源 C.核能发电利用核聚变原理 D.核电站将核能最终转化为电能 5.某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能,对蓄电池充电,晚上蓄电池对路灯供电,对下图方框中能量形式判断正确的是(　　) 甲乙化学能丙丁 A.甲是“电能” B.乙是“太阳能” C.丙是“电能” D.丁是“机械能” 6.图甲和图乙是释放核能的两种方式,请回答下列问题: (1)图甲是__________反应,这是通过__________变来释放核能的,若不人为控制,则是制造__________的原理。  (2)图乙是__________变的示意图,若不能人为控制,则是制造__________的原理。  二、素养提升 7.近年来,我国在信息和能源等高科技领域取得了巨大成就。下列说法中正确的是(　　) A.电动汽车使用的电能是一次能源 B.太阳能电池板将太阳能转化为电能 C.“无侦-8”无人机利用超声波来传递信息 D.华龙一号核电站利用核聚变释放的能量来发电 8.有一种既能为住户遮挡阳光,又可以为用户省电的太阳能百叶窗,其表面搭载了柔性太阳能面板,生成的电能可以直接使用或者存储在电池中。下列说法正确的是(　　) A.光照下百叶窗的温度会升高,这是通过做功来实现的 B.制造太阳能面板的主要材料硅是超导体材料 C.太阳能面板给电池充电时,电池相当于电源 D.太阳能面板产生的电能一定少于它接收到的太阳能 9.秉承可持续发展的理念,开发新能源、更好地利用已知能源是全球范围内的重要课题,开发和利用核能就是一个有效途径。核能是质量较大的原子核发生__________或质量较小的原子核发生聚变时释放的能量,通过可控聚变来利用核能,有望解决人类能源问题。1 g核燃料聚变时释放的能量约为1×105 kW·h,假设把1×105 kW·h的能量完全转化为电能,可供年用电量为1 000 kW·h的家庭使用__________年。太阳是一个巨大的“核能火炉”,它向外辐射的能量是我们的能源宝库。人类利用太阳能的实质是将太阳能转化为其他形式的能量,请你写出一种转化方式或一个相关的实例: __________。  三、拓展探究 10.我国海阳核电厂在利用核能发电的同时给居民供暖,其工作流程如图所示。核燃料反应堆内有低浓度的铀235原子核,发生核反应后产生大量的热,一回路和二回路是两个互不相通的水循环回路。一回路的水流过核燃料反应堆的堆芯,带走核反应堆产生的热量,在蒸汽发生器中将热量传递给二回路的水,然后流回堆芯。二回路的水在蒸汽发生器中受热,产生大量高温水蒸气,水蒸气做功推动汽轮机发电,做功后的水蒸气冷凝后返回蒸汽发生器。核能供暖是将发电之后的余热取出来通过管道送给居民的过程。单个机组,如果仅供电,那么它每秒提供的电能为1.25×109 J;如果在供电的同时进行供热,那么它每秒提供的电能为1.21×109 J,热量为2×108 J,单个机组核燃料反应堆产生的能量的使用效率提高了3.2%。标准煤的热值取3.0×107 J/kg。 (1)核燃料反应堆中的铀235原子核是____________________(选填“可再生”或“不可再生”)能源。二回路中的水在蒸汽发生器中发生__________(填物态变化名称),吸收热量。  (2)在下列空格中将核能发电的能量转化过程补充完整。 核能→内能→__________　→电能。  (3)若给居民供热5.4×1015 J,这相当于完全燃烧多少千克标准煤产生的热量? (4)单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为__________ J。  参考答案 1.D　解析:原子由处在中心带正电的原子核和绕原子核旋转的带负电的电子组成。 2.D　解析:由题意知,太阳喷射的是带电微粒,由于中子不带电,质子带正电,电子带负电,分子和原子不显电性,所以太阳喷射的带电微粒可能是质子、电子。 3.A　解析:在太阳能内部,氢原子核在超高温下发生聚变,释放出的巨大核能,就是太阳能,太阳能可以源源不断地得到,属于一次能源,也是可再生能源,由于太阳能清洁、无污染,所以是未来的理想能源之一,综上分析,A正确,B、C、D错误。 4.BD　解析:核能是不可再生能源,核能发电利用核裂变原理,核电站将核能最终转化为电能,A、C错误,B、D正确。 5.C　解析:太阳能电池白天将太阳能转化为电能,对蓄电池充电,能量转化是太阳能转化为电能;晚上蓄电池对路灯供电,将蓄电池的化学能转化为电能,再将电能转化为光能,所以甲是太阳能,乙是电能,丙是电能,丁是光能,C正确,A、B、D错误。 6.(1)链式　裂　原子弹　(2)聚　氢弹 解析:图甲中,用中子轰击原子核,会导致一系列原子核持续裂变,并释放出大量的核能,这就是裂变中的链式反应,链式反应如果不加控制,大量原子核就会在一瞬间发生裂变,释放出大量的能量,这是原子弹的制成原理;图乙中,氚核和氘核在超高温下结合成新的原子核并释放出大量的核能,这就是聚变,氢弹利用的就是聚变在瞬间释放的能量。 7.B　解析:电能是由其他能量转化得到的,属于二次能源,A错误。太阳能电池板将太阳能转化为电能,B正确。无人机是通过电磁波传递信息的,C错误。核电站是利用核裂变释放的核能发电的,D错误。 8.D　解析:光照下百叶窗的温度会升高,百叶窗吸收热量,内能增加,这是通过热传递来实现,A错误。制造太阳能面板的主要材料硅是半导体材料,具有单向导电性,B错误。给电池充电时,电池消耗电能,相当于用电器,C错误。由于存在热量消耗,太阳能面板产生的电能一定少于它接收到的太阳能,D正确。 9.裂变　100　用太阳能集热器把水加热(答案合理即可) 解析:核能是质量较大的原子核发生裂变或质量较小的原子核发生聚变时释放的能量;把1×105 kW·h的能量完全转化为电能,可供年用电量为1 000 kW·h的家庭使用的时间t==100年;人类利用太阳能的实质,是将太阳能转化为其他形式的能量,例如用太阳能集热器把水加热、利用太阳能发电等。 10.(1)不可再生　汽化 (2)机械能 (3)若给居民供热5.4×1015 J,这相当于完全燃烧1.8×108 kg标准煤产生的热量。 (4)5×109 解析:(1)核电站主要利用核裂变的可控链式反应来发电的,核燃料不能在短期内从自然界得到补充,属于不可再生能源;蒸汽发生器中的水是液体,被加热后变成了水蒸气,水蒸气是气体,水由液态变为气态是汽化,汽化需要吸热。(2)核能发电的能量转化过程:核能→内能→机械能→电能。(3)根据Q放=q煤m可得燃烧煤的质量m== 1.8×108 kg。(4)由题意知,单个机组,如果仅供电,每秒提供的电能为1.25×109 J,若在供电的同时进行供热,每秒提供的电能为1.21×109 J、热量为2×108 J,设单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为E,则单个机组仅供电时,其能量使用效率为η1=,单个机组在供电的同时进行供热,其能量使用效率为η2=,因为对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%,所以有η2-η1=3.2%,即=3.2%,则单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量E===5×109 J。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节　能源利用的现状和面临的挑战 课后·知能演练 一、基础巩固 1.(2024·青海中考)下列能源中属于可再生能源的是(　　) A.石油 B.煤炭 C.太阳能 D.天然气 2.下列不属于二次能源的是(　　) A.电能 B.柴油 C.汽油 D.石油 3.关于能源的概念,下列叙述正确的是(　　) A.能做功的物体叫作能源 B.具有动能或势能的物体叫作能源 C.能提供能量的物质资源都可以叫作能源 D.内燃机和发电机都是能源 4.维持人体的生命活动需要能量,人们从事生产活动也需要能量。这些能量最初主要来自 (　　) A.流水和风 B.太阳能 C.绿色植物的能量 D.深埋在地下的煤和石油 5.请按人类利用能源的顺序,对下列现象进行排列:__________。  A.钻木取火 B.电力机车 C.用煤炉烧水 D.蒸汽机车 6.(2024·江西中考)某同学用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手,这是通过__________的方式改变物体的内能的。在这种内能改变的过程中,内能总是自动地从高温物体向低温物体转移,说明能量在转移过程中具有__________性。  7.(2024·湖南中考)传统燃油汽车尾气的排放是大气污染的主要原因之一,提供传统燃油的化石能源属于__________再生能源。为节能减排,新能源汽车正逐步取代传统燃油汽车。如图所示,电动汽车充电时,将电能转化为__________能储存起来。  二、素养提升 8.三峡水电站是当今世界上装机容量最大的水电站,三峡大坝横跨长江,雄伟壮丽。下列说法正确的是(　　) A.水力发电是将电能转化为机械能 B.水能是一次能源,电能是二次能源 C.利用大坝提高水位的目的是储蓄更多内能,用来发电 D.机械能和电能可以相互转化,所以能量转化没有方向性 9.能源家族中,有煤、石油、风能、水能、核能、太阳能等,其中属于不可再生能源的有____________________;电能是____________________(选填“一次能源”或“二次能源”)。电能可以使电动机转动,同时产生内能散失在空气中,但这些内能却无法自动转化为电能,该现象说明能量转化具有__________性。  三、拓展探究 10.6月5日是世界环境日,低碳排放、保护地球是当今世界的主题。如何合理利用和开发能源,提高能源的利用率,实现低碳减排,已成为世界各国共同关注的问题。 (1)在能源家族中,风能、太阳能、水能都同属于__________(选填“一次”或“二次”)能源,它们的开发和利用可以减少大量化石能源的生产和消费所导致的生态破坏与严重环境污染。  (2)为实现减排目标,国家大力推广风力、水力发电。右图是我国西部某处风力发电场的壮观画面。假设装机总功率为4.2×106 kW的风电场项目全面建成后,所有机组发电1 h,可提供多少电能?若这些电能全部转化为水的内能,则可以把多少质量的水从28 ℃加热至沸腾(在标准大气压下)?水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。 参考答案 1.C　解析:石油、煤炭、天然气是不可再生能源,太阳能是可再生能源。 2.D　解析:电能是由一次能源转化而来的,属于二次能源;汽油和柴油是从石油中提炼出来的,属于二次能源;石油能够直接从自然界中获得,属于一次能源。 3.C　解析:能做功的物体只能说明它具有能量,而不是能源,A错误。具有动能或势能的物体可以说物体具有能量,但不能称之为能源,能源应该是提供能量,B错误。能提供能量的物质资源都可以叫作能源,C正确。内燃机和发电机只是一个能量转化的机器,本身不是能源,D错误。 4.B　解析:人们从事生产活动所需要的能量主要来自食物,食用后的食物中的生物质能转化为人的化学能储存在人体内供人使用,而食物中的生物质能来自太阳能,故B符合题意。 5.ACDB 解析:人类利用能源的历程主要包括:钻木取火开始了从利用自然火到人工火的转变,火的利用开启了以柴薪为主要能源的时代;蒸汽机的发明使人类开始大规模使用煤、石油、天然气等化石能源;电能的利用是人类进入现代文明社会的标志;所以题目中利用能源的顺序为ACDB。 6.热传递　方向 解析:将金属勺放入热汤中,金属勺从热汤中吸收热量,温度升高,内能增加,这是通过热传递的方式改变物体的内能的;在热传递过程中,热量只能自发地从高温物体转移到低温物体,不能相反,因为能量的转移具有方向性。 7.不可　化学 解析:化石能源会越用越少,不能在短期内从自然界得到补充,是不可再生能源;给蓄电池充电时,蓄电池相当于用电器,将电能转化为化学能储存起来。 8.B　解析:水力发电是将水蕴含的机械能通过水轮发电机转化为电能,A错误。水能可以从自然界中直接获得,属于一次能源,电能是由其他能源转化来的,属于二次能源,B正确。修拦河大坝可以提高上游水位,重力势能增大,即利用大坝提高水位来储蓄更多的机械能,用来发电,C错误。机械能和电能可以相互转化,但涉及热现象的能量转化过程是有方向性、不可逆的,即能量的转化、能量的转移,都是有方向性的,D错误。 9.煤、石油、核能　二次能源　方向 解析:煤、石油、核能不能在短期内从自然界得到补充,属于不可再生能源;电能是由其他形式的能转化而来的,属于二次能源;由于能量的转化具有方向性,电能可以使电动机转动,同时产生内能散失在空气中,但这些内能却无法自动转化为电能。 10.(1)一次 (2)4.2×106 kW·h　5×107 kg 学科网（北京）股份有限公司 $