第3节 跨学科实践：为节约能源设计方案（重难点训练）物理新教材人教版九年级全一册

第3节 跨学科实践：为节约能源设计方案 一．为节约能源设计方案（共10小题） 二．能量转移或转化有方向（共9小题） 三．能源消耗对环境的影响（共9小题） 四．能源与可持续发展（共9小题） 一．为节约能源设计方案（共10小题） 1．“离太阳系最近的恒星是半人马座的比邻星，它距离我们4.2光年。”由此可知（　　） A．比邻星是个黑洞 B．比邻星是银河系的成员之一 C．比邻星位于太阳与地球之间 D．目前的人类飞行器从地球飞到比邻星需要4.2年 【答案】B 【详解】A．比邻星是半人马座的一颗恒星，能自行发光，而黑洞不会发光，故A不符合题意； B．银河系包含太阳系及大量恒星，半人马座位于银河系内，因此比邻星属于银河系，故B符合题意； C．太阳与地球的平均距离约1.5×108km（约8光分），而比邻星距离地球4.2光年（约4×1013km），远大于日地距离，故C不符合题意； D．飞行器的速度远远低于光速，若飞行器速度为光速的0.1%，则飞行器从地球飞到比邻星需要的时间 远超过4.2年，故D不符合题意。 故选B。 2．人类一直没有停止探索宇宙的步伐。关于对宇宙的认识，下列说法正确的是（　　） A．光年是时间单位 B．宇宙是天体结构系统 C．太阳是宇宙的中心 D．地球是宇宙的中心 【答案】B 【详解】A．光年是长度单位，指光在真空中一年内行进的距离，故A错误； B．宇宙包含所有天体及其组成的系统（如星系、星团等），因此宇宙是天体结构系统，故B正确； C．太阳是太阳系的中心，并非宇宙的中心，故C错误； D．地球是太阳系中的行星，更不是宇宙的中心，故D错误。 故选B。 3．关于信息的传递和能源，下列说法中正确的是（　　） A．电磁波和声波都能够传递信息并且具有能量 B．石岛核电站中的核反应堆利用核聚变获取核能 C．空气中，频率为的电磁波比的电磁波传播速度慢 D．新能源汽车中用到的氢能、太阳能、压缩天然气等能源，都属于不可再生能源 【答案】A 【详解】A．无线通讯利用电磁波传递信息，微波炉利用电磁波传递能量；声波能够传递信息和能量，所以电磁波和声波都能够传递信息并且具有能量，故A正确； B．目前可控的核能获得方式为核裂变，核电站核反应堆利用可控的核裂变来发电的，故B错误； C．电磁波的传播速度与光速相同，与介质有关，在空气中频率为的电磁波与的电磁波传播速度相同，故C错误； D．天然气短时间不可再生，属于不可再生能源，氢能、太阳能都可以在短时间得到补充，是可再生能源，故D错误。 故选A。 4．我国发布了“十四五”可再生能源发展规划，确立了到2025年实现可再生能源年发电量达到3.3万亿千瓦时左右的目标。下列关于能量和能源的认识，错误的是（    ） A．为实现“十四五”能源发展规划，应大力发展煤炭和天然气发电 B．因为能量的转化和转移是有方向的，所以存在能源危机 C．核电站的能量转化为：核能内能机械能电能 D．太阳能是一次能源，且是可再生能源 【答案】A 【详解】A．煤炭和天然气都是不可再生能源，不符合“十四五”可再生能源发展规划，故A错误，符合题意； B．能量的转化和转移是有方向的，每一次能量的利用，都会减少可利用、便于利用的能量，转化为不可利用的能量，所以存在能源危机，故B正确，不符合题意； C．核电站发电时，利用核裂变产生的核能转化为内能，然后利用内能做功转化为机械能，最后通过发电机转化为电能，故C正确，不符合题意； D．太阳能是可以直接获取的能源，属于一次能源，且太阳能是可再生能源，故D正确，不符合题意。 故选A。 5．近年来，自动新能源汽车和自动驾驶技术成为许多汽车厂商的重点研究对象。如图，顾客正在体验某品牌汽车的自动泊车技术，该汽车利用5G技术、高精度地图、激光雷达传感器等多种技术手段实现车辆的精准定位。从而保证车辆准确行驶。下列说法中正确的是（　　） A．汽车搭载的北斗导航系统通过电磁波向汽车发送信息 B．该汽车利用纯电模式行驶过程中，所消耗的电能全部转化为汽车的动能 C．5G芯片是利用超导体材料制成的 D．当续航不足时，该汽车通过发动机燃烧汽油来获取动力，汽油属于可再生能源 【答案】A 【详解】A．电磁波的传播不需要介质，汽车搭载的北斗导航系统通过电磁波向汽车发送信息，故A正确； B．该汽车利用纯电模式行驶过程中，由于需要克服摩擦力做功，汽车所消耗的电能转化为汽车的动能与内能，故B错误； C．5G芯片是利用半导体材料制成的，具有单向导电性，故C错误； D．汽油在短时间内不能再生，属于不可再生能源，故D错误。 故选A。 6．如图所示是我国某新型战略核潜艇，其水面排水量为9000t，水下排水量为11500t。潜艇的动力来源于一座功率很大的核反应堆，核反应堆的能量来源于 （填“重核裂变”或“轻核聚变”）；向水舱中充水，当重力 浮力时，该核潜艇下沉；为使该核潜艇由水面潜入水面以下，至少要向水舱内充入 N的水。（g取10N/kg，海水密度取1.0×103kg/m3） 【答案】 重核裂变 大于 2.5×107 【详解】[1]核潜艇的核反应堆是利用原子核发生裂变释放能量来工作的。 [2]当物体所受的浮力小于重力时，物体将下沉，因此向水舱中充水，当重力大于浮力时，该核潜艇下沉。 [3]该潜艇漂浮时的排水量为 潜艇漂浮时受到的浮力等于潜艇的重力，根据阿基米德原理可得，潜艇漂浮时的重力 该潜艇悬浮时的排水量为 潜艇悬浮时受到的浮力等于潜艇的重力，根据阿基米德原理可得潜艇悬浮时的重力 则向水舱内充入水的重力为 7．太阳能电池帆板（简称“电池板”）是为各类太空飞行器提供能源的装置，电池板是把太阳能转化成 （填“一次”或“二次”）能源—电能；我国最新建成的“华龙一号”核电站采用的核反应方式与太阳内部的核反应是 （填“相同”或“不相同”）的，该反应用到的核原料属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站的大规模应用可显著减少温室气体排放，助力实现碳中和目标。 【答案】 一次 不相同 不可再生 【详解】[1]一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源，太阳能属于一次能源。太阳能电池帆板将太阳能直接转化为电能，这里的电能是由一次能源太阳能直接转化而来的，所以也是一次能源。 [2]“华龙一号”核电站采用的是核裂变反应，在反应堆中，原子核裂变并释放出能量。而太阳内部发生的是核聚变反应，是将氢原子融合成氦原子，释放出大量的能量。所以二者核反应方式不相同。 [3]核电站所用的核燃料是矿产资源，如铀等，这些核燃料在地球上的储量是有限的，属于不可再生资源，会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充。 8．物理是以实验为基础的学科，实验时测量工具必不可少．请写出一种测量工具及其测量的物理量名称．测量工具： ；物理量名称： ． 【答案】天平（物理学中所学的任意测量工具都可以） 质量（与第一空所填的测量工具对应正确的物理量即可） 【详解】初中阶段接触的物理测量工具有很多，例如： 刻度尺—长度、弹簧测力计—力、天平—质量、电流表—电流、温度计—温度、电压表—电压等． 9．“吹泡泡”是一项简单又有趣的游戏。把一根塑料笔杆的一端在肥皂液中蘸一下，从笔管的另一端吹，即可吹出美丽的泡泡。爱动脑筋的小晋产生了一个疑问：泡泡的产生究竟与哪些因素有关呢？他和他的实验小组成员对此进行了研究。小晋猜想：泡泡的产生可能与吹泡泡用的管子粗细有关。在肥皂液及其他条件都不变的情况下，他设计并进行了实验，记录结果如表： 液体 肥皂液 管子直径/cm 3 5 10 20 50 泡泡产生的情况 容易 较易 较难 难 不产生 (1)通过对上表的分析，可以得出的结论是： ； (2)对于上述问题，你还有什么猜想： 。为验证自己的猜想，实验时应选取 （选填“相同”或“不同”）粗细的管子。 【答案】(1)在肥皂液及其他条件都不变的情况下，管子直径越大，越难产生泡泡 (2) 泡泡的产生可能与液体浓度有关 相同 【详解】（1）分析表格中实验情况可知，在肥皂液及其他条件都不变的情况下，管子直径越大，越难产生泡泡。 （2）[1][2]泡泡产生的难易程度还可能与液体的浓度、液体种类、管子长度有关，根据控制变量法，为验证以上猜想，实验时应选取相同粗细的管子。 10．物理源于生活，最终又应用于生活。学习物理知识可以帮助我们分析生活现象背后的原理并加以利用，同时也能帮助我们避免它们带来的危害。请仿照下面的示例写出一个物理知识并列举一个利用（或防止）的实例。 【示例】物理知识：惯性。 利用（或防止）的实例：跳远时助跑以提高成绩（或乘车时系安全带以防止紧急刹车带来的伤害）。 物理知识： 。 利用（或防止）的实例： 。 【答案】 流体流速大的地方压强小 列车驶过时，人站在安全线内以防止发生危险（或电流的热效应 电饭锅煮米饭或光的折射现象 切勿因水看起来浅就下水游泳，防止溺水） 【详解】[1] 流体流速大的地方压强小 [2] 列车驶过时，人站在安全线内以防止发生危险 或[1] 电流的热效应 [2] 电饭锅煮米饭 或[1] 光的折射 [2] 切勿因水看起来浅就下水游泳，防止溺水 等 二．能量转移或转化有方向（共9小题） 11．随着科技发展，各种现代技术不断得到运用。下列关于信息、能源和材料说法正确的是（　　） A．水能和电能均属于一次能源 B．光纤通信以电流为载体传递信号 C．现有核电站是利用原子核聚变获取的能量发电 D．能量的转化和转移具有方向性 【答案】D 【详解】A．水能可以直接从自然界获得，为一次能源；电能无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到，属于二次能源，故A错误； B．光纤通信是利用激光从光纤的一端射入，在内壁上多次反射后在另一端放射出来，然后在接收端，将光信号变换成电信号，经解调后恢复原信息，故B错误； C．现有核电站是利用原子核裂变获取的能量发电，故C错误； D．能量的转化和转移时，有些可以自发的转化或转移，有些需要消耗其它形式能量才能转化或者转移，故能量的转化和转移是有方向性的，故D正确。 故选D。 12．下列说法中正确的是（　　） A．教室里使用的电能是二次能源 B．煤、石油、天然气、太阳能、核能均为不可再生能源 C．能量的转化和转移是有方向性的，能量在转化或转移的过程中，总量会减少 D．目前核电站是通过聚变反应获得核能，核反应堆中发生的链式反应是可控的 【答案】A 【详解】A．教室里使用的电能不能从自然界中直接获得，生活中所使用的电能都是从其它形式的能转化而来，所以电能是二次能源，故A正确； B．煤、石油、天然气、核能一旦使用后，在短期内无法从自然界中得到补充，所以是不可再生能源，太阳能是可再生能源，故B错误； C．根据能量守恒定律可知，能量的转化和转移是有方向的，在转化或转移的过程中，能的总量保持不变，故C错误； D．目前的核电站是通过裂变反应来获得核能，核反应堆中发生的链式核裂变反应是可控的，故D错误。 故选A。 13．2024年4月24日是第九个“中国航天日”物理社团的涵涵制作了水火箭，下图是水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合题中材料，你认为以下说法正确的是（　　） A．水火箭中的“水”是一种热值较大的燃料 B．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程 C．根据能量守恒定律可知，整个过程中水火箭的总能量保持不变 D．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 【答案】D 【详解】A.水的作用是作为推进剂，当压缩空气膨胀时，水被高速向下喷出，产生反作用力推动火箭升空。热值是指燃料在完全燃烧时释放的能量，但水火箭中的水并非燃料，它没有被燃烧。故A错误； B.内燃机的排气冲程主要是将燃烧后的废气排出气缸，这是一个被动过程，不直接产生推力，而水火箭中水喷出的过程是主动产生推力的关键，压缩空气的内能转化为水的动能和火箭的动能，类似于火箭推进或内燃机的做功冲程，而非排气冲程。故B错误； C.打气筒向系统打气，人做功，转化为压缩空气的内能，随后水喷出时，内能转化为水火箭的动能和势能，同时有能量损失，如热散失、空气阻力等，水火箭本身的能量，在整个过程中不断变化。故C错误； D.使用打气筒打气时，人通过活塞运动对气体做功，机械能转化为气体的内能，表现为气体压强和温度升高。汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动压缩气缸内的空气-燃料混合物，同样是将机械能转化为气体的内能。两者的能量转化过程本质相同，机械能转化为内能。故D正确。 故选D。 14．关于信息和能源，下列说法正确的是（　　） A．空间站通过超声波与地面指挥中心联系 B．光在光导纤维中始终沿直线传播 C．目前的核电站是利用核聚变释放的核能工作的 D．能量的转移与转化具有方向性 【答案】D 【详解】A．空间站通过电磁波与地面指挥中心联系，故A错误； B．光在光导纤维中多次反射来传播，故B错误； C．目前的核电站是利用核裂变释放的核能工作的，故C错误； D．能量在转化中具有方向性，即由电能转化为内能，但内能不能全部转化成电能；能量的传递是从高温物体传向低温物体，但不能够从低温物体传递到高温物体，故能量的转移也是有方向性的；故D正确。 故选D。 15．生物航煤是以动植物油脂、餐饮废油等为原料生产的航空燃油。生物航煤燃烧时将化学能转化为内能，但内能不能自发地转化为化学能，说明能量的转化具有 。在能量转化和转移的过程中，能量的总量 。 【答案】 方向性 保持不变 【详解】[1]生物航煤燃烧时将化学能转化为内能，由于能量的转化具有方向性，所以内能不能自发地转化为化学能。 [2]在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，这是能量守恒定律。 16．我国的核电站技术是全世界最领先的，目前我国已经建成了16座核电站。核电站是利用核 （裂/聚）变，核能属于 （可再生/不可再生）能源，电能可以使电 灯发光，同时产生热量散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，说明能量的转化具有 性。 【答案】 裂 不可再生 方向 【详解】[1]由于核裂变是可控的，故核电站中的核反应堆就是通过核裂变过程中释放核能带动发电机发电的。 [2]核能所利用的核燃料在短时间内不能得到补充，其储量是有限的，所以核能属不可再生能源。 [3]能量在转化的过程中，会有一部分能量转化成内能散失在空气中，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方向性。 17．如图所示是太阳能LED路灯，它主要由太阳能电池板、LED灯头等部分构成。太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，太阳能电池板工作时可以将太阳能转化为 能；LED是一种发光二极管，通过电流能够发光，可以将电能直接转化成光能，这些光能无法自动转化回去，说明能量的转化具有 性；该路灯中有一只“220V 5W”的LED灯，它与一只“220V 40W”的白炽灯正常发光时的亮度相当，若LED灯正常发光时的效率为80%，则白炽灯正常发光效率为 。 【答案】 可再生 电 方向 10% 【详解】[1][2]太阳能取之不尽用之不竭，属于可再生能源；太阳能电池板工作时可以将太阳能转化为电能供给路灯使用。 [3]LED是一种发光二极管，通过电流能够发光，可以将电能直接转化成光能，这些光能无法自动转化回去，说明能量的转化具有方向性，所以需要节约能源。 [4]LED灯与白炽灯正常发光时的亮度相当，即相同时间内转化出的光能相同，根据则有 解得白炽灯正常发光效率。 18．2023年12月27日，我国用火箭将第57、58颗北斗导航卫星成功发射，火箭在穿越大气层时剧烈升温，这是通过 的方式增大了它的内能；火箭使用液态氢作为助推器燃料，是因为液态氢的 大。火箭的发动机也是热机，也是利用内能转化为机械能工作的，能量的转化和转移具有 性，在能量的转化和转移的过程中，能的总量是 的。 【答案】 做功 热值 方向 不变 【详解】[1]火箭在穿越大气层时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，内能增大，剧烈升温，通过做功的方式增加它的内能。 [2]火箭使用液态氢作为助推器燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。 [3][4]火箭利用内能转化为机械能工作，无法利用产生的机械能转化为内能，继续对外做功，能量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。 19．科学技术国际热核聚变实验堆（ITER）计划俗称“人造太阳”。“人造太阳”的核聚变原料是地球上储量丰富的氘和氚，同时生成物没有危害，被称为“终极能源”。 (1)“人造太阳”与我国正在运行的核电站获得核能的方式 （选填“相同”或“不相同”）； (2)在核反应中产生的内能不能再自动转化为核能，说明能量的转化和转移具有 性； (3)在能量转化和转移的过程中，能量的总量 ； (4)从能源与可持续利用的角度看，核能是 能源。 【答案】(1)不相同 (2)方向 (3)不变 (4)不可再生 【详解】（1）“人造太阳”是利用核聚变来获得能量的，而核电站是利用核裂变来获得能量的，所以它们获得核能的方式不同。 （2）能量的转化、能量的转移，都是有方向性的，人们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。核反应过程中产生的内能不能再自动转化为核能，说明能量的转化和转移具有方向性。 （3）能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 （4）核能消耗的是矿产资源，消耗后不可能在短期内从自然界得到补充的能源，故核能属于不可再生能源。 三．能源消耗对环境的影响（共9小题） 20．能源的利用需要考虑可持续发展，就是用更清洁、更有效的技术实现“零排放”，以减少能源使用对环境的破坏，新能源已逐步替代常规能源。以下各种形式的能源中可作为新能源的是（　　） A．煤炭 B．石油 C．天然气 D．太阳能 【答案】D 【详解】A．煤炭燃烧会产生二氧化硫、氮氧化物、粉尘等污染物，对环境有较大破坏，不符合理想能源“零排放”、更清洁的要求，故A不符合题意； B．石油在使用过程中会产生大量的有害气体和废渣等污染物，对环境造成污染，不符合理想能源的标准，故B不符合题意； C．天然气虽然相对较为清洁，但燃烧仍会产生二氧化碳等温室气体，不能实现“零排放”，不属于理想能源，故C不符合题意； D．太阳能是一种清洁能源，取之不尽、用之不竭，在利用过程中不会产生污染物，能实现“零排放”，符合理想能源更清洁、更有效且对环境破坏小的特点，故D符合题意。 故选D。 21．2024年政府工作报告中提出，要大力发展新能源和可再生能源，推进清洁能源的利用。下列能源中，可以用如图阴影部分表示的是（    ） A．太阳能 B．石油 C．天然气 D．煤 【答案】A 【详解】新能源是指在新技术基础上，可系统地开发利用的能源，如太阳能、风能、水能、生物质能、地热能等；清洁能源是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源；可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源。 A．太阳能属于新能源，在使用过程中不产生污染物，是清洁能源，并且太阳能取之不尽、用之不竭，属于可再生能源，故A符合题意； B．石油是传统的化石能源，属于不可再生能源，在使用过程中会产生大量污染物，不是清洁能源，故B不符合题意； C．天然气是化石能源，属于不可再生能源，虽然相对煤炭等污染较小，但仍会产生二氧化碳等气体，不是完全意义上的洁能源，故C不符合题意； D．煤是化石能源，属于不可再生能源，燃烧时会产生二氧化硫、氮氧化物等污染物，不是清洁能源，故D不符合题意。 故选A。 22．下列关于材料、信息和能源的说法中不正确的是（ ） A．超导材料可应用于远距离输电线 B．化石能源的大量使用造成酸雨、雾霾等环境问题 C．LED灯是由半导体材料制成的，具有单向导电性 D．光纤通讯利用电信号传递信息，具有抗干扰的特点 【答案】D 【详解】A．超导材料电阻为零，应用于远距离输电线时，可避免因电阻产生的电能损耗，能极大提高输电效率，故A正确，不符合题意； B．化石能源燃烧会产生二氧化硫等污染物，是造成酸雨的“罪魁祸首”之一，燃烧不充分时还会产生一氧化碳、炭黑颗粒等可吸入颗粒物，形成雾霾，故B正确，不符合题意； C．LED 灯以半导体材料为基础，其半导体芯片中的PN结具有单向导电性，故C正确，不符合题意； D．光纤通讯是利用光信号在光导纤维中传输信息，而非电信号。光在光纤内通过全反射进行传播，具有抗干扰能力强、传输容量大等特点，故D错误，符合题意。 故选D。 23．风电的开发可以有效助力我国实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。从能源的视角来看，下列说法中错误的是（　　） A．风能属于可再生能源 B．风能实际上来源于太阳能 C．特高压交流输变电工程投运后，可以实现“张家口的风点亮雄安的灯” D．“碳达峰”标志着实现二氧化碳“净零排放”，而“碳中和”将实现碳排放与经济发展脱钩 【答案】D 【详解】A．风能是可再生能源的一种，因为它取之不尽、用之不竭，且不会因使用而减少，故A正确，不符合题意； B．风的形成是由于太阳辐射导致地球表面受热不均，进而引起空气流动，因此风能本质上是太阳能的间接形式，故B正确，不符合题意； C．特高压输电技术能够实现远距离、大容量的电力输送，因此张家口的风电可以通过特高压电网输送到雄安，故C正确，不符合题意； D．碳达峰是指碳排放量达到峰值后开始下降，但并非“净零排放”。 碳中和是指通过减排、碳汇等方式抵消碳排放，实现“净零排放”，而非直接“脱钩”经济发展与碳排放，故D错误，符合题意。 故选D 。 24．《中国制造2025》提出：坚持清洁低碳导向，加快能源绿色低碳转型，提高清洁能源和非化石能源消费比重。在煤、石油、风能三种能源中，属于清洁能源的是 ；为核电站提供能量的装置是核反应堆，在核反应堆中发生的是 （选填“核裂变”或“核聚变”）。 【答案】 风能 核裂变 【详解】[1]煤、石油是化石能源，在使用过程对大气造成污染不属于清洁能源，风能在使用过程对自然界没有污染，属于清洁能源。 [2]核反应堆是通过重核裂变时放出热量来工作的，所以核燃料在核反应堆中发生的是核裂变反应。 25．在我国实施的“西气东输”工程中，西部地区的天然气被输送到缺乏能源的东部地区。纯净天然气是无色无味的气体，使用前通常在天然气中加入有特殊气味的气体，以便泄漏时能及时察觉到。人能闻到这种气味，说明 。天然气与煤相比，从热学角度分析它突出的优点是 ；从环保角度分析它突出的优点是 （天然气、煤的热值分别为1.14×108J/kg、3×107J/kg） 【答案】 分子在不停地做无规则运动 热值大 更环保，污染小 【详解】[1]在天然气中加入有特殊气味的气体，以便泄漏时能及时察觉到。人能闻到这种气味，这是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。 [2]天然气的热值为1.14×108J/kg，煤的热值为3×107J/kg，即相同质量的天然气比煤完全燃烧放出的热量多，天然气的优点是热值大。 [3]天然气完全燃烧产生的主要是水和二氧化碳，而煤燃烧产生的产物有二氧化碳、二氧化硫，还可能含有一氧化碳，会污染环境，所以燃烧天然气更环保，污染小。 26．能源利用中的问题：传统能源出现了 。能源利用中对环境及生态造成破坏。由于突发事件引起的能源短缺或能源供应的中断，这称为能源利用的 问题。 【答案】 能源危机 安全 【详解】[1]传统能源：煤、是由、天然气不断开采，会逐渐枯竭，出现了能源危机。 [2]能源利用的安全问题是：由于突发事件引起的能源短缺或能源供应的中断。 27．人类开发和利用新能源是现代社会发展面临的重要课题，以下列出的几种能源中：①天然气；②风能；③太阳能；④核能。属于不可再生能源的是 ，属于清洁能源的是 。（均填序号） 【答案】 ①④ ②③ 【详解】[1][2]风能、太阳能可以源源不断的从自然界中获得，且使用过程中不排放污染物，是清洁的可再生能源；天然气和核能在短时间内无法再生，属于不可再生能源。 28．如图所示为一款环保汽车，它以蓄电池为驱动能源。不仅如此，该环保汽车还有能量回收智能系统，当高速行驶过程中司机松开油门减速时，能量回收系统就自行启动，利用电磁感应原理将机械能转化为电能，实现汽车减速，将电能储存在蓄电池中供汽车循环使用。 请你回答下列问题： (1)环保汽车的优点： （写出一点）； (2)若该车的质量是3×103kg，求车的重力 ； (3)若该车四个车轮与地面的总接触面积为0.1m2，求该车对水平地面的压强 ； (4)该环保汽车能否在不踩刹车的长下坡过程中以一定的速度匀速行驶？请从能量转换的角度说明理由 。 【答案】(1)节能环保 (2)3×104N (3)3×105Pa (4)可能。若该车下坡时减小的重力势能全部转化为电能，储存在蓄电池中供汽车循环使用，则动能不变，速度不变 【详解】（1）由题意知，该环保汽车还有能量回收智能系统，当高速行驶过程中司机松开油门减速时，能量回收系统就自行启动，利用电磁感应原理将机械能转化为电能，实现汽车减速，将电能储存在蓄电池中供汽车循环使用。因此该环保汽车的优点是节能环保。 （2）该车的质量是3×103kg，车的重力 G=mg=3×103×10N/kg=3×104N （3）该车对水平地面的压力等于其重力 F=G=3×104N 则该车对水平地面的压 （4）可能。若该车下坡时减小的重力势能全部转化为电能，储存在蓄电池中供汽车循环使用，则动能不变，速度不变。 四．能源与可持续发展（共9小题） 29．绿色发展是一种和谐性发展，推动绿色发展，是促进人与自然和谐共生不可或缺的决策。下列举措不符合这一要求的是（   ） A．开发利用太阳能、风能等新能源替代化石燃料 B．大力开采矿物资源，加快经济发展 C．实行塑料制品回收再生、循环利用 D．绿色出行，尽量搭乘公共交通工具 【答案】B 【详解】A．开发新能源替代化石燃料，能减少污染，符合绿色发展，故A不符合题意； B．大力开采矿物资源，会造成资源枯竭和环境破坏，不符合绿色发展，故B符合题意； C．塑料制品回收再生，能节约资源、减少污染，符合绿色发展，故C不符合题意； D．绿色出行，能减少碳排放，符合绿色发展，故D不符合题意。 故选 B。 30．全球变暖的主要原因是二氧化碳气体排放引起的温室效应。下列措施不能减轻温室效应的是（　　） A．植树造林 B．利用太阳能发电代替燃煤发电 C．发展水力发电 D．垃圾采用焚烧处理 【答案】D 【详解】ABC．化石燃料的大量使用，是空气中二氧化碳含量增加的重要原因。所以减少化石燃料的燃烧是控制温室效应的好办法。再者还可以植树造林、增加植被，利用太阳能发电代替燃煤发电和发展水力发电等都能够减少二氧化碳的排放，可以达到减少温室效应的效果，故ABC不符合题意； D．垃圾采用焚烧处理会产生二氧化碳，该现象不能减轻温室效应，故D符合题意。 故选D。 31．下列关于信息、能源及可持续发展，说法正确的是（　　） A．手机的“蓝牙”功能是通过红外线来传递信息的 B．能量的总量守恒，所以无需节约能源 C．因为核聚变比核裂变释放能量更大，所以被广泛利用于核电站 D．光缆是利用激光在光导纤维里发生反射来传递信息的 【答案】D 【详解】A．电磁波可以传递信息，手机的“蓝牙”功能是通过电磁波来传递信息的，故A错误； B．能量的转化具有方向性，所以仍然需要节约能源，故B错误； C．由于核裂变是可控的，故核电站中的核反应堆是通过核裂变过程中释放核能带动发电机发电的。故C错误； D．光纤是光缆的核心传输介质，光纤通信是利用携带信息的激光从光导纤维的一端射入，经内壁多次反射，从另一端射出．这样就把它携带的信息传递到了远方，故D正确。 故选D。 32．下面关于信息、能源、材料的说法中正确的是（　　） A．太空中的载人飞船是通过电磁波把实时信息传递回地球的 B．火力发电不符合“节能减排”的要求，应该即刻关停 C．“超导材料”可以应用于任何用电器 D．核电站是利用核聚变释放的能量发电的 【答案】A 【详解】A．电磁波可以在真空中传播且能传递信息。太空中的载人飞船是利用电磁波把实时信息传递回地球的，故A正确； B．火力发电厂在电力供应中占据重要地位，尤其是在电力需求紧张的情况下，关停火力发电厂可能会导致电力供应不足，因此，不能简单地因为火力发电不符合“节能减排”的要求就立即关停，故B错误； C．超导材料电阻为零，电流流过导体时，导体不发热，利用电流的热效应工作的用电器都不能使用，故C错误； D．目前核聚变尚不可控，核电站是利用核裂变时放出的核能来发电的，故D错误； 故选A。 33．为了保护地球，人们一直在从自然界中寻求清洁的“绿色”能源，所谓的“绿色”能源是指不排放污染物的能源。请举出两种你熟悉的“绿色”能源： 、 ，并分别写出其在生产、生活中的一项应用： 、 。 【答案】太阳能 风能 太阳能发电 风力发电 【详解】[1][2][3][4]绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，主要有风能、水能、太阳能等；其应用：风力发电、水力发电、太阳能热水器（太阳能电池）等。 34．据央视网报道，我国可再生能源发展保持强劲增长势头，今年上半年，全国新增发电量中，有超过八成来自可再生能源。我国大力发展的可再生能源主要包括 （写出一个例子）。请你写出一个利用可再生能源的好处 。 【答案】 见详解 见详解 【详解】[1]可以从自然界中源源不断地得到的能源是可再生能源，我国大力发展的可再生能源主要包括有水能、风能、太阳能。 [2]可再生能源最大的优势在于其具有可持续性，并且对环境污染小。 35．“低碳生活”是我国践行的绿色发展理念，在生产和生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，符合这个理念的能源是 ，该能源属于 能源（选填“一次”或“二次”）。 【答案】 太阳能 一次 【详解】[1]煤、石油、天然气使用过程中，会产生较多的CO2，对环境产生污染；太阳能是清洁能源，使用过程中不会对环境产生污染。 [2]太阳能可以源源不断从自然界中获取，是可再生能源。 36．2023年11月25日，我国西北首台抽水潜能机组——国家电网新疆阜康抽水蓄能电站1号机组投产发电，实现了新疆和西北电网调节性电源的新突破。 （1）电站藏在海拔2000m左右的天山深处，该处气压 （选填“高于”“等于”或“低于”）标准大气压。弥漫在山间的云雾为电站蒙上了一层神秘的色彩，雾是水蒸气 （填物态变化）形成的； （2）新疆的风光电资源充足，产能过剩时，抽水器能电站安装的可逆式发电机组处于 （填“抽水”或“发电”）状态，提高了电网对风电、光伏等新能源的接纳能力，该过程中水库中的水增加的水能属于 （填“一”或“二”）次能源。 【答案】 低于 液化 抽水 一 【详解】（1）[1]气压随高度的增加而减小，故海拔2000m左右的天山深处气压低于标准大气压。 [2]雾是液态的小水滴，是由水蒸气液化形成的。 （2）[3]产能过剩时，可逆式发电机组处于抽水状态，将水抽到高处，获得重力势能，实现蓄能。 [4]水能可以从自然界直接获取，属于一次能源。 37．小明家旁边有一座大型的火力发电站“渭河电厂”。小明经过调查得知，火力发电站的原理是，用煤在锅炉中燃烧时产生的内能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动汽轮机转动，然后带动发电机发电。“渭河电厂”有4组30万千瓦发电机组，年发电量是6×109kW·h。（煤的热值为3×107J/kg） (1)“渭河电厂”按装机总功率工作一天最多能发多少千瓦时的电能？ (2)①西安市一年的耗电量约为440亿千瓦时、要满足西安市的用电需求，需要在西安市周边至少建设多少个和“渭河电厂”一样的火力发电站？ ②“渭河电厂”一年消耗180万吨煤，发电过程中锅炉的效率是90%，发电机的效率是96%，汽轮机的效率约为多少？（结果保留到0.1%） (3)请结合西安市地理环境结合能源的可持续性发展的要求，对西安市生活生产用电来源提出合理建议： （写出一条即可）。 【答案】(1)2.88×107kW·h (2)①8个；②46.3% (3)大力发展太阳能发电 【详解】（1）装机总功率为 一天最多能产生的电能 （2）[1]西安一年的耗电量约为 需要建设火电站的个数 因为火电站的数量不可能为小数，故最少需要建设8个这样的火电站。 [2]每年燃烧的煤的质量 煤完全燃烧放出的热量 水蒸气具有的能量 汽轮机提供给发电机的能量 汽轮机的效率 （3）可以开发污染性小、易获得的新能源等用来发电，比如可以大力提倡利用太阳能发电或水力发电等。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 跨学科实践：为节约能源设计方案 一．为节约能源设计方案（共10小题） 二．能量转移或转化有方向（共9小题） 三．能源消耗对环境的影响（共9小题） 四．能源与可持续发展（共9小题） 一．为节约能源设计方案（共10小题） 1．“离太阳系最近的恒星是半人马座的比邻星，它距离我们4.2光年。”由此可知（　　） A．比邻星是个黑洞 B．比邻星是银河系的成员之一 C．比邻星位于太阳与地球之间 D．目前的人类飞行器从地球飞到比邻星需要4.2年 2．人类一直没有停止探索宇宙的步伐。关于对宇宙的认识，下列说法正确的是（　　） A．光年是时间单位 B．宇宙是天体结构系统 C．太阳是宇宙的中心 D．地球是宇宙的中心 3．关于信息的传递和能源，下列说法中正确的是（　　） A．电磁波和声波都能够传递信息并且具有能量 B．石岛核电站中的核反应堆利用核聚变获取核能 C．空气中，频率为的电磁波比的电磁波传播速度慢 D．新能源汽车中用到的氢能、太阳能、压缩天然气等能源，都属于不可再生能源 4．我国发布了“十四五”可再生能源发展规划，确立了到2025年实现可再生能源年发电量达到3.3万亿千瓦时左右的目标。下列关于能量和能源的认识，错误的是（    ） A．为实现“十四五”能源发展规划，应大力发展煤炭和天然气发电 B．因为能量的转化和转移是有方向的，所以存在能源危机 C．核电站的能量转化为：核能内能机械能电能 D．太阳能是一次能源，且是可再生能源 5．近年来，自动新能源汽车和自动驾驶技术成为许多汽车厂商的重点研究对象。如图，顾客正在体验某品牌汽车的自动泊车技术，该汽车利用5G技术、高精度地图、激光雷达传感器等多种技术手段实现车辆的精准定位。从而保证车辆准确行驶。下列说法中正确的是（　　） A．汽车搭载的北斗导航系统通过电磁波向汽车发送信息 B．该汽车利用纯电模式行驶过程中，所消耗的电能全部转化为汽车的动能 C．5G芯片是利用超导体材料制成的 D．当续航不足时，该汽车通过发动机燃烧汽油来获取动力，汽油属于可再生能源 6．如图所示是我国某新型战略核潜艇，其水面排水量为9000t，水下排水量为11500t。潜艇的动力来源于一座功率很大的核反应堆，核反应堆的能量来源于 （填“重核裂变”或“轻核聚变”）；向水舱中充水，当重力 浮力时，该核潜艇下沉；为使该核潜艇由水面潜入水面以下，至少要向水舱内充入 N的水。（g取10N/kg，海水密度取1.0×103kg/m3） 7．太阳能电池帆板（简称“电池板”）是为各类太空飞行器提供能源的装置，电池板是把太阳能转化成 （填“一次”或“二次”）能源—电能；我国最新建成的“华龙一号”核电站采用的核反应方式与太阳内部的核反应是 （填“相同”或“不相同”）的，该反应用到的核原料属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站的大规模应用可显著减少温室气体排放，助力实现碳中和目标。 8．物理是以实验为基础的学科，实验时测量工具必不可少．请写出一种测量工具及其测量的物理量名称．测量工具： ；物理量名称： ． 9．“吹泡泡”是一项简单又有趣的游戏。把一根塑料笔杆的一端在肥皂液中蘸一下，从笔管的另一端吹，即可吹出美丽的泡泡。爱动脑筋的小晋产生了一个疑问：泡泡的产生究竟与哪些因素有关呢？他和他的实验小组成员对此进行了研究。小晋猜想：泡泡的产生可能与吹泡泡用的管子粗细有关。在肥皂液及其他条件都不变的情况下，他设计并进行了实验，记录结果如表： 液体 肥皂液 管子直径/cm 3 5 10 20 50 泡泡产生的情况 容易 较易 较难 难 不产生 (1)通过对上表的分析，可以得出的结论是： ； (2)对于上述问题，你还有什么猜想： 。为验证自己的猜想，实验时应选取 （选填“相同”或“不同”）粗细的管子。 10．物理源于生活，最终又应用于生活。学习物理知识可以帮助我们分析生活现象背后的原理并加以利用，同时也能帮助我们避免它们带来的危害。请仿照下面的示例写出一个物理知识并列举一个利用（或防止）的实例。 【示例】物理知识：惯性。 利用（或防止）的实例：跳远时助跑以提高成绩（或乘车时系安全带以防止紧急刹车带来的伤害）。 物理知识： 。 利用（或防止）的实例： 。 二．能量转移或转化有方向（共9小题） 11．随着科技发展，各种现代技术不断得到运用。下列关于信息、能源和材料说法正确的是（　　） A．水能和电能均属于一次能源 B．光纤通信以电流为载体传递信号 C．现有核电站是利用原子核聚变获取的能量发电 D．能量的转化和转移具有方向性 12．下列说法中正确的是（　　） A．教室里使用的电能是二次能源 B．煤、石油、天然气、太阳能、核能均为不可再生能源 C．能量的转化和转移是有方向性的，能量在转化或转移的过程中，总量会减少 D．目前核电站是通过聚变反应获得核能，核反应堆中发生的链式反应是可控的 13．2024年4月24日是第九个“中国航天日”物理社团的涵涵制作了水火箭，下图是水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合题中材料，你认为以下说法正确的是（　　） A．水火箭中的“水”是一种热值较大的燃料 B．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程 C．根据能量守恒定律可知，整个过程中水火箭的总能量保持不变 D．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 14．关于信息和能源，下列说法正确的是（　　） A．空间站通过超声波与地面指挥中心联系 B．光在光导纤维中始终沿直线传播 C．目前的核电站是利用核聚变释放的核能工作的 D．能量的转移与转化具有方向性 15．生物航煤是以动植物油脂、餐饮废油等为原料生产的航空燃油。生物航煤燃烧时将化学能转化为内能，但内能不能自发地转化为化学能，说明能量的转化具有 。在能量转化和转移的过程中，能量的总量 。 16．我国的核电站技术是全世界最领先的，目前我国已经建成了16座核电站。核电站是利用核 （裂/聚）变，核能属于 （可再生/不可再生）能源，电能可以使电 灯发光，同时产生热量散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，说明能量的转化具有 性。 17．如图所示是太阳能LED路灯，它主要由太阳能电池板、LED灯头等部分构成。太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，太阳能电池板工作时可以将太阳能转化为 能；LED是一种发光二极管，通过电流能够发光，可以将电能直接转化成光能，这些光能无法自动转化回去，说明能量的转化具有 性；该路灯中有一只“220V 5W”的LED灯，它与一只“220V 40W”的白炽灯正常发光时的亮度相当，若LED灯正常发光时的效率为80%，则白炽灯正常发光效率为 。 18．2023年12月27日，我国用火箭将第57、58颗北斗导航卫星成功发射，火箭在穿越大气层时剧烈升温，这是通过 的方式增大了它的内能；火箭使用液态氢作为助推器燃料，是因为液态氢的 大。火箭的发动机也是热机，也是利用内能转化为机械能工作的，能量的转化和转移具有 性，在能量的转化和转移的过程中，能的总量是 的。 19．科学技术国际热核聚变实验堆（ITER）计划俗称“人造太阳”。“人造太阳”的核聚变原料是地球上储量丰富的氘和氚，同时生成物没有危害，被称为“终极能源”。 (1)“人造太阳”与我国正在运行的核电站获得核能的方式 （选填“相同”或“不相同”）； (2)在核反应中产生的内能不能再自动转化为核能，说明能量的转化和转移具有 性； (3)在能量转化和转移的过程中，能量的总量 ； (4)从能源与可持续利用的角度看，核能是 能源。 三．能源消耗对环境的影响（共9小题） 20．能源的利用需要考虑可持续发展，就是用更清洁、更有效的技术实现“零排放”，以减少能源使用对环境的破坏，新能源已逐步替代常规能源。以下各种形式的能源中可作为新能源的是（　　） A．煤炭 B．石油 C．天然气 D．太阳能 21．2024年政府工作报告中提出，要大力发展新能源和可再生能源，推进清洁能源的利用。下列能源中，可以用如图阴影部分表示的是（    ） A．太阳能 B．石油 C．天然气 D．煤 22．下列关于材料、信息和能源的说法中不正确的是（ ） A．超导材料可应用于远距离输电线 B．化石能源的大量使用造成酸雨、雾霾等环境问题 C．LED灯是由半导体材料制成的，具有单向导电性 D．光纤通讯利用电信号传递信息，具有抗干扰的特点 23．风电的开发可以有效助力我国实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。从能源的视角来看，下列说法中错误的是（　　） A．风能属于可再生能源 B．风能实际上来源于太阳能 C．特高压交流输变电工程投运后，可以实现“张家口的风点亮雄安的灯” D．“碳达峰”标志着实现二氧化碳“净零排放”，而“碳中和”将实现碳排放与经济发展脱钩 24．《中国制造2025》提出：坚持清洁低碳导向，加快能源绿色低碳转型，提高清洁能源和非化石能源消费比重。在煤、石油、风能三种能源中，属于清洁能源的是 ；为核电站提供能量的装置是核反应堆，在核反应堆中发生的是 （选填“核裂变”或“核聚变”）。 25．在我国实施的“西气东输”工程中，西部地区的天然气被输送到缺乏能源的东部地区。纯净天然气是无色无味的气体，使用前通常在天然气中加入有特殊气味的气体，以便泄漏时能及时察觉到。人能闻到这种气味，说明 。天然气与煤相比，从热学角度分析它突出的优点是 ；从环保角度分析它突出的优点是 （天然气、煤的热值分别为1.14×108J/kg、3×107J/kg） 26．能源利用中的问题：传统能源出现了 。能源利用中对环境及生态造成破坏。由于突发事件引起的能源短缺或能源供应的中断，这称为能源利用的 问题。 27．人类开发和利用新能源是现代社会发展面临的重要课题，以下列出的几种能源中：①天然气；②风能；③太阳能；④核能。属于不可再生能源的是 ，属于清洁能源的是 。（均填序号） 28．如图所示为一款环保汽车，它以蓄电池为驱动能源。不仅如此，该环保汽车还有能量回收智能系统，当高速行驶过程中司机松开油门减速时，能量回收系统就自行启动，利用电磁感应原理将机械能转化为电能，实现汽车减速，将电能储存在蓄电池中供汽车循环使用。 请你回答下列问题： (1)环保汽车的优点： （写出一点）； (2)若该车的质量是3×103kg，求车的重力 ； (3)若该车四个车轮与地面的总接触面积为0.1m2，求该车对水平地面的压强 ； (4)该环保汽车能否在不踩刹车的长下坡过程中以一定的速度匀速行驶？请从能量转换的角度说明理由 。 四．能源与可持续发展（共9小题） 29．绿色发展是一种和谐性发展，推动绿色发展，是促进人与自然和谐共生不可或缺的决策。下列举措不符合这一要求的是（   ） A．开发利用太阳能、风能等新能源替代化石燃料 B．大力开采矿物资源，加快经济发展 C．实行塑料制品回收再生、循环利用 D．绿色出行，尽量搭乘公共交通工具 30．全球变暖的主要原因是二氧化碳气体排放引起的温室效应。下列措施不能减轻温室效应的是（　　） A．植树造林 B．利用太阳能发电代替燃煤发电 C．发展水力发电 D．垃圾采用焚烧处理 31．下列关于信息、能源及可持续发展，说法正确的是（　　） A．手机的“蓝牙”功能是通过红外线来传递信息的 B．能量的总量守恒，所以无需节约能源 C．因为核聚变比核裂变释放能量更大，所以被广泛利用于核电站 D．光缆是利用激光在光导纤维里发生反射来传递信息的 32．下面关于信息、能源、材料的说法中正确的是（　　） A．太空中的载人飞船是通过电磁波把实时信息传递回地球的 B．火力发电不符合“节能减排”的要求，应该即刻关停 C．“超导材料”可以应用于任何用电器 D．核电站是利用核聚变释放的能量发电的 33．为了保护地球，人们一直在从自然界中寻求清洁的“绿色”能源，所谓的“绿色”能源是指不排放污染物的能源。请举出两种你熟悉的“绿色”能源： 、 ，并分别写出其在生产、生活中的一项应用： 、 。 34．据央视网报道，我国可再生能源发展保持强劲增长势头，今年上半年，全国新增发电量中，有超过八成来自可再生能源。我国大力发展的可再生能源主要包括 （写出一个例子）。请你写出一个利用可再生能源的好处 。 35．“低碳生活”是我国践行的绿色发展理念，在生产和生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，符合这个理念的能源是 ，该能源属于 能源（选填“一次”或“二次”）。 36．2023年11月25日，我国西北首台抽水潜能机组——国家电网新疆阜康抽水蓄能电站1号机组投产发电，实现了新疆和西北电网调节性电源的新突破。 （1）电站藏在海拔2000m左右的天山深处，该处气压 （选填“高于”“等于”或“低于”）标准大气压。弥漫在山间的云雾为电站蒙上了一层神秘的色彩，雾是水蒸气 （填物态变化）形成的； （2）新疆的风光电资源充足，产能过剩时，抽水器能电站安装的可逆式发电机组处于 （填“抽水”或“发电”）状态，提高了电网对风电、光伏等新能源的接纳能力，该过程中水库中的水增加的水能属于 （填“一”或“二”）次能源。 37．小明家旁边有一座大型的火力发电站“渭河电厂”。小明经过调查得知，火力发电站的原理是，用煤在锅炉中燃烧时产生的内能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动汽轮机转动，然后带动发电机发电。“渭河电厂”有4组30万千瓦发电机组，年发电量是6×109kW·h。（煤的热值为3×107J/kg） (1)“渭河电厂”按装机总功率工作一天最多能发多少千瓦时的电能？ (2)①西安市一年的耗电量约为440亿千瓦时、要满足西安市的用电需求，需要在西安市周边至少建设多少个和“渭河电厂”一样的火力发电站？ ②“渭河电厂”一年消耗180万吨煤，发电过程中锅炉的效率是90%，发电机的效率是96%，汽轮机的效率约为多少？（结果保留到0.1%） (3)请结合西安市地理环境结合能源的可持续性发展的要求，对西安市生活生产用电来源提出合理建议： （写出一条即可）。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $