第11、12章 能源与可持续发展 我们的物质世界（复习讲义）物理新教材教科版九年级下册

第11、12章 能源与可持续发展 我们的物质世界（复习讲义） 考点要求 新课标要求 命题预测 能源与可持续发展 跨学科实践：能量从哪里来？ 在当今社会，人类需要的大部分能量是由化学反应产生的，最常见的就是生活燃料的利用。 本专题的主要内容是让学生了解性和常识性内容，本专题的考题难度不大。要求考生对本专题的内容做到熟记的程度，除此之外，本专题的内容还与社会科技前沿、材料应用、能源和太空探索相结合，考生在复习时应重点关注。本单元常见考点主要集中在能源及其分类、核能及其应用、可再生与不可再生能源以及可持续发展、宇宙深化、地球的上物质、智慧创造新物质等。 能量守恒定律 理解能量守恒定律的内容，能识别常见的能量转移和转化现象。 能源 初步了解生活中能量转化与转移的方向性，能够区别能源从不同角度划分的种类。 核能 知道原子核的组成及核能的转变和应用，知道核反应堆和核电站。 能源与可持续发展 了解能源结构的变迁和“碳达峰 碳中和”及能源安全。 我们的物质世界 宇宙演化 了解宇宙的起源、演化和结构。 地球上的物质 了解地球上的非生命物质和地球的特殊环境及生命的起源和进化。 智慧创造 新物质 了解陶瓷、冶炼、现代材料、生物技术及物理学的发展促进生命科学研究、智能化系统构建。 一、跨学科实践：能量从哪里来？ 考点1.形形色色的能量——太阳能的转化和利用 考点2.追踪能量的流动 二、能量守恒定律 考点1.能量守恒定律 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其他形式，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。这就是能量守恒定律。 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从宏观天体到微观粒子，从化学变化、生命活动到物质循环，所有的过程都遵守能量守恒定律。 考点2.永动机是不可能实现的 有些永动机，看起来设计与制作得十分巧妙，但由于违背科学规律，一个个都失败了。永动机的失败，从反面证明了能量守恒定律的正确性。 考点3.能量转化的效率 以烧水为例，总有部分热量散发到空气、壶体中。如果把天然气完全燃烧释放的化学能称为输入能量，而把水吸收的那部分能量称为输出有效能量，把散失掉的那部分能量称为输出无效能量，则根据能量守恒定律，有如下关系： 输入能量 = 输出有效能量 + 输出无效能量 为了进一步描述这些过程，人们定义了能量转化效率： 提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心，是可持续发展的重要措施之一。 三、能源 考点1.能量转化和转移的方向性 研究表明，如果某个过程中涉及了热量，能量的转化（和转移）就将是“覆水难收”的，无法自发地沿反方向发生，除非耗费额外的能量予以补充。 在现实的宏观世界中，我们对能量的利用，无法避免内能的生成与转移。于是，每一次能量的利用，都会减少这个世界上可利用、便于利用的能量的总量。 这就是虽然能量守恒，我们仍然要节能的原因。 简而言之，能源就是能量的来源，是指能为人类提供某种形式能量的物质资源。 考点2.能源的分类 能源按其产生的方式可分为一次能源和二次能源。一次能源按其资源的再生性可分为可再生能源和不可再生能源。 标准 类别 定义 例子 能否从自然界直接获取 一次能源 可从自然界直接获取 化石燃料（煤、石油、天然气）、太阳能、地热能、核能、潮汐能等 二次能源 无法从自然界直接获取 电能、蒸汽、焦炭、沼气、酒精、汽油、柴油等 能否可再生 可再生能源 可源源不断获取 太阳能、水能、风能、生物质能、地热能、潮汐能等 不可再生能源 短时间自然界无法补充 化石燃料（煤、石油）、核能 人类开发利用时间 常规能源 已经大规模开发 化石燃料、水能、风能 新能源 刚刚开始开发利用 核能、太阳能、潮汐能、地热能等 能源种类繁多，分类标准也不是唯一的。如果根据能源消耗后是否造成环境污染来分类，可分为污染型能源和清洁型能源。请试着分析：煤炭、风能、潮汐能、石油、水力、电力、太阳能、柴火、地热能、核能以及我们所了解的其他类型能源中，哪些属于污染型能源，哪些属于清洁型能源？ 考点3.世界能源储量及需求 世界经济的发展和人口的增加，导致了能源需求量的迅速增长。目前，世界各国已充分认识到地球上传统的一次能源储量不能满足人类长期的需要。 常规能源储量的有限性与需求量的逐年增加是当今世界面临的能源问题的核心。研究开发新能源，以减少对传统能源的依赖，是人类要共同解决的重要任务。 四、核能 考点1.原子核与核能 历经长期探索，到1932年，物理学家发现，原子核是由质子和中子组成的，它们通过一种叫作“核力”的相互作用紧密地结合在一起。 大部分元素的原子核是牢固而稳定的，要人为拆分原子核或将几个原子核组合起来，并不容易。然而根据爱因斯坦的理论，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合，将可能释放巨大的能量，这就是核能。 考点2.裂变及其利用 重原子核分裂成较轻的原子核，叫作裂变。人类有效地获得大量核能，是从用中子轰击铀核使铀核裂变开始的。当一个中子轰击一个铀核引起铀核裂变并释放能量的同时，还会释放出2~3个中子。 推倒的骨牌会产生一系列连锁反应。如果释放出的中子再引起其他铀核裂变，就可使反应不断地进行下去，这种反应叫作链式反应。 链式反应如果是在一瞬间进行的，那将是剧烈的爆炸，原子弹的爆炸就是铀核或钚核裂变发生链式反应的结果。基于和平利用核能的目的，我们需要对链式反应加以控制。 核反应堆是一种能够控制链式反应的装置。利用核反应堆工作时释放的能量使水汽化，推动蒸汽轮机带动发电机发电，这就是核电站。 考点3.聚变 轻原子核结合成较重的原子核，也会释放出核能，这种核反应叫作聚变。 例如，氢的同位素尔和氚，其原子核在超高温下就可能聚合成氦核，释放出巨大的能量。 聚变要将两个轻核挤在一起，由于同种电荷相斥，这比裂变中将不带电的中子射入重核要难得多。需要在极高的温度和压力下进行，使这些粒子的无规则运动极其剧烈，以至于会有原子核在碰撞过程中靠得足够近，从而发生聚变。因此聚变也常被称为热核反应。 考点4.α粒子散射实验 1909年，卢瑟福的α粒子散射实验表明，原子内部绝大部分空间是空虚的。就像太阳系结构中占太阳系主要质量的太阳只占很小的空间一样，原子核几乎集中了原子的全部质量，但却只占原子中心很小的体积，所以也称原子的这种结构为行星模型。 五、能源与可持续发展 考点1.能源结构的变迁 100万年前，火的使用结束了茹毛饮血的蛮荒历史。柴薪是人类第一代主体能源。在漫长的农耕时代，人力、畜力以及部分水力、风力，为生产提供了主要动力。 300多年前，蒸汽机的发明，使生产力发生了划时代的革命。由此，以机器为动力的时代到来，也使煤炭成为主要能源。100多年前，内燃机的发明，开创了以燃油为主体燃料的时代。 19世纪30年代至20世纪初，物理学的大发展使电得以广泛应用，开启了第二次工业革命，人类社会在大工业生产方式中迎来了电气化时代。 20世纪以来，人类用自己的智慧和劳动，创造了前所未有的物质文明。但能源的大量消耗，也给人类社会造成了许多困境，能源革命的呼声日渐高涨。 随着不断开采，煤、石油、天然气这些常规能源越用越少，这是人类要共同面对的“能源危机”。要避免危机的发生，一方面要节约能源；另一方面要调整能源结构，寻找新型能源，减少对化石能源的依赖。 考点2.碳达峰 碳中和 设定一个目标，在某个时间点二氧化碳的排放达到峰值，之后逐渐回落，这就是碳达峰。同时，如果我们降低化石能源消费占比、节能减排，并通过植树造林等方式吸收二氧化碳，在某一天排放量与吸收量相互抵消，达到相对“零排放”，便实现了碳中和。 考点3.能源安全 能源是工业的粮食、国民经济的命脉，关系到国计民生和国家安全。现代社会的运行对能源强烈依赖，以致能源保障的一点波折，都可能给生产、生活带来损害。安全是发展的前提。稳定保障与安全使用，是能源安全的两大方面。 考点4.新能源战略与绿色发展 碳达峰、碳中和、能源安全，已纳入我国经济社会发展全局。推进绿色低碳可持续发展，不仅需要国家层面的统筹布局，更需要将理念深深植根于每一位公民的责任和意识之中。 六、宇宙演化 考点1.宇宙的起源 四方上下曰宇，往古来今曰宙。宇宙是空间和时间的统称。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。20世纪中叶，物理学家提出“宇宙大爆炸”学说，认为宇宙是由大约138亿年前发生的一次大爆炸形成的。后来，大爆炸理论得到“宇宙膨胀”“宇宙微波背景辐射”“轻元素丰度”“大尺度结构和星系演化”等天文观测结果的支持，成为最为广泛接受和支持的宇宙诞生理论。大爆炸理论也面临着尚未解决的难题，目前，科学家们还提出了一些其他宇宙诞生的假设和理论。 考点2.宇宙的演化 宇宙大爆炸的极早期，温度高达万亿摄氏度构成宇宙的物质是一些基本粒子。大爆炸形成的高温宇宙，急速膨胀，温度迅速下降，大约在三分钟内，宇宙温度就下降到十亿摄氏度，基本粒子结合成质子和中子，进而结合成氢元素。在引力作用下，它们慢慢凝结成不均匀分布的星云，进一步形成恒星。 恒星演化是一个漫长复杂的过程，大质量恒星演化会经历红巨星、超新星。演化过程中还会出现超新星爆发、中子星合并等惊心动魄的天文现象。在这些演化过程中，氢、氦、锂等轻元素通过核融合形成更重的元素。宇宙间数不清的恒星在一百多亿年中的复杂演化，使宇宙空间布满各种轻重元素的星际物质。时至今日，宇宙中恒星和星系的演化还在不断进行着。当今，科学家用天文仪器观测，在浩瀚天空不断地搜寻那些奇异的天体。 考点3.宇宙的结构 欧洲航天局根据“普朗克”太空探测器传回数据绘制的宇宙微波背景辐射图，精确反映了宇宙诞生初期情形的全景。宇宙的空间尺度为930亿光年（1L.y=9.46×1015m），有千亿个银河系那么庞大。 宇宙具有层级结构，每一层级可能包含若干下一层级。地月系是最小的一层，这个层级质量只占太阳系的0.0003%；太阳系是第二层，总质量约为2×1030kg；银河系是第三层，直径约10万光年，质量约为1.5万亿个太阳。 其中，银河系在宇宙大爆炸后一百多亿年间逐渐形成，肉眼看上去银河系繁星点点。银河系内有类似太阳的儿千亿颗恒星。宇宙中有像银河系那样的千亿个星系。 太阳是银河系中的一颗恒星，大约形成于50亿年前，它位于距银河系中心大约2.4万光年~2.7万光年的位置。太阳系包括太阳、8颗行星和近500颗卫星，还有大量的小行星和一些矮行星、彗星。太阳系内大部分的质量都集中于太阳，八大行星沿同一方向围绕太阳公转，还有很多卫星围绕在行星或者小天体周围。 七、地球上的物质 考点1.地球上的非生命物质 地球是由恒星演化产生的星际物质凝聚而成的。科学家发现地球上存在的近百种基本化学元素是宇宙中恒星演化的产物。地质工作者在勘探中发现的丰富多彩的宝贵矿藏，是地球演化形成的物质。 地球形成初期表面处于高温熔融状态，逐渐冷却后形成坚硬的地壳。地壳的形成和变化是高温高压下复杂的物理化学变化过程，形形色色的矿物是地球中各种元素在物理化学作用下形成的。此外，氧、氮、氢等元素还以单质和化合物的气体状态存在于地球周围，构成了对生态的形成和发展有重要意义的大气层。大气层中的氧气是维持生命的气体。 考点2.地球的特殊环境 并非所有星体都能孕育出生命。太阳是一颗中等大小并正处于中年的恒星，恰好能为地球提供适度的光和热。在太阳系中，地球又恰好处于一个适中的位置。地球的自转和公转周期长短适中，地球表面暴露于日光下的时间不长不短。地球自转轴倾角不大不小，形成四季。地球本身大小适中，凝聚大气，大气的组成比例得当，满足了生物对空气的需要。地球的周围有相当强的磁场，可保护地球上的生物免受太阳粒子流的伤害。 地球还有一个特别重要的优越条件——有极其丰沛的水，地球表面七成以上为水所覆盖。水是生命所必需的物质，江河湖海是孕育生命的温床。根据目前的探测，在太阳系中，没有其他行星具备像地球这样特殊的生态条件，为生命的形成和演化提供适宜机会。 当今的地球物质系统是在地球自身的条件和所处环境下通过漫长的历史演化形成的。地球上物质演化的神奇一幕是碳、氢、氧、氮等轻元素形成有机物，进一步形成生命物质。 考点3.生命的起源和进化 大约38亿年前，地球的优越环境创生了单细胞生物，从此开启了神奇漫长的生物演化史。生命体是一个结构精细完备、不可分割的复杂有机系统。生命体的最基本特征是代谢，必须保持与环境形成一个复杂的有机整体。而非生命体如金属、玻璃、塑料等可以任意分割且性质不变，可以与环境长期保持相对独立。高等生物能感知环境，具有根据外部信息自主调节系统的功能和安全保护意识。大脑的发展使人类具有学习、思考、创造等强大的智慧和复杂的意识与情感。脑的形成和发展是生命演化史中最神奇的篇章。 生命的起源与进化是地球演化过程中的奇迹，绘制出了一幅长达30多亿年的历史画卷，而且这幅美丽的画卷还在继续延伸。 生物包括植物、动物和微生物。植物和动物是人类熟悉的伙伴；微生物曾经是陌生的，但一直伴随在人类左右。随着现代科技的进步，尤其是显微技术的不断发展，微生物逐渐进人我们的视野，那是一个庞大的、与人类生存和生活息息相关的生物世界。 八、智慧创造新物质 考点1.陶瓷技术 陶器制作是将陶土制作的还胎经过高温烧结，经历多种化学变化，制成坚硬的器皿，以满足生产、生活的需要。陶器制作已有上万年历史，是人类最早用技术手段推动物质文明发展的伟大实践。我国制瓷技术成熟于汉代，唐代瓷开始名扬海外。陶瓷，尤其是瓷器，由于化学性质稳定，能够进行空间结构和表面的艺术创造，很早就成为宝贵的工艺品。瓷器展现了中华民族的伟大智慧和创造，是古代“丝绸之路”向世界各国传播中国文化的重要使者。 传统陶瓷仅仅用于日用容器、工艺品以及普通建筑材料。现代陶瓷是根据所需要的产品性能，通过严格的成分和生产工艺控制而制造出来的功能性材料，满足高温、高压、高强度、耐腐蚀的需要，是现代材料科学发展最活跃的领域之一。 考点2.冶炼技术 冶炼是利用高温、化学反应等方法从金属矿物中提取金属的过程，有了金属人们可以制成工具、武器和各种形式的机械。冶炼是具有划时代意义的创造，推动人类文明进人了青铜器时代、铁器时代。 18至19世纪的蒸汽机技术引发了第一次工业革命，推动了由钢铁制造的机器的普遍使用。冶金与制造是整个工业体系的基础）。 考点3.现代材料技术 利用科技手段，可以实现各种物质转化，提炼出金属、非金属，然后根据各种需要制作出耐高温高压、高强度、耐超低温、耐腐蚀等各种各样高性能的合成材料，满足航空、航天、化工、电子、精密机床等各个领域的需要。材料科学是适应这些领城需要的前沿科技。 考点4.生物技术 品种改良与创新是生物科技的重要研究方向。传统的杂交、现代的基因技术正在培育出形形色色的优良植物、动物和微生物品种。但生物技术在造福人类社会的同时也可能带来安全和伦理问题。 考点5.物理学发展促进生命科学研究 物理学是自然科学和工程技术的基础。现代物理学的进步有力地促进了生命科学的发展。量子力学的发展促成量子生物学的兴起：X光行射揭示了DNA分子的双螺旋结构，开创了分子生物学，陆续绘制出人类基因图谱和一些动植物基因图谱，使世界进人基因时代。由物理学研究发展起来的脑电波、心电图、X光、CT、脑磁图、核磁共振、超声波、激光、红外成像等为生命科学研究和医学发展提供了丰富的现代科技手段。 可以说，没有现代物理学就没有现代生命科学和现代医学。 考点6.智能化物质系统构建 人类正在进人智能化时代。透过智慧城市和物联网，呈现在我们面前的是通过人类的智慧，利用大数据、云计算、智能化网络，把不同地区、不同属性、不同功能的器物组成的一个崭新的、智能化的物质系统这是21世纪科学技术的神奇创造，正是这个超级的物质系统使人类正在进人一个全新的智能化时代。 考点7.展望未来 人类文明史就是一部不断改造世界、创造世界的历史。当今社会，人类正在不断发明新材料、新物质，创造新的神奇、新的文明。科技是把双刃剑，在创造人类文明的同时，也在不断地制造“废物”，如不同步合理解决，就会对环境和生态造成破坏，威胁人类的生存和安全。所以，必须普及科学发展观，切忌盲目地、无度地向大自然索取。 人类只有一个地球。反观茫茫宇宙，地球环境是在极其严苛的多种条件限制下形成的，我们应当爱护地球、保护好人类共同的家园。 当前，全球新一轮科技革命蓄势待发，我国也在不断贡献中国智慧，为推动构建人类命运共同体作出更大贡献。对于“新材料、新物质与人类文明”，相信大家一定有许多想法。结合感兴趣的前沿科技，让我们一起展望美好的未来。 ( 题型一 形形色色的能量 ) 【例1】各种运动形态所对应的能量形式。 （1）阳光普照大地使万物复苏具有的能量____________ （2）被拉弯的弓具有的能量____________ （3）狂风摇撼大树具有的能量____________ （4）正在发光的电灯具有的能量____________ （5）原子核内具有的能量____________ （6）煤、汽油存储的能量____________ （7）物体内部的分子运动具有的能量____________ 【变式1-1】皮球由静止开始下落至地面，经多次反弹后静止在地面上。从皮球开始下落到最终静止的过程中，下列说法正确的是（ ） A.皮球最终静止，说明有能量损失，这表明能量是不一定守恒的 B.重力一直做正功 C.重力势能一直在减少 D.减少的重力势能转化成了其他形式的能 【变式1-2】我们都知道地球上几乎所有能源都来自太阳，下列哪组能源都不是来自太阳的（  ） A.核能，风能 B.地热能，潮汐能 C.水能，地热能 D.潮汐能，生物质能 ( 题型二 能量守恒定律 ) 【例2】如图所示，小球在摆动过程中能量应该守恒。实际中，小球在摆动过程中小球的机械能是________（选填“不变”、“增大”、“减小”）的，最终小球会停下来的。如果将运动过程中产生的内能一并计算进去，总的能量还是守恒的。 【变式2-1】单摆在振动过程中，摆动幅度越来越小这是因为（ ） A.能量正在逐渐消灭 B.动能正在转化为势能 C.机械能守恒 D.总能量守恒，减少的动能转化为内能 【变式2-2】在如图所示的滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小，此过程中能量的变化情况是（ ） A.机械能增加，内能减小 B.机械能减小，内能增加 C.机械能减小，内能不变 D.机械能不变，内能增加 ( 题型三 能量转化的效率 ) 【例3】烧水时，我们希望燃烧每一升天然气产生的热量都完全传递给壶中的水；骑自行车上学时，我们希望消耗的每一份体力能全部转化为自行车和人的动能……这些愿望能实现吗？预习读课本回答下列问题： （1）汽车沿盘山公路可以驶入高耸入云的山峰，载重货车下山时，其重力势能________（选填“增大”“减小”或“不变”）；为了减小车速，司机师傅不时踩踏刹车踏板，有一部分机械能转化为________。 （2）烧水过程中，天然气完全燃烧释放的化学能称之为____________，而水吸收的那部分能量称之为____________，把散发到大气、壶体中的那部分能量称之为____________，根据能量守恒定律，它们之间的关系为：________________________________________。 （3）因为输出有效能量总是小于输入能量，所以能量转化效率总是_______。 【变式3-1】下列说法中正确的有（ ） A.第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律 B.热机的效率从原理上讲可达100% C.因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的 D.自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源 【变式3-2】（2025年北京市初中学业考试）如图所示，一只太阳能草坪节能灯，由太阳能电池板、蓄电池、“6V1W”的节能灯等组成，太阳能电池板发电并将电能储存在蓄电池中，供节能灯晚间照明；该太阳能电池板接收太阳辐射的面积为0.025m2，其光电转化效率（即发电效率）为20%。若在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内，1m2太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W。下列说法正确的是（　　） A.太阳能是可再生能源 B.太阳能电池板给蓄电池充电过程中将化学能转化成电能 C.该灯的太阳能电池板发电功率为16W D.节能灯正常发光10h消耗的电能为0.01kW·h ( 题型四 能量转化的方向性 ) 【例4】能量的转化具有方向性。例如：电能可以使电灯发光，同时产生的内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能。汽车制动过程中，动能转化为地面、轮胎、空气的内能，这些内能__________（选填：“可以”或“不可以”）自动地转化为机械能用来开动汽车。以上能量在转化过程中，能的总量_______（选填：“增大”、“减少”或“不变”）。 【变式4-1】（2025年山东省学业考题）2025年1月，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1066秒的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为核能。说明能量的转化具有________性；在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持________。 【变式4-2】（多选）下列对于能量转化具有方向性的理解正确的是（ ） A.若甲种形式的能可以转化为乙种形式的能，则乙种形式的能不可以转化为甲种形式的能 B.虽然能量的转化具有方向性，但这种自发的转化方向可以改变 C.所谓方向性是指能量的自发转化方向 D.反向的转化在一定条件下是可以进行的 ( 题型五 能源的分类 ) 【例5】研究能源利用是21世纪世界各国共同的任务。能源可以按不同的方式进行分类。下列四组能源既属于一次能源又属于新能源的一组是（ ） A.煤炭、地热能、沼气 B.太阳能、风能、海洋能 C.水力、木柴、天然气 D.石油、海洋能、核能 【变式5-1】下列能源既是一次能源又是不可再生能源的是（ ） A.石油 B.电能 C.风能 D.太阳能 【变式5-2】有下列各各能源：A.天然气；B.水能；C.石油；D.核能；E.地热能；F.电力；G.太阳能；H.潮汐能。其中属于二次能源的有__________；属于可再生能源的有__________；属于化石能源的有__________。（填字母序号） 【变式5-3】下列能源中，属于二次能源的是（ ） A.风能　　　　　　　　　B.石油　　　　　　　　　C.核能　　　　　　　　　D.电能 ( 题型六 核能 ) 【例6】如图为核电站发电流程图。下列说法正确的是（　 ） A.远距离输电要用低压输电　　　　　　　　　　B.汽轮机将机械能转化为内能 C.核能是不可再生能源　　　　　　　　　　　　D.利用核能发电是安全无污染的 【变式6-1】关于原子核和核能，下列说法正确的是（ 　 ） A.原子核是由电子、质子和中子组成 　　B.核能的使用不会对人类产生危害 C.现有核电站利用核裂变释放的能量来发电 　　D.氢弹爆炸时的链式反应是可控的 【变式6-2】在作为人类主要能源的化石能源发生危机时，核能由于其能量密度远高于化石能源，给人类解决能源危机带来希望．但1986年切尔诺贝利核电站的核泄漏和2011年日本福岛核电站的核泄漏等事故，使各国对核电站的安全性不得不高度重视．造成核电站的安全性得不到保障的最主要原因是（ ） A.核废料不好处理 B.核能发电技术还不成熟 C.只有核裂变可控，核聚变不可控 D.意外发生核泄漏时，会产生放射性污染 ( 题型七 “ 碳达峰 碳中和 ” ) 【例7】碳达峰是指在某一个时点，二氧化碳的排放达到峰值不再增长，之后逐步回落；碳中和是指在一定时间内产生的二氧化碳排放总量，通过植树造林、节能减排等形式加以抵消，达到绝对“零排放”。为实现“碳达峰、碳中和”目标，下列举措的传导路径正确的是（ ） ①完善绿色金融政策——用行政手段淘汰落后产能——助力碳达峰 ②加速发展低碳技术——不再开采和使用化石能源——实现零排放 ③开展国土绿化行动——提高自然生态系统固碳能力——助力碳中和 ④建立碳排放配额管理制度——倒逼企业转型升级——减少碳排放 A.①②　　　　　　　　　B.①③　　　　　　　　　C.②④　　　　　　　　　D.③④ 【变式7-1】（2025年甘肃省兰州市中考模拟题）2024年4月至10月，世界园艺博览会在成都举行。本届世园会的主题为“公园城市美好人居”，秉持“绿色低碳、节约持续、共享包容”的理念。下列说法中不正确的是（　　） A.园区内的输电线如果用超导材料制作，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗 B.园区内使用新能源转运车，是因为新能源汽车比燃油车的能量转化效率高 C.园区内使用节水装置，是因为地球上淡水资源有限，我们需要节约用水 D.因为自然界中的能量是守恒的，所以我们不需要节约能源 【变式7-2】由于化石燃料的大量使用，造成大气中CO2浓度增加，由此导致（ ） A.温室效应 B.臭氧空洞 C.酸雨 D.白色污染 ( 题型八 宇宙演化 ) 【例8】20世纪40年代末，著名物理学家乔治·伽莫夫提出了大爆炸宇宙模型，认为宇宙起源于138亿年前的一个“原始火球”的大爆炸。大爆炸模型现在是解释宇宙起源的主流理论。下列事实中，支持“原始火球”大爆炸理论的是（ ） A.根据哈勃定律推断，银河系外的星系在不断远离我们而去 B.通过科学探究发现宇宙中有数千亿个星系 C. 16世纪“日心说”观点取代“地心说”观点 D.通过科学测量发现不同的星系到地球的距离不同 【变式8-1】关于宇宙的起源中影响最大的一种学说——大爆炸宇宙论是这样认为的：200亿年前，宇宙的早期大爆炸刚开始，此时宇宙处于极高温、高密度状态，温度高达100亿摄氏度以上，宇宙间只有中子、质子、电子等一些基本粒子存在。随着宇宙不断地膨胀，温度极快下降，此时化学元素在宇宙中开始形成。宇宙中最先产生的元素是（ ） A.O　　　　　　　　　　B.C　　　　　　　　　　C.H　　　　　　　　　　D.N 【变式8-2】欧洲航天局公布的根据“普朗克”太空探测器传回数据绘制的宇宙微波背景辐射图，以前所未有的精确度验证了宇宙标准模型，同时也反映出一些与现有宇宙理论假说的不同之处，科学家据此对宇宙的组成部分有了新的认识。这说明（ ） ①太空探测器延伸了人类的认识器官，促进认识发展 ②太空探测器具有复原宇宙演变历史的思维机能 ③认识正确与否必须在实践中才能得以检验 ④理论假说会把人类的认识活动引向歧途 A.①②　　　　　　　　　B.②③　　　　　　　　　C.③④　　　　　　　　　D.①③ ( 基础巩固通关测 ) 一、填空题： 1.在探索微小粒子的历程中，人们首先发现了电子，进而认识到________（选填“原子”或“原子核”）是有结构的。科学家对其结构进行猜想和实验，卢瑟福提出了原子___________模型。在探索宇宙的历程中，20世纪20年代科学家发现星系的光谱向长波方向偏移（谱线“红移”），这一现象说明星系在________（选填：“远离”或“靠近”）我们，根据这一现象，大多数科学家认为：宇宙诞生于距今约137年前的一次大爆炸。 2.（2025泸州中考模拟题）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生________（选填“聚变”或“裂变”），释放出巨大的核能。太阳能属于__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。请写出太阳能的1个优点：________________。 3.（2025山东济宁中考模拟题）小球在摆动过程中（如图所示），由于摩擦的存在，一部分机械能会转化为________，这部分能量不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，小球最终会停止运动。研究表明，自然界的能量是守恒的，能量的转化与转移具有________性。 4.中国物理学家钱三强与何泽慧等合作，在利用中子打击铀的实验中，观察到三分裂变和四分裂变现象。如图，为某种核反应示意图，这属于核________变，核电站的核反应堆就是利用该反应释放核能的设备；氢弹利用的是核________变在瞬间释放的能量。（选填“裂”或“聚”） 5.（2025年长春初中学业考题）一种高集成度、自供能、无线智能鞋垫，可实现足底压力实时监测与多运动状态精准识别。其能量来源于贴在鞋面外侧的柔性钙钛矿太阳能电池，如图所示。 （1）太阳能电池将太阳能转化为___________，从可持续发展的角度看，太阳能属于___________能源。 （2）鞋垫因受到压力而发生形变时，其质量___________。 （3）鞋垫上的传感器采集到的压力数据信息利用___________传输到智能手机端，实现监测。 6.（2025新疆中考模拟题）“三峡引领号”——全球首台抗台风型漂浮式海上风电机组及基础平台，是引领我国海上风电行业走向深海的重大成果。 （1）风能是__________（填“可再生”或“不可再生”）能源。风力发电将空气的_______能转化为电能，电能是________次能源； （2）“三峡引领号”与北斗系统建立关联，利用_________（填“超声波”或“电磁波”）向工作人员传递平台运动的动态信息。当海上风速变大时，应________（填“增加”或“减少”）平台内水仓中水的质量，使平台下沉一些，保持平台稳定。给“三峡引领号”风力发电机安装消声器，通过防止噪声________来降低噪声； （3）当风速为v时，风力发电机的发电功率为1200kW，风力发电机叶片转动一圈的发电量为2.5kW·h，则风力发电机叶片的转速为每分钟转动_______圈；若风力发电机叶片的转速与风速成正比，风力发电机的发电功率与风速的三次方成正比，则当风速为2v时，风力发电机叶片转动一圈的发电量为_______kW·h。 二、选择题： 7.为了揭示大自然的奥秘，无数科学家进行了不懈的探索，小明根据学习做了如下笔记：①汤姆生发现了电子，从而揭示了原子核是可分的；②卢瑟福建立了类似行星绕日的原子核式结构模型；③在天文学中，用“光年”作为时间的单位；④太阳是太阳系的中心，地球是它的一颗行星。其中正确的有几个（ ） A.1个 　　　　　　　　B.2个　　　　　　　　　C.3个　　　　　　　　　D.4个 8.（2025年山东省学业考题）下列属于不可再生能源的是（　　） A.风能 B.地热能 C.石油 D.太阳能 9.（2025年四川省遂宁市初中学业考题）2025年是我国南极长城站成立40周年，科考队一路风雪兼程、筑梦冰原。不久前，科考队用上了安装有特殊电池的六足机器狗，让他们在应对南极的恶劣环境时有了“新助手”。有关六足机器狗的说法正确的是（　　） A.机器狗六条腿的设计可以增大它与冰面间的受力面积从而增大压强 B.机器狗工作时消耗的电能是一次能源 C.科考队员可以依靠电磁波远程控制机器狗在冰面上执行任务 D.机器狗负重行走在水平冰面，它对冰面的压力和冰面对它的支持力是一对平衡力 10.目前，科学家正在研究太空电站，即地球同步轨道上的太阳能电站，其示意图如图所示。下列说法错误的是（　　） A.以地球为参照物，太空电站是静止的 B.太阳能是太阳内部氢原子裂变时释放出的能量 C.利用微波实现“无缆传输”，微波是一种电磁波 D.太阳能是一种清洁、无污染的可再生能源 11.图示为一种新型薄膜太阳能电池，厚度只有几微米，可弯曲，1g薄膜太阳能电池1h可提供6×10-3kW•h的电能，它可以贴在玻璃上，制成太阳能发电窗户，下列说法正确的是（　　） A.太阳能不是清洁能源 B.太阳能从太阳传递到薄膜电池上没有能量损失 C.薄膜太阳能电池将电能直接转化为光能 D.1g薄膜太阳能电池1h可提供2.16×104J的电能 12.（2025年湖南省长沙市初中学业考题）8.信息、能源、材料并列为现代文明的三大支柱。下列说法正确的是（　　） A.电磁波可以在真空中传播 B.石油属于可再生能源 C.太阳能属于化石能源 D.超导材料可用于制作电热丝 13.（2025年甘肃省兰州市中考模拟题）2024年4月至10月，世界园艺博览会在成都举行。本届世园会的主题为“公园城市美好人居”，秉持“绿色低碳、节约持续、共享包容”的理念。下列说法中不正确的是（　　） A.园区内的输电线如果用超导材料制作，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗 B.园区内使用新能源转运车，是因为新能源汽车比燃油车的能量转化效率高 C.园区内使用节水装置，是因为地球上淡水资源有限，我们需要节约用水 D.因为自然界中的能量是守恒的，所以我们不需要节约能源 14.（2025山东济宁中考模拟题）21世纪人类社会正面临“能源危机”。节约能源，从我做起，下列说法正确的是（　　） A.煤、石油、天然气属于可再生能源 B.电视机在特机状态下不消耗电能 C.太阳的惊人能量来自核聚变 D.核电站的废水可直接排入大海 15.（2025四川内江中考模拟题）电冰箱通电后，制冷剂被压缩机从蒸发器内吸出、压缩后进入冷凝器，随后进入蒸发器……，通过这样的循环，实现制冷效果，如图所示。下列说法正确的是（   ） A.制冷剂需选用不容易汽化的物质 B.制冷剂需选用汽化吸热能力弱的物质 C.制冷剂在冷凝器内液化放出热量 D.打开工作中的冰箱门，最终能使整个房间内降温 16.（2025年四川省南充市中考题）我国在能源、通信、深潜等领域都有较大的新突破，下列有关说法正确的是（　　） A.风能、水能、太阳能、电能都属于一次能源 B.6G通信传输的信息比5G更快，电磁波频率更高 C.“华龙一号”核电站的核反应堆发生的是可控核裂变 D.“奋斗者”号载人潜水器是通过改变浮力实现上浮和下潜 17.（2025四川南充中考模拟题）2024年6月2日嫦娥六号探测器在月球背面着陆，着陆后探测器展开太阳能电池板，通过“钻取”和“表取”两种方式完成全球首次月球背面采样（月壤）任务。采用铝基复合材料制成的外钻杆由设在辽宁省的某研究所研制，耐磨性和强度可与钢材媲美，实现减重65%。下列说法正确的是（ ） A.太阳、月球、探测器的空间尺度依次减小 B.太阳能是不可再生能源 C.铝基复合材料比钢材的密度小 D.“钻取”时转动的外钻杆与跟它紧密接触的月壤之间有摩擦力 三、计算题： 18.随着人们环保意识的提高，“风光互补路灯”（如图所示）得到了广泛的应用。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用，为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止充电。放电余留20%左右即停止电能输出。下表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数： （1）若遇到阴天并且无风，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？ （2）若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，则当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？ （3）当风速为6.0m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W。在这种风速下，持续光照12h，蓄电池的电量也只由20%充到70%。求此过程中太阳能电池板发电的平均功率。 风力发电机 太阳能电池组件 最小启动风速 1.0m/s 太阳能电池 180W 最小充电风速 3.0m/s 太阳能转换效率 15% 最大限制风速 12.0m/s 蓄电池 400A*h12V 最大输出功率 400W 大功率LED路灯 80W12V ( 能力提升进阶练 ) 一、填空题： 1.（2025吉林中考模拟题）地球上的科学家可以通过__________和天宫空间站中的宇航员进行交流，地球在大阳系里属于_______（选填“行星”或“卫星”或“恒星”），若空间站在太空中执行任务时，撞到较小的太空垃圾太空垃圾会被“撞飞”，说明力可以改变物体的____________。 2.（2025上海中考模拟题）鹊桥二号中继星是嫦娥六号与地球之间的“通信桥梁”，鹊桥二号中继星是通过_________传递信息的。嫦娥六号利用太阳能电池供电，太阳能属于__________能源。 3.（2025河北中考模拟题）秉承可持续发展的思想，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。1g核燃料聚变时释放的能量约为1×105kWh，假设把1×105kWh的能量完全转化为电能，可供年用电量为1000kWh的家庭使用________年。太阳也是一个巨大的“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：_________________。 4.（2025重庆巴蜀中考模拟题）新能源太阳灶是一种烧水做饭的器具，太阳灶烧水时将太阳能转化为水的_______能；将2kg的水从20℃加热到70℃，水吸收的热量为________J。[c水=4.2×103J/（kg﹒℃）] 5.（2025年四川省宜宾中考模拟题）近年来，凉山的山川田野间一座座风力发电机组拔地而起。风力发电机是利用风力带动风轮旋转，把风的动能转变为风轮轴的机械能，风能属于_________（“可再生”或“不可再生”）能源。某型号风力发电机转一圈发电量为2kW•h，能让额定功率为50W的灯泡正常工作_______h；相当于_______kg的煤完全燃烧释放的能量（q煤=3×107J/kg）。 6.（2025年长春市中考模拟题）2024年5月3日，嫦娥六号由长征五号遥八运载火箭成功发射，开启了月背探秘华章。 （1）火箭穿越大气层过程中：火箭外壳与大气摩擦温度升高，说明________可以改变物体的内能；以火箭为参照物，嫦娥六号是________的； （2）着陆器着陆后，其下方月面凹陷，说明力可以改变物体的________。着陆器上的太阳能电池板将太阳能转化为________，太阳能是________（选填“可再生”或“不可再生”）能源； （3）着陆器在月背采样的影像用__________传回地球。 二、选择题： 7.（2025年广东省初中学业考题）可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。下列属于可再生能源的是（　　） A.煤　　　　　　　　　B.石油　　　　　　　　　C.天然气　　　　　　　D.风能 8.随州日报2023年5月25日报道了国能长源随州发电有限公司“风光水火储”综合发展的良好势头。风电、光电、水电、火电、储能多向发力，公司全面投产后预计年发电量可达60亿度。随县光电400MW项目只是公司的一部分。下列说法正确的是（　　） A.“度”是电功率的单位，“MW”是电功的单位 B.60亿度即6×106度，400MW即4×104W C.利用煤炭进行火力发电时，只要注意节约不浪费，发电效率可以达到100%并且不会对环境造成任何污染 D.风能、水能、太阳能可以从自然界中不断获得，属于可再生能源 9.以下说法正确的是（　　） A.太阳位于银河系的中心 B.原子由原子核和电子构成 C.核电站通过核聚变利用核能发电 D.扩散现象说明分子之间有排斥力 10.（2025四川省自贡市中考模拟题）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（如图）。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 11.物理知识与人们的生活息息相关。以下说法错误的是（　　） A.晾衣服时把衣服放在通风处是为了加快水的蒸发 B.用高压锅煮食物更容易熟是因为锅内液面上方气压大，液体沸点低的缘故 C.钢丝钳是一种省力杠杆 D.太阳能是一种清洁的可再生能源 12.（2025山东枣庄中考模拟题）近年来，我国科技创新突飞猛进，各种新技术、新能源、新材料等科技成果不断涌现。有关说法中正确的是（ ） A.固态可燃冰属于二次能源　　　　　　　　　　　　B.水能、风能、太阳能属于可再生能源 C.核聚变获得核能的方式与普通核电站一致　　　　　D.LED屏幕主要是由超导材料制成的 13.关于能源、信息、新材料和航天，下列说法正确的是（　　） A.核能和地热能都是可再生能源 B.核潜艇是利用原子核发生聚变来获取动力的 C.弯曲的光导纤维也能传输信息，说明光可以沿曲线传播 D.中国航天员王亚平进行“天宫课堂”授课时，依靠电磁波与地面之间进行信息传递 三、阅读综合题： 14.（2025·宁夏中考模拟题）阅读材料，回答下列问题： 2024年6月2日6时23分，嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功着陆在月球背面南极——艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施样品采集任务，如图甲所示。 由于嫦娥六号的着陆点位于月球背面，受到月球遮挡无法直接与地球通信，需要通过鹊桥二号中继卫星来转发月面航天器与地球之间的通信。鹊桥二号中继卫星受月球引力作用，目前正在环月大椭圆冻结轨道上稳定运行。环月大椭圆轨道离月球最近的一点叫近月点，最远的一点叫远月点，如图乙所示。 着陆器与上升器组合体成功着陆后，着陆器将通过鹊桥二号中继卫星，在地面控制下，进行太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作，此后正式开始持续约2天的月背采样工作，通过钻具钻取和机械臂表取两种方式分别采集月壤样品和月表岩石。表取完成后，嫦娥六号着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开。这是中国首次在月球背面独立动态展示国旗。6月4日7时38分，上升器携带月球样品自月球背面起飞，3000N的发动机工作约6min后，成功将上升器送入预定环月轨道。 （1）在鹊桥二号中继卫星支持下，嫦娥六号通过________波将采样画面实时传输到地面测控中心；太阳能电池板工作时，将太阳能转化为________能，太阳能属于__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 （2）嫦娥六号采用液态氢做燃料是因为它具有较大的________；上升器点火起飞，离开月球表面，以上升器为参照物，月球是________的；月壤运回地球后，质量________。（选填“变大”“变小”或“不变”） （3）鹊桥二号中继卫星在环月大椭圆冻结轨道上从远月点向近月点运动时，结合图乙说明它的势能如何变化，势能和动能之间如何转化？ ______________________________________________________________________________________ 第 21 页 共 21 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第11、12章 能源与可持续发展 我们的物质世界（复习讲义） 考点要求 新课标要求 命题预测 能源与可持续发展 跨学科实践：能量从哪里来？ 在当今社会，人类需要的大部分能量是由化学反应产生的，最常见的就是生活燃料的利用。 本专题的主要内容是让学生了解性和常识性内容，本专题的考题难度不大。要求考生对本专题的内容做到熟记的程度，除此之外，本专题的内容还与社会科技前沿、材料应用、能源和太空探索相结合，考生在复习时应重点关注。本单元常见考点主要集中在能源及其分类、核能及其应用、可再生与不可再生能源以及可持续发展、宇宙深化、地球的上物质、智慧创造新物质等。 能量守恒定律 理解能量守恒定律的内容，能识别常见的能量转移和转化现象。 能源 初步了解生活中能量转化与转移的方向性，能够区别能源从不同角度划分的种类。 核能 知道原子核的组成及核能的转变和应用，知道核反应堆和核电站。 能源与可持续发展 了解能源结构的变迁和“碳达峰 碳中和”及能源安全。 我们的物质世界 宇宙演化 了解宇宙的起源、演化和结构。 地球上的物质 了解地球上的非生命物质和地球的特殊环境及生命的起源和进化。 智慧创造 新物质 了解陶瓷、冶炼、现代材料、生物技术及物理学的发展促进生命科学研究、智能化系统构建。 一、跨学科实践：能量从哪里来？ 考点1.形形色色的能量——太阳能的转化和利用 考点2.追踪能量的流动 二、能量守恒定律 考点1.能量守恒定律 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其他形式，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。这就是能量守恒定律。 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从宏观天体到微观粒子，从化学变化、生命活动到物质循环，所有的过程都遵守能量守恒定律。 考点2.永动机是不可能实现的 有些永动机，看起来设计与制作得十分巧妙，但由于违背科学规律，一个个都失败了。永动机的失败，从反面证明了能量守恒定律的正确性。 考点3.能量转化的效率 以烧水为例，总有部分热量散发到空气、壶体中。如果把天然气完全燃烧释放的化学能称为输入能量，而把水吸收的那部分能量称为输出有效能量，把散失掉的那部分能量称为输出无效能量，则根据能量守恒定律，有如下关系： 输入能量 = 输出有效能量 + 输出无效能量 为了进一步描述这些过程，人们定义了能量转化效率： 提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心，是可持续发展的重要措施之一。 三、能源 考点1.能量转化和转移的方向性 研究表明，如果某个过程中涉及了热量，能量的转化（和转移）就将是“覆水难收”的，无法自发地沿反方向发生，除非耗费额外的能量予以补充。 在现实的宏观世界中，我们对能量的利用，无法避免内能的生成与转移。于是，每一次能量的利用，都会减少这个世界上可利用、便于利用的能量的总量。 这就是虽然能量守恒，我们仍然要节能的原因。 简而言之，能源就是能量的来源，是指能为人类提供某种形式能量的物质资源。 考点2.能源的分类 能源按其产生的方式可分为一次能源和二次能源。一次能源按其资源的再生性可分为可再生能源和不可再生能源。 标准 类别 定义 例子 能否从自然界直接获取 一次能源 可从自然界直接获取 化石燃料（煤、石油、天然气）、太阳能、地热能、核能、潮汐能等 二次能源 无法从自然界直接获取 电能、蒸汽、焦炭、沼气、酒精、汽油、柴油等 能否可再生 可再生能源 可源源不断获取 太阳能、水能、风能、生物质能、地热能、潮汐能等 不可再生能源 短时间自然界无法补充 化石燃料（煤、石油）、核能 人类开发利用时间 常规能源 已经大规模开发 化石燃料、水能、风能 新能源 刚刚开始开发利用 核能、太阳能、潮汐能、地热能等 能源种类繁多，分类标准也不是唯一的。如果根据能源消耗后是否造成环境污染来分类，可分为污染型能源和清洁型能源。请试着分析：煤炭、风能、潮汐能、石油、水力、电力、太阳能、柴火、地热能、核能以及我们所了解的其他类型能源中，哪些属于污染型能源，哪些属于清洁型能源？ 考点3.世界能源储量及需求 世界经济的发展和人口的增加，导致了能源需求量的迅速增长。目前，世界各国已充分认识到地球上传统的一次能源储量不能满足人类长期的需要。 常规能源储量的有限性与需求量的逐年增加是当今世界面临的能源问题的核心。研究开发新能源，以减少对传统能源的依赖，是人类要共同解决的重要任务。 四、核能 考点1.原子核与核能 历经长期探索，到1932年，物理学家发现，原子核是由质子和中子组成的，它们通过一种叫作“核力”的相互作用紧密地结合在一起。 大部分元素的原子核是牢固而稳定的，要人为拆分原子核或将几个原子核组合起来，并不容易。然而根据爱因斯坦的理论，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合，将可能释放巨大的能量，这就是核能。 考点2.裂变及其利用 重原子核分裂成较轻的原子核，叫作裂变。人类有效地获得大量核能，是从用中子轰击铀核使铀核裂变开始的。当一个中子轰击一个铀核引起铀核裂变并释放能量的同时，还会释放出2~3个中子。 推倒的骨牌会产生一系列连锁反应。如果释放出的中子再引起其他铀核裂变，就可使反应不断地进行下去，这种反应叫作链式反应。 链式反应如果是在一瞬间进行的，那将是剧烈的爆炸，原子弹的爆炸就是铀核或钚核裂变发生链式反应的结果。基于和平利用核能的目的，我们需要对链式反应加以控制。 核反应堆是一种能够控制链式反应的装置。利用核反应堆工作时释放的能量使水汽化，推动蒸汽轮机带动发电机发电，这就是核电站。 考点3.聚变 轻原子核结合成较重的原子核，也会释放出核能，这种核反应叫作聚变。 例如，氢的同位素尔和氚，其原子核在超高温下就可能聚合成氦核，释放出巨大的能量。 聚变要将两个轻核挤在一起，由于同种电荷相斥，这比裂变中将不带电的中子射入重核要难得多。需要在极高的温度和压力下进行，使这些粒子的无规则运动极其剧烈，以至于会有原子核在碰撞过程中靠得足够近，从而发生聚变。因此聚变也常被称为热核反应。 考点4.α粒子散射实验 1909年，卢瑟福的α粒子散射实验表明，原子内部绝大部分空间是空虚的。就像太阳系结构中占太阳系主要质量的太阳只占很小的空间一样，原子核几乎集中了原子的全部质量，但却只占原子中心很小的体积，所以也称原子的这种结构为行星模型。 五、能源与可持续发展 考点1.能源结构的变迁 100万年前，火的使用结束了茹毛饮血的蛮荒历史。柴薪是人类第一代主体能源。在漫长的农耕时代，人力、畜力以及部分水力、风力，为生产提供了主要动力。 300多年前，蒸汽机的发明，使生产力发生了划时代的革命。由此，以机器为动力的时代到来，也使煤炭成为主要能源。100多年前，内燃机的发明，开创了以燃油为主体燃料的时代。 19世纪30年代至20世纪初，物理学的大发展使电得以广泛应用，开启了第二次工业革命，人类社会在大工业生产方式中迎来了电气化时代。 20世纪以来，人类用自己的智慧和劳动，创造了前所未有的物质文明。但能源的大量消耗，也给人类社会造成了许多困境，能源革命的呼声日渐高涨。 随着不断开采，煤、石油、天然气这些常规能源越用越少，这是人类要共同面对的“能源危机”。要避免危机的发生，一方面要节约能源；另一方面要调整能源结构，寻找新型能源，减少对化石能源的依赖。 考点2.碳达峰 碳中和 设定一个目标，在某个时间点二氧化碳的排放达到峰值，之后逐渐回落，这就是碳达峰。同时，如果我们降低化石能源消费占比、节能减排，并通过植树造林等方式吸收二氧化碳，在某一天排放量与吸收量相互抵消，达到相对“零排放”，便实现了碳中和。 考点3.能源安全 能源是工业的粮食、国民经济的命脉，关系到国计民生和国家安全。现代社会的运行对能源强烈依赖，以致能源保障的一点波折，都可能给生产、生活带来损害。安全是发展的前提。稳定保障与安全使用，是能源安全的两大方面。 考点4.新能源战略与绿色发展 碳达峰、碳中和、能源安全，已纳入我国经济社会发展全局。推进绿色低碳可持续发展，不仅需要国家层面的统筹布局，更需要将理念深深植根于每一位公民的责任和意识之中。 六、宇宙演化 考点1.宇宙的起源 四方上下曰宇，往古来今曰宙。宇宙是空间和时间的统称。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。20世纪中叶，物理学家提出“宇宙大爆炸”学说，认为宇宙是由大约138亿年前发生的一次大爆炸形成的。后来，大爆炸理论得到“宇宙膨胀”“宇宙微波背景辐射”“轻元素丰度”“大尺度结构和星系演化”等天文观测结果的支持，成为最为广泛接受和支持的宇宙诞生理论。大爆炸理论也面临着尚未解决的难题，目前，科学家们还提出了一些其他宇宙诞生的假设和理论。 考点2.宇宙的演化 宇宙大爆炸的极早期，温度高达万亿摄氏度构成宇宙的物质是一些基本粒子。大爆炸形成的高温宇宙，急速膨胀，温度迅速下降，大约在三分钟内，宇宙温度就下降到十亿摄氏度，基本粒子结合成质子和中子，进而结合成氢元素。在引力作用下，它们慢慢凝结成不均匀分布的星云，进一步形成恒星。 恒星演化是一个漫长复杂的过程，大质量恒星演化会经历红巨星、超新星。演化过程中还会出现超新星爆发、中子星合并等惊心动魄的天文现象。在这些演化过程中，氢、氦、锂等轻元素通过核融合形成更重的元素。宇宙间数不清的恒星在一百多亿年中的复杂演化，使宇宙空间布满各种轻重元素的星际物质。时至今日，宇宙中恒星和星系的演化还在不断进行着。当今，科学家用天文仪器观测，在浩瀚天空不断地搜寻那些奇异的天体。 考点3.宇宙的结构 欧洲航天局根据“普朗克”太空探测器传回数据绘制的宇宙微波背景辐射图，精确反映了宇宙诞生初期情形的全景。宇宙的空间尺度为930亿光年（1L.y=9.46×1015m），有千亿个银河系那么庞大。 宇宙具有层级结构，每一层级可能包含若干下一层级。地月系是最小的一层，这个层级质量只占太阳系的0.0003%；太阳系是第二层，总质量约为2×1030kg；银河系是第三层，直径约10万光年，质量约为1.5万亿个太阳。 其中，银河系在宇宙大爆炸后一百多亿年间逐渐形成，肉眼看上去银河系繁星点点。银河系内有类似太阳的儿千亿颗恒星。宇宙中有像银河系那样的千亿个星系。 太阳是银河系中的一颗恒星，大约形成于50亿年前，它位于距银河系中心大约2.4万光年~2.7万光年的位置。太阳系包括太阳、8颗行星和近500颗卫星，还有大量的小行星和一些矮行星、彗星。太阳系内大部分的质量都集中于太阳，八大行星沿同一方向围绕太阳公转，还有很多卫星围绕在行星或者小天体周围。 七、地球上的物质 考点1.地球上的非生命物质 地球是由恒星演化产生的星际物质凝聚而成的。科学家发现地球上存在的近百种基本化学元素是宇宙中恒星演化的产物。地质工作者在勘探中发现的丰富多彩的宝贵矿藏，是地球演化形成的物质。 地球形成初期表面处于高温熔融状态，逐渐冷却后形成坚硬的地壳。地壳的形成和变化是高温高压下复杂的物理化学变化过程，形形色色的矿物是地球中各种元素在物理化学作用下形成的。此外，氧、氮、氢等元素还以单质和化合物的气体状态存在于地球周围，构成了对生态的形成和发展有重要意义的大气层。大气层中的氧气是维持生命的气体。 考点2.地球的特殊环境 并非所有星体都能孕育出生命。太阳是一颗中等大小并正处于中年的恒星，恰好能为地球提供适度的光和热。在太阳系中，地球又恰好处于一个适中的位置。地球的自转和公转周期长短适中，地球表面暴露于日光下的时间不长不短。地球自转轴倾角不大不小，形成四季。地球本身大小适中，凝聚大气，大气的组成比例得当，满足了生物对空气的需要。地球的周围有相当强的磁场，可保护地球上的生物免受太阳粒子流的伤害。 地球还有一个特别重要的优越条件——有极其丰沛的水，地球表面七成以上为水所覆盖。水是生命所必需的物质，江河湖海是孕育生命的温床。根据目前的探测，在太阳系中，没有其他行星具备像地球这样特殊的生态条件，为生命的形成和演化提供适宜机会。 当今的地球物质系统是在地球自身的条件和所处环境下通过漫长的历史演化形成的。地球上物质演化的神奇一幕是碳、氢、氧、氮等轻元素形成有机物，进一步形成生命物质。 考点3.生命的起源和进化 大约38亿年前，地球的优越环境创生了单细胞生物，从此开启了神奇漫长的生物演化史。生命体是一个结构精细完备、不可分割的复杂有机系统。生命体的最基本特征是代谢，必须保持与环境形成一个复杂的有机整体。而非生命体如金属、玻璃、塑料等可以任意分割且性质不变，可以与环境长期保持相对独立。高等生物能感知环境，具有根据外部信息自主调节系统的功能和安全保护意识。大脑的发展使人类具有学习、思考、创造等强大的智慧和复杂的意识与情感。脑的形成和发展是生命演化史中最神奇的篇章。 生命的起源与进化是地球演化过程中的奇迹，绘制出了一幅长达30多亿年的历史画卷，而且这幅美丽的画卷还在继续延伸。 生物包括植物、动物和微生物。植物和动物是人类熟悉的伙伴；微生物曾经是陌生的，但一直伴随在人类左右。随着现代科技的进步，尤其是显微技术的不断发展，微生物逐渐进人我们的视野，那是一个庞大的、与人类生存和生活息息相关的生物世界。 八、智慧创造新物质 考点1.陶瓷技术 陶器制作是将陶土制作的还胎经过高温烧结，经历多种化学变化，制成坚硬的器皿，以满足生产、生活的需要。陶器制作已有上万年历史，是人类最早用技术手段推动物质文明发展的伟大实践。我国制瓷技术成熟于汉代，唐代瓷开始名扬海外。陶瓷，尤其是瓷器，由于化学性质稳定，能够进行空间结构和表面的艺术创造，很早就成为宝贵的工艺品。瓷器展现了中华民族的伟大智慧和创造，是古代“丝绸之路”向世界各国传播中国文化的重要使者。 传统陶瓷仅仅用于日用容器、工艺品以及普通建筑材料。现代陶瓷是根据所需要的产品性能，通过严格的成分和生产工艺控制而制造出来的功能性材料，满足高温、高压、高强度、耐腐蚀的需要，是现代材料科学发展最活跃的领域之一。 考点2.冶炼技术 冶炼是利用高温、化学反应等方法从金属矿物中提取金属的过程，有了金属人们可以制成工具、武器和各种形式的机械。冶炼是具有划时代意义的创造，推动人类文明进人了青铜器时代、铁器时代。 18至19世纪的蒸汽机技术引发了第一次工业革命，推动了由钢铁制造的机器的普遍使用。冶金与制造是整个工业体系的基础）。 考点3.现代材料技术 利用科技手段，可以实现各种物质转化，提炼出金属、非金属，然后根据各种需要制作出耐高温高压、高强度、耐超低温、耐腐蚀等各种各样高性能的合成材料，满足航空、航天、化工、电子、精密机床等各个领域的需要。材料科学是适应这些领城需要的前沿科技。 考点4.生物技术 品种改良与创新是生物科技的重要研究方向。传统的杂交、现代的基因技术正在培育出形形色色的优良植物、动物和微生物品种。但生物技术在造福人类社会的同时也可能带来安全和伦理问题。 考点5.物理学发展促进生命科学研究 物理学是自然科学和工程技术的基础。现代物理学的进步有力地促进了生命科学的发展。量子力学的发展促成量子生物学的兴起：X光行射揭示了DNA分子的双螺旋结构，开创了分子生物学，陆续绘制出人类基因图谱和一些动植物基因图谱，使世界进人基因时代。由物理学研究发展起来的脑电波、心电图、X光、CT、脑磁图、核磁共振、超声波、激光、红外成像等为生命科学研究和医学发展提供了丰富的现代科技手段。 可以说，没有现代物理学就没有现代生命科学和现代医学。 考点6.智能化物质系统构建 人类正在进人智能化时代。透过智慧城市和物联网，呈现在我们面前的是通过人类的智慧，利用大数据、云计算、智能化网络，把不同地区、不同属性、不同功能的器物组成的一个崭新的、智能化的物质系统这是21世纪科学技术的神奇创造，正是这个超级的物质系统使人类正在进人一个全新的智能化时代。 考点7.展望未来 人类文明史就是一部不断改造世界、创造世界的历史。当今社会，人类正在不断发明新材料、新物质，创造新的神奇、新的文明。科技是把双刃剑，在创造人类文明的同时，也在不断地制造“废物”，如不同步合理解决，就会对环境和生态造成破坏，威胁人类的生存和安全。所以，必须普及科学发展观，切忌盲目地、无度地向大自然索取。 人类只有一个地球。反观茫茫宇宙，地球环境是在极其严苛的多种条件限制下形成的，我们应当爱护地球、保护好人类共同的家园。 当前，全球新一轮科技革命蓄势待发，我国也在不断贡献中国智慧，为推动构建人类命运共同体作出更大贡献。对于“新材料、新物质与人类文明”，相信大家一定有许多想法。结合感兴趣的前沿科技，让我们一起展望美好的未来。 ( 题型一 形形色色的能量 ) 【例1】各种运动形态所对应的能量形式。 （1）阳光普照大地使万物复苏具有的能量____________ （2）被拉弯的弓具有的能量____________ （3）狂风摇撼大树具有的能量____________ （4）正在发光的电灯具有的能量____________ （5）原子核内具有的能量____________ （6）煤、汽油存储的能量____________ （7）物体内部的分子运动具有的能量____________ 【答案】（1）光能；（2）弹性势能；（3）动能；（4）内能和光能:（5）核能；（6）化学 能；（7）内能 【解析】（1）阳光普照大地使万物复苏具有的能量：光能。 （2）被拉弯的弓具有的能量：弹性势能。 （3）狂风摇撼大树具有的能量：动能。 （4）正在发光的电灯具有的能量：内能和光能。 （5）原子核内具有的能量：核能。 （6）煤、汽油存储的能量：化学能。 （7）物体内部的分子运动具有的能量：内能。 故答案为：（1）光能；（2）弹性势能；（3）动能；（4）内能和光能:（5）核能；（6）化学 能；（7）内能。 【变式1-1】皮球由静止开始下落至地面，经多次反弹后静止在地面上。从皮球开始下落到最终静止的过程中，下列说法正确的是（ ） A.皮球最终静止，说明有能量损失，这表明能量是不一定守恒的 B.重力一直做正功 C.重力势能一直在减少 D.减少的重力势能转化成了其他形式的能 【答案】D 【解析】A.皮球最终静止，说明皮球因受到阻力作用有机械能损失，但能量是守恒的，选项A错误. BC.皮球上升过程重力做负功、重力势能增加，下降过程重力做正功、重力势能减少，选项B、C错误。 D.皮球最终静止在地面上，重力势能减少，转化成了其他形式的能，选项D正确。 故选D。 【变式1-2】我们都知道地球上几乎所有能源都来自太阳，下列哪组能源都不是来自太阳的（  ） A.核能，风能 B.地热能，潮汐能 C.水能，地热能 D.潮汐能，生物质能 【答案】B 【解析】A.核能是原子发生核反应产生的巨大能量，不是来自于太阳；风能是太阳能的一种转化形式，是太阳辐射造成地球表面受热不均，引起大气层压力分布不平衡，使空气沿水平方向运动形成的，故A不符合题意； B.地热能来自于地球内部的熔岩；潮汐能是月球与太阳引力共同作用的结果，这两种能量都不是来自于太阳，故B符合题意； C.水能是太阳辐射使得水循环得以进行，所以来自于太阳能；地热能来自于地球内部熔岩，故C不符合题意； D.潮汐能是月球与太阳引力共同作用的结果，生物质能是由于植物利用水和二氧化碳，在太阳光照情况下进行光合作用形成的，来自于太阳，故D不符合题意。 故选B。 ( 题型二 能量守恒定律 ) 【例2】如图所示，小球在摆动过程中能量应该守恒。实际中，小球在摆动过程中小球的机械能是________（选填“不变”、“增大”、“减小”）的，最终小球会停下来的。如果将运动过程中产生的内能一并计算进去，总的能量还是守恒的。 【答案】减小 【解析】小球在摆动过程中，除重力做功外，还有空气阻力做功，所以机械能不守恒，机械能将减小，有一部分机械能转化为内能。 故答案为：减小。 机械能守恒的条件：只有动能和势能的相互转化或者只有重力做功，机械能才守恒。由于阻力做功，本题中小球的机械能转化为内能；机械能守恒在初中只是要求定性的会判断，不要求根据机械能守恒去定量计算。 【变式2-1】单摆在振动过程中，摆动幅度越来越小这是因为（ ） A.能量正在逐渐消灭 B.动能正在转化为势能 C.机械能守恒 D.总能量守恒，减少的动能转化为内能 【答案】D 【分析】单摆由于受到空气阻力，故机械能会减小，转化为内能，由能量守恒定律可得出能量的转化方向。 【解答】单摆在运动中由于受到空气阻力，故机械能将减小，转化为内能，由能量守恒可知，总能量是不变的。 故ABC错误，D正确。 故选D。 【点评】在解决能量的题目时，要注意明确外力做功情况，从而去判断能量的转化情况。 【变式2-2】在如图所示的滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小，此过程中能量的变化情况是（ ） A.机械能增加，内能减小 B.机械能减小，内能增加 C.机械能减小，内能不变 D.机械能不变，内能增加 【答案】B 【解析】滚摆在滚动过程中，会受到空气的阻力作用，所以滚摆需要克服摩擦阻力做功，消耗了机械能，转化为了内能，因此机械能减小，内能增加，所以此题选B。 故答案为：B。 ( 题型三 能量转化的效率 ) 【例3】烧水时，我们希望燃烧每一升天然气产生的热量都完全传递给壶中的水；骑自行车上学时，我们希望消耗的每一份体力能全部转化为自行车和人的动能……这些愿望能实现吗？预习读课本回答下列问题： （1）汽车沿盘山公路可以驶入高耸入云的山峰，载重货车下山时，其重力势能________（选填“增大”“减小”或“不变”）；为了减小车速，司机师傅不时踩踏刹车踏板，有一部分机械能转化为________。 （2）烧水过程中，天然气完全燃烧释放的化学能称之为____________，而水吸收的那部分能量称之为____________，把散发到大气、壶体中的那部分能量称之为____________，根据能量守恒定律，它们之间的关系为：________________________________________。 （3）因为输出有效能量总是小于输入能量，所以能量转化效率总是_______。 【答案】（1）减小；内能；（2）输入能量；有效能量；额外能量；输入能量=有效能量+额外能量；（3） 小于1 【解析】（1）载重货车下山时，质量不变，高度降低，根据重力势能的影响因素EP=mgh（其中EP为重力势能，m为质量，g为重力加速度，h为高度），重力势能减小。司机踩踏刹车踏板，克服摩擦力做功，机械能转化为内能。 （2）在烧水过程中，天然气完全燃烧释放的化学能是输入的总能量；水吸收的用于升温的能量是对我们有用的有效能量；散发到大气、壶体中的能量是额外消耗的额外能量，根据能量守恒定律，输入能量等于有效能量与额外能量之和。 （3）由于输出有效能量总是小于输入能量，根据能量转化效率，可知能量转化效率总是小于1。 【变式3-1】下列说法中正确的有（ ） A.第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律 B.热机的效率从原理上讲可达100% C.因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的 D.自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源 【答案】D 【解析】第二类永动机并不违反能量守恒，A错误；热机在工作过程中必然排出部分热量，热机用于做功的热量一定小于它从高温热库吸收的热量，因而热机的效率不可能达100%，B错误；根据热力学第二定律在，虽然能量不会减小但能源会越来越少，所以要节约能源，C错误、D正确。 故选D。 【变式3-2】（2025年北京市初中学业考试）如图所示，一只太阳能草坪节能灯，由太阳能电池板、蓄电池、“6V1W”的节能灯等组成，太阳能电池板发电并将电能储存在蓄电池中，供节能灯晚间照明；该太阳能电池板接收太阳辐射的面积为0.025m2，其光电转化效率（即发电效率）为20%。若在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内，1m2太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W。下列说法正确的是（　　） A.太阳能是可再生能源 B.太阳能电池板给蓄电池充电过程中将化学能转化成电能 C.该灯的太阳能电池板发电功率为16W D.节能灯正常发光10h消耗的电能为0.01kW·h 【答案】AD 【解析】A.太阳能可从自然界不断获得，是可再生能源，故A正确； B.太阳能电池板给蓄电池充电，是将太阳能转化的电能转化为蓄电池的化学能，故B错误； C.太阳能电池板接收太阳辐射的总功率： P总=640W/m2×0.025m2=16W 发电功率： P=P总×20%=16W×20%=3.2W 故C错误； D.节能灯正常发光10h消耗电能： W=Pt=0.001kW×10h=0.01kW·h 故D正确。 故选AD。 ( 题型四 能量转化的方向性 ) 【例4】能量的转化具有方向性。例如：电能可以使电灯发光，同时产生的内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能。汽车制动过程中，动能转化为地面、轮胎、空气的内能，这些内能__________（选填：“可以”或“不可以”）自动地转化为机械能用来开动汽车。以上能量在转化过程中，能的总量_______（选填：“增大”、“减少”或“不变”）。 【分析】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。 【解答】能量的转化是具有方向性的，故电灯发光、汽车制动过程中产生的内能散失在空气中，不可以自动转化为电能或机械能。如内能是从高温物体转移向低温物体的；植物生长的过程中，总是按照生根、开花、结果这样的方向进行的，而不可能相反。 根据能量守恒定律可知：能量既不会创生，也不会消灭，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。 故答案为：不可以，不变。 【点评】各种能量形式互相转换是有方向和条件限制的，能量互相转换时其量值不变，表明能量是不能被创造或消灭的。 【变式4-1】（2025年山东省学业考题）2025年1月，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1066秒的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为核能。说明能量的转化具有________性；在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持________。 【答案】方向；守恒 【解析】由题意可知，核能转化为内能的过程不能自发逆向进行，说明能量转化具有方向性，即某些转化需要特定条件。 根据能量守恒定律，无论能量如何转化或转移，其总量始终守恒即保持不变。 【变式4-2】（多选）下列对于能量转化具有方向性的理解正确的是（ ） A.若甲种形式的能可以转化为乙种形式的能，则乙种形式的能不可以转化为甲种形式的能 B.虽然能量的转化具有方向性，但这种自发的转化方向可以改变 C.所谓方向性是指能量的自发转化方向 D.反向的转化在一定条件下是可以进行的 【答案】CD 【解析】选项A错误，因为能量转化在逆转时可以发生，但必须借助外界的条件。例如，热能可以自发地从高温物体传递到低温物体，但通过制冷机的帮助（消耗电能），可以使热能反向传递。 选项B错误，因为自发的转化方向无法自行改变，必须依赖外界干预。 选项C正确，能量转化的方向性特指自发过程的方向性。 选项D正确，反向转化在特定条件下（如外界做功）可以实现。 因此正确选项为C和D。 ( 题型五 能源的分类 ) 【例5】研究能源利用是21世纪世界各国共同的任务。能源可以按不同的方式进行分类。下列四组能源既属于一次能源又属于新能源的一组是（ ） A.煤炭、地热能、沼气 B.太阳能、风能、海洋能 C.水力、木柴、天然气 D.石油、海洋能、核能 【答案】B 【解析】A选项中煤炭，C选项中水力、木柴、天然气，D选项中的石油均不属于新能源；现在的可利用沼气多是人工沼气，是二次能源，只有B选项中的太阳能、风能、海洋能既是一次能源又是新能源，故B符合题意。 【警示】能源从不同角度可以进行不同的分类，在解决能源分类问题时，一要看清题目中要求从哪个角度进行分类，二要明确一次能源和二次能源、清洁型能源和污染型能源、常规能源与新能源的区别。 【变式5-1】下列能源既是一次能源又是不可再生能源的是（ ） A.石油 B.电能 C.风能 D.太阳能 【答案】A 【解析】对上述能源分类：一次能源有石油、风能、太阳能；不可再生能源有石油。 【变式5-2】有下列各各能源：A.天然气；B.水能；C.石油；D.核能；E.地热能；F.电力；G.太阳能；H.潮汐能。其中属于二次能源的有__________；属于可再生能源的有__________；属于化石能源的有__________。（填字母序号） 【答案】F；BEGH；AC 【解析】根据定义来判断：一次能源是指从自然界直接取得，而不改变其基本形态的能源；二次能源是指一次能源经过加工转换后形成的另一种形态的能源，可再生能源是指可以从自然界源源不断得到补充以供使用的一次能源，化石能源是指地下的动植物遗骸经过漫长的地质年代形成的能源。 故答案为：F；BEGH；AC 【变式5-3】下列能源中，属于二次能源的是（ ） A.风能　　　　　　　　　B.石油　　　　　　　　　C.核能　　　　　　　　　D.电能 【答案】D. 【解析】二次能源是自然界中其他能量转化而来的，不是直接从自然界中获取的，风能、石油、核能都能从自然界中直接获取，只有电能是通过其他形式能转化而来的，故选项D正确。 【方法归纳】辨别一次能源与二次能源的依据是看其是否经过加工转换，凡是经过加工转换后才能获取的能源都是二次能源。 ( 题型六 核能 ) 【例6】如图为核电站发电流程图。下列说法正确的是（　 ） A.远距离输电要用低压输电　　　　　　　　　　B.汽轮机将机械能转化为内能 C.核能是不可再生能源　　　　　　　　　　　　D.利用核能发电是安全无污染的 【答案】C. 【解析】在输送电功率不变的情况下，电压越高，线路中的电流越小，由焦耳定律可知，高压输电能减少线路上电能的损失，故A错。在汽轮机中蒸汽的内能转化为汽轮机的机械能，故B错。核能需要用到铀，像铀矿这类矿物能源，一旦消耗就很难再生，是不可再生能源，故C对。核电站的核反应堆是利用可控的核裂变反应释放核能的设备。核泄漏是指大量放射性的物质外泄，会对环境造成严重的破坏，危及动植物的生命，因此核电站的安全应得到高度重视，故D错。 【变式6-1】关于原子核和核能，下列说法正确的是（ 　 ） A.原子核是由电子、质子和中子组成 　　B.核能的使用不会对人类产生危害 C.现有核电站利用核裂变释放的能量来发电 　　D.氢弹爆炸时的链式反应是可控的 【答案】C 【解析】原子核一般是由质子和中子组成的，没有电子，A错误；核能的使用可能引发核泄漏和核辐射，可能对人类产生危害，B错误；目前核聚变不能控制，所以核电站都是利用核裂变释放的能量来发电，C正确；氢弹爆炸是核聚变，是不可控的，D错误。 故选C。 【变式6-2】在作为人类主要能源的化石能源发生危机时，核能由于其能量密度远高于化石能源，给人类解决能源危机带来希望．但1986年切尔诺贝利核电站的核泄漏和2011年日本福岛核电站的核泄漏等事故，使各国对核电站的安全性不得不高度重视．造成核电站的安全性得不到保障的最主要原因是（ ） A.核废料不好处理 B.核能发电技术还不成熟 C.只有核裂变可控，核聚变不可控 D.意外发生核泄漏时，会产生放射性污染 【答案】D 【解析】本题考察核能安全问题的本质原因。正确选项D的分析：核泄漏产生的放射性污染具有长期危害性（如致癌、基因突变等），且污染范围难以控制，这是各国高度重视安全的最根本原因。放射性物质（如碘-131、铯-137）的半衰期可能长达数十年，这种特性是其他选项不具备的。 错误选项分析： A.核废料处理虽是难题，但可通过深地质处置等技术手段缓解，不是安全问题的直接原因。 B.现代核裂变技术已相当成熟（如压水堆技术），该表述与事实不符。 C.核聚变不可控是事实，但当前核电站均采用核裂变技术，与题干情境无关。 解题关键：抓住“安全性保障”的核心矛盾是放射性污染的不可逆危害，而非技术或废料问题。题干中两次强调“核泄漏”的案例，提示考生聚焦泄漏后果而非其他方面。 ( 题型七 “ 碳达峰 碳中和 ” ) 【例7】碳达峰是指在某一个时点，二氧化碳的排放达到峰值不再增长，之后逐步回落；碳中和是指在一定时间内产生的二氧化碳排放总量，通过植树造林、节能减排等形式加以抵消，达到绝对“零排放”。为实现“碳达峰、碳中和”目标，下列举措的传导路径正确的是（ ） ①完善绿色金融政策——用行政手段淘汰落后产能——助力碳达峰 ②加速发展低碳技术——不再开采和使用化石能源——实现零排放 ③开展国土绿化行动——提高自然生态系统固碳能力——助力碳中和 ④建立碳排放配额管理制度——倒逼企业转型升级——减少碳排放 A.①②　　　　　　　　　B.①③　　　　　　　　　C.②④　　　　　　　　　D.③④ 【答案】Ｄ 【解析】题目要求选择实现“碳达峰、碳中和”目标的正确举措传导路径，需逐项分析： 选项①：完善绿色金融政策属于经济手段，但“用行政手段淘汰落后产能”与题干中“绿色金融政策”的表述不符（绿色金融属于市场调节而非行政干预），因此①错误。 选项②：“不再开采和使用化石能源”不符合现实情况，当前能源结构转型需逐步减少化石能源依赖，而非完全停止使用，因此②错误。 选项③：开展国土绿化行动可增加植被覆盖率，提高自然生态系统吸收二氧化碳的能力（即“固碳能力”），符合“碳中和”的实现路径，因此③正确。 选项④：建立碳排放配额管理制度属于市场调控手段，通过限制企业碳排放量，倒逼企业改进技术、转型升级，从而减少碳排放，符合目标要求，因此④正确。 综上，正确选项为③④，对应答案D。 【变式7-1】（2025年甘肃省兰州市中考模拟题）2024年4月至10月，世界园艺博览会在成都举行。本届世园会的主题为“公园城市美好人居”，秉持“绿色低碳、节约持续、共享包容”的理念。下列说法中不正确的是（　　） A.园区内的输电线如果用超导材料制作，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗 B.园区内使用新能源转运车，是因为新能源汽车比燃油车的能量转化效率高 C.园区内使用节水装置，是因为地球上淡水资源有限，我们需要节约用水 D.因为自然界中的能量是守恒的，所以我们不需要节约能源 【答案】D 【解析】A.根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电流通过导体时会放出热量，所以利用超导材料输电，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗，故A正确，不符合题意； B.燃油车在燃烧过程中会产生大量的能量损失，而新能源汽车则通过高效的能量转换和回收系统，将能源利用率提高到更高的水平，故B正确，不符合题意； C.地球上水的储量虽然很多，但是淡水资源非常紧张，因此我们需要节约用水，故C正确，不符合题意； D.自然界中的能量虽然是守恒的，但是能量在转化过程中，一部分能量不能再次利用，所以我们仍然需要节约能源，故D错误，符合题意。 故选D。 【变式7-2】由于化石燃料的大量使用，造成大气中CO2浓度增加，由此导致（ ） A.温室效应 B.臭氧空洞 C.酸雨 D.白色污染 【答案】A 【解析】二氧化碳在大气中的含量增多，导致冰川融化、海平面升高、土地干旱、厄尔尼诺现象频发等一系列气候问题，这就是由二氧化碳等气体形成的温室效应而造成的。 A.大气中CO2浓度增加，导致温室效应，故正确； B.臭氧空洞是因为冰箱等电器中的氟利昂破坏臭氧层的结果，与二氧化碳无关，故错误； C.酸雨的形成是含硫的化石燃料的大量使用，硫在空气中的含量过高引起的，与二氧化碳无关，故错误； D.白色污染是指由大量使用难降解的塑料所引起的环境问题．与二氧化碳无关，故错误。 故选A。 【点评】全球变暖对环境的负面影响越来越突出，是全世界面临的重大社会问题，关系到人类的生存和社会的发展，它必然会是中考热点之一。 ( 题型八 宇宙演化 ) 【例8】20世纪40年代末，著名物理学家乔治·伽莫夫提出了大爆炸宇宙模型，认为宇宙起源于138亿年前的一个“原始火球”的大爆炸。大爆炸模型现在是解释宇宙起源的主流理论。下列事实中，支持“原始火球”大爆炸理论的是（ ） A.根据哈勃定律推断，银河系外的星系在不断远离我们而去 B.通过科学探究发现宇宙中有数千亿个星系 C. 16世纪“日心说”观点取代“地心说”观点 D.通过科学测量发现不同的星系到地球的距离不同 【答案】A 【解析】A.哈勃定律表明星系远离地球的速度与其距离成正比，直接支持宇宙膨胀理论，而宇宙膨胀是大爆炸理论的核心证据之一。 B.星系数量庞大仅说明宇宙的广袤性，与宇宙起源无直接关联。 C.日心说与地心说的争论属于太阳系结构的认知演变，与宇宙起源无关。 D.星系与地球的距离不同是宇宙结构的体现，但无法直接支持大爆炸理论。 【变式8-1】关于宇宙的起源中影响最大的一种学说——大爆炸宇宙论是这样认为的：200亿年前，宇宙的早期大爆炸刚开始，此时宇宙处于极高温、高密度状态，温度高达100亿摄氏度以上，宇宙间只有中子、质子、电子等一些基本粒子存在。随着宇宙不断地膨胀，温度极快下降，此时化学元素在宇宙中开始形成。宇宙中最先产生的元素是（ ） A.O　　　　　　　　　　B.C　　　　　　　　　　C.H　　　　　　　　　　D.N 【答案】Ｃ 【解析】大爆炸理论认为，宇宙在大爆炸后，温度极高，只有基本粒子存在。随着宇宙膨胀，温度下降，化学元素开始形成。最先形成的元素是氢（H），因为氢是最简单的元素，仅由一个质子和一个电子组成，易于在早期宇宙条件下形成。 【变式8-2】欧洲航天局公布的根据“普朗克”太空探测器传回数据绘制的宇宙微波背景辐射图，以前所未有的精确度验证了宇宙标准模型，同时也反映出一些与现有宇宙理论假说的不同之处，科学家据此对宇宙的组成部分有了新的认识。这说明（ ） ①太空探测器延伸了人类的认识器官，促进认识发展 ②太空探测器具有复原宇宙演变历史的思维机能 ③认识正确与否必须在实践中才能得以检验 ④理论假说会把人类的认识活动引向歧途 A.①②　　　　　　　　　B.②③　　　　　　　　　C.③④　　　　　　　　　D.①③ 【答案】Ｄ 【解析】意识是人脑特有的机能，故②说法错误，不能入选。所谓假说是指按照预先设定，对某种现象进行的解释，即根据已知的科技交流、科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的推测和说明，而且数据经过详细的分类、归纳与分析，得到一个暂时性但是可以被接受的解释。由此可见，假说并不一定是错误的，故④说法有误，不能入选。①③两项说法正确且符合题意，可以入选。因此，答案是D项。 故答案应选D。 ( 基础巩固通关测 ) 一、填空题： 1.在探索微小粒子的历程中，人们首先发现了电子，进而认识到________（选填“原子”或“原子核”）是有结构的。科学家对其结构进行猜想和实验，卢瑟福提出了原子___________模型。在探索宇宙的历程中，20世纪20年代科学家发现星系的光谱向长波方向偏移（谱线“红移”），这一现象说明星系在________（选填：“远离”或“靠近”）我们，根据这一现象，大多数科学家认为：宇宙诞生于距今约137年前的一次大爆炸。 【答案】原子；核式结构；远离 【解析】子由电子和原子核构成；人们首先发现了电子，进而认识到原子是有结构的。 卢瑟福根据α粒子散射实验结果提出了原子的核式结构模型。 当星系的光谱向长波长的方向偏移时，说明星系在远离我们而去。 2.（2025泸州中考模拟题）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生________（选填“聚变”或“裂变”），释放出巨大的核能。太阳能属于__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。请写出太阳能的1个优点：________________。 【答案】聚变；可再生；环保/安全/经济 【解析】在太阳内部，太能之所以能发光发热，实质相当于无数个的氢弹爆炸而造成的，即氢原子核在超高温下发生聚变释放核能。 太阳能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源。 太阳能的优点是：清洁无污染，环保，安全，经济。（或环保；节能；取之不尽，用之不竭等） 3.（2025山东济宁中考模拟题）小球在摆动过程中（如图所示），由于摩擦的存在，一部分机械能会转化为________，这部分能量不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，小球最终会停止运动。研究表明，自然界的能量是守恒的，能量的转化与转移具有________性。 【答案】内能；方向 【解析】小球在摆动过程中，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能会减小，散失到空气中的内能无法自动转化为机械能，说明能量的转移和转化具有方向性。 4.中国物理学家钱三强与何泽慧等合作，在利用中子打击铀的实验中，观察到三分裂变和四分裂变现象。如图，为某种核反应示意图，这属于核________变，核电站的核反应堆就是利用该反应释放核能的设备；氢弹利用的是核________变在瞬间释放的能量。（选填“裂”或“聚”） 【答案】裂；聚 【解析】由核反应示意图可知，此核变属于中子轰击铀核使铀核裂变，重原子核分裂成较轻的原子核，叫做裂变；核电站的核反应堆是一种能够控制的链式反应装置，利用的是核裂变。 氢弹利用的是氢的同位素氘和氚的原子核在超高温下就可能聚合成氦核，释放出巨大的能量，这种轻原子核结合成较重的原子核释放出核能，这样的核反应叫做核聚变。 5.（2025年长春初中学业考题）一种高集成度、自供能、无线智能鞋垫，可实现足底压力实时监测与多运动状态精准识别。其能量来源于贴在鞋面外侧的柔性钙钛矿太阳能电池，如图所示。 （1）太阳能电池将太阳能转化为___________，从可持续发展的角度看，太阳能属于___________能源。 （2）鞋垫因受到压力而发生形变时，其质量___________。 （3）鞋垫上的传感器采集到的压力数据信息利用___________传输到智能手机端，实现监测。 【答案】（1）电能；可再生；（2）不变；（3）电磁波 【解析】（1）太阳能电池工作时消耗太阳能，获得电能，这个过程中将太阳能转化为电能。 太阳能可以源源不断的重复获取，所以太阳能属于可再生能源。 （2）质量是物体的属性，与物体的形状、物态、位置无关，则鞋垫因受到压力而发生形变时，其质量保持不变。 （3）电磁波可以传递信息，传感器采集到的压力数据信息就是利用电磁波来传递信息的。 6.（2025新疆中考模拟题）“三峡引领号”——全球首台抗台风型漂浮式海上风电机组及基础平台，是引领我国海上风电行业走向深海的重大成果。 （1）风能是__________（填“可再生”或“不可再生”）能源。风力发电将空气的_______能转化为电能，电能是________次能源； （2）“三峡引领号”与北斗系统建立关联，利用_________（填“超声波”或“电磁波”）向工作人员传递平台运动的动态信息。当海上风速变大时，应________（填“增加”或“减少”）平台内水仓中水的质量，使平台下沉一些，保持平台稳定。给“三峡引领号”风力发电机安装消声器，通过防止噪声________来降低噪声； （3）当风速为v时，风力发电机的发电功率为1200kW，风力发电机叶片转动一圈的发电量为2.5kW·h，则风力发电机叶片的转速为每分钟转动_______圈；若风力发电机叶片的转速与风速成正比，风力发电机的发电功率与风速的三次方成正比，则当风速为2v时，风力发电机叶片转动一圈的发电量为_______kW·h。 【答案】（1）可再生；机械；二；（2）电磁波；增加；产生；（3）8；10 【解析】（1）风能是能够源源不断的从自然界得到的能源，属于可再生能源；风力发电时，空气流动带动扇叶转动，将空气的机械能转化为电能；电能不能够从自然界直接获取，需要由一次能源转化而来，属于二次能源。 （2）电磁波可以传递信息，电磁波可以在真空中传播，北斗系统是通过电磁波传递信息。 使平台下沉一些，排开液体体积增大，则浮力增大，根据漂浮时，浮力等于重力，故重力增大，即需增加平台内水仓中水的质量。 控制噪声的方法：声源处（防止噪声产生）；传播过程中（阻断噪声传播）；人耳处（防止噪声进入人耳）；风力发电机安装消声器，通过防止噪声产生来降低噪声。 （3）风力发电机的工作1分钟发电量为： 若风力发电机叶片的转速与风速成正比，当风速为2v时，转速为每分钟转动2×8圈，即n'=16圈；风力发电机的发电功率与风速的三次方成正比，当风速为2v时，风力发电机的发电功率为8×1200kW，即9600kW；则一分钟发电量为： 二、选择题： 7.为了揭示大自然的奥秘，无数科学家进行了不懈的探索，小明根据学习做了如下笔记：①汤姆生发现了电子，从而揭示了原子核是可分的；②卢瑟福建立了类似行星绕日的原子核式结构模型；③在天文学中，用“光年”作为时间的单位；④太阳是太阳系的中心，地球是它的一颗行星。其中正确的有几个（ ） A.1个 　　　　　　　　B.2个　　　　　　　　　C.3个　　　　　　　　　D.4个 【答案】B 【解析】①汤姆生发现了电子，这一发现揭示了原子是可以再分的，即原子内部存在更小的粒子——电子。但需要注意的是，这里说的是“原子是可分的”，而不是“原子核是可分的”。原子核的可分性是在后来的研究中被揭示的。故①错误。 ②卢瑟福根据α粒子散射实验的结果，提出了原子核式结构模型。在这个模型中，原子的大部分体积是空的，正电荷集中在原子中心的原子核上，而电子则像行星绕太阳一样绕着原子核运动。故②正确。 ③在天文学中，“光年”是距离的单位，而不是时间的单位。它表示光在真空中传播一年的距离。故③错误。 ④太阳系的中心是太阳，地球和其他行星都绕着太阳公转。地球是太阳系中的一颗行星，它有自己的卫星（如月球）和大气层等。故④正确。 故选B。 8.（2025年山东省学业考题）下列属于不可再生能源的是（　　） A.风能 B.地热能 C.石油 D.太阳能 【答案】C 【解析】不可再生能源是指短期内无法自然再生或需极长时间再生的能源。 A.风能由空气流动产生，可循环再生，属于可再生能源，故A不符合题意； B.地热能来自地球内部，可持续利用，属于可再生能源，故B不符合题意； C.石油是化石燃料，需数百万年形成，无法短期再生，属于不可再生能源，故C符合题意； D.太阳能直接来自太阳，可源源不断获取，属于可再生能源，故D不符合题意。 故选C。 9.（2025年四川省遂宁市初中学业考题）2025年是我国南极长城站成立40周年，科考队一路风雪兼程、筑梦冰原。不久前，科考队用上了安装有特殊电池的六足机器狗，让他们在应对南极的恶劣环境时有了“新助手”。有关六足机器狗的说法正确的是（　　） A.机器狗六条腿的设计可以增大它与冰面间的受力面积从而增大压强 B.机器狗工作时消耗的电能是一次能源 C.科考队员可以依靠电磁波远程控制机器狗在冰面上执行任务 D.机器狗负重行走在水平冰面，它对冰面的压力和冰面对它的支持力是一对平衡力 【答案】C 【解析】A.在压力一定时，增大受力面积会减小压强，故A错误； B.电池中的电能是由化学能转换而来，是二次能源，不是一次能源，故B错误； C.现代机器人通常通过电磁波实现远程通信和控制，南极虽然环境恶劣，但电磁波可以正常传播，故C正确； D.机器狗对冰面的压力和冰面对机器狗的支持力是一对作用力与反作用力，故D错误； 故选C。 10.目前，科学家正在研究太空电站，即地球同步轨道上的太阳能电站，其示意图如图所示。下列说法错误的是（　　） A.以地球为参照物，太空电站是静止的 B.太阳能是太阳内部氢原子裂变时释放出的能量 C.利用微波实现“无缆传输”，微波是一种电磁波 D.太阳能是一种清洁、无污染的可再生能源 【答案】B 【解析】A.太空电站在地球同步轨道上，像同步卫星一样相对于地球是静止的，故A正确，不符合题意； B.核反应分为核聚变和核裂变，太阳能是太阳内部氢原子聚变时释放出的能量，故B错误，符合题意； C.电磁波是一个大家族，微波是也电磁波的一种，故C正确，不符合题意； D.能源可分为可再生能源和不可再生能源，太阳能是一种清洁、无污染的可再生能源，故D正确，不符合题意。 故选B。 11.图示为一种新型薄膜太阳能电池，厚度只有几微米，可弯曲，1g薄膜太阳能电池1h可提供6×10-3kW•h的电能，它可以贴在玻璃上，制成太阳能发电窗户，下列说法正确的是（　　） A.太阳能不是清洁能源 B.太阳能从太阳传递到薄膜电池上没有能量损失 C.薄膜太阳能电池将电能直接转化为光能 D.1g薄膜太阳能电池1h可提供2.16×104J的电能 【答案】D 【解析】A.太阳能不会对环境造成污染，是清洁能源，A错误； B.太阳能从太阳传递到薄膜电池上，会经过大气，大气会吸收一部分能量，会存在能量损失，B错误； C.薄膜太阳能电池将光能直接转化为电能，C错误； D.1g薄膜太阳能电池1h可提供的电能 W=6×10-3kW·h=6×10-3×103W×3600s=2.16×104J， 故D正确。 12.（2025年湖南省长沙市初中学业考题）8.信息、能源、材料并列为现代文明的三大支柱。下列说法正确的是（　　） A.电磁波可以在真空中传播 B.石油属于可再生能源 C.太阳能属于化石能源 D.超导材料可用于制作电热丝 【答案】A 【解析】A.电磁波传播不需要介质，电磁波可以在真空中传播，故A正确； B.石油短期内不能够从自然界源源不断得到补充，属于不可再生能源，故B错误； C.煤、石油、天然气属于化石能源，太阳能不是化石能源，故C错误； D.超导体的电阻为零，电流流过超导体时导体不发热，超导材料不能用来制作电热丝，故D错误。 故选A。 13.（2025年甘肃省兰州市中考模拟题）2024年4月至10月，世界园艺博览会在成都举行。本届世园会的主题为“公园城市美好人居”，秉持“绿色低碳、节约持续、共享包容”的理念。下列说法中不正确的是（　　） A.园区内的输电线如果用超导材料制作，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗 B.园区内使用新能源转运车，是因为新能源汽车比燃油车的能量转化效率高 C.园区内使用节水装置，是因为地球上淡水资源有限，我们需要节约用水 D.因为自然界中的能量是守恒的，所以我们不需要节约能源 【答案】D 【解析】A.根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电流通过导体时会放出热量，所以利用超导材料输电，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗，故A正确，不符合题意； B.燃油车在燃烧过程中会产生大量的能量损失，而新能源汽车则通过高效的能量转换和回收系统，将能源利用率提高到更高的水平，故B正确，不符合题意； C.地球上水的储量虽然很多，但是淡水资源非常紧张，因此我们需要节约用水，故C正确，不符合题意； D.自然界中的能量虽然是守恒的，但是能量在转化过程中，一部分能量不能再次利用，所以我们仍然需要节约能源，故D错误，符合题意。 故选D。 14.（2025山东济宁中考模拟题）21世纪人类社会正面临“能源危机”。节约能源，从我做起，下列说法正确的是（　　） A.煤、石油、天然气属于可再生能源 B.电视机在特机状态下不消耗电能 C.太阳的惊人能量来自核聚变 D.核电站的废水可直接排入大海 【答案】C 【解析】A.煤、石油、天然气都属于不可再生能源，故A错误； B.电视机在待机状态下也会消耗电能，故B错误； C.太阳的惊人能量来自核聚变，故C正确； D.核电站的废水具有核辐射，直接排入大海会造成核污染，故D错误。 故选C。 15.（2025四川内江中考模拟题）电冰箱通电后，制冷剂被压缩机从蒸发器内吸出、压缩后进入冷凝器，随后进入蒸发器……，通过这样的循环，实现制冷效果，如图所示。下列说法正确的是（   ） A.制冷剂需选用不容易汽化的物质 B.制冷剂需选用汽化吸热能力弱的物质 C.制冷剂在冷凝器内液化放出热量 D.打开工作中的冰箱门，最终能使整个房间内降温 【答案】C 【解析】A.冰箱是利用制冷剂汽化时吸热、液化时放热，在系统内循环流动，达到制冷目的，制冷剂需选用容易汽化的物质，故A错误； B.制冷剂需选用汽化吸热能力强的物质，这样才能在蒸发器内吸收更多的热量，实现更好的制冷效果，故B错误； C.制冷剂在冷凝器的管子通过压缩体积的方式液化，从而向冰箱外放出热量，故C正确； D.打开工作中的冰箱门，冰箱内的冷空气会流出，但冰箱为了维持低温会消耗更多的电能，压缩机工作时会产生更多的热量，最终能使整个房间内升高，故D错误。 故选C。 16.（2025年四川省南充市中考题）我国在能源、通信、深潜等领域都有较大的新突破，下列有关说法正确的是（　　） A.风能、水能、太阳能、电能都属于一次能源 B.6G通信传输的信息比5G更快，电磁波频率更高 C.“华龙一号”核电站的核反应堆发生的是可控核裂变 D.“奋斗者”号载人潜水器是通过改变浮力实现上浮和下潜 【答案】BC 【解析】A.太阳能、水能、风能可以直接从自然界里源源不断地得到，是一次能源；电能不能直接从自然界获取，是二次能源，故A错误； B.电磁波的传播速度是一定值，6G通信传输的信息比5G更快，是因为6G通信采用了频率更高的电磁波，根据c=λf可知6G通信电磁波的波长变短，故B正确； C.核电站的核心设备是核反应堆，它利用的是可控核裂变发电，故C正确； D.“奋斗者”号载人潜水器排开水的体积不变，则排开水的重力不变，由阿基米德原理可知，受到的浮力不变，所以是通过改变自身重力来实现上浮和下潜的，故D错误。 故选BC。 17.（2025四川南充中考模拟题）2024年6月2日嫦娥六号探测器在月球背面着陆，着陆后探测器展开太阳能电池板，通过“钻取”和“表取”两种方式完成全球首次月球背面采样（月壤）任务。采用铝基复合材料制成的外钻杆由设在辽宁省的某研究所研制，耐磨性和强度可与钢材媲美，实现减重65%。下列说法正确的是（ ） A.太阳、月球、探测器的空间尺度依次减小 B.太阳能是不可再生能源 C.铝基复合材料比钢材的密度小 D.“钻取”时转动的外钻杆与跟它紧密接触的月壤之间有摩擦力 【答案】ACD 【解析】A.太阳是太阳系的中心，月球是地球的卫星，太阳、月球、探测器的空间尺度依次减小，故A正确； B.太阳能可以从自然界源源不断获取，是可再生能源，故B错误； C.采用铝基复合材料制成的外钻杆由设在辽宁省的某研究所研制，耐磨性和强度可与钢材媲美，实现减重65%，体积相同时，铝基复合材料比钢材的质量小，根据可知铝基复合材料比钢材的密度小，故C正确； D.“钻取”时转动的外钻杆与跟它紧密接触的月壤之间发生相对运动，有摩擦力产生，故D正确。 故选ACD。 三、计算题： 18.随着人们环保意识的提高，“风光互补路灯”（如图所示）得到了广泛的应用。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用，为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止充电。放电余留20%左右即停止电能输出。下表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数： （1）若遇到阴天并且无风，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？ （2）若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，则当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？ （3）当风速为6.0m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W。在这种风速下，持续光照12h，蓄电池的电量也只由20%充到70%。求此过程中太阳能电池板发电的平均功率。 风力发电机 太阳能电池组件 最小启动风速 1.0m/s 太阳能电池 180W 最小充电风速 3.0m/s 太阳能转换效率 15% 最大限制风速 12.0m/s 蓄电池 400A*h12V 最大输出功率 400W 大功率LED路灯 80W12V 【答案】（1）42h；（2）240W；（3）150W 【解析】（1）充电至90%左右即停止充电，放电余留20%左右即停止电路输出。蓄电池的供电容量： W=UQ=12V×400A•h×（90%-20%）=12V×400A×3600s×（90%-20%）=1.2096×107J 由知道，可供灯具正常发光时间： （2）太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，所以太阳能电池板每1m2发电功率为： 由表格数据知道，15%P太=P电，所以1m2范围内太阳能电池板所接受太阳辐射的最大功率： （3）蓄电池的电量由20%充到70%： W′=12V×400A•h×（70%-20%）=12V×400A×3600s×（70%-20%）=8.64×106J 由 知道，风力发电机发电为： W电机=P电机t=50W×12×3600s=2.16×106J 太阳能电池板发电： W太阳能=W′-W电机=8.64×106J-2.16×106J=6.48×106J 所以发电功率： 答：（1）仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光42h； （2）当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接受太阳辐射的最大功率为240W； （3）当风速6.0m/s时，持续光照12h，太阳能电池板发电的平均功率为150W。 ( 能力提升进阶练 ) 一、填空题： 1.（2025吉林中考模拟题）地球上的科学家可以通过__________和天宫空间站中的宇航员进行交流，地球在大阳系里属于_______（选填“行星”或“卫星”或“恒星”），若空间站在太空中执行任务时，撞到较小的太空垃圾太空垃圾会被“撞飞”，说明力可以改变物体的____________。 【答案】电磁波；行星；运动状态 【解析】电磁波可以在真空中传播，所以地球上的科学家可以通过电磁波和天宫空间站中的宇航员进行交流。 太阳是太阳系的中心，太阳是一颗恒星，地球是太阳系中的一颗行星。 若空间站在太空中执行任务时，撞到较小的太空垃圾，太空垃圾会被“撞飞”，说明力可以改变物体的运动状态。 2.（2025上海中考模拟题）鹊桥二号中继星是嫦娥六号与地球之间的“通信桥梁”，鹊桥二号中继星是通过_________传递信息的。嫦娥六号利用太阳能电池供电，太阳能属于__________能源。 【答案】电磁波；可再生 【解析】鹊桥二号中继星是嫦娥六号与地球之间的“通信桥梁”，鹊桥二号中继星是通过电磁波来传递信息的。 在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源叫可再生能源，嫦娥六号利用太阳能电池供电，太阳能属于可再生能源。 3.（2025河北中考模拟题）秉承可持续发展的思想，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。1g核燃料聚变时释放的能量约为1×105kWh，假设把1×105kWh的能量完全转化为电能，可供年用电量为1000kWh的家庭使用________年。太阳也是一个巨大的“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：_________________。 【答案】裂变；100；太阳能集热器 【解析】质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时释放出的惊人的能量叫做核能，获得核能的两种途径：核裂变和核聚变。 可供年用电量为1000kWh的家庭使用 太阳能转化为其他形式能量的方式：光热转换，例如用太阳能集热器把水加热；光电转换，把太阳能转化为电能，例如太阳能电池。 4.（2025重庆巴蜀中考模拟题）新能源太阳灶是一种烧水做饭的器具，太阳灶烧水时将太阳能转化为水的_______能；将2kg的水从20℃加热到70℃，水吸收的热量为________J。[c水=4.2×103J/（kg﹒℃）] 【答案】内；4.2×105 【解析】太阳灶利用太阳能把水加热，太阳能转化为水的内能。 水吸收的热量为： Q吸=c水m（t-t0）= 4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（70℃-20℃）=4.2×105J 5.（2025年四川省宜宾中考模拟题）近年来，凉山的山川田野间一座座风力发电机组拔地而起。风力发电机是利用风力带动风轮旋转，把风的动能转变为风轮轴的机械能，风能属于_________（“可再生”或“不可再生”）能源。某型号风力发电机转一圈发电量为2kW•h，能让额定功率为50W的灯泡正常工作_______h；相当于_______kg的煤完全燃烧释放的能量（q煤=3×107J/kg）。 【答案】可再生；40；0.24 【解析】风能可以在自然界里源源不断的得到补充，所以它属于可再生能源； 由W=Pt知，可供灯正常工作时间为： 煤完全燃烧释放的热量与该型号发电机转一圈产生的电能相同，则： Q放=W'=2kW•h=7.2×106J 煤的质量为： 故答案为：可再生；40；0.24。 6.（2025年长春市中考模拟题）2024年5月3日，嫦娥六号由长征五号遥八运载火箭成功发射，开启了月背探秘华章。 （1）火箭穿越大气层过程中：火箭外壳与大气摩擦温度升高，说明________可以改变物体的内能；以火箭为参照物，嫦娥六号是________的； （2）着陆器着陆后，其下方月面凹陷，说明力可以改变物体的________。着陆器上的太阳能电池板将太阳能转化为________，太阳能是________（选填“可再生”或“不可再生”）能源； （3）着陆器在月背采样的影像用__________传回地球。 【答案】（1）做功；静止；（2）形状；电能；可再生；（3）电磁波 【解析】（1）火箭穿越大气层过程中：火箭外壳与大气摩擦，火箭外壳克服摩擦力做功，内能增大，温度升高，说明做功可以改变物体的内能。 以火箭为参照物，嫦娥六号的位置不变，是静止的。 （2）着陆器着陆后，其下方月面凹陷，月面在力的作用下，形状发生改变，说明力可以改变物体的形状。 着陆器上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供用电器使用。 太阳能可以从自然界源源不断获得，是可再生能源。 （3）电磁波的传播不需要介质，着陆器在月背采样的影像用电磁波传回地球。 二、选择题： 7.（2025年广东省初中学业考题）可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。下列属于可再生能源的是（　　） A.煤　　　　　　　　　B.石油　　　　　　　　　C.天然气　　　　　　　D.风能 【答案】D 【解析】 【详解】ABC.煤、石油、天然气属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故ABC不符合题意； D.风能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源，故D符合题意。 故选D。 8.随州日报2023年5月25日报道了国能长源随州发电有限公司“风光水火储”综合发展的良好势头。风电、光电、水电、火电、储能多向发力，公司全面投产后预计年发电量可达60亿度。随县光电400MW项目只是公司的一部分。下列说法正确的是（　　） A.“度”是电功率的单位，“MW”是电功的单位 B.60亿度即6×106度，400MW即4×104W C.利用煤炭进行火力发电时，只要注意节约不浪费，发电效率可以达到100%并且不会对环境造成任何污染 D.风能、水能、太阳能可以从自然界中不断获得，属于可再生能源 【答案】D 【解析】AB.度是电功单位，1度就是1 kW·h，60亿度是6×109度，MW是兆瓦，功率的单位400MW=400×106W=4×108W，故AB错误； C.利用煤炭进行火力发电时，总伴随着热散失，发电效率不可能达到100%，且火力发电对环境有较大的污染，故C错误； D.风能、水能、太阳能都可从自然界源源不断的得到补充，是可再生能源，故D正确。 故选D。 9.以下说法正确的是（　　） A.太阳位于银河系的中心 B.原子由原子核和电子构成 C.核电站通过核聚变利用核能发电 D.扩散现象说明分子之间有排斥力 【答案】B 【解析】A.宇宙由众多的星系组成，银河系是其中一个星系，而太阳是银河系中众多恒星中的一颗，太阳系中有八大行星，地球是其中之一。由此可见，太阳不是宇宙的中心，故A错误； B.原子是由原子核和核外电子组成的，故B正确； C.核电站通过可控的核裂变利用核能发电，故C错误； D.扩散现象说明分子在不停地做无规则运动，故D错误。 故选B。 10.（2025四川省自贡市中考模拟题）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（如图）。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 【答案】B 【解析】A.水力发电是将水的机械能转化为电能，故A错误； B.水能可以从自然界直接获取使用，是一次能源，而电能是由其他形式的能量转化来的，是二次能源，故B正确； C.利用大坝提高水位的目的是储蓄更多机械能，用来发电，故C错误； D.虽然机械能和电能可以相互转化，但是转化是有条件的，所以能量转化是有方向性，故D错误。 故选B。 11.物理知识与人们的生活息息相关。以下说法错误的是（　　） A.晾衣服时把衣服放在通风处是为了加快水的蒸发 B.用高压锅煮食物更容易熟是因为锅内液面上方气压大，液体沸点低的缘故 C.钢丝钳是一种省力杠杆 D.太阳能是一种清洁的可再生能源 【答案】B 【解析】A.晾衣服时要放在通风处加快了空气的流动，从而加快水分的蒸发，故A正确，不符合题意； B.用高压锅煮食物更容易熟是因为锅内液面上方气压大，液体沸点高的缘故，故B错误，符合题意； C.钢丝钳使用过程中，动力臂大于阻力臂，是一种省力杠杆，故C正确，不符合题意； D.太阳能是一种清洁、无污染的能源、短期内能从自然界得到补充的能源，属于可再生能源，故D正确，不符合题意。 故选B。 12.（2025山东枣庄中考模拟题）近年来，我国科技创新突飞猛进，各种新技术、新能源、新材料等科技成果不断涌现。有关说法中正确的是（ ） A.固态可燃冰属于二次能源　　　　　　　　　　　　B.水能、风能、太阳能属于可再生能源 C.核聚变获得核能的方式与普通核电站一致　　　　　D.LED屏幕主要是由超导材料制成的 【答案】B 【解析】A.固态可燃冰直接从自然界获得，是一次能源，故A错误； B.水能、风能和太阳能可从自然界源源不断地得到，是可再生能源，故B正确； C.普通核电站的能源是通过核裂变得到的，与核聚变获得的方式不同，故C错误； D.LED是发光二极管，主要由半导体材料制成，故D错误。 故选B 13.关于能源、信息、新材料和航天，下列说法正确的是（　　） A.核能和地热能都是可再生能源 B.核潜艇是利用原子核发生聚变来获取动力的 C.弯曲的光导纤维也能传输信息，说明光可以沿曲线传播 D.中国航天员王亚平进行“天宫课堂”授课时，依靠电磁波与地面之间进行信息传递 【答案】D 【解析】A.核能的核燃料是不可再生能源，故A错误； B.核潜艇是利用原子核发生裂变来获取动力的，故B错误； C.弯曲的光导纤维也能传输信息，是因为光发生了反射，故C错误； D.电磁波可以在真空中传播，所以天空站和地面之间的信息传递是通过电磁波完成的，故D正确。 故选D。 三、阅读综合题： 14.（2025·宁夏中考模拟题）阅读材料，回答下列问题： 2024年6月2日6时23分，嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功着陆在月球背面南极——艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施样品采集任务，如图甲所示。 由于嫦娥六号的着陆点位于月球背面，受到月球遮挡无法直接与地球通信，需要通过鹊桥二号中继卫星来转发月面航天器与地球之间的通信。鹊桥二号中继卫星受月球引力作用，目前正在环月大椭圆冻结轨道上稳定运行。环月大椭圆轨道离月球最近的一点叫近月点，最远的一点叫远月点，如图乙所示。 着陆器与上升器组合体成功着陆后，着陆器将通过鹊桥二号中继卫星，在地面控制下，进行太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作，此后正式开始持续约2天的月背采样工作，通过钻具钻取和机械臂表取两种方式分别采集月壤样品和月表岩石。表取完成后，嫦娥六号着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开。这是中国首次在月球背面独立动态展示国旗。6月4日7时38分，上升器携带月球样品自月球背面起飞，3000N的发动机工作约6min后，成功将上升器送入预定环月轨道。 （1）在鹊桥二号中继卫星支持下，嫦娥六号通过________波将采样画面实时传输到地面测控中心；太阳能电池板工作时，将太阳能转化为________能，太阳能属于__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 （2）嫦娥六号采用液态氢做燃料是因为它具有较大的________；上升器点火起飞，离开月球表面，以上升器为参照物，月球是________的；月壤运回地球后，质量________。（选填“变大”“变小”或“不变”） （3）鹊桥二号中继卫星在环月大椭圆冻结轨道上从远月点向近月点运动时，结合图乙说明它的势能如何变化，势能和动能之间如何转化？ ______________________________________________________________________________________ 【答案】（1）电磁；电；可再生；（2）热值；运动；不变；（3）它的势能减小；势能转化为动能 【解析】（1）电磁波可以在真空中传播，且能够传递信息。嫦娥六号通过电磁波将采样画面实时传输到地面测控中心。 太阳能电池板工作时，吸收太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能。 太阳能可以源源不断从自然界获得，是可再生能源。 （2）嫦娥六号采用液态氢做燃料是因为它具有较大的热值，与其他燃料相比，完全燃烧质量相同的液态氢能释放更多的能量。 上升器点火起飞，离开月球表面，月球与上升器的相对位置发生了变化，以上升器为参照物，月球是运动的。 物体的质量不随形状、物态、位置的变化而变化，月壤从月球运回地球，只是位置发生了改变，其质量不变。 （3）鹊桥二号中继卫星在环月大椭圆冻结轨道上运行时，不受空气阻力机械能守恒，此过程中只有动能和势能相互转化，从远月点向近月点运动时，高度减小，势能减小，速度增大，动能增大，势能转化为动能。 第 30 页 共 34 页 学科网（北京）股份有限公司 $