实践 制作太阳能烤箱（重难点训练）物理新教材沪科版九年级全一册

实践 制作太阳能烤箱 一．太阳能的来源(共12小题) 二．核聚变、核裂变及其应用(共12小题) 三．太阳能的利用(共10小题) 四．能源与可持续发展(共10小题) 一．太阳能的来源(共12小题) 1．图中是新农村建设中安装的太阳能LED照明路灯。路灯顶端装有太阳能电池板，路灯杆内部装有蓄电池。下列说法错误的是（　　） A．太阳能是通过太阳内部核聚变反应而来的 B．太阳能属于可再生能源 C．LED灯主要是由半导体材料制成 D．电池板向蓄电池充电时，此时的蓄电池相当于电源 【答案】D 【详解】A．太阳能是太阳内部氢原子核发生聚变反应释放出的巨大能量，通过辐射传递到地球，故A正确，不符合题意； B．太阳能可以源源不断地从自然界获取，属于可再生能源，故B正确，不符合题意； C．LED灯的核心发光部件是发光二极管，其主要材料是半导体，故C正确，不符合题意； D．电池板向蓄电池充电时，蓄电池是将电能转化为化学能储存起来，此时蓄电池是用电器而非电源，故D错误，符合题意。 故选D。 2．电影纪录片《厉害了！我的国》中介绍：“在无锡的国家重点实验室里，年轻的双手刚刚刷新了全球晶硅太阳能电池效率的世界纪录。”太阳能电池能直接将光能转化为电能。以下说法错误的是（　　） A．太阳能只能转化为电能 B．太阳能是一次能源，电能是二次能源 C．太阳能来自太阳内部核聚变反应释放的能量 D．太阳能安全、清洁，不会带来环境污染 【答案】A 【详解】A．太阳能可以转化为电能、内能、生物质能等，故A错误，符合题意； B．太阳能可以直接从自然界获取利用，是一次能源；电能不能直接从自然界获取利用，电能是二次能源，故B正确，不符合题意； C．太阳内部发生剧烈核聚变反应，能够释放大量的能量，这就是太阳能，故C正确，不符合题意； D．太阳能属于清洁安全的能源，利用太阳能不会造成环境污染，故D正确，不符合题意。 故选A。 3．下面应用中与太阳内部的核反应方式一样的是（　　） A．氢弹 B．原子弹 C．核动力潜艇 D．核电站 【答案】A 【详解】太阳内部发生的是核聚变； A．氢弹是利用核聚变释放的核能，和太阳内部的核聚变方式一样，故A符合题意； BCD．原子弹、核动力潜艇、核电站都是利用核裂变释放的核能，与太阳内部的核反应方式不同，故BCD不符合题意。 故选A。 4．哈密熔盐塔式光热发电站利用太阳能发电，太阳能源于（　　） A．可控链式反应 B．不可控链式反应 C．可控热核反应 D．不可控热核反应 【答案】D 【详解】太阳内部时刻发生着核聚变（热核反应），太阳的巨大能量来源于内部发生的核聚变（热核反应），太阳内部的核聚变（热核反应）是不可控的。 故选D。 5．目前我国的光伏发电装机容量已位居世界第一。如图，光伏发电也从原本的国家项目走进了许多农村家庭，很多房屋的屋顶上安装了光伏发电板，基本能够满足一个家庭的日常用电。下列关于利用太阳能的说法正确的是（　　） A．太阳能是太阳内部氢原子核发生裂变释放的能量 B．光伏发电是将太阳能全部转化成电能供人们使用 C．湿衣服在阳光下比在阴凉处干得快，表明温度越高分子运动越剧 D．光伏发电板数量越多，能提供的电压就越大，光伏发电板的连接方式为并联 【答案】C 【详解】A．太阳能是太阳内部氢原子核发生聚变释放的能量，故A错误； B．光电的转化不可能百分百，光伏发电不可能将太阳能全部转化成电能供人们使用，故B错误； C．湿衣服在阳光下比在阴凉处干得快，阳光下温度较高，水分子运动较剧烈，表明温度越高分子运动越剧，故C正确； D．光伏发电板数量越多，能提供的电压就越大，光伏发电板的连接方式为串联，串联用电器的电压之和等于总电压；并联电路中各支路的电压相等，故D错误。 故选C。 6．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。 7．“望舒之辇”是清华大学载人月球车的设计方案。月球车有“六只大脚”，这样设计的目的是 ，若此月球车的质量为，在月球上水平静止时与月球的接触面积。则月球车对月球的压强是 。月球车在月球上执行任务时所需要的能量主要来自太阳能，太阳能是原子核发生了 （选填“聚变”或“裂变”）产生的。（月球上的重力是地球重力的六分之一，取） 【答案】 通过增大受力面积来减小压强 1000 聚变 【详解】[1]月球车有“六只大脚”，增大了受力面积，根据可知，在压力一定时，可以减小压强，所以这样设计的目的是通过增大受力面积来减小压强。 [2]月球上的重力是地球重力的六分之一，则月球车对月球的压力 月球车与月球的接触面积为，则月球车对月球的压强是 [3]核能包括核裂变和核聚变，太阳能是氢原子核发生了聚变释放的能量。 8．张家口市在太阳能发电方面取得了显著成就。如图所示为太阳能发电系统的工作原理，其主要装置是太阳能电池板、控制器、逆变器等组成。太阳能电池板把太阳能转化成 能；若张家口市太阳能年发电总量为，这相当于完全燃烧 kg的煤释放的热量。（煤的热值） 【答案】 电 【详解】[1]太阳能电池板把太阳能转化成电能。其工作原理是利用半导体材料的光伏效应，将太阳辐射中的光能直接转换为电能，从而实现清洁能源的利用。 [2]由题意可知，煤完全燃烧放出的热量 完全燃烧煤的质量 9．图甲表示原子核在转变过程中释放能量的方式，图乙是某种光伏发电技术简化电路。 (1)太阳辐射的巨大能量来自图甲中 （选填“A”或“B”）所示的核反应。 (2)当太阳能电池板只为蓄电池充电时，应闭合控制开关 （选填“S1”、“S2”或“S1和S2”）。 【答案】(1)B (2)S1 【详解】（1）核聚变是使较轻原子核结合成为较重的原子核的一种核反应，图B是核聚变，太阳辐射的巨大能量来自图甲中B所示的聚变反应。 （2）太阳能电池板为蓄电池充电时，太阳能电池是电源，蓄电池是用电器，所以应该闭合控制开关S1。 10．阅读短文《太阳能热水器》，回答问题。 太阳能是太阳内部连续不断辐射出的能量。太阳每秒钟照射到地球上的能量相当于3.5×108t水温度降低100℃放出的能量。目前，人类利用太阳能主要有三种方式：光热转换，如太阳能热水器，主要由集热器、水箱和支架三部分组成；光电转换，通过太阳能电池板把太阳能直接转化为电能；光化学转换，例如利用太阳能分解水制氢。太阳能具有清洁无污染、可再生等优点，但也存在能量密度低、受天气和昼夜影响大等局限性。 (1)太阳能来源于太阳内部的 反应；（选题“核聚变”或“核裂变”） (2)太阳每秒钟照射到地球上的能量 J； (3)太阳能热水器的集热器将太阳能转化为 能； (4)随着科技的飞速发展，太阳能的高效利用离不开众多创新技术：新型钙钛矿太阳能电池通过优化材料晶体结构，大幅提升了 （选填 “光电转换效率” 或 “光热转换效率”）； 【答案】(1)核聚变 (2)1.47×1017 (3)内 (4)光电转换效率 【解析】【小题1】太阳内部温度极高、压力极大，氢原子核在这样的条件下会发生聚变反应，两个氢核聚变成一个氦核，在这个过程为核聚变；而核裂变是重核分裂成中等质量的核的过程，通常在地球上的核电站中发生，不是太阳能的来源。 【小题2】太阳每秒钟照射到地球上的能量 【小题3】太阳能热水器的集热器吸收太阳辐射的能量，使水的温度升高，内能增加，所以是将太阳能转化为内能。 【小题4】由于太阳能电池板把太阳能直接转化为电能，所以新型钙钛矿太阳能电池是通过优化材料晶体结构，大幅提升了光电转换效率，将太阳能更有效地转化为电能。 11．太阳能被认为是理想的“终极能源”。我国中科院合肥物质科学研究院持有的有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）于2021年12月30日晚，实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，再次创造新的世界纪录。 科学家们还设想在宇宙空间建立太阳能电站来利用太阳能。这种空间太阳能电站建在赤道平面内的地球同步轨道上，其工作过程如图所示。在太阳能收集板上铺设太阳能电池，通过它把太阳能转化成电能，再通过天线将电能以微波的形式发送至地面接收站，通过转换装置将其转换成电能接入电网。 (1)太阳能属于清洁能源，也属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；目前人类无法利用核聚变反应放出的能量来发电，最主要的原因是 （选填字母）； A．无法消除核聚变产生的核污染 B．无法实现核聚变反应 C．无法长时间有效控制核聚变反应的速度 (2)“人造太阳”非常复杂，“超高温”与“超低温”共存，“超强磁场”与“超大电流”并行，要在地球上造出“人造太阳”，必须要有性能极其特殊的材料承载。“人造太阳”的腔体器壁材料钨铜合金除了耐高压外，还应具有 特点；实现“超强磁场”与“超大电流”最理想的导体材料是 （选填“半导体”或“超导体”）材料； 【答案】(1) 可再生 C (2) 耐高温 超导体 【详解】（1）[1]太阳能属于清洁能源，可以在自然界里源源不断地得到，也属于可再生能源。 [2]由于目前无法长时间有效控制核聚变反应的速度，所以无法利用核聚变反应放出的能量来发电。 （2）[1]由材料可知，“人造太阳”非常复杂，“超高温”与“超低温”共存，所以腔体器壁材料钨铜合金除了耐高压外，还要有耐高温的特点。 [2]超导体材料电阻为零，电流通过超导体材料不会产生热量，不会消耗能量，可以实现“超大电流”，也能实现“超强磁场”，所以实现“超强磁场”与“超大电流”最理想的导体材料是超导体材料。 12．阅读短文，回答问题。 揭秘“雪蜡车” 如图甲所示，一台看似普通的红色厢卡犹如变形金刚，可迅速伸展出近百平方米的空间。这是全世界单层厢体面积最大的雪蜡车，也是中国自主研发、拥有完整自主知识产权的第一台雪蜡车。 据了解，这台雪蜡车采用氢燃料动力牵引头，配备了国内最大功率的氢燃料电池，如图乙所示，其工作原理是将氢气送到燃料电池的阳极板（负极），经过催化剂（铂）的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子（质子）穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板（正极）。而电子是不能通过质子交换膜的，电子只能经外电路到达燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧可以从空气中获得，因此只要不断地给阳极板供应氢，给阴极板供应空气，并及时把水分带走，就可以不断地提供电能，可实现零排放零污染。 燃料电池的化学能转换效率在理论上可达100%，实际效率能达60%-80%，但也是普通内燃机热机效率的2-3倍。 (1)火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料 的特性。而氢燃料电池在使用过程中氢气 （选填“有”或“没有”）发生燃烧现象； (2)氢燃料电池是将氢的 能直接转化为 能； (3)在燃料电池外电路，电流方向 （选填“从A到B”或“从B到A”）； (4)若该雪蜡车氢燃料电池的转换效率为80%，车上有60kg的氢燃料。已知氢的能量密度值是；则60kg的氢燃料可产生 J的电能； (5)关于物质氢我们学习过，太阳的能量来自于氢的核 变。 【答案】(1) 热值高 没有 (2) 化学 电 (3)从B到A (4) (5)聚 【详解】（1）[1]火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料热值高的特性，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。 [2]由材料可知氢燃料电池在使用过程中氢气没有发生燃烧现象。 （2）[1][2]由题文“其工作原理是将氢气送到燃料电池的阳极板（负极），经过催化剂（铂）的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子（质子）穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板（正极）。而电子是不能通过质子交换膜的，电子只能经外电路到达燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧可以从空气中获得，因此只要不断地给阳极板供应氢，给阴极板供应空气，并及时把水分带走，就可以不断地提供电能，可实现零排放零污染。”可知氢燃料电池是将氢的化学能直接转化为电能。 （3）电子是不能通过质子交换膜的，电子只能经外电路到达燃料电池阴极板，电流方向与电子的定向移动方向相反，所以在燃料电池外电路，电流方向是从B到A。 （4）60kg的氢燃料产生的热量 则60kg的氢燃料产生的电能 （5）太阳能是可再生能源，太阳的能量来自于氢的核聚变。 二．核聚变、核裂变及其应用(共12小题) 13．如图所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”取得重大突破，创造世界新纪录，在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“东方超环”的反应原理与太阳类似。下列有关说法正确的是（　　） A．利用“东方超环”反应原理可制作氢弹 B．核能是可再生能源 C．“东方超环”是利用核裂变产生核能的 D．太阳是通过做功的方式向地球辐射能量 【答案】A 【详解】AC．“东方超环”发生的是热核反应，属于核聚变，氢弹就是应用了核聚变，利用“东方超环”反应原理可制作氢弹，故A正确，C错误； B．产生核能的核原料在地球上的储存是有限的，使用后不能得到补充，因此核能是不可再生能源，故B错误； D．太阳是通过热传递的方式向地球辐射能量，故D错误。 故选A。 14．核能是我国正在大力开发和利用的一种有前途的能源，右图是核能发电原理图。下列说法正确的是（　　） A．核能是一种可再生能源 B．核反应堆通过不可控裂变反应释放核能 C．发电机工作时将电能转化为机械能 D．我国供生活用的交流电频率是50Hz 【答案】D 【详解】A．核能不能在短时间内重复获得，所以核能是不可再生能源，故A错误； B．在核电站的反应堆中发生的是可控核裂变，这种反应称为链式反应，故B错误； C．核电站发电的过程是将核裂变产生的核能转化为内能，再通过汽轮发电机转化为电能，所以发电机工作时将核能转化为电能，故C错误； D．交流电的频率是指电流方向每秒变化的次数，我国供生活用的电是交变电流，它的频率是50Hz，故D正确。 故选D。 15．2025年10月1日国庆期间，我国首部紧凑型聚变能实验装置完成底部安装，精度达到毫米级，标志着我国向实现核聚变发电，又向前迈进一大步，发电时，核聚变产生的人造“太阳”约为1亿摄氏度，使水产生高温、高压的水蒸气带动蒸汽轮机转动，蒸汽轮机再带动发电机发电。下列能量转换不属于这个过程中的是（   ） A．核能→内能 B．内能→机械能 C．机械能→电能 D．内能→化学能 【答案】D 【详解】由题可知，核聚变（核能）产生高温，将水加热成高温高压水蒸气，此过程将核能转化为内能，然后水蒸气推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，接着蒸汽轮机带动发电机发电，从而将机械能转化为电能，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 16．能量的获取和应用与我们的生活息息相关，下列关于能量说法正确的是（　　） A．核电站发电是将核能最终转化为电能 B．根据能量守恒定律永动机是存在的 C．能量的转移和转化不具有方向性 D．光在光纤中传播，光能损耗非常多 【答案】A 【详解】A．核电站发电过程：核能先转化为内能；水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能；蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能，故A正确； B．根据能量守恒定律：能量不会凭空产生也不会凭空消失，只会发生转化和转移。根据功的机械原理，机械在对能量在利用过程中，会有一部分能源未被利用而损失掉，因此能源的利用率都会低于100%，因此永动机不存在，故B错误； C．能量的转移和转化具有方向性，如内能只能从高温物体转移到低温物体，不能直接从低温物体转移到高温物体，故C错误； D．光在光纤中全反射传播，传播时能量消耗非常少，故D错误。 故选A。 17．和平利用核能，提高清洁能源比重，是我国能源发展战略的重要内容，关于核能，下列说法正确的是（　　） A．核反应堆中，核能是通过聚变释放的能量 B．核反应堆中，核能是通过裂变释放的能量 C．核能是可再生能源 D．日本核废水排海说明核能清洁无污染 【答案】B 【详解】AB．由于核裂变比较容易控制，而核聚变不容易控制，所以目前我国核电站的核反应堆中是通过可以控制的核裂变来释放能量的。故A错误，B正确； C．短期内可以从自然界中得到补充的能源是可再生能源。核燃料消耗后短期内不能从自然界中得到补充，属于不可再生能源，故C错误； D．核能会产生大量核废料，有着极强的放射性，对环境的污染极大，故D错误。 故选B。 18．下图是我国西部某熔盐塔式光热电站，上万面镜子将太阳光准确地反射到高塔顶端，太阳光的能量被塔顶的熔盐吸收，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气，水蒸气推动汽轮发电机发电。下列说法正确的是（    ） A．太阳内部不停地进行着核裂变 B．塔顶的熔盐吸收太阳光的能量，内能增大 C．汽轮发电机发电的原理是电流的磁效应 D．不同位置的镜子将太阳光反射到塔顶不遵循光的反射定律 【答案】B 【详解】A．太阳内部进行着核聚变，由氢原子核聚变成氦原子核，释放出核能，故A错误； B．塔顶的熔盐吸收太阳光的能量，通过热传递的方式使内能增大，故B正确； C．汽轮发电机发电的原理是电磁感应，故C错误； D．光的反射都遵循光的反射定律，不同位置的镜子将太阳光反射到塔顶遵循光的反射定律，故D错误。 故选B。 19．中国“人造太阳”——磁约束核聚变实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，实现403s稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世器纪录。下列说法正确的是（    ） A．核能属于二次能源 B．核能属于不可再生能源 C．太阳能属于不可再生能源 D．“人造太阳”获取核能的方式如图乙所示 【答案】B 【详解】A．能够从自然界直接获取的能源为一次能源，核能属于一次能源，故A错误； B．核能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正确； C．太阳能可以从自然界源源不断得到补充，属于可再生能源，故C错误； D．“人造太阳”获取核能的方式是核聚变，甲图是核聚变示意图，乙图是核裂变示意图，故D错误。 故选B。 20．黄龙界头庙风电场矗立着许多如图所示的大风车，它可以将风能转化为电能。风能不仅清洁，而且还是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电站利用核能发电，它的核心是反应堆，核反应堆是通过可控 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。 【答案】 可再生 核裂变 【详解】[1]风能来源于太阳辐射导致的大气运动，太阳能量持续存在，风能也会不断产生，不会因使用而枯竭。 [2]核裂变是指重原子核（如铀核）在中子轰击下分裂成较轻原子核，同时释放大量能量的过程，该过程可通过控制中子数量实现 “可控”，适用于核电站反应堆。 核聚变是轻原子核（如氢核）聚合成重原子核的过程，虽释放能量更强，但反应条件极端（如极高温度、压力），目前仅能在氢弹中实现不可控爆发，无法用于核电站。 因此，核反应堆通过可控核裂变反应释放核能。 21．2025年4月24日，神舟二十号成功对接空间站的天和核心舱，“太空之吻”再现苍穹（如图）。对接后，以核心舱为参照物，神舟二十号是 的，空间站的太阳能帆板汲取的能量源于太阳内发生的 （选填“核聚变”或“核裂变”）。 【答案】 静止 核聚变 【详解】[1]对接后，以核心舱为参照物，神舟二十号相对于核心舱位置不变，所以是静止的。 [2]核能的应用包括核聚变和核裂变，空间站的太阳能帆板汲取的能量源于太阳内发生的核聚变，太阳内部有大量的氢，其内部一直在发生核聚变，产生巨大的能量。 22．中核集团的“华龙一号”成为继中国高铁之后的又一张中国名片，核能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，“华龙一号”核反应堆利用铀核 （选填“裂变”或“聚变”）时产生的内能，推动汽轮机带动发电机发电。核电站通常建在海边，用海水做冷却剂，原因是水的 大。 【答案】 不可再生 裂变 比热容 【详解】[1]核能属于不可再生能源。因为核燃料是矿产资源，随着大规模开发利用，储量越来越少，不能在短期内得到补充，所以属于不可再生能源。 [2]核电站是利用原子核裂变发生可控链式反应时释放的大量能量来发电的，通过汽轮机做功，带动发电机发电。 [3]水的比热容大，相同质量的水与其它物质相比，升高相同温度时吸收的热量多，所以用海水做冷却剂。 23．我国大力推广风力、水力发电，风能和水能都属于 （选填“清洁”或“非清洁”）能源，我国现有的核电站是利用核 （选填“裂变”或“聚变”）释放核能的，核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源. 【答案】 清洁 裂变 一次 【解析】【小题1】[1]风能、水能都是直接从自然界获取的，不排放污染物，所以是清洁能源。 [2][3]核电站是利用核燃料的核裂变（原子核分裂）释放能量，而不是核聚变。其是从自然界直接取得的，没有经过加工转换，因此属于一次能源。 24．阅读短文，回答问题。 中国新一代“人造太阳” 2023年4月12日21时，有“人造太阳”之称的中国“环流器”实验装置，成功实现了403s稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了新的世界纪录。 中国“环流器”是我国探索受控核聚变的重要装置。人们对核聚变的研究源于对太阳能源的认识，太阳主要由氢和氘这两种元素组成，其中心区的温度高达1500万摄氏度、压强约为标准大气压的3000亿倍、密度约为。在此极端条件下，氢原子的所有核外电子几乎都摆脱了原子核的束缚，这些失去电子的氢原子核，有的能克服原子核间很强的静电排斥力而靠得足够近，聚合成质量较大的氦原子核并释放出一定的能量。 核聚变与已经实现和平利用的核裂变相比，其优越性不仅在于同样质量的核材料核聚变释放的能量要比核裂变多4倍以上，更为可喜的是，地球上直接和间接发生核聚变的材料氚核在海水中储量丰富，同时核聚变更为安全、清洁。 如果要使核聚变得到和平利用，就要使核聚变反应平稳受控进行，要实现受控核聚变，需要将超高温状态下的核燃料，长时间约束在一个非常小的空间内，但是地球上没有任何容器能够承受如此高的温度，为此科学家们想到了利用磁场来约束，其主要结构类似于一个两端相连的闭合通电螺线管，如图所示，线圈用超导材料制成，可产生强大的电流和磁场。由于核燃料在超高温状态下已经变成了带电粒子，磁场对运动的带电粒子可以产生力的作用，因此超高温状态下的核燃料可以被“托举”在磁场中，避免与容器直接接触。 (1)原子是由原子核和 组成的，中国“人造太阳”是通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放能量的，核能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； (2)在超高温状态下核燃料可以被“托举”在磁场中，原因是 ； (3)与核裂变相比，核聚变的优点是 。（写出一条即可） 【答案】(1) 核外电子 核聚变 不可再生 (2)磁场对运动的带电粒子可以产生力的作用 (3)安全、清洁 【详解】（1）[1]原子由原子核和核外带负电的粒子构成，这个核外粒子就是电子。原子核带正电，电子带负电，正负电荷相互作用，使电子围绕原子核运动，这是原子的基本结构组成。 [2]核）在超高温环境下，会克服斥力结合成质量更大的原子核（如氦核），同时释放出巨大能量，这个原子核相互结合的过程就是核聚变。它与核裂变（重原子核分裂成轻原子核）的本质区别在于核反应的方向。 [3]自然界的核原料消耗后，短时间内不能重新生成，是不可再生能源。 （2）由于核燃料在超高温状态下已经变成了带电粒子，磁场对运动的带电粒子可以产生力的作用，避免与容器直接接触。 （3）核聚变与已经实现和平利用的核裂变相比，其优越性不仅在于同样质量的核材料核聚变释放的能量要比核裂变多4倍以上，更为可喜的是，同时核聚变更为安全、清洁。 三．太阳能的利用(共10小题) 25．如图所示，爆闪警示灯放置在存有安全隐患的危险路段，通过有规律的爆闪，起到有效的示警作用。太阳能电池板是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。白天，太阳能电池板给蓄电池充电，蓄电池再给LED红蓝灯供电，LED红蓝灯发光时几乎不发热，则（　　） A．当太阳能电池板给蓄电池充电时，蓄电池相当于电源 B．当太阳能电池板给蓄电池充电时，太阳能电池板将太阳能转化为电能 C．LED红蓝灯发光时将电能大部分转化为内能 D．如果LED灯不发光，此时它的电阻为 【答案】B 【详解】A．当太阳能电池板给蓄电池充电时，电流的方向是从太阳能电池板流向蓄电池，此时蓄电池是在接收电能并将电能储存起来，它是作为用电器在消耗电能，而不是向外提供电能的电源，故A不符合题意； B．太阳能电池板的工作原理就是通过光电效应，将接收到的太阳光能转化为电能，然后把电能传输给蓄电池进行储存，所以当太阳能电池板给蓄电池充电时，太阳能电池板确实是将太阳能转化为电能，故B符合题意； C．题目中明确提到“LED红蓝灯发光时几乎不发热”，这说明LED红蓝灯在发光过程中，电能主要是转化为光能，而不是大部分转化为内能，与普通白炽灯将大部分电能转化为内能不同，故C不符合题意； D．即使LED灯不发光，它仍然是一个有一定电阻的导体，只是电阻值会根据其自身特性以及所处环境等因素有所不同，但绝不可能为0，故D不符合题意。 故选B。 26．关于光能的利用，下列说法错误的是（　　） A．绿色植物将光能转化为化学能 B．太阳能热水器将光能转化为内能 C．太阳能电池将光能转化为化学能 D．太阳能路灯将光能转化为电能 【答案】C 【详解】A．绿色植物的光合作用是将太阳的光能转化为生物体内的化学能，故A正确，不符合题意； B．太阳能热水器吸收太阳能，使水的温度升高、内能增加，实现了光能到内能的转化，故B正确，不符合题意； C．太阳能电池消耗了太阳能，产生了电能，故是将太阳能转化为电能的过程，故C错误，符合题意； D．太阳能路灯利用其顶部的太阳能电池板将光能转化为电能，为自身供电，故D正确，不符合题意。 故选C。 27．如图是“风能——太阳能”路灯电路示意图，下列关于能量转化的说法正确的是（　　） A．太阳能电池供电：电能→太阳能 B．风力发电机发电：电能→机械能 C．蓄电池充电：电能→化学能 D．路灯工作：电能→化学能 【答案】C 【详解】A．太阳能电池吸收太阳能，获得电能，是将太阳能转化为电能，故A错误； B．风力发电机利用电磁感应将风的机械能转化为电能，故B错误； C．给蓄电池充电时，消耗电能，变成化学能储存在电池中，是电能转化为化学能，故C正确； D．路灯工作时，消耗电能，将电能转化为光能和部分热能，故D错误。 故选 C。 28．镇江经开区的一家太阳能光伏企业，生产的太阳能电池板能将太阳能转化为电能。关于太阳能，下列说法错误的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．太阳能电池板工作过程利用光电转换原理 C．太阳能清洁无污染 D．目前人类利用太阳能的主要方式是将其转化为内能 【答案】D 【详解】A．太阳能来源于太阳内部的核聚变反应，其能量可持续产生，不会随着人类的利用而枯竭，属于可再生能源，故A正确，不符合题意； B．太阳能电池板的核心是半导体材料，能直接将接收到的太阳能转化为电能，这一过程本质是光电转换，故B正确，不符合题意； C．太阳能在利用过程中，不会像化石能源那样产生二氧化碳、二氧化硫等污染物，也不会产生废渣、废水，属于清洁能源，故C正确，不符合题意； D．目前人类利用太阳能的主要方式有两种，一是通过太阳能电池板将其转化为电能（光电转换），二是通过太阳能热水器等设备将其转化为内能（光热转换）。其中，随着光伏产业的快速发展，将太阳能转化为电能已成为更主要的利用方式，故D错误，符合题意。 故选D。 29．如图是节能环保小屋设计和模型制作环节中太阳能系统安装的简易电路连接，下列相关说法正确的是（　　） A．太阳能是氢原子核在超高温下发生聚变释放的能量 B．太阳能清洁无污染，是不可再生能源 C．发光二极管是用超导材料制成的 D．白天，太阳能电池板给蓄电池充电时，蓄电池相当于电源 【答案】A 【详解】A．太阳能是氢原子核在超高温下发生聚变释放的核能，故A正确； B．太阳能清洁无污染，能从自然界中源源不断地获取，是可再生能源，故B错误； C．发光二极管是由半导体材料制成的，故C错误； D．白天，太阳能电池板给蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器，故D错误。 故选A。 30．下图是某科技馆展出的名为“叶子”的小型低碳化未来汽车，汽车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器，车子的动力由压缩空气膨胀推动活塞做功提供。光电转换器中的能量转化为 ，能量转化过程中，能的总量 （选填“增加”“减少”或“保持不变”） 【答案】 电能 保持不变 【详解】[1]光电转换器的作用是将光能转化为电能，以此为汽车的动力系统等提供能量。 [2]根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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另一个物体，而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。 31．一些城市公园配备光伏智慧座椅（如图），集发电、储能、智能控制于一体，游客坐下可给手机充电、连蓝牙可当音响，还能提供夜间照明。白天太阳照射，座椅上的太阳能电池板将太阳能转化为 能；利用其配备的USB充电口给手机充电，此时手机电池相当于 （填“电源”或“用电器”）。 【答案】 电 用电器 【详解】[1]在阳光照射下，太阳能电池板吸收太阳能，将太阳能转化为电能。 [2]给手机充电，手机消耗电能，属于用电器。 32．某物理实验小组在跨学科实践课上根据自己的设计，制作了一个简易热机模型（如图所示）。向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。扇叶转动起来的过程的能量转化是 （填“化学能转化为机械能”“化学能转化为内能”或“内能转化为机械能”），作用在扇叶上的蒸汽内能会 （填“增加”“减少”或“不变”）。在展示交流活动中，有同学设想：用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐，制成一个“简易的太阳能热机模型”，请你说说“简易的太阳能热机模型”的优点是： 。（写出一条即可） 【答案】 内能转化为机械能 减少 环保无污染 【详解】[1][2]酒精燃烧时将化学能转化为内能。当有蒸汽喷出时，扇叶转动起来，此过程由蒸汽的内能转化为扇叶的机械能，内能减少。 [3]太阳能热机模型的优点是太阳能作为清洁能源，具有环保、可再生等优点。与酒精灯相比，太阳能热机模型减少了污染排放和燃料消耗。 33．太阳能清洁无污染，取之不尽，用之不竭，是未来理想的能源之一。在该地用太阳能热水器将质量为100kg、初温为30℃的水加热到60℃需要5h，此次太阳能热水器5h工作所吸收的热量相当于0.63m3的天然气完全燃烧所释放的热量，已知天然气的热值q=4.0×107J/m3。 (1)这些水吸收了多少热量？ (2)太阳能热水器5h接收到的能量是多少？ (3)太阳能热水器的加热效率是多少？ 【答案】(1)1.26×107J (2)2.52×107J (3)50% 【详解】（1）由题可知，水的比热容 ，质量 ，温度变化 ，所以由 可得水吸收的热量 （2）太阳能热水器接收的能量等于天然气完全燃烧释放的热量，所以由 可得 （3）太阳能热水器的效率为水吸收的热量与接收的总能量之比，即 34．阅读短文，回答问题。 太阳能路灯 如图甲所示是某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，工作时能量流程图如图丙，该灯杆顶端是太阳能电池板，白天光线强时，太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚光线弱时，蓄电池为LED灯供电照明。 太阳能电池板的主要材料是晶体硅，它的基本原理是光电效应。光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，这类光致电变的现象被人们统称为光电效应。光电效应分为外光电效应和内光电效应。外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象，只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面；内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象。 LED发光二极管是一种半导体器件，它具有工作电压低（）、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，是把电能直接转化为光能，因而其发光效率较高，是新一代固体冷光源，将逐步取代传统光源。 (1)乙图中，当白天光线强时，S与 接通（选填“b”或“c”），太阳能电池板是利用 （选填“内”或“外”）光电效应工作的。 (2)LED灯主要由 （选填“导体”、“半导体”或“超导体”）材料制成。LED灯在电路中属于 （选填“电源”或“用电器”）。它之所以节能，被称为冷光源，是因为电热转换损耗的能量较白炽灯 （选填“高”或“低”）。 (3)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。 【答案】(1) b 内 (2) 半导体 用电器 低 (3)串联 【详解】（1）[1]白天光线强时，太阳能电池板为蓄电池充电，S与b接通，LED灯不连入电路。 [2]根据材料可知，太阳能电池板是利用内光电效应工作的。 （2）[1]发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成。 [2] LED灯在电路中属于用电器，消耗电能。 [3]LED灯直接将电能转化为光能，无需先加热灯丝至高温，因此电能损耗更低。 （3）由于蓄电池组的电压为24V，而LED发光二极管的工作电压为，根据串联电路分压原理可知，应将它们串联接在电路中。 四．能源与可持续发展(共10小题) 35．研究能源问题，实现可持续发展，已成为21世纪各国共同的任务。能源可按不同方式进行分类。下列四组能源中，能归入图中所示的中间阴影部分的一组是（　　） A．地热能、潮汐能、核能 B．煤、石油、天然气 C．太阳能、风能、水能 D．海洋能、可燃冰、氢能 【答案】C 【详解】A．地热能和核能不是来自太阳辐射的能源，故A不符合题意； B．煤、石油、天然气不是清洁能源，故B不符合题意； C．太阳能、风能和水能都是来自太阳辐射的可再生能源，此外，太阳能、风能、水能也都属于新能源，故C符合题意； D．海洋能是来自太阳辐射的能量，但可燃冰和氢能不是来自太阳的辐射，故D不符合题意。 故选C。 36．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。 37．2025年3月，我国在内蒙古发现22万吨级钍矿。钍在中子轰击下可转化为核燃料铀，1吨钍的发电量相当于350万吨煤炭。若合理开发，这些钍资源可支撑我国能源需求数万年。以下关于钍的说法中，不正确的是（　　） A．钍资源属于可再生资源 B．钍转化为铀的过程属于核反应 C．与煤炭相比，钍发电的能量更高 D．钍基核能发电产生的放射性废物少，符合绿色发展理念 【答案】A 【详解】A．钍资源是一种矿产资源，在短期内不能从自然界得到补充，属于不可再生资源，故A错误，符合题意； B．钍在中子轰击下可转化为核燃料铀，即钍转化为铀的过程中，原子核发生了变化，故属于核反应，故B正确，不符合题意； C．由“1吨钍的发电量相当于350万吨煤炭”可知，与煤炭相比，钍发电的能量高，故C正确，不符合题意； D．一般来说钍基核燃料循环相对传统核燃料循环产生的放射性废物少，符合绿色发展理念，故D正确，不符合题意。 故选A。 38．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。 39．水是生命之源！面对严峻的水资源问题，我们应该珍惜每一滴水。关于水资源，下列说法正确的是（　　） A．贵阳的红枫湖不存在水污染的问题 B．可供人类使用的淡水资源其实是比较少的 C．贵州河流、湖泊较多，所以贵州不会出现水资源危机 D．因为地球上的水循环，所以水资源“取之不尽用之不竭” 【答案】B 【详解】A．贵阳的红枫湖存在水污染的问题，故A错误； B．地球上的水，97%是海洋水，而人类所需的淡水资源仅占全球水量的2.5%，所以可供人类使用的淡水资源其实是比较少的，故B正确； C．贵州河流、湖泊较多，也会出现水资源危机，故C错误； D．饮用水的循环是需要一定的时间的，而且这时间要以它被污染的程度而定，尽管水在自然界中不停地循环，但淡水资源却极为贫乏，所以水资源不是“取之不尽用之不竭”的，故D错误。 故选B。 40．科学家预言：“水资源危机不久将成为一个严重的社会危机。”这主要是因为（   ） A．淡水资源不充足，分布又很不均匀，而且人类活动使水不断地受到污染 B．土地沙漠化，使空气中水蒸气不断减少 C．由于地球表面气温的作用，水会不断蒸发掉 D．地球上水很少，不能满足人类的需要 【答案】A 【详解】AD．地球上水很多，但是可利用的淡水资源不充足，且生活生产中使水不断地受到污染，因此水资源危机不久将成为一个严重的社会危机，故A符合题意，D不符合题意； B．土地沙漠化，使空气中水蒸气不断减少与水资源危机没有因果关系。故B不符合题意； C．水在自然界中能循环，不会因为蒸发而缺水，故C不符合题意。 故选A。 41．社会的发展离不开能源、信息和材料。下列说法正确的是（　　） A．我们用的手机芯片采用超导体材料制作而成 B．“北斗”卫星导航系统依靠超声波传递信息 C．能量无论是转化还是转移，其总和都会逐渐减小，所以我们需要节约能源 D．太阳是人类的“能源之母”，煤、石油、风能、水能等能源都间接来自太阳能 【答案】D 【详解】A．我们用的手机芯片采用半导体材料制作而成，故A错误； B．“北斗”卫星导航系统依靠电磁波传递信息，故B错误； C．能量无论是转化还是转移，其总和都会保持不变，但能量的转化和转移具有方向性，所以我们需要节约能源，故C错误； D．太阳是人类的“能源之母”，日常生活中，煤、石油、风能、水能等能源都间接来自太阳能，故D正确。 故选D。 42．如图所示，碳的耗用量称为“碳足迹”。一般情况下，排放的二氧化碳越多，碳足迹就越大。碳足迹的计算包括用于电力、建设、运输等方面的能源，以及我们所使用的消耗品。以下做法可以减少“碳足迹”的是（　　） A．减少一次性餐具的使用 B．以私家车出行代替公共交通工具 C．大量使用天然气等燃料 D．将生活垃圾进行焚烧处理 【答案】A 【详解】A．一次性餐具在生产、运输和废弃处理过程中都会消耗大量的能源，并产生二氧化碳排放。因此，减少一次性餐具的使用，可以有效降低这些过程中的能源消耗和二氧化碳排放，从而减少“碳足迹”。故A符合题意； B．以私家车出行代替公共交通工具。私家车相比公共交通工具，其载客量小，但能源消耗和二氧化碳排放却相对较大。因此，以私家车出行代替公共交通工具，实际上会增加能源消耗和二氧化碳排放，从而增大“碳足迹”。故B不符合题意； C．大量使用天然气等燃料。天然气等化石燃料在燃烧过程中会产生大量的二氧化碳排放。因此，大量使用天然气等燃料，会显著增加二氧化碳的排放，从而增大“碳足迹”。故C不符合题意； D．将生活垃圾进行焚烧处理。虽然焚烧处理可以减少生活垃圾的体积和重量，但焚烧过程中会产生大量的二氧化碳和其他有害气体排放。因此，将生活垃圾进行焚烧处理，并不能有效减少“碳足迹”，反而可能增加二氧化碳的排放。故D不符合题意。 故选A。 43．氢燃料电池汽车是使氢或含氢物质与空气中的氧在燃料电池中反应以产生电力，再以电力推动电动机，由电动机推动车辆。如图1是一款“氢能源”汽车，有着超强的续航能力，加氢3分钟续航可达一千公里。部分参数如图表。 汽车荷载质量 2100kg 富电池最大容量 燃料电池效率 75% 蓄电池充电/放电效率 80% 当汽车启动或者低速行驶时由蓄电池组向驱动电机供电；当中速行驶或者蓄电池组电量过低时，氢燃料电池开始工作，既向驱动电机供电，同时又给蓄电池组进行充电；当汽车高速行驶时，氢燃料电池和蓄电池组同时向驱动电机供电。 (1)氢能属于 （选填“清洁”或“非清洁”）能源；蓄电池在充电时相当于一个 （选填“电源”或“用电器”）； (2)某次测试中，荷载质量的汽车以的中速行驶了2.28小时，显示屏上显示汽车消耗氢气1.6kg，蓄电池储电量由40%增加到80%。（假设氢能源发电时消耗的化学能与等质量氢气完全燃烧放出的热量相同）。求此次测试中： ①汽车行驶的路程 ； ②氢燃料电池消耗的化学能 ； ③氢燃料电池给电机提供的电能 。 【答案】(1) 清洁 用电器 (2) 68.4km 【详解】（1）[1]氢燃料燃烧产物是水，不会产生污染物，所以氢能属于清洁能源。 [2]蓄电池在充电时，消耗电能，转化为化学能，相当于一个用电器。 （2）[1]由可得，汽车在测试阶段行驶的路程为s=vt=30km/h×2.28h=68.4km [2]氢能源发电时消耗的化学能与等质量氢气完全燃烧放出的热量相同,氢燃料电池消耗的化学能为E=Q=mq氢=1.6kg×1.4×108J/kg=2.24×108J [3]电量增加量为ΔE=30×3.6×106J×(80%-40%)=4.32×107J 已知蓄电池充放电效率为80%，则为了给蓄电池充电，氢燃料电池消耗的能量为 氢燃料电池效率为75%，则氢燃料电池产生的总电能为E电总=75%E=75%×2.24×108J=1.68×108J 氢燃料电池给电机提供的电能为E电机=E电总-E电池=1.68×108J-5.4×107J=1.14×108J 44．阅读短文，回答问题。 能量回收系统 传统汽车在减速或制动后，车辆的机械能转化为内能，释放到周围环境中，造成了能源的浪费。国内某品牌汽车装有能量回收系统，当汽车减速或制动时，电动机就变成了发电机，利用发电机发电，从而将汽车的机械能转化为电能，通过电机控制器和高压配电器存储到动力电池组中，起到能量回收的作用，它与高压动力驱动的能量流向刚好相反。当需要动力时，存储的这部分能量通过驱动电机向动力传动系统输送，从而节省能源的使用。 (1)当汽车减速或制动时，通过电机控制器和 存储到动力电池组中，它的工作原理是 ； (2)能量回收系统目前还没有完全运用到量产车上，这款汽车与普通汽车相比，它的优点是 （写出一条即可）； (3)假如你是研发这款车的工程师，为了提高汽车的行驶速度，请你从研制方面提出一条合理化建议： 。 【答案】(1) 高压配电器 电磁感应 (2)节省能源 (3)制成流线型，减小阻力 【详解】（1）[1][2]由短文可知，当汽车减速或制动时，电动机就变成了发电机，利用发电机发电，从而将汽车的机械能转化为电能，通过电机控制器和高压配电器存储到动力电池组中，起到能量回收的作用，发电机的工作原理是电磁感应现象。 （2）能量回收系统，在汽车减速或制动时，起到能量回收的作用，当需要动力时，存储的这部分能量通过驱动电机向动力传动系统输送，从而节省能源的使用。 （3）为了提高汽车的行驶速度，可以将汽车制成流线型，从而减小阻力。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 实践 制作太阳能烤箱 一．太阳能的来源(共12小题) 二．核聚变、核裂变及其应用(共12小题) 三．太阳能的利用(共10小题) 四．能源与可持续发展(共10小题) 一．太阳能的来源(共12小题) 1．图中是新农村建设中安装的太阳能LED照明路灯。路灯顶端装有太阳能电池板，路灯杆内部装有蓄电池。下列说法错误的是（　　） A．太阳能是通过太阳内部核聚变反应而来的 B．太阳能属于可再生能源 C．LED灯主要是由半导体材料制成 D．电池板向蓄电池充电时，此时的蓄电池相当于电源 2．电影纪录片《厉害了！我的国》中介绍：“在无锡的国家重点实验室里，年轻的双手刚刚刷新了全球晶硅太阳能电池效率的世界纪录。”太阳能电池能直接将光能转化为电能。以下说法错误的是（　　） A．太阳能只能转化为电能 B．太阳能是一次能源，电能是二次能源 C．太阳能来自太阳内部核聚变反应释放的能量 D．太阳能安全、清洁，不会带来环境污染 3．下面应用中与太阳内部的核反应方式一样的是（　　） A．氢弹 B．原子弹 C．核动力潜艇 D．核电站 4．哈密熔盐塔式光热发电站利用太阳能发电，太阳能源于（　　） A．可控链式反应 B．不可控链式反应 C．可控热核反应 D．不可控热核反应 5．目前我国的光伏发电装机容量已位居世界第一。如图，光伏发电也从原本的国家项目走进了许多农村家庭，很多房屋的屋顶上安装了光伏发电板，基本能够满足一个家庭的日常用电。下列关于利用太阳能的说法正确的是（　　） A．太阳能是太阳内部氢原子核发生裂变释放的能量 B．光伏发电是将太阳能全部转化成电能供人们使用 C．湿衣服在阳光下比在阴凉处干得快，表明温度越高分子运动越剧 D．光伏发电板数量越多，能提供的电压就越大，光伏发电板的连接方式为并联 6．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 。 7．“望舒之辇”是清华大学载人月球车的设计方案。月球车有“六只大脚”，这样设计的目的是 ，若此月球车的质量为，在月球上水平静止时与月球的接触面积。则月球车对月球的压强是 。月球车在月球上执行任务时所需要的能量主要来自太阳能，太阳能是原子核发生了 （选填“聚变”或“裂变”）产生的。（月球上的重力是地球重力的六分之一，取） 8．张家口市在太阳能发电方面取得了显著成就。如图所示为太阳能发电系统的工作原理，其主要装置是太阳能电池板、控制器、逆变器等组成。太阳能电池板把太阳能转化成 能；若张家口市太阳能年发电总量为，这相当于完全燃烧 kg的煤释放的热量。（煤的热值） 9．图甲表示原子核在转变过程中释放能量的方式，图乙是某种光伏发电技术简化电路。 (1)太阳辐射的巨大能量来自图甲中 （选填“A”或“B”）所示的核反应。 (2)当太阳能电池板只为蓄电池充电时，应闭合控制开关 （选填“S1”、“S2”或“S1和S2”）。 10．阅读短文《太阳能热水器》，回答问题。 太阳能是太阳内部连续不断辐射出的能量。太阳每秒钟照射到地球上的能量相当于3.5×108t水温度降低100℃放出的能量。目前，人类利用太阳能主要有三种方式：光热转换，如太阳能热水器，主要由集热器、水箱和支架三部分组成；光电转换，通过太阳能电池板把太阳能直接转化为电能；光化学转换，例如利用太阳能分解水制氢。太阳能具有清洁无污染、可再生等优点，但也存在能量密度低、受天气和昼夜影响大等局限性。 (1)太阳能来源于太阳内部的 反应；（选题“核聚变”或“核裂变”） (2)太阳每秒钟照射到地球上的能量 J； (3)太阳能热水器的集热器将太阳能转化为 能； (4)随着科技的飞速发展，太阳能的高效利用离不开众多创新技术：新型钙钛矿太阳能电池通过优化材料晶体结构，大幅提升了 （选填 “光电转换效率” 或 “光热转换效率”）； 11．太阳能被认为是理想的“终极能源”。我国中科院合肥物质科学研究院持有的有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）于2021年12月30日晚，实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，再次创造新的世界纪录。 科学家们还设想在宇宙空间建立太阳能电站来利用太阳能。这种空间太阳能电站建在赤道平面内的地球同步轨道上，其工作过程如图所示。在太阳能收集板上铺设太阳能电池，通过它把太阳能转化成电能，再通过天线将电能以微波的形式发送至地面接收站，通过转换装置将其转换成电能接入电网。 (1)太阳能属于清洁能源，也属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；目前人类无法利用核聚变反应放出的能量来发电，最主要的原因是 （选填字母）； A．无法消除核聚变产生的核污染 B．无法实现核聚变反应 C．无法长时间有效控制核聚变反应的速度 (2)“人造太阳”非常复杂，“超高温”与“超低温”共存，“超强磁场”与“超大电流”并行，要在地球上造出“人造太阳”，必须要有性能极其特殊的材料承载。“人造太阳”的腔体器壁材料钨铜合金除了耐高压外，还应具有 特点；实现“超强磁场”与“超大电流”最理想的导体材料是 （选填“半导体”或“超导体”）材料； 12．阅读短文，回答问题。 揭秘“雪蜡车” 如图甲所示，一台看似普通的红色厢卡犹如变形金刚，可迅速伸展出近百平方米的空间。这是全世界单层厢体面积最大的雪蜡车，也是中国自主研发、拥有完整自主知识产权的第一台雪蜡车。 据了解，这台雪蜡车采用氢燃料动力牵引头，配备了国内最大功率的氢燃料电池，如图乙所示，其工作原理是将氢气送到燃料电池的阳极板（负极），经过催化剂（铂）的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子（质子）穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板（正极）。而电子是不能通过质子交换膜的，电子只能经外电路到达燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧可以从空气中获得，因此只要不断地给阳极板供应氢，给阴极板供应空气，并及时把水分带走，就可以不断地提供电能，可实现零排放零污染。 燃料电池的化学能转换效率在理论上可达100%，实际效率能达60%-80%，但也是普通内燃机热机效率的2-3倍。 (1)火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料 的特性。而氢燃料电池在使用过程中氢气 （选填“有”或“没有”）发生燃烧现象； (2)氢燃料电池是将氢的 能直接转化为 能； (3)在燃料电池外电路，电流方向 （选填“从A到B”或“从B到A”）； (4)若该雪蜡车氢燃料电池的转换效率为80%，车上有60kg的氢燃料。已知氢的能量密度值是；则60kg的氢燃料可产生 J的电能； (5)关于物质氢我们学习过，太阳的能量来自于氢的核 变。 二．核聚变、核裂变及其应用(共12小题) 13．如图所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”取得重大突破，创造世界新纪录，在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“东方超环”的反应原理与太阳类似。下列有关说法正确的是（　　） A．利用“东方超环”反应原理可制作氢弹 B．核能是可再生能源 C．“东方超环”是利用核裂变产生核能的 D．太阳是通过做功的方式向地球辐射能量 14．核能是我国正在大力开发和利用的一种有前途的能源，右图是核能发电原理图。下列说法正确的是（　　） A．核能是一种可再生能源 B．核反应堆通过不可控裂变反应释放核能 C．发电机工作时将电能转化为机械能 D．我国供生活用的交流电频率是50Hz 15．2025年10月1日国庆期间，我国首部紧凑型聚变能实验装置完成底部安装，精度达到毫米级，标志着我国向实现核聚变发电，又向前迈进一大步，发电时，核聚变产生的人造“太阳”约为1亿摄氏度，使水产生高温、高压的水蒸气带动蒸汽轮机转动，蒸汽轮机再带动发电机发电。下列能量转换不属于这个过程中的是（   ） A．核能→内能 B．内能→机械能 C．机械能→电能 D．内能→化学能 16．能量的获取和应用与我们的生活息息相关，下列关于能量说法正确的是（　　） A．核电站发电是将核能最终转化为电能 B．根据能量守恒定律永动机是存在的 C．能量的转移和转化不具有方向性 D．光在光纤中传播，光能损耗非常多 17．和平利用核能，提高清洁能源比重，是我国能源发展战略的重要内容，关于核能，下列说法正确的是（　　） A．核反应堆中，核能是通过聚变释放的能量 B．核反应堆中，核能是通过裂变释放的能量 C．核能是可再生能源 D．日本核废水排海说明核能清洁无污染 18．下图是我国西部某熔盐塔式光热电站，上万面镜子将太阳光准确地反射到高塔顶端，太阳光的能量被塔顶的熔盐吸收，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气，水蒸气推动汽轮发电机发电。下列说法正确的是（    ） A．太阳内部不停地进行着核裂变 B．塔顶的熔盐吸收太阳光的能量，内能增大 C．汽轮发电机发电的原理是电流的磁效应 D．不同位置的镜子将太阳光反射到塔顶不遵循光的反射定律 19．中国“人造太阳”——磁约束核聚变实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，实现403s稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世器纪录。下列说法正确的是（    ） A．核能属于二次能源 B．核能属于不可再生能源 C．太阳能属于不可再生能源 D．“人造太阳”获取核能的方式如图乙所示 20．黄龙界头庙风电场矗立着许多如图所示的大风车，它可以将风能转化为电能。风能不仅清洁，而且还是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电站利用核能发电，它的核心是反应堆，核反应堆是通过可控 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。 21．2025年4月24日，神舟二十号成功对接空间站的天和核心舱，“太空之吻”再现苍穹（如图）。对接后，以核心舱为参照物，神舟二十号是 的，空间站的太阳能帆板汲取的能量源于太阳内发生的 （选填“核聚变”或“核裂变”）。 22．中核集团的“华龙一号”成为继中国高铁之后的又一张中国名片，核能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，“华龙一号”核反应堆利用铀核 （选填“裂变”或“聚变”）时产生的内能，推动汽轮机带动发电机发电。核电站通常建在海边，用海水做冷却剂，原因是水的 大。 23．我国大力推广风力、水力发电，风能和水能都属于 （选填“清洁”或“非清洁”）能源，我国现有的核电站是利用核 （选填“裂变”或“聚变”）释放核能的，核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源. 24．阅读短文，回答问题。 中国新一代“人造太阳” 2023年4月12日21时，有“人造太阳”之称的中国“环流器”实验装置，成功实现了403s稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了新的世界纪录。 中国“环流器”是我国探索受控核聚变的重要装置。人们对核聚变的研究源于对太阳能源的认识，太阳主要由氢和氘这两种元素组成，其中心区的温度高达1500万摄氏度、压强约为标准大气压的3000亿倍、密度约为。在此极端条件下，氢原子的所有核外电子几乎都摆脱了原子核的束缚，这些失去电子的氢原子核，有的能克服原子核间很强的静电排斥力而靠得足够近，聚合成质量较大的氦原子核并释放出一定的能量。 核聚变与已经实现和平利用的核裂变相比，其优越性不仅在于同样质量的核材料核聚变释放的能量要比核裂变多4倍以上，更为可喜的是，地球上直接和间接发生核聚变的材料氚核在海水中储量丰富，同时核聚变更为安全、清洁。 如果要使核聚变得到和平利用，就要使核聚变反应平稳受控进行，要实现受控核聚变，需要将超高温状态下的核燃料，长时间约束在一个非常小的空间内，但是地球上没有任何容器能够承受如此高的温度，为此科学家们想到了利用磁场来约束，其主要结构类似于一个两端相连的闭合通电螺线管，如图所示，线圈用超导材料制成，可产生强大的电流和磁场。由于核燃料在超高温状态下已经变成了带电粒子，磁场对运动的带电粒子可以产生力的作用，因此超高温状态下的核燃料可以被“托举”在磁场中，避免与容器直接接触。 (1)原子是由原子核和 组成的，中国“人造太阳”是通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放能量的，核能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； (2)在超高温状态下核燃料可以被“托举”在磁场中，原因是 ； (3)与核裂变相比，核聚变的优点是 。（写出一条即可） 三．太阳能的利用(共10小题) 25．如图所示，爆闪警示灯放置在存有安全隐患的危险路段，通过有规律的爆闪，起到有效的示警作用。太阳能电池板是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。白天，太阳能电池板给蓄电池充电，蓄电池再给LED红蓝灯供电，LED红蓝灯发光时几乎不发热，则（　　） A．当太阳能电池板给蓄电池充电时，蓄电池相当于电源 B．当太阳能电池板给蓄电池充电时，太阳能电池板将太阳能转化为电能 C．LED红蓝灯发光时将电能大部分转化为内能 D．如果LED灯不发光，此时它的电阻为 26．关于光能的利用，下列说法错误的是（　　） A．绿色植物将光能转化为化学能 B．太阳能热水器将光能转化为内能 C．太阳能电池将光能转化为化学能 D．太阳能路灯将光能转化为电能 27．如图是“风能——太阳能”路灯电路示意图，下列关于能量转化的说法正确的是（　　） A．太阳能电池供电：电能→太阳能 B．风力发电机发电：电能→机械能 C．蓄电池充电：电能→化学能 D．路灯工作：电能→化学能 28．镇江经开区的一家太阳能光伏企业，生产的太阳能电池板能将太阳能转化为电能。关于太阳能，下列说法错误的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．太阳能电池板工作过程利用光电转换原理 C．太阳能清洁无污染 D．目前人类利用太阳能的主要方式是将其转化为内能 29．如图是节能环保小屋设计和模型制作环节中太阳能系统安装的简易电路连接，下列相关说法正确的是（　　） A．太阳能是氢原子核在超高温下发生聚变释放的能量 B．太阳能清洁无污染，是不可再生能源 C．发光二极管是用超导材料制成的 D．白天，太阳能电池板给蓄电池充电时，蓄电池相当于电源 30．下图是某科技馆展出的名为“叶子”的小型低碳化未来汽车，汽车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器，车子的动力由压缩空气膨胀推动活塞做功提供。光电转换器中的能量转化为 ，能量转化过程中，能的总量 （选填“增加”“减少”或“保持不变”） 31．一些城市公园配备光伏智慧座椅（如图），集发电、储能、智能控制于一体，游客坐下可给手机充电、连蓝牙可当音响，还能提供夜间照明。白天太阳照射，座椅上的太阳能电池板将太阳能转化为 能；利用其配备的USB充电口给手机充电，此时手机电池相当于 （填“电源”或“用电器”）。 32．某物理实验小组在跨学科实践课上根据自己的设计，制作了一个简易热机模型（如图所示）。向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。扇叶转动起来的过程的能量转化是 （填“化学能转化为机械能”“化学能转化为内能”或“内能转化为机械能”），作用在扇叶上的蒸汽内能会 （填“增加”“减少”或“不变”）。在展示交流活动中，有同学设想：用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐，制成一个“简易的太阳能热机模型”，请你说说“简易的太阳能热机模型”的优点是： 。（写出一条即可） 33．太阳能清洁无污染，取之不尽，用之不竭，是未来理想的能源之一。在该地用太阳能热水器将质量为100kg、初温为30℃的水加热到60℃需要5h，此次太阳能热水器5h工作所吸收的热量相当于0.63m3的天然气完全燃烧所释放的热量，已知天然气的热值q=4.0×107J/m3。 (1)这些水吸收了多少热量？ (2)太阳能热水器5h接收到的能量是多少？ (3)太阳能热水器的加热效率是多少？ 34．阅读短文，回答问题。 太阳能路灯 如图甲所示是某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，工作时能量流程图如图丙，该灯杆顶端是太阳能电池板，白天光线强时，太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚光线弱时，蓄电池为LED灯供电照明。 太阳能电池板的主要材料是晶体硅，它的基本原理是光电效应。光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，这类光致电变的现象被人们统称为光电效应。光电效应分为外光电效应和内光电效应。外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象，只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面；内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象。 LED发光二极管是一种半导体器件，它具有工作电压低（）、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，是把电能直接转化为光能，因而其发光效率较高，是新一代固体冷光源，将逐步取代传统光源。 (1)乙图中，当白天光线强时，S与 接通（选填“b”或“c”），太阳能电池板是利用 （选填“内”或“外”）光电效应工作的。 (2)LED灯主要由 （选填“导体”、“半导体”或“超导体”）材料制成。LED灯在电路中属于 （选填“电源”或“用电器”）。它之所以节能，被称为冷光源，是因为电热转换损耗的能量较白炽灯 （选填“高”或“低”）。 (3)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。 四．能源与可持续发展(共10小题) 35．研究能源问题，实现可持续发展，已成为21世纪各国共同的任务。能源可按不同方式进行分类。下列四组能源中，能归入图中所示的中间阴影部分的一组是（　　） A．地热能、潮汐能、核能 B．煤、石油、天然气 C．太阳能、风能、水能 D．海洋能、可燃冰、氢能 36．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 37．2025年3月，我国在内蒙古发现22万吨级钍矿。钍在中子轰击下可转化为核燃料铀，1吨钍的发电量相当于350万吨煤炭。若合理开发，这些钍资源可支撑我国能源需求数万年。以下关于钍的说法中，不正确的是（　　） A．钍资源属于可再生资源 B．钍转化为铀的过程属于核反应 C．与煤炭相比，钍发电的能量更高 D．钍基核能发电产生的放射性废物少，符合绿色发展理念 38．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 39．水是生命之源！面对严峻的水资源问题，我们应该珍惜每一滴水。关于水资源，下列说法正确的是（　　） A．贵阳的红枫湖不存在水污染的问题 B．可供人类使用的淡水资源其实是比较少的 C．贵州河流、湖泊较多，所以贵州不会出现水资源危机 D．因为地球上的水循环，所以水资源“取之不尽用之不竭” 40．科学家预言：“水资源危机不久将成为一个严重的社会危机。”这主要是因为（   ） A．淡水资源不充足，分布又很不均匀，而且人类活动使水不断地受到污染 B．土地沙漠化，使空气中水蒸气不断减少 C．由于地球表面气温的作用，水会不断蒸发掉 D．地球上水很少，不能满足人类的需要 41．社会的发展离不开能源、信息和材料。下列说法正确的是（　　） A．我们用的手机芯片采用超导体材料制作而成 B．“北斗”卫星导航系统依靠超声波传递信息 C．能量无论是转化还是转移，其总和都会逐渐减小，所以我们需要节约能源 D．太阳是人类的“能源之母”，煤、石油、风能、水能等能源都间接来自太阳能 42．如图所示，碳的耗用量称为“碳足迹”。一般情况下，排放的二氧化碳越多，碳足迹就越大。碳足迹的计算包括用于电力、建设、运输等方面的能源，以及我们所使用的消耗品。以下做法可以减少“碳足迹”的是（　　） A．减少一次性餐具的使用 B．以私家车出行代替公共交通工具 C．大量使用天然气等燃料 D．将生活垃圾进行焚烧处理 43．氢燃料电池汽车是使氢或含氢物质与空气中的氧在燃料电池中反应以产生电力，再以电力推动电动机，由电动机推动车辆。如图1是一款“氢能源”汽车，有着超强的续航能力，加氢3分钟续航可达一千公里。部分参数如图表。 汽车荷载质量 2100kg 富电池最大容量 燃料电池效率 75% 蓄电池充电/放电效率 80% 当汽车启动或者低速行驶时由蓄电池组向驱动电机供电；当中速行驶或者蓄电池组电量过低时，氢燃料电池开始工作，既向驱动电机供电，同时又给蓄电池组进行充电；当汽车高速行驶时，氢燃料电池和蓄电池组同时向驱动电机供电。 (1)氢能属于 （选填“清洁”或“非清洁”）能源；蓄电池在充电时相当于一个 （选填“电源”或“用电器”）； (2)某次测试中，荷载质量的汽车以的中速行驶了2.28小时，显示屏上显示汽车消耗氢气1.6kg，蓄电池储电量由40%增加到80%。（假设氢能源发电时消耗的化学能与等质量氢气完全燃烧放出的热量相同）。求此次测试中： ①汽车行驶的路程 ； ②氢燃料电池消耗的化学能 ； ③氢燃料电池给电机提供的电能 。 44．阅读短文，回答问题。 能量回收系统 传统汽车在减速或制动后，车辆的机械能转化为内能，释放到周围环境中，造成了能源的浪费。国内某品牌汽车装有能量回收系统，当汽车减速或制动时，电动机就变成了发电机，利用发电机发电，从而将汽车的机械能转化为电能，通过电机控制器和高压配电器存储到动力电池组中，起到能量回收的作用，它与高压动力驱动的能量流向刚好相反。当需要动力时，存储的这部分能量通过驱动电机向动力传动系统输送，从而节省能源的使用。 (1)当汽车减速或制动时，通过电机控制器和 存储到动力电池组中，它的工作原理是 ； (2)能量回收系统目前还没有完全运用到量产车上，这款汽车与普通汽车相比，它的优点是 （写出一条即可）； (3)假如你是研发这款车的工程师，为了提高汽车的行驶速度，请你从研制方面提出一条合理化建议： 。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $