20.2 开发新能源-【学海风暴】2025-2026学年九年级下册物理同步备课（沪粤版·新教材）

20.2 开发新能源 已课前预习导航 (3)原子弹和核电站：如果对链式反应不 一、太阳能一永恒的动力之源 加控制，在极短的时间内就会释放出巨大的核 1.开发太阳能的原因：(1)太阳能功率三 能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这一原理 大，其中辐射到地面的太阳能的总功率就达 制成的；核电站是利用核能发电的装置，它的 1.7×1014kW;(2)太阳能供时间长久，对人 核心是核反应堆，核反应堆能够控制链式反应 类来讲，太阳能几乎可以说是一种取之不尽 的速度，使核能缓慢地、平稳地释放出来。 (4)核聚变（热核反应）：在超高温下，将两 用之不竭的永久性能源：(3)太阳能分布广阁， 种质量较轻的原子核（如氘和氚）聚合成一个 获取方便；(4)太阳能安全、清洁、环保，开发利 较重的原子核的核反应叫做核聚变。核聚变 用不会给环境带来污染。 目前还无法得到有效控制，应用只限于核爆 2.地球吸收、利用太阳能的四个主要渠 炸。氢弹就是根据核聚变的原理制成的。太 道：(1)被植物、微生物吸收；(2)使大气、水分 阳能就是来自太阳内的核聚变。 升腾循环；(3)被海洋吸收；(4)直接利用。 三、其他新能源 知识链接 1.水能：水电站是利用水流动的机械能推 直接利用太阳能的三种途径：(1)通过 动水轮机和发电机转子转动发电的，水能是一 光热转换装置把太阳能转化成内能，以供人 种已经广泛利用的常规能源，也是一种稳定的 们使用，如太阳能热水器；(2)通过光电转换 可再生能源。 装置把太阳能直接转化成电能，如硅光电 2.海洋能：海洋覆盖了地球表面的71%， 池，也叫太阳能电池；(3)通过光化转换装置 它蕴藏着波浪能、潮流能、潮汐能、温差能等， 把太阳能转化为化学能，如用太阳能制氢， 是取之不尽的洁净能源。 驱动小汽车。 3.风能：风能是一种清洁、安全、可再生的 二、核能—造福人类的“神火” 绿色能源。在风力资源丰富的地方，可利用风 1.核能的定义：原子核内部蕴藏的巨大能 力发电机发电。 量叫做原子核能，简称核能。 4.氢能：氢能具有高效、干净、易贮存、可 2.原子核释放核能的两种方法：核裂变和 运输等特点。我国长征五号B运载火箭就是 核聚变。 使用液态氢作为主要燃料。 (1)核裂变：较重的原子核裂变为较轻的 已经典例题剖析 原子核的一种核反应。 【例1】太阳能是人类优先开发和利用的新 (2)链式反应：用中子轰击铀核，不仅能使 能源之一。关于太阳能的利用，下列说法正确 铀核分裂，同时还会放出2~3个中子及一定 的是 量的核能，放出的中子又可以轰击其他铀核， 使它们也发生裂变，这样，裂变就不断地自行 继续下去，这种现象叫做链式反应。 68 九年级物理HY版 A.图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳 已课内基础闯关 能转化为化学能 考点① 太阳能 B.图乙中，太阳能热水器通过做功的方式 1.太阳是人类能源的宝库。在太阳内部，氢原 将太阳能转化为水的内能 C.图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直 子核在超高温下发生 ,释放出 接转化为信号灯的光能 巨大的核能。太阳能属于 (选 D.图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将 填“一次”或“二次”)能源。 太阳能直接转化为飞机的机械能 2.下列关于太阳能的说法，错误的是( ) 【解题点拨】绿色植物的光合作用将太阳 A.太阳能可以从自然界中直接获取，是不可 能转化为化学能，储存在植物体内。太阳能热 再生能源 水器内的水吸收太阳能，内能增加，温度升高， B.太阳能使用时不会污染环境，是清洁能源 通过热传递的方式增加水的内能。太阳能交 C.太阳能是核聚变释放的能量 通信号灯先将太阳能转化为电能，再将电能转 D.太阳能是通过热传递的方式传到地球的 化为光能。太阳能飞机先将太阳能转化为电 3.太阳能汽车利用太阳能电池将太阳能转化 能，再将电能转化为飞机的机械能。 为电能，储存在车上的蓄电池内，为汽车提 【例2】“华龙一号”是由中国两大核电企业 供动力。下列说法正确的是 () 研发的先进百万千瓦级压水堆核电技术，使核 A.太阳能汽车在行驶过程中不需要克服阻 能的利用更安全、更经济。下列关于核能的认 力做功 识，正确的是 B.蓄电池为太阳能汽车提供动力时，将电能 A.核能是二次能源 转化为化学能 B.核电站内的核反应堆发生的是可控制 C.太阳能汽车不能将接收到的太阳能全部 的核裂变 转化为机械能 C.核电站是利用原子核聚变或裂变释放 D.太阳能汽车先将太阳能转化为内能，再将 的核能来发电的 内能转化为机械能 D.核能发电释放核能的过程与原子弹爆 考点②核能 炸释放核能的过程完全相同 4.教材素材为了形象地描述核能的获得，两位 【解题点拨】核能可以从自然界中直接获 同学分别画了一张获得核能的原理图，如 取，是一次能源。核电站的核心设备是核反应 下。其中图甲表示的是 ,图 堆，核反应堆是通过可控制的核裂变反应来释 乙表示的是 放核能的，将核能最终转化为电能。目前核电 站都是利用核裂变释放的核能来发电的。核 电站和原子弹都是利用核裂变的链式反应释 放出巨大能量的原理工作的，其中在核电站中 链式反应的速度是加以控制的，而原子弹爆炸 5.核能是一种 (选填“可再 时的链式反应的速度是不加控制的。 生”或“不可再生”)能源。核电站利用核能 参考答案。【例1】A【例2】B 发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆 下册第二十章 69 是通过可控 (选填“核裂变” 10.我国南海海底蕴藏着大量的可燃冰，它是 或“核聚变”)反应释放核能的设备。 由天然气和水在低温、高压下形成的固态 6.下列关于原子核裂变和聚变的说法，正确的 物质，因外形晶莹剔透，酷似冰块却能燃烧 是 ) 而得名，是一种热值高、污染小的新型能 A.目前人类还不能有效控制原子核裂变 源。下列说法正确的是 () B.自然界中只有在人为的条件下才会发生 A.可燃冰是可再生能源 核聚变 B.可燃冰的能量来自亿万年前的太阳能 C.到目前为止，人类获得核能有两条途径， C.可燃冰是核聚变反应生成的 即核裂变和核聚变 D.可燃冰燃烧时将核能转化为内能 D.原子核在任何条件下都能发生聚变 已课外拓展提高 7.下图所示的是核电站发电流程图。在核电 一、填空题 站发电的过程中，从核能到电能，能量转化 1.图甲和图乙是释放核能的两种方式。图甲 顺序正确的是 是 的示意图， 若不人为控制，是制造 弹的原 核燃 理；图乙目前不能人为控制，是制造 弹的原理。 核反应堆 汽轮机 发电机 电网 A.核能→化学能→机械能→电能 +0 中子 o+888 八0● B.核能→内能→化学能→电能 氘核氚核氨核中子 铀核 C.核能→机械能→内能→电能 ●表示质子。表示中子 D.核能→内能→机械能→电能 8.人类对核能的开发和利用不断取得新的进 2.在核电站中，核燃料通过核 展。根据目前的科研水平，你认为下列关于 (选填“裂变”或“聚变”)的方式，把核能转化 原子弹和核电站的说法，正确的是( 为内能，最终转化为 能；核能属 A.原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变 于 (选填“可再生”或“不 B.原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变 可再生”)的新能源。 C.原子弹对核聚变的链式反应不加控制 3.我国在“人造太阳”的项目中取得了重大突 D.核电站控制核裂变的链式反应速度 破。“人造太阳”是利用氢核的 (选填“裂变”或“聚变”)来获得巨大能量 考点③其他新能源 的。利用“人造太阳”发电可缓解电力紧张 9.波浪蕴含着巨大的能量， 的问题，电能是 (选填“一次” 如果波浪具有的能量被 或“二次”)能源。 充分利用，将会节省大量 4.太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保 的煤炭、石油等资源。波浪具有能量，它属 等优点。当它吸收太阳能后，热水器中水的 于 (选填“可再生”或“不可 温度将会升高，这是通过 的 再生”)能源。波浪发电装置如上图所示，它 方式改变了水的内能。某太阳能热水器盛 将波浪具有的 能转化成电能。 有100kg水，若水温由20℃升高到70℃， 70 九年级物理HY版 则水吸收了 J的热量。如 C.太阳能电池光合作用内能 果这些热量全部由完全燃烧焦炭来提供，需 D.太阳能电池绿色植物内能 要完全燃烧 kg的焦炭。〔焦炭 8.(多选)下列关于太阳能的开发与利用的说 的热值为3×10J/kg,水的比热容为4.2 法，正确的是 ×103J/(kg·℃)] A.太阳能是可供人类利用的一种新能源，它 二、选择题 是一次能源 5.我国在新能源开发与利用方面走在了世界 B.太阳能分布广阔，获取方便，处处可以 前列，为全球环境保护做出了较大的贡献。 利用 下面所列举的项目中，不属于开发新能源措 C.太阳能安全、清洁，利用太阳能不会给环 施的是 境造成污染 A.太阳能发电 B.风力发电 D.太阳能巨大且取之不尽、用之不竭，所以 C.和平利用核能 D.燃煤发电 不需要开发别的新能源了 6.新一代“人造太阳”一中国环流三号实现 巴核心素养提升 等离子体电流150万安培、等离子体温度 物理观念某核电站利用核能发电的工作原 1.17亿摄氏度、高约束模式(H模)持续 理如下图所示。 1066秒的突破性进展，标志着我国可控核 核反应堆 聚变技术全面达到国际领先水平。下列说 稳压器 蒸汽发生器 法正确的是 发电机 A.核聚变又称为链式反应 汽轮机 控制棒 B.目前核电站已经普遍利用核聚变反应发电 冷却塔 容器 C.新一代“人造太阳”的原理与原子弹的原 冷凝器 理相同 (1)核反应堆是通过可控核 D.可控核聚变可为人类提供巨大的理想洁 (选填“裂变”或“聚变”)反应释放核能的设 净能源 备，核能属于 (选填“一次”或 7.下图所示的是三种太阳能的转化途径，其中 “二次”)能源。 椭圆表示转化的装置或物体，菱形表示某种 (2)蒸汽发生器中的水被加热后 能量形式。按图中序号顺序在三个空白处 (填物态变化名称)成水蒸气，这个过程需 填入相关的文字，正确的是 要 (选填“吸收”或“放出”)热 量，这些水蒸气推动汽轮机，从而带动发电 太阳能 机发电。 光热转换 光电转换 光化转换 (3)若一台发电机组的装机容量为1200MW (1MW=10W),则一台发电机组10天发电 太阳能 集热器 度（一天工作20h);若这些 电能 <化学能 电能由热电转化效率为30%的火力发电厂提 供，需要完全燃烧 t煤。(q煤 A.内能太阳能电池光合作用 =3.0×107J/kg) B.内能太阳能电池 绿色植物 下册第二十章本章培优方案 6.A【解析】节约用水、用电，不浪费能源和人为毁坏物 品，可以缓解能源危机，A符合题意。关闭全部现有 D重点图片在线 的火力发电站，虽然可以节省能源，但是会影响人们 ①迅速变化②3×10③Y射线④X光片⑤红外 的正常生活，B不符合题意。停止使用石油、煤炭资 线⑥紫外线⑦电磁波⑧短⑨相同⑩3 源，虽然可以节省能源，但是很多地方没有条件改用 ®易错易混赏析 核能和太阳能，C不符合题意。很多地区没有条件大 易错辨析(1)× (2)×(3)×(4)/ (5) 力兴建水力和风力发电站，D不符合题意。 (6)X ©课外拓展提高 )A层基础训练 1.①③⑤②④ 1.电磁波3×10 2.电磁感应机械可再生 2.D3.B4.A5.A6.C7.AD 3.可再生1×101.05×105【解析】潮汐能属于可 DB层提升训练 再生能源。潮汐电站年发电量W=1.26×1012J,这些 1.<=【解析】甲、乙都是电磁波，它们在真空中的 传播速度是相等的。由题图可知，甲电磁波的波长大 电能使水的温度升高30℃时，水的质量为m=Q c水△t W 1.26×1012J 于乙电微波的波长：根据∫=无可知，甲电磁波的频 C水△t 4.2X102J/(kg·℃)X30℃=1X10'kg: 率小于乙电磁波的频率。 改用煤进行火力发电时，煤完全燃烧放出的热量Q数 2.A w1.26×1012J 40% =3.15×102J,则煤的质量为m 3.C【解析】不同的电磁波在真空中的传播速度是相同 Q 3.15×1012J 的，与电磁波的波长和频率无关，A、B错误。一台发 9 射的电磁波的频率小于二台发射的电磁波的频率，由 3.0X10J/kg=1.05X10kg. 4.D 入=厂可得，一台发射的电磁波的波长大于二台发射 5.D【解析】可燃冰、石油、页岩气都是储存在地下的能 源，其总量是一定的，开发利用后会逐渐变少，不能在 的电磁波的波长，C正确，D错误。 短时间内从自然界中得到补充，属于不可再生能源； 4.D【解析】高速公路两旁的隔音板只能阻断噪声的传 潮汐能是月球引力引起的潮涨潮落过程中产生的能 播，而不能防止噪声的产生。 量，是取之不尽、用之不竭的，属于可再生能源。 5.A【解析】微波炉是通过微波辐射引起被加热食物中 6.D 7.AD 水分子的高频率振动来加热食物的，它并不是利用微 >核心素养提升 波产生的热量来加热食物的，A错误。 6.D【解析】无论是广播电台还是电视台，发射电磁波 A【解析】太阳能是地球以外的能源，属于第一类能 源；核能是来自地球内部的能源，属于第二类能源。 均需要发射天线，A错误。任何电磁波在真空中传播 的速度都是相等的，B错误。发射天线可以发射不同 20.2开发新能源 频率的电磁波，所以广播电台发射的电磁波的频率不 ®课内基础闯关 一定比电视台发射的电磁波的频率高，C错误。广播 1.聚变 一次 电台与电视台发射的电磁波的根本区别是广播电台 发射的电磁波只有声音信号，而电视台发射的电磁波 2.A 3.C【解析】太阳能汽车在行驶过程中需要克服空气阻 既有声音信号，又有图像信号，D正确。 力以及其他阻力做功，A错误。蓄电池为太阳能汽车 7.D 8.AC 提供动力时，将化学能转化为电能，B错误。因为在能 第二十章 能源与能量守恒 量转化或转移过程中存在能量损失，所以太阳能汽车 不能将接收到的太阳能全部转化为机械能，C正确。 20.1能源 太阳能汽车先将太阳能转化为电能，再将电能转化为 机械能，D错误。 ®课内基础闯关 4.核裂变核聚变 1.C2.A3.A4.D 5.不可再生核裂变 5.B【解析】冰箱门打开后不关好，会增大冰箱的耗电， 6.C【解析】核反应堆中的核裂变是可以控制的，A错 浪费电能，A错误。白天尽量采用自然光，不开灯，可 误。太阳能是在太阳内部氢原子核发生聚变时释放 以节约电能，B正确。用煤气灶取暖，效率低，既浪费 的核能，它不是在人为条件下发生的，B错误。到目前 了能源，又对大气造成了污染，C错误。用洗衣机每 为止，人类获取核能只有核裂变和核聚变两种途径，C 次只洗一件衣服，既浪费了水资源，又浪费了电能，D 正确。氢原子核只有在超高温下才能发生聚变，D 错误。 错误。 下册参考答案 7.D【解析】核电站在发电过程中，核能先转化为水的 :6.C【解析】“饮水鸟”运动时的能量转化过程遵循能量 内能，水受热温度升高时会产生大量的水蒸气，水蒸 守恒定律，A错误。由题意可知，“饮水鸟”与外界通 气膨胀对外做功，推动汽轮机转动，将内能转化为机 过热传递发生了能量的转移，因此，如果没有能量补 械能，汽轮机带动发电机运转，发电机将机械能转化 充，“饮水鸟”会停止运动，B错误。下球中乙醚汽化的 为电能。故能量转化顺序是核能→内能>机械能→ 过程，是通过热传递的方式改变了内能大小，C正确。 电能。 “饮水鸟”中乙醚通过热传递使内能增加，而不是通过 8.D 将机械能转化为内能，D错误。 9.可再生机械 7.内能方向性8.B 10.B >课外拓展提高 >课外拓展提高 1.方向不变2.电内 1.核裂变（或链式反应）原子氢 3.机械电【解析】食物也是一种“燃料”，食物在体内 2.裂变电不可再生3.聚变二次 “燃烧”时，一部分能量用来维持体温，此时食物提供 4.热传递2.1×100.7【解析】水吸收太阳能后水 的化学能转化为内能；食物提供的化学能还可以转化 温升高，这是通过热传递的方式改变了水的内能；水 为人的机械能（为人跑步、行走等提供动力）；人体内 吸收的热量为Q暖=c水m水(t一1。）= 还会产生微弱的生物电流，所以食物提供的化学能还 4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(70℃-20℃)= 可以转化为电能。 2.1X10J,需要完全燃烧焦炭的质量m=Q整=Q睡 4.不可能违背了能量守恒定律【解析】这个装置是 9 不可能实现的，因为能量的转化和转移具有方向性 2.1×101=0.7kg。 能量在转化过程中必然会有一部分转化为内能或做 3×10J/kg 额外功消耗掉，这些能量不能重新加以利用。 5.D6.D 5.C 7.D【解析】太阳能电池把太阳能转化为电能；通过光 6.B【解析】水果电池是把化学能转化为电能，A正确。 合作用，绿色植物把太阳能转化为化学能；太阳能集 电磁感应现象是将机械能转化为电能，B错误。光合 热器把太阳能转化为内能。所以①是太阳能电池， 作用是把光能转化为化学能，C正确。钻木取火时克 ②是绿色植物，③是内能。 服摩擦做功，使钻头和木头的内能增加，把机械能转 8.ABC【解析】太阳能分布广阔，获取方便，可以从自 化为内能，D正确。 然界中直接获取；太阳能安全、清洁，利用太阳能不会 7.D8.C 污染环境；太阳能虽然分布广阔，但并不是每时每刻 9.A【解析】弯折铁丝时，铁丝弯折处的温度会升高，这 都能使用，所以我们仍需要开发新能源。 是通过做功的方法使物体的内能增加，其能量转化是 D核心素养提升 机械能转化为内能。题图甲中活塞迅速下压时，机械 (1)裂变一次(2)汽化吸收(3)2.4×10 能转化为内能。题图乙中盒盖飞出时，内能转化为机 96000 械能。题图丙是压缩冲程，机械能转化为内能。题图 【解析】(1)核电站主要利用核裂变的可控链式反应来 丁是做功冲程，内能转化为机械能。故甲、丙符合题意。 发电；核能可从自然界中直接获取，属于一次能源。 10.ABC (2)蒸汽发生器中的水是液体，被加热后变成了水蒸气， 水蒸气是气体，水由液态变为气态是汽化，汽化吸热。 核心素养提升 B【解析】运动的水流冲击水轮使水轮转动，水的动 (3)一台发电机组10天发电量为W=Pt=1200× 能转化为水轮的动能，A正确。流水冲击水轮机带动 103kW×10×20h=2.4×10kW·h=2.4×108度 发电机发电时，因为存在摩擦，所以减少的水能只有 W =8,64×10“J,由y一Q4×10%可得，完全燃烧煤 一部分转化为电能，即减少的水能大于发电机产生的 电能，B错误。拦河大坝的作用是提高上游水位，从而 放出的热量Q敏= W_8.64×104 =2.88×105J,则 30% 增大水的重力势能，C正确。流水通过水轮机带动发 完全燃烧煤的质量为m=Q=2.88×105」 电机发电后，水的机械能一部分转化成了电能，故水 Γ3.0×10J/kg =9.6 的机械能减小，D正确。 ×102kg=96000t。 20.4能源、环境与可持续发展 20.3能量的转化与能量守恒 )课内基础闯关 D课内基础闯关 1.热温室效应 二氧化碳 1.能量转化2.转移转化 2.D3.C4.A5.A6.D7.A 3.A4.B ©课外拓展提高 5.转化转移总量 1.①②③④①③④ 12 九年级物理HY版