第二十二章 能源与可持续发展（举一反三讲义）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理讲义以“能源与可持续发展”为主题，通过思维导图系统梳理能源分类、利用历程、面临挑战及新能源发展的知识脉络，用表格呈现核心素养与具体目标的对应关系，清晰标注能源分类、能量转化方向性等重难点。 讲义亮点在于“典例+变式”分层练习设计，如通过区分风能与化石能源类别（典例2）培养科学思维，结合家庭节能方案设计（知识点四）提升科学探究能力。方法技巧部分提供能源分类判断步骤和方案评估维度，基础学生可掌握判断方法，优秀学生能深化实践设计，助力教师实施精准教学。

第二十二章 能源与可持续发展 目 录 【学习目标】 1 【思维导图】 4 【知识梳理】 5 知识点一：能源的分类与人类利用历程 5 知识点二：能源利用面临的挑战 6 知识点三：新能源的发展 8 知识点四：新能源的发展 11 【方法技巧】 14 方法技巧1 能源分类判断技巧 14 方法技巧2 节能方案设计与评估思路 14 【巩固训练】 15 【学习目标】 （一）学习目标 核心素养 具体目标内容 物理观念：建立“能源分类-利用历程-挑战-新能源开发”的完整认知，理解能量转化的方向性，形成“资源有限、可持续发展”的能源观。 科学思维：通过能源分类、新能源原理对比，培养分类总结、逻辑推理能力。 1. 能区分一次能源与二次能源；可再生能源与不可再生能源，列举常见实例。 2. 了解人类从柴薪时代到化石能源时代的转变标志，明确化石能源的形成原因。 3. 理解能量转化与转移的方向性；知晓化石能源消耗增长趋势及枯竭风险，了解化石能源使用对环境的影响。 4. 理解核能的产生，区分核裂变与核聚变的原理、应用；知晓太阳能的两种直接利用方式；了解风能、海洋能的利用形式。 5. 知晓保温材料的保温原理，明确热导率与保温性能的关系，了解新能源汽车替代燃油汽车的节能与环保意义。 科学探究：通过家庭能源调查与节能方案设计，提升实践探究、问题解决能力。 应用能力：将能源知识转化为分析实际问题、设计实践方案的工具，培养知识迁移与综合应用能力。 1. 能准确区分不同能源的类别，并结合实例说明判断依据。 2.能解释能量转化方向性的实例；能说明核电站、太阳能热水器的能量转化过程；能分析保温材料的选择依据。 3. 能参照教材方案开展家庭能源调查，选取优化对象，设计简单的节能方案，并能通过模型测试检验方案有效性。 4.能从节能、环保、可行性等角度评估节能方案，能收集证据论证新能源汽车替代燃油汽车的合理性。 科学态度：形成“重视资源保护、践行可持续发展”的学习与生活习惯。 社会责任：理解能源问题的全球性与紧迫性，培养关注科技发展、为环保节能贡献力量的意识。 1.体会“能量守恒但可利用能源有限”的辩证关系，养成尊重科学规律、重视能源节约的习惯。 2. 通过我国核电技术、碳捕集技术等成就，感受物理知识对解决能源问题的实用价值，激发学习兴趣。 3. 理解“碳达峰、碳中和”的意义，树立可持续发展理念，主动参与家庭与社会的节能行动，增强能源安全意识。 4. 在跨学科实践中，能与小组成员分工协作，完成调查、方案设计、模型测试与交流展示。 （二）重点难点 1.重点 （1）能源的分类标准及常见能源的类别判断。 （2）能量转化与转移的方向性，能源利用面临的核心挑战。 （3）核能的产生原理，核裂变与核聚变的区别及典型应用。 （4）太阳能的直接利用方式及原理，新能源的利用形式。 （5）家庭能源调查的方法，节能方案的设计思路与评估维度。 2.难点 （1）能量转化方向性的理解。 （2）核裂变与核聚变的原理辨析。 （3）保温材料的保温原理与选择依据。 （4）节能方案的可行性评估。 （5）从能源安全、环保、经济等多维度论证新能源替代传统能源的意义。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一：能源的分类与人类利用历程 1. 能源的定义与分类 （1）定义：能为人类提供能量的物质资源，是人类文明进步的基础和动力。 （2）分类： 按获取方式分： ①一次能源：直接从自然界获取的能源（如煤、石油、天然气、水能、风能、太阳能）； ②二次能源：无法直接获取，需通过消耗一次能源转化得到的能源（如电能，通常由其他能源转化而来，便于输送和转化）。 按是否可再生分： ①不可再生能源：短期内无法从自然界补充的能源（如化石能源：煤、石油、天然气；核燃料）； ②可再生能源：短期内可从自然界补充的能源（如水能、风能、太阳能、生物质能）。 2. 人类利用能源的历程 （1）柴薪时代：从利用自然火到人工火，以柴薪为主要能源，持续近一万年，部分地区仍在使用。 （2）化石能源时代：蒸汽机发明是重要里程碑，机械动力替代人力/畜力，主要能源转向煤、石油、天然气，推动人类进入工业化社会。 （3）化石能源的形成：千百万年前埋在地下的动植物，经漫长地质年代演化形成，属于不可再生能源。 核心区分一次能源与二次能源的关键是“是否直接从自然界获取”；区分可再生与不可再生的关键是“短期内是否可补充”，注意电能一定是二次能源，化石能源一定是不可再生一次能源。 【典例1】（2025·山东淄博·中考真题）下列关于能源、信息、宇宙和粒子的说法正确的是（　　） A．风能、水能都属于可再生能源 B．石油、太阳能都属于清洁能源 C．手机、声呐都利用电磁波传递信息 D．银河系、太阳、地球、中子、分子是按照尺度由大到小的顺序排列的 【典例2】（2025·江苏淮安·中考真题）下列能源中属于可再生能源的是（　　） A．煤 B．天然气 C．石油 D．风能 【变式1】（2025·江苏徐州·中考真题）蓝藻能在水中快速生长，科学家尝试控制它们的光合作用来产生电能，使蓝藻成为一种新能源。下列关于这种新能源的说法，正确的是（　　） A．是一种化石能源 B．来源于太阳 C．属于非清洁能源 D．属于不可再生能源 【变式2】（2025·四川·中考真题）（多选）川西高原是我国重要的清洁能源基地，水能、风能、太阳能和地热能资源十分丰富。关于能量和能源，下列说法正确的是（　　） A．水能属于可再生能源 B．风能属于不可再生能源 C．太阳能是可再生能源 D．地热能是不可再生能源 【变式3】（2025·海南·中考真题）火箭使用的燃料甲烷是天然气的主要成分，天然气属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；利用甲烷作为燃料主要是因为它的热值 （选填“大”或“小”）。 知识点二：能源利用面临的挑战 1. 能量转化与转移的方向性 （1）原理：能量守恒，但涉及热现象的能量转化和转移具有不可逆性（方向性）。 （2）实例： ①汽车制动时，动能转化为轮胎、地面的内能，无法自动转化为动能驱动汽车； ②热量只能自发从高温物体转移到低温物体，反之需消耗其他能量（如冰箱制冷需耗电）。 （3）结论：人类利用能源的过程是能量转化/转移的过程，可利用的能源是有限的，因此需节约能源。 2. 化石能源的枯竭风险 消耗趋势：世界人口增长和经济发展导致能源消耗量持续增长，化石能源长期大规模开采将最终耗尽（如2022年全球能源消耗量折合标准煤达205亿吨）。 3. 能源利用的环境污染 主要危害： ①化石燃料燃烧产生大量二氧化碳，加剧温室效应； ②燃料含杂质，燃烧生成二氧化硫等有害气体； ③不完全燃烧产生粉尘和一氧化碳，危害人体健康与环境。 4. 燃煤发电的清洁技术 （1）发电原理：煤燃烧加热水产生高温高压水蒸气，推动汽轮发电机组发电（二次加热可提高效率）。 （2）清洁措施： ①燃烧前洗选煤去除杂质； ②燃烧后对烟气进行脱硫、脱硝、除尘处理； ③碳捕集技术：收集烟气中二氧化碳制成液态产品，助力“碳达峰碳中和”。 区分“能量守恒”与“可利用能源有限”的核心是能量转化的方向性；燃煤清洁技术的核心是“减少杂质输入”和“净化尾气输出”。 【例3】（2025·江苏宿迁·中考真题）能源是人类社会发展的物质基础，下列能源的开发与利用有利于实现我国提出的“碳达峰”“碳中和”目标的是（　　） A．煤炭 B．石油 C．太阳能 D．天然气 【例4】（2025·黑龙江哈尔滨·中考真题）小明乘坐高铁列车从北京南站到上海虹桥站，高铁列车利用的电能属于 （选填“清洁型”或“污染型”）能源。如图是列车时刻表，计算该次列车从北京南站到上海虹桥站的平均速度是 km/h。（为方便计算，数据做了适当调整） 站名 到站时间 开车时间 里程/千米 北京南 始发 14：45 0 济南西 16：25 16：27 406 南京南 18：24 18：26 1023 上海虹桥 19：45 终点 1350 【变式1】（2025·江苏苏州·中考真题）关于能量的转化和转移，下列说法不正确的是（　　） A．金属汤勺放在热汤中，温度升高，内能减小 B．核电站利用核裂变释放的能量来发电 C．汽油机的做功冲程主要将内能转化为机械能 D．能量的转移和转化具有方向性，需要节约能源 【变式2】（2025·湖北·二模）人类的发展离不开能源，实现“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。同学们对能源的有关问题进行了讨论，下列说法正确的是（   ） A．太阳能电池可以将电能转化为太阳能 B．目前，核电站利用核聚变释放的核能发电 C．煤、石油、天然气、地热能是可再生能源 D．电动汽车替代燃油汽车，会减少碳的排放 【变式3】（2025·吉林长春·二模）2024年5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续航里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破（）。下列说法正确的是（　　） A．氢能转化的过程具有方向性 B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多 C．燃烧100kg的液氢一定能释放1.4×1010J的热量 D．氢能重卡的热机效率可高达100％ 知识点三：新能源的发展 1. 核能 （1）产生：原子核分裂（裂变）或结合（聚变）时释放的惊人能量。 （2）核裂变： 原理：用中子轰击质量较大的原子核（如铀235），使其分裂为两个中等质量原子核，同时产生新中子，引发链式反应（持续裂变释放大量能量）。 应用： ①不可控链式反应：原子弹； ②可控链式反应：核电站（核反应堆中实现，我国“华龙一号”为第二代百万千瓦级核电技术，处于世界先进地位）。 能量转化：核能→内能→机械能→电能。 （3）核聚变（热核反应）： 原理：超高温高压下，质量小的原子核（如氘核、氚核）结合成新原子核（如氦核），释放巨大能量。 应用： ①不可控：氢弹； ②自然存在：太阳内部（氢核聚变，“核能火炉”已燃烧近50亿年）。 发展方向：可控核聚变探索（我国EAST环流器实现1000s以上长时间运行，“神光Ⅲ”开展激光约束核聚变研究），海水中氘核丰富，有望彻底解决能源问题。 （4）核安全与核废料处理： ①核反应堆封闭在厚钢筋混凝土壳中，防止射线泄漏； ②核废料具有放射性，需放入特殊容器封存后深埋人烟稀少地区； ③我国坚持安全有序发展核电，第四代高温气冷堆安全性提升，可自主保持安全状态。 2. 太阳能 利用方式： （1）直接利用： ①光-内转化（集热器）：平板式集热器通过涂黑吸热板吸收太阳辐射，加热管道内水流（箱面玻璃减少热量散失）； ②光-电转化（太阳能电池）：将太阳能转化为电能，使用寿命长，应用于航空航天、通信、日常用电器（电灯、计算器）。 （2）间接利用：化石燃料是古代动植物储存的太阳能，水能、风能等也源于太阳能。 3. 其他新能源 （1）风能：通过风力发电机转化为电能，我国建成多个“风车田”。 （2）海洋能：如潮汐能，我国建设数座潮汐电站，通过潮汐涨落驱动发电设备。 区分核裂变与核聚变的关键是“原子核的变化（分裂/结合）”和“反应条件（普通条件/超高温高压）”；太阳能直接利用的两类方式需明确能量转化路径。 【例5】（2025·四川达州·中考真题）近年来我国新能源汽车技术飞速发展。下列说法正确的是（　　） A．锂电池储存的电能是一次能源 B．电动汽车利用充电桩充电，电动汽车是用电器 C．新能源汽车的动能回收过程是电能转化为机械能 D．电动汽车人工智能系统所使用的芯片主要由超导材料制成 【例6】（2025·广东广州·中考真题）如图所示的“风光互补”路灯，其太阳能电池板和风力发电机产生的电能，输送至蓄电池储存起来，供路灯照明使用； (1)工作时，风力发电机将 能转化成电能，太阳能电池板将 能转化成电能，风能和太阳能是 （选填“可再生”“不可再生”）的 （选填“一次”“二次”）能源； (2)蓄电池储存的电能为4.8kW·h，若全部用于路灯供电，可供额定功率为80W的路灯正常发光 h。 【变式1】（2025·山东济宁·一模）如图所示，某公园安装的“智能脚蹬车”配备了太阳能电池板和遮阳伞，可实现太阳能发电、锂电池存储、运动数据分析处理等功能。健身者通过手机扫码连接“智能脚蹬车”后，就可以收集其运动数据。下列说法不正确的是（    ） A．手机与“智能脚蹬车”通过电磁波传输数据 B．锂电池在供电过程中将电能转化为化学能 C．太阳能电池板主要是由半导体材料制成的 D．“智能脚蹬车”利用的太阳能是可再生能源 【变式2】（2025·陕西西安·模拟预测）我国为了减少碳排放保护环境，不断地开发新能源，下列选项中不属于利用新能源的是（　　） A．光伏发电 B．火力发电 C．风力发电 D．潮汐发电 【变式3】（2025·湖北·二模）“中国环流三号”是我国目前设计参数最高、规模最大的核聚变大科学装置，也被称为中国的新一代“人造太阳”。下列说法正确的是（   ） A．核聚变产生的核能是不可再生能源 B．核聚变的原料是相对原子质量较大的铀核 C．核反应中辐射出的射线是一种波长很短的超声波 D．“人造太阳”运行时，同原子弹爆炸时所发生的核反应相同 知识点四：跨学科实践——为节约能源设计方案 1. 项目核心：优化家庭能源使用 实施步骤：调查家庭能源使用情况→选取优化对象→确定改进方法→制订与检验方案→展示交流。 2. 家庭能源调查 （1）调查内容：能源用途（采暖、做饭、生活热水、制冷、交通等）、能源类型（可再生/不可再生）、年消耗量。 （2）调查方法：参照教材表1设计表格统计，明确能源消耗较多的重点领域（如采暖、制冷、交通）。 3. 优化对象选取与改进方法 （1）选取原则：优先改进能源消耗多、优化潜力大的领域。 （2）改进方法： ①使用新能源（如太阳能热水器、新能源汽车）； ②提高能源使用效率（如房屋保温）； ③优化使用行为（调高空调温度、减少不必要用车）。 4. 典型节能方案设计 方案一：房屋保温 （1）设计思路：减少房间与外界热传递（参考羽绒服保暖原理，用保温材料“包裹”房间）。 （2）材料选择： ①关键参数：热导率（越小保温性越好），厚度越大、接触面积越小，保温效果越好； ②评估维度：环保性、价格、耐火性、安装难度（参考教材表2热导率数据，如聚苯板、纸张热导率低）。 （3）方案细节：确定保温材料安装位置（外墙、窗户、入户门）、尺寸、处理方式。 （4）模型测试：制作简易房屋模型，分别放入无保温材料和有保温材料的模型中，放入冰块，相同环境下放置相同时间，通过比较冰块质量变化评估保温效果。 方案二：家庭用车优化（新能源汽车替代燃油汽车） 调查论证： ①节能环保性：对比两者能耗，考虑能源生产转化效率、生产过程能耗； ②使用需求：调查日常行驶路程、地区气候、充电桩分布，判断是否满足需求； ③能源安全：我国石油高度依赖进口，使用新能源汽车可提升能源安全。 5. 展示与交流 要求：方案需有确凿证据和合理推理支撑，通过辩论会、展板、论坛等形式交流，找出不足并改进，归纳优化方法，估算节能效果（家庭及全国范围）。 方案设计的核心是“针对性”（基于家庭实际能耗情况）和“可行性”（综合考虑效果、成本、使用需求）；模型测试的关键是控制变量（相同环境、相同时间、相同冰块）。 【例7】（2025·山西·模拟预测）“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。 【变式1】（2025·贵州遵义·一模）人们希望设计出依靠自然资源保持室内冬暖夏凉的建筑。如图是某同学设计的节能小屋简图，小屋的南面有一扇窗户，图中标注了夏至日、春（秋）分日、冬至日正午太阳所在的位置（用“○”表示太阳）。已知在春分日→夏至日→秋分日的半年内，每天正午太阳位于图中区域Ⅰ以内：在秋分日→冬至日→春分日的半年内，每天正午太阳位于图中区域Ⅱ以内。该同学希望太阳在区域Ⅰ以内时阳光不能射入窗户，在区域Ⅱ以内时能射入窗户。请回答下列问题： (1)这一设计是通过调节哪种能量的多少，来保持小屋内冬暖夏凉的？ (2)请根据设计目的，判断屋檐末端应沿虚线延伸到A点还是B点？请写出你作出此判断所依据的光学原理。 【变式2】（2025·北京·模拟预测）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 【变式3】气凝胶是一种多孔类似海绵结构的固体，如图所示，其具有高效吸音效果，对油渍有超快、超高的吸附能力，这种新材料的密度最小为，看似脆弱不堪，其实非常坚固，能承受高达1400℃的温度，且具有隔热性好、弹性好等特点。这种新材料不适合制造（    ） A．消防服 B．厨房吸污毛巾 C．冰箱散热片 D．会场吸音板 【方法技巧】 方法技巧1 能源分类判断技巧 第一步：判断是否直接从自然界获取→直接获取为一次能源，间接获取为二次能源（电能必为二次能源）。 第二步：对一次能源，判断短期内是否可补充→可补充为可再生，不可补充为不可再生（化石能源、核燃料必为不可再生）。 方法技巧2 节能方案设计与评估思路 设计思路：①明确节能目标（减少某类能源消耗）；②结合物理原理（如保温利用热传递规律，新能源利用能量转化）；③选取可行方法（材料、技术、行为优化）。 评估维度：①节能效果（减少能耗量）；②可行性（成本、安装/操作难度、使用需求匹配度）；③环保性（减少污染物排放）；④社会效益（如能源安全、推广价值）。 关键提醒：分析能源问题时，需兼顾“科学原理”“实际应用”“社会意义”三个层面；设计方案时，务必基于实际调查数据，避免主观臆断 【巩固训练】 1．（2025·黑龙江哈尔滨·中考真题）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 2．（2025·青海西宁·中考真题）物理学在能源、信息、材料等领域的发展中有重要作用，下列说法错误的是（　　） A．中国实现了珠穆朗玛峰峰顶5G网络覆盖，5G信号传递利用了次声波 B．青海绿电资源丰富，目前主要利用的有水能、太阳能、风能 C．在光导纤维制成的光缆中，用激光短时间内可以传递大量信息 D．“华龙一号”是中国核电技术走向世界的国家名片，它利用核裂变发电 3．（2025·江苏镇江·中考真题）核电站利用核反应堆提供的能量发电，以下说法正确的是（    ） A．核能属于可再生能源 B．核能转化为电能的效率可达100% C．核电站中冷却水温度升高，水分子的无规则运动加剧 D．核反应堆产生的中子带正电 4．（2025·江苏常州·中考真题）下列能源中，属于不可再生能源的是（　　） A．水能 B．风能 C．化石能源 D．太阳能 5．（2025·湖北武汉·中考真题）2025年5月14日，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组实现连续安全稳定运行1000天，持续向社会稳定输送清洁电能超370亿度，如图所示是“华龙一号”全球首堆外景。下列有关说法错误的是（    ） A．核能属于不可再生能源 B．核电站利用核反应堆通过可控核裂变释放核能 C．核反应堆将核能直接转化为电能 D．核废料具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方 6．（2025·四川宜宾·中考真题）全世界能源的消耗逐年上涨，探索各种可再生能源的利用是人类要解决的一个重要课题。下列举措中不符合这个课题的是（　　） A．利用煤的化学能转化为电能 B．利用水的机械能转化为电能 C．利用风能转化为电能 D．利用太阳能转化为电能 7．（2025·河南南阳·一模）关于能源、材料和信息技术，下列说法正确的是（   ） A．太阳内部每时每刻都在发生裂变，释放巨大的核能，属于可再生能源。 B．北斗卫星导航系统是我国自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，它是通过电磁波提供定位服务的 C．超导体是制造LED灯的核心材料，可节能并提高灯的利用效率 D．光导纤维是利用激光来传递信息的，激光在光导纤维中始终沿直线传播 8．（2025·湖北·三模）我国研发的“玲龙一号”核电机组，是全球首个多功能模块化的小型核电机组。下列关于核能的说法正确的是（　　） A．核能发电是利用可控核聚变 B．核能是化石能源，是一次能源 C．利用核能发电并不是直接将核能转化成电能 D．利用核能发电不用考虑环境污染 9．（2025·湖北·二模）近年来我国在科技领域取得了辉煌成就。下列说法正确的是（   ） A．北斗卫星导航系统利用电磁波传递信息 B．“天河二号”超级计算机的芯片是用超导体制成的 C．“华龙一号”核电站的核反应堆利用核聚变获取能量 D．“嫦娥五号”将月壤样品从月球带回地球后，月壤的质量变大 10．（2025·云南丽江·一模）近年来，我国在科技和工程领域取得了许多成就，下列说法不正确的是（    ） A．华龙一号利用核裂变释放核能，原子核由质子和中子构成 B．玉龙涡轴航空发动机能将航空燃油燃烧放出的热量全部转化为机械能 C．超级计算机的芯片是由半导体材料制成的 D．空间站的太阳能电池板将太阳能转化成电能为空间站供电，太阳能属于可再生能源 11．（2025·四川成都·二模）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 12．（2025·山东威海·二模）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 13．（2025·河南新乡·二模）（多选）小明对我国科技发展的成就进行了梳理。下列说法正确的是（    ） A．“甘肃酒泉风电基地”，风电站利用可再生能源发电 B．“中国空间站”，物资从地面被运到空间站后质量减小 C．“‘华龙一号’核电站”，核电站利用核裂变产生的能量发电 D．“鹊桥二号中继卫星”，卫星在太空中通过超声波向地面接收站传递信息 14．（2025·河南安阳·模拟预测）（多选）物理学的发展推动了社会的进步，下列有关说法正确的是（　　） A．垃圾分类有利于环保和节约能源 B．光纤通信具有抗干扰、信号衰减小的特点，适用于远距离、大容量信息传输 C．月球绕地球运动，地球绕太阳运动，说明太阳是宇宙的中心 D．鉴别人民币真伪的验钞机一般使用的是红外线 15．（2025·黑龙江牡丹江·一模）能源利用的实质是能量的转化或转移，因为能量的转化或转移具有 性，所以，人类可利用的能量不断减少，开发利用新能源是当务之急。太阳能是一种新能源，它来自于太阳内部的 （选填“核裂变”或“核聚变”）过程。 16．（2025·山东德州·中考真题）2025年5月，被称为“新一代人造太阳”的“中国环流三号”托卡马克装置在四川绵阳实现百万安培亿度H模，如图所示。其产生能量的原理与太阳发光发热的原理一样，是我国自主研发的可控 （选填“核聚变”或“核裂变”）大科学装置。 17．（2025·西藏·中考真题）为了保障天然气的使用安全，家庭须安装天然气泄漏报警器。当报警器检测到空气中天然气浓度超标时，会自动报警。泄漏的天然气弥散到空气中属于气体的 现象；天然气是 能源，我们要节约使用。 18．（2025·江苏盐城·中考真题）如图所示为全球首个全潜式深远海智能渔业平台，平台为三立柱结构。若立柱浸入海水的总体积为7.5×103m3，则立柱受到的浮力为 N；平台上的风机利用风能工作，风能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，风机每小时可发电4000kW·h，相当于完全燃烧 kg焦炭放出的热量。（q焦炭=3×107J/kg，ρ海水取1×103kg/m3，g取10N/kg） 19．（2025·广西·中考真题）太阳能可以从自然界源源不断地得到，它 （选填“是”或“不是”）一种可再生能源。我国月球车在月球上利用太阳能电池将太阳能转化为 能，供月球车使用。 20．（2025·四川凉山·中考真题）光伏发电产业是我国低碳经济的亮点之一。光伏发电使用的太阳能板（如图）主要是将太阳能转化为 能，太阳能来自于太阳内部的核 （选填“聚”或“裂”）变。 21．（2025·山东威海·中考真题）搭载“天问二号”探测器的火箭升空时，由于摩擦，部分机械能转化为空气和箭体的内能，这些消耗的能量不能再自动地被用来推动火箭，说明能量的转化具有 ；我国自主研发的“偏二甲肼”火箭燃料属于 （选填“一次”“二次”）能源。 22．（2025·河北·中考真题）“华龙一号”是我国自主研发的第三代核电技术。核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电厂的电能源源不断地输送到千家万户，用户用电给水加热，水在升温的过程中比热容 （选填“变小”“不变”或“变大”）。 23．（2025·宁夏银川·三模）“东数西算”工程是指东部的数据算力需求引导到西部处理，因为西部有充足水电、风电、光伏发电等，并且年均气温较低，可通过自然风冷降低散热成本。水能、风能、光能都属于 能源填“可再生”或“不可再生”，计算机芯片处理数据时会产生大量热，这是因为电流具有 效应。 24．（2025·江苏徐州·一模）我国发射的“天舟二号”货运飞船与“天和”核心舱进行了自主交会对接。对接后若以核心舱为参照物，“天舟二号”货运飞船是 的；发射时使用液态氢作为燃料是因为氢的 大；在太空中还可以用太阳能电池板提供电能，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 25．（2025·黑龙江牡丹江·二模）天然气作为汽车燃料，具有热值高、排气污染小等优点，完全燃烧0.01m3的天然气可放出 J的热量（天然气的热值为3.6×107J/m3），天然气属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 26．（2025·辽宁盘锦·二模）“可燃冰”是 （选填“一次”或“二次”）能源。1dm3的可燃冰完全燃烧放出的热量为8.4×106J，这些热量全部被水吸收，可以使 kg的水从60℃加热至沸腾。[气压为1标准大气压，c水=4.2×103J/（kg•℃）] 27．（2025·云南昆明·二模）图中的白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程，水能属于 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。超导材料出现以后，人们首先想到的就是利用超导体的 特性实现远距离大功率输电，可以无损耗输送极大的电流。 28．（2025·新疆·一模）一首歌中唱到“天上有个太阳，水中有个月亮”。太阳每时每刻都在向地球辐射光和热，太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。水中的月亮是月光在水面发生 （选填“镜面”或“漫”）反射形成的虚像，水中的月亮到水面的距离 （选填“大于”、“小于”或“等于”）天上的月亮到水面的距离。 29．（2025·陕西西安·模拟预测）1月1日，全球最大“华龙一号”核电基地一福建漳州核电1号机组首次并网成功，开始向电网送电，它利用如图所示的核反应释放能量来发电，这种反应叫核 （选填“聚”或“裂”）变；原子核由质子和中子组成。原子核发生变化时，释放的能量被称为核能，核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 30．（2025·广东·模拟预测）原子核由 和中子构成。原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”用于研究如图所示的核反应，这是通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的能量。 31．（2025·四川泸州·二模）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。 32．（2025·山东滨州·中考真题）2025年5月8日，我国首个“风光火储一体化”特高压工程——陇东至山东±800千伏特高压直流工程竣工投产。工程西起甘肃庆阳换流站，东至山东东平换流站，采用双八百（±800千伏额定电压、800万千瓦额定容量）特高压直流输电技术，输电距离915公里，每年可向山东省输送电量超过360亿千瓦时，每年减少燃煤消耗约1085万吨，减少二氧化碳排放约1490万吨，减少二氧化硫排放约1800吨，减少氮氧化物排放约2700吨，环境效益显著，对于加速我国电力绿色低碳转型、助力实现“双碳”目标具有重要意义。 (1)图甲中，风力发电机组工作时将机械能转化为 能； (2)如图乙，若太阳能电池板的面积为2m2，光电能量转化效率为20%，则在1000W/m2的光照强度下，每小时可以输出多少电能？ (3)若高压输电线每千米的电阻为0.2Ω，在双八百（额定功率等于额定容量）输电技术下，该工程每根输电线每秒放出多少热量？这些热量相当于完全燃烧多少kg的煤放出的热量？（煤的热值q煤=3×107J/kg） (4)东平换流站将800kV的特高压经降压变压器逐级降低成380V或220V的用户所需电压。该电压仍远超人体安全电压，所以，为确保用电安全，日常生活中要做到：不 低压带电体，不靠近高压带电体； (5)陇东地区丰富的风、光资源发电，提供超50%的绿色电能，与传统火力发电相比，请列举一条风、光发电的优点 。 33．（2025·山东青岛·中考真题）能量与生产生活及社会发展密切相关，它是由不同能源提供的。我国大力发展风能和太阳能等新能源，在新能源的开发和利用方面走在了世界前列。 (1)下列属于可再生能源的是 （填写序号）。 ①核能    ②水能    ③天然气    ④石油 (2)2024年9月，我国自主研制的全球单机容量最大的海上风电机组“”成功并网发电，标志着我国在超大型海上风力发电技术上取得了重大突破。它每年的发电量可达，相当于 煤完全燃烧放出的热量（）。 (3)太阳能是人类能源的宝库，人们利用太阳能的方式有多种。 ①太阳能热水器是通过 的方式增加水的内能。某太阳能热水器能将吸收太阳能的转化为水的内能，它将质量为，初温为的水加热到，需吸收的太阳能为 J。 ②小明想设计一款高效节能的太阳能路灯，光控开关S1白天和触点1接触，太阳能电池板为蓄电池充电，晚上和触点2接触，蓄电池给路灯供电。时控开关S2晚上12点前与触点3接触，电功率较大的路灯L1发光，晚上12点后与触点4接触，电功率较小的路灯L2发光。现有太阳能电池板、蓄电池、路灯L1和L2、单刀双掷开关S1和S2，请帮小明设计并连接符合要求的太阳能路灯电路图。 34．（2025·新疆·一模）“凌风号”是国内首个成功下线的12兆瓦级陆上风电机组，助推国家能源结构优化升级，助力实现“双碳”目标。 (1)风电机组利用闭合电路的部分导体切割 将风能转化为电能，产生的电能属于 次能源。能量在转化过程中具有 性。 (2)当风吹过风电机叶片时，叶片两侧的气流速度不同会形成压力差推动叶片旋转，流速较大的一侧叶片受到空气的压强 （选填“较大”或“较小”）；叶片和空气摩擦的过程中失去电子会带上 （选填“正”或“负”）电荷。某风电机的一个叶片质量为，体积约为，已知制作叶片材料的平均密度约为，则叶片的空心比（空心体积占总体积的比值）为 %。 (3)已知风电机每秒捕获的风能与风速的三次方成正比，与叶轮直径的二次方成正比；若甲乙两个风电机分别在风速为和的情况下捕获的风能之比为，则甲乙两个风电机的叶轮直径之比为 ，乙风机在风速为的情况下每秒捕获的风能为，风能转化为电能的效率始终为40%，当风速为时乙风机的发电功率为 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二十二章 能源与可持续发展 目 录 【学习目标】 1 【思维导图】 4 【知识梳理】 5 知识点一：能源的分类与人类利用历程 5 知识点二：能源利用面临的挑战 7 知识点三：新能源的发展 11 知识点四：新能源的发展 15 【方法技巧】 19 方法技巧1 能源分类判断技巧 19 方法技巧2 节能方案设计与评估思路 20 【巩固训练】 20 【学习目标】 （一）学习目标 核心素养 具体目标内容 物理观念：建立“能源分类-利用历程-挑战-新能源开发”的完整认知，理解能量转化的方向性，形成“资源有限、可持续发展”的能源观。 科学思维：通过能源分类、新能源原理对比，培养分类总结、逻辑推理能力。 1. 能区分一次能源与二次能源；可再生能源与不可再生能源，列举常见实例。 2. 了解人类从柴薪时代到化石能源时代的转变标志，明确化石能源的形成原因。 3. 理解能量转化与转移的方向性；知晓化石能源消耗增长趋势及枯竭风险，了解化石能源使用对环境的影响。 4. 理解核能的产生，区分核裂变与核聚变的原理、应用；知晓太阳能的两种直接利用方式；了解风能、海洋能的利用形式。 5. 知晓保温材料的保温原理，明确热导率与保温性能的关系，了解新能源汽车替代燃油汽车的节能与环保意义。 科学探究：通过家庭能源调查与节能方案设计，提升实践探究、问题解决能力。 应用能力：将能源知识转化为分析实际问题、设计实践方案的工具，培养知识迁移与综合应用能力。 1. 能准确区分不同能源的类别，并结合实例说明判断依据。 2.能解释能量转化方向性的实例；能说明核电站、太阳能热水器的能量转化过程；能分析保温材料的选择依据。 3. 能参照教材方案开展家庭能源调查，选取优化对象，设计简单的节能方案，并能通过模型测试检验方案有效性。 4.能从节能、环保、可行性等角度评估节能方案，能收集证据论证新能源汽车替代燃油汽车的合理性。 科学态度：形成“重视资源保护、践行可持续发展”的学习与生活习惯。 社会责任：理解能源问题的全球性与紧迫性，培养关注科技发展、为环保节能贡献力量的意识。 1.体会“能量守恒但可利用能源有限”的辩证关系，养成尊重科学规律、重视能源节约的习惯。 2. 通过我国核电技术、碳捕集技术等成就，感受物理知识对解决能源问题的实用价值，激发学习兴趣。 3. 理解“碳达峰、碳中和”的意义，树立可持续发展理念，主动参与家庭与社会的节能行动，增强能源安全意识。 4. 在跨学科实践中，能与小组成员分工协作，完成调查、方案设计、模型测试与交流展示。 （二）重点难点 1.重点 （1）能源的分类标准及常见能源的类别判断。 （2）能量转化与转移的方向性，能源利用面临的核心挑战。 （3）核能的产生原理，核裂变与核聚变的区别及典型应用。 （4）太阳能的直接利用方式及原理，新能源的利用形式。 （5）家庭能源调查的方法，节能方案的设计思路与评估维度。 2.难点 （1）能量转化方向性的理解。 （2）核裂变与核聚变的原理辨析。 （3）保温材料的保温原理与选择依据。 （4）节能方案的可行性评估。 （5）从能源安全、环保、经济等多维度论证新能源替代传统能源的意义。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一：能源的分类与人类利用历程 1. 能源的定义与分类 （1）定义：能为人类提供能量的物质资源，是人类文明进步的基础和动力。 （2）分类： 按获取方式分： ①一次能源：直接从自然界获取的能源（如煤、石油、天然气、水能、风能、太阳能）； ②二次能源：无法直接获取，需通过消耗一次能源转化得到的能源（如电能，通常由其他能源转化而来，便于输送和转化）。 按是否可再生分： ①不可再生能源：短期内无法从自然界补充的能源（如化石能源：煤、石油、天然气；核燃料）； ②可再生能源：短期内可从自然界补充的能源（如水能、风能、太阳能、生物质能）。 2. 人类利用能源的历程 （1）柴薪时代：从利用自然火到人工火，以柴薪为主要能源，持续近一万年，部分地区仍在使用。 （2）化石能源时代：蒸汽机发明是重要里程碑，机械动力替代人力/畜力，主要能源转向煤、石油、天然气，推动人类进入工业化社会。 （3）化石能源的形成：千百万年前埋在地下的动植物，经漫长地质年代演化形成，属于不可再生能源。 核心区分一次能源与二次能源的关键是“是否直接从自然界获取”；区分可再生与不可再生的关键是“短期内是否可补充”，注意电能一定是二次能源，化石能源一定是不可再生一次能源。 【典例1】（2025·山东淄博·中考真题）下列关于能源、信息、宇宙和粒子的说法正确的是（　　） A．风能、水能都属于可再生能源 B．石油、太阳能都属于清洁能源 C．手机、声呐都利用电磁波传递信息 D．银河系、太阳、地球、中子、分子是按照尺度由大到小的顺序排列的 【答案】A 【解析】A．风能、水能可以从自然界源源不断地获得，属于可再生能源，故A 正确； B．石油燃烧会产生污染物，不属于清洁能源；太阳能属于清洁能源，故B 错误； C．手机利用电磁波传递信息，声呐利用超声波传递信息，故C 错误； D．尺度由大到小的正确顺序应为银河系、太阳、地球、分子、中子，故D 错误。 故选 A。 【典例2】（2025·江苏淮安·中考真题）下列能源中属于可再生能源的是（　　） A．煤 B．天然气 C．石油 D．风能 【答案】D 【解析】煤、石油、天然气不能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源；风能可以源源不断地从自然界获取，属于可再生能源。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【变式1】（2025·江苏徐州·中考真题）蓝藻能在水中快速生长，科学家尝试控制它们的光合作用来产生电能，使蓝藻成为一种新能源。下列关于这种新能源的说法，正确的是（　　） A．是一种化石能源 B．来源于太阳 C．属于非清洁能源 D．属于不可再生能源 【答案】B 【解析】A．化石能源是指煤、石油、天然气等，而蓝藻能源是通过生物过程产生的，不属于化石能源。故A错误； B．蓝藻通过光合作用将太阳能转化为化学能，科学家利用这一过程来产生电能，因此这种能源的根本来源是太阳。故B正确； C．蓝藻在生长过程中不会排放大量污染物，因此这种能源属于清洁能源。故C错误； D．蓝藻可以不断繁殖，不会枯竭，因此这种能源可以源源不断地获得，属于可再生能源。故D错误。 故选B。 【变式2】（2025·四川·中考真题）（多选）川西高原是我国重要的清洁能源基地，水能、风能、太阳能和地热能资源十分丰富。关于能量和能源，下列说法正确的是（　　） A．水能属于可再生能源 B．风能属于不可再生能源 C．太阳能是可再生能源 D．地热能是不可再生能源 【答案】AC 【解析】ABC．水能、风能、太阳能，能源源不断的从自然界获取，是可再生能源，故AC正确，B错误； D．地热能来自地球内部的热能，主要源于地球形成时的残余热量以及放射性元素衰变产生的能量。这种能量会持续不断地从地球内部向地表释放，其再生速度远快于人类的消耗速度，因此被归类为可再生能源，故D错误。 故选AC。 【变式3】（2025·海南·中考真题）火箭使用的燃料甲烷是天然气的主要成分，天然气属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；利用甲烷作为燃料主要是因为它的热值 （选填“大”或“小”）。 【答案】不可再生 大 【解析】[1]天然气是化石燃料，形成需要漫长地质年代，短期内无法再生，因此属于不可再生能源。 [2]热值是指单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时所放出的热量。火箭选择甲烷作为燃料，主要是因为它的热值大，即完全燃烧相同质量的甲烷能放出更多的热量，为火箭提供充足的动力。 知识点二：能源利用面临的挑战 1. 能量转化与转移的方向性 （1）原理：能量守恒，但涉及热现象的能量转化和转移具有不可逆性（方向性）。 （2）实例： ①汽车制动时，动能转化为轮胎、地面的内能，无法自动转化为动能驱动汽车； ②热量只能自发从高温物体转移到低温物体，反之需消耗其他能量（如冰箱制冷需耗电）。 （3）结论：人类利用能源的过程是能量转化/转移的过程，可利用的能源是有限的，因此需节约能源。 2. 化石能源的枯竭风险 消耗趋势：世界人口增长和经济发展导致能源消耗量持续增长，化石能源长期大规模开采将最终耗尽（如2022年全球能源消耗量折合标准煤达205亿吨）。 3. 能源利用的环境污染 主要危害： ①化石燃料燃烧产生大量二氧化碳，加剧温室效应； ②燃料含杂质，燃烧生成二氧化硫等有害气体； ③不完全燃烧产生粉尘和一氧化碳，危害人体健康与环境。 4. 燃煤发电的清洁技术 （1）发电原理：煤燃烧加热水产生高温高压水蒸气，推动汽轮发电机组发电（二次加热可提高效率）。 （2）清洁措施： ①燃烧前洗选煤去除杂质； ②燃烧后对烟气进行脱硫、脱硝、除尘处理； ③碳捕集技术：收集烟气中二氧化碳制成液态产品，助力“碳达峰碳中和”。 区分“能量守恒”与“可利用能源有限”的核心是能量转化的方向性；燃煤清洁技术的核心是“减少杂质输入”和“净化尾气输出”。 【例3】（2025·江苏宿迁·中考真题）能源是人类社会发展的物质基础，下列能源的开发与利用有利于实现我国提出的“碳达峰”“碳中和”目标的是（　　） A．煤炭 B．石油 C．太阳能 D．天然气 【答案】C 【解析】ABD．煤炭、石油、天然气属于化石能源，在使用时会排放大量的二氧化碳、氮氧化物、粉尘等有害物质，不利于碳达峰、碳中和目标，故ABD不符合题意； C．太阳能是可再生能源、清洁能源，在使用时不会产生二氧化碳等温室气体，有利于碳达峰、碳中和目标，故C符合题意。 故选C。 【例4】（2025·黑龙江哈尔滨·中考真题）小明乘坐高铁列车从北京南站到上海虹桥站，高铁列车利用的电能属于 （选填“清洁型”或“污染型”）能源。如图是列车时刻表，计算该次列车从北京南站到上海虹桥站的平均速度是 km/h。（为方便计算，数据做了适当调整） 站名 到站时间 开车时间 里程/千米 北京南 始发 14：45 0 济南西 16：25 16：27 406 南京南 18：24 18：26 1023 上海虹桥 19：45 终点 1350 【答案】清洁型 270 【解析】[1]电能在使用时不产生污染，属于清洁型能源，所以高铁列车利用的电能属于清洁型能源。 [2]由图可知，列车从北京南站到上海虹桥站的时间为 列车从北京南站到上海虹桥站的平均速度是 【变式1】（2025·江苏苏州·中考真题）关于能量的转化和转移，下列说法不正确的是（　　） A．金属汤勺放在热汤中，温度升高，内能减小 B．核电站利用核裂变释放的能量来发电 C．汽油机的做功冲程主要将内能转化为机械能 D．能量的转移和转化具有方向性，需要节约能源 【答案】A 【解析】A．金属汤勺放在热汤中，金属汤勺吸收热量，内能增加，温度升高，故A错误，符合题意； B．核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是核裂变反应，故B正确，不符合题意； C．汽油机的做功冲程中高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，将内能转化为机械能，故C正确，不符合题意； D．能量的转移与转化具有方向性，可利用的能源是有限的，所以要节约能源，故D正确，不符合题意。 故选A。 【变式2】（2025·湖北·二模）人类的发展离不开能源，实现“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。同学们对能源的有关问题进行了讨论，下列说法正确的是（   ） A．太阳能电池可以将电能转化为太阳能 B．目前，核电站利用核聚变释放的核能发电 C．煤、石油、天然气、地热能是可再生能源 D．电动汽车替代燃油汽车，会减少碳的排放 【答案】D 【解析】A．太阳能电池通过光电效应将太阳能直接转化为电能，故A错误； B．核电站目前利用的是核裂变（如铀核裂变）释放能量，而核聚变（如氢核聚变）尚未实现可控商用，故B错误； C．煤、石油、天然气是化石燃料，属于不可再生能源；地热能是可再生能源，故C错误； D．电动汽车消耗电能（若电能来自清洁能源），替代燃油车可减少汽油燃烧产生的二氧化碳排放，有助于“碳达峰、碳中和”，故D正确。 故选D。 【变式3】（2025·吉林长春·二模）2024年5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续航里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破（）。下列说法正确的是（　　） A．氢能转化的过程具有方向性 B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多 C．燃烧100kg的液氢一定能释放1.4×1010J的热量 D．氢能重卡的热机效率可高达100％ 【答案】A 【解析】A．能量的转化和转移是有方向性的，氢能转化也不例外，故A 正确； B．用液氢作燃料是因为液氢热值大，在完全燃烧等质量的燃料时，放出的热量更多，且热量是过程量，不能“含有”，故B错误； C．完全燃烧100kg的液氢放出的热量 液氢在燃烧时很难达到完全燃烧，故不一定能释放的热量，故C错误； D．任何热机的效率都不可能达到100%，因为在能量转化过程中总会有能量的损耗，故D错误。 故选A。 知识点三：新能源的发展 1. 核能 （1）产生：原子核分裂（裂变）或结合（聚变）时释放的惊人能量。 （2）核裂变： 原理：用中子轰击质量较大的原子核（如铀235），使其分裂为两个中等质量原子核，同时产生新中子，引发链式反应（持续裂变释放大量能量）。 应用： ①不可控链式反应：原子弹； ②可控链式反应：核电站（核反应堆中实现，我国“华龙一号”为第二代百万千瓦级核电技术，处于世界先进地位）。 能量转化：核能→内能→机械能→电能。 （3）核聚变（热核反应）： 原理：超高温高压下，质量小的原子核（如氘核、氚核）结合成新原子核（如氦核），释放巨大能量。 应用： ①不可控：氢弹； ②自然存在：太阳内部（氢核聚变，“核能火炉”已燃烧近50亿年）。 发展方向：可控核聚变探索（我国EAST环流器实现1000s以上长时间运行，“神光Ⅲ”开展激光约束核聚变研究），海水中氘核丰富，有望彻底解决能源问题。 （4）核安全与核废料处理： ①核反应堆封闭在厚钢筋混凝土壳中，防止射线泄漏； ②核废料具有放射性，需放入特殊容器封存后深埋人烟稀少地区； ③我国坚持安全有序发展核电，第四代高温气冷堆安全性提升，可自主保持安全状态。 2. 太阳能 利用方式： （1）直接利用： ①光-内转化（集热器）：平板式集热器通过涂黑吸热板吸收太阳辐射，加热管道内水流（箱面玻璃减少热量散失）； ②光-电转化（太阳能电池）：将太阳能转化为电能，使用寿命长，应用于航空航天、通信、日常用电器（电灯、计算器）。 （2）间接利用：化石燃料是古代动植物储存的太阳能，水能、风能等也源于太阳能。 3. 其他新能源 （1）风能：通过风力发电机转化为电能，我国建成多个“风车田”。 （2）海洋能：如潮汐能，我国建设数座潮汐电站，通过潮汐涨落驱动发电设备。 区分核裂变与核聚变的关键是“原子核的变化（分裂/结合）”和“反应条件（普通条件/超高温高压）”；太阳能直接利用的两类方式需明确能量转化路径。 【例5】（2025·四川达州·中考真题）近年来我国新能源汽车技术飞速发展。下列说法正确的是（　　） A．锂电池储存的电能是一次能源 B．电动汽车利用充电桩充电，电动汽车是用电器 C．新能源汽车的动能回收过程是电能转化为机械能 D．电动汽车人工智能系统所使用的芯片主要由超导材料制成 【答案】B 【解析】A．电能需要消耗一次能源才能得到，是二次能源，锂电池储存的电能是二次能源，故A错误； B．电动汽车利用充电桩充电时，需要消耗电能，电动汽车是用电器，故B正确； C．新能源汽车减速时会对动能进行回收，动能回收过程是机械能转化为电能，故C错误； D．电动汽车人工智能系统所使用的芯片主要由半导材料制成，半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，故D错误。 故选B。 【例6】（2025·广东广州·中考真题）如图所示的“风光互补”路灯，其太阳能电池板和风力发电机产生的电能，输送至蓄电池储存起来，供路灯照明使用； (1)工作时，风力发电机将 能转化成电能，太阳能电池板将 能转化成电能，风能和太阳能是 （选填“可再生”“不可再生”）的 （选填“一次”“二次”）能源； (2)蓄电池储存的电能为4.8kW·h，若全部用于路灯供电，可供额定功率为80W的路灯正常发光 h。 【答案】(1)风 太阳 可再生 一次 (2)60 【解析】（1）[1]工作时，风力发电机，消耗了风能，获得电能，故是将风能转化为电能。 [2]太阳能电池板是利用太阳能工作的，故将太阳能转化为电能。 [3]风能和太阳能可以从自然界源源不断获取，是可再生能源。 [4]风能和太阳能能够直接从自然界获取，是一次能源。 （2）4.8kW·h电能供额定功率为80W的路灯正常发光时间为 【变式1】（2025·山东济宁·一模）如图所示，某公园安装的“智能脚蹬车”配备了太阳能电池板和遮阳伞，可实现太阳能发电、锂电池存储、运动数据分析处理等功能。健身者通过手机扫码连接“智能脚蹬车”后，就可以收集其运动数据。下列说法不正确的是（    ） A．手机与“智能脚蹬车”通过电磁波传输数据 B．锂电池在供电过程中将电能转化为化学能 C．太阳能电池板主要是由半导体材料制成的 D．“智能脚蹬车”利用的太阳能是可再生能源 【答案】B 【解析】A．手机和“智能脚蹬车”之间通过电磁波（比如蓝牙、WiFi属于电磁波范畴）传输数据，故A正确，不符合题意； B．锂电池供电时，是将化学能转化为电能，而不是电能转化为化学能（充电时才是电能转化为化学能），故B错误，符合题意； C．太阳能电池板的核心材料是硅，属于半导体材料，故C正确，不符合题意； D．太阳能可以从自然界源源不断获取，属于可再生能源，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式2】（2025·陕西西安·模拟预测）我国为了减少碳排放保护环境，不断地开发新能源，下列选项中不属于利用新能源的是（　　） A．光伏发电 B．火力发电 C．风力发电 D．潮汐发电 【答案】B 【解析】A．光伏发电属于太阳能发电的一种，是利用太阳能级半导体界面的光生伏特效应，有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流，属于新能源利用。不符合题意，故A错误； B．火力发电是通过燃烧煤炭、天然气、石油等化石燃料，产生蒸汽推动发电机旋转发电，煤炭、石油、天然气等属于传统的化石能源，不是新能源，火力发电会产生大量的二氧化碳等温室气体，对环境有较大影响，不属于利用新能源发电。不符合题意，故B错误； C．风力发电是通过风力驱动风力发电机组的叶片旋转，将风能转化为电能，风能是清洁、可再生的能源，属于新能源利用。不符合题意，故C正确； D．潮汐发电是利用潮汐涨落产生的动能，通过潮汐发电机组旋转发电，潮汐能是海洋能的一种，属于新能源利用。不符合题意，故D错误。 故选：B。 【变式3】（2025·湖北·二模）“中国环流三号”是我国目前设计参数最高、规模最大的核聚变大科学装置，也被称为中国的新一代“人造太阳”。下列说法正确的是（   ） A．核聚变产生的核能是不可再生能源 B．核聚变的原料是相对原子质量较大的铀核 C．核反应中辐射出的射线是一种波长很短的超声波 D．“人造太阳”运行时，同原子弹爆炸时所发生的核反应相同 【答案】A 【解析】A．核能分为裂变和聚变两种，核能等能源会越用越少,不能在短期内从自然界得到补充,这类能源称为不可再生能 源，故A正确； B．核聚变的原料是氢的同位素如氘、氚，而核裂变的原料才是相对原子质量较大的铀核，故B错误； C．射线是一种电磁波，不是超声波，故C错误； D．“人造太阳”运行时发生的是核聚变反应，而原子弹爆炸时发生的是核裂变反应，二者核反应类型不同，故D错误。 故选A。 知识点四：跨学科实践——为节约能源设计方案 1. 项目核心：优化家庭能源使用 实施步骤：调查家庭能源使用情况→选取优化对象→确定改进方法→制订与检验方案→展示交流。 2. 家庭能源调查 （1）调查内容：能源用途（采暖、做饭、生活热水、制冷、交通等）、能源类型（可再生/不可再生）、年消耗量。 （2）调查方法：参照教材表1设计表格统计，明确能源消耗较多的重点领域（如采暖、制冷、交通）。 3. 优化对象选取与改进方法 （1）选取原则：优先改进能源消耗多、优化潜力大的领域。 （2）改进方法： ①使用新能源（如太阳能热水器、新能源汽车）； ②提高能源使用效率（如房屋保温）； ③优化使用行为（调高空调温度、减少不必要用车）。 4. 典型节能方案设计 方案一：房屋保温 （1）设计思路：减少房间与外界热传递（参考羽绒服保暖原理，用保温材料“包裹”房间）。 （2）材料选择： ①关键参数：热导率（越小保温性越好），厚度越大、接触面积越小，保温效果越好； ②评估维度：环保性、价格、耐火性、安装难度（参考教材表2热导率数据，如聚苯板、纸张热导率低）。 （3）方案细节：确定保温材料安装位置（外墙、窗户、入户门）、尺寸、处理方式。 （4）模型测试：制作简易房屋模型，分别放入无保温材料和有保温材料的模型中，放入冰块，相同环境下放置相同时间，通过比较冰块质量变化评估保温效果。 方案二：家庭用车优化（新能源汽车替代燃油汽车） 调查论证： ①节能环保性：对比两者能耗，考虑能源生产转化效率、生产过程能耗； ②使用需求：调查日常行驶路程、地区气候、充电桩分布，判断是否满足需求； ③能源安全：我国石油高度依赖进口，使用新能源汽车可提升能源安全。 5. 展示与交流 要求：方案需有确凿证据和合理推理支撑，通过辩论会、展板、论坛等形式交流，找出不足并改进，归纳优化方法，估算节能效果（家庭及全国范围）。 方案设计的核心是“针对性”（基于家庭实际能耗情况）和“可行性”（综合考虑效果、成本、使用需求）；模型测试的关键是控制变量（相同环境、相同时间、相同冰块）。 【例7】（2025·山西·模拟预测）“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 【解析】（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。 【变式1】（2025·贵州遵义·一模）人们希望设计出依靠自然资源保持室内冬暖夏凉的建筑。如图是某同学设计的节能小屋简图，小屋的南面有一扇窗户，图中标注了夏至日、春（秋）分日、冬至日正午太阳所在的位置（用“○”表示太阳）。已知在春分日→夏至日→秋分日的半年内，每天正午太阳位于图中区域Ⅰ以内：在秋分日→冬至日→春分日的半年内，每天正午太阳位于图中区域Ⅱ以内。该同学希望太阳在区域Ⅰ以内时阳光不能射入窗户，在区域Ⅱ以内时能射入窗户。请回答下列问题： (1)这一设计是通过调节哪种能量的多少，来保持小屋内冬暖夏凉的？ (2)请根据设计目的，判断屋檐末端应沿虚线延伸到A点还是B点？请写出你作出此判断所依据的光学原理。 【答案】(1)太阳能 (2)B点，光沿直线传播 【解析】（1）由题意可知，该设计利用太阳光沿直线传播，在不同时间太阳所在位置不同从而达到太阳光线是否射入窗户从而来保持屋内冬暖夏凉的效果，故利用的是太阳能。 （2）该同学希望太阳在区域Ⅰ以内时阳光不能射入窗户，在区域Ⅱ以内时能射入窗户。根据光沿直线传播的原理由题意可知，屋檐末端应沿虚线延伸到B点。 【变式2】（2025·北京·模拟预测）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 【解析】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。 【变式3】气凝胶是一种多孔类似海绵结构的固体，如图所示，其具有高效吸音效果，对油渍有超快、超高的吸附能力，这种新材料的密度最小为，看似脆弱不堪，其实非常坚固，能承受高达1400℃的温度，且具有隔热性好、弹性好等特点。这种新材料不适合制造（    ） A．消防服 B．厨房吸污毛巾 C．冰箱散热片 D．会场吸音板 【答案】C 【解析】A．消防服需要用隔热能力强的材料制成，气凝胶符合要求，故A不符合题意； B．厨房吸污毛巾对油渍有超快、超高的吸附能力，气凝胶符合要求，故B不符合题意； C．冰箱散热片应选用散热能力好的材料，气凝胶隔热性好，不适合制造冰箱散热片，故C符合题意； D．气凝胶是一种多孔类似海绵结构的固体，有较好的吸音效果，用作会场吸音板，气凝胶符合要求，故D不符合题意。 故选C。 【方法技巧】 方法技巧1 能源分类判断技巧 第一步：判断是否直接从自然界获取→直接获取为一次能源，间接获取为二次能源（电能必为二次能源）。 第二步：对一次能源，判断短期内是否可补充→可补充为可再生，不可补充为不可再生（化石能源、核燃料必为不可再生）。 方法技巧2 节能方案设计与评估思路 设计思路：①明确节能目标（减少某类能源消耗）；②结合物理原理（如保温利用热传递规律，新能源利用能量转化）；③选取可行方法（材料、技术、行为优化）。 评估维度：①节能效果（减少能耗量）；②可行性（成本、安装/操作难度、使用需求匹配度）；③环保性（减少污染物排放）；④社会效益（如能源安全、推广价值）。 关键提醒：分析能源问题时，需兼顾“科学原理”“实际应用”“社会意义”三个层面；设计方案时，务必基于实际调查数据，避免主观臆断 【巩固训练】 1．（2025·黑龙江哈尔滨·中考真题）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 【解析】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。 2．（2025·青海西宁·中考真题）物理学在能源、信息、材料等领域的发展中有重要作用，下列说法错误的是（　　） A．中国实现了珠穆朗玛峰峰顶5G网络覆盖，5G信号传递利用了次声波 B．青海绿电资源丰富，目前主要利用的有水能、太阳能、风能 C．在光导纤维制成的光缆中，用激光短时间内可以传递大量信息 D．“华龙一号”是中国核电技术走向世界的国家名片，它利用核裂变发电 【答案】A 【解析】A．5G信号传递利用的是电磁波，而次声波是声波，5G信号传递利用的是电磁波，故A错误，符合题意； B．青海地区水能、太阳能、风能资源丰富，目前这些都是主要利用的绿电资源，故B正确，不符合题意； C．光导纤维利用激光的全反射原理，激光频率高，在光导纤维制成的光缆中，用激光短时间内可以传递大量信息，故C正确，不符合题意； D．目前全球商用核电站均采用核裂变技术，通过可控的铀核裂变释放能量，再转化为电能。 “华龙一号” 作为中国自主研发的第三代核电技术，其发电原理同样是核裂变，而非核聚变（核聚变目前尚未实现商用发电），故D正确，不符合题意。 故选A。 3．（2025·江苏镇江·中考真题）核电站利用核反应堆提供的能量发电，以下说法正确的是（    ） A．核能属于可再生能源 B．核能转化为电能的效率可达100% C．核电站中冷却水温度升高，水分子的无规则运动加剧 D．核反应堆产生的中子带正电 【答案】C 【解析】A．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A错误； B．核电站利用核反应堆提供的能量发电时不可避免有能量的损失，核能转化为电能的效率不可能达到100%，故B错误； C．温度越高，分子热运动越剧烈。核电站中冷却水温度升高，水分子的无规则运动加剧，故C正确； D．中子不带电，故D错误。 故选C。 4．（2025·江苏常州·中考真题）下列能源中，属于不可再生能源的是（　　） A．水能 B．风能 C．化石能源 D．太阳能 【答案】C 【解析】水能、风能、太阳能都可以源源不断从自然界获得，是可再生能源；化石能源不能从自然界中源源不断获得，属于不可再生能源，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 5．（2025·湖北武汉·中考真题）2025年5月14日，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组实现连续安全稳定运行1000天，持续向社会稳定输送清洁电能超370亿度，如图所示是“华龙一号”全球首堆外景。下列有关说法错误的是（    ） A．核能属于不可再生能源 B．核电站利用核反应堆通过可控核裂变释放核能 C．核反应堆将核能直接转化为电能 D．核废料具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方 【答案】C 【解析】A．核能是一种相对较为清洁的能源，但由于核燃料在地球上的总量是一定的，所以核能属于不可再生能源，故A正确，不符合题意； B．核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控核裂变反应释放核能的设备，故B正确，不符合题意； C．核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能，故C错误，符合题意； D．核污染主要是指核燃料或核废料具有放射性，因此一般埋在人烟稀少的地方，故D正确，不符合题意。 故选C。 6．（2025·四川宜宾·中考真题）全世界能源的消耗逐年上涨，探索各种可再生能源的利用是人类要解决的一个重要课题。下列举措中不符合这个课题的是（　　） A．利用煤的化学能转化为电能 B．利用水的机械能转化为电能 C．利用风能转化为电能 D．利用太阳能转化为电能 【答案】A 【解析】A．煤是不可再生能源，利用其化学能转化为电能属于消耗不可再生能源，不符合可再生能源利用的课题，故A符合题意； B．水的机械能（如水力发电）属于可再生能源的利用，故B不符合题意； C．风能是可再生能源，转化为电能符合课题要求，故C不符合题意； D．太阳能是可再生能源，转化为电能符合课题要求，故D不符合题意。 故选A。 7．（2025·河南南阳·一模）关于能源、材料和信息技术，下列说法正确的是（   ） A．太阳内部每时每刻都在发生裂变，释放巨大的核能，属于可再生能源。 B．北斗卫星导航系统是我国自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，它是通过电磁波提供定位服务的 C．超导体是制造LED灯的核心材料，可节能并提高灯的利用效率 D．光导纤维是利用激光来传递信息的，激光在光导纤维中始终沿直线传播 【答案】B 【解析】A．太阳内部每时每刻都在发生聚变，释放巨大的核能，太阳能可以源源不断地获取，属于可再生能源，故A错误； B．电磁波可以在真空中传播，北斗卫星导航系统可以在真空环境中通过电磁波收发信号，故B正确； C．制LED灯的核心材料是半导体，可节能并提高灯的利用效率，故C错误； D．光导纤维是利用激光来传递信息的，激光携带着信号在光导纤维中不断的反射传播，故D错误。 故选B。 8．（2025·湖北·三模）我国研发的“玲龙一号”核电机组，是全球首个多功能模块化的小型核电机组。下列关于核能的说法正确的是（　　） A．核能发电是利用可控核聚变 B．核能是化石能源，是一次能源 C．利用核能发电并不是直接将核能转化成电能 D．利用核能发电不用考虑环境污染 【答案】C 【解析】A．核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的。核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的，故A错误； B．化石能源依赖古代动植物遗骸的沉积转化，核能则直接利用铀等元素的原子核反应‌，因此核能不是一种化石能源；核能可以直接从自然界获取，是一次能源，故B错误； C．核电站主要是利用核的裂变进行发电的，其过程是将核能转化为内能，内能对外做功转化为机械能，然后带动发电机发电，机械能再转化为电能，故C正确； D．核能发电一旦造成核泄漏则会引起严重环境污染，故D错误。 故选C。 9．（2025·湖北·二模）近年来我国在科技领域取得了辉煌成就。下列说法正确的是（   ） A．北斗卫星导航系统利用电磁波传递信息 B．“天河二号”超级计算机的芯片是用超导体制成的 C．“华龙一号”核电站的核反应堆利用核聚变获取能量 D．“嫦娥五号”将月壤样品从月球带回地球后，月壤的质量变大 【答案】A 【解析】A．北斗卫星导航系统通过电磁波传递信息（电磁波可以在真空中传播，适用于卫星通信），故A正确； B．“天河二号”超级计算机的芯片是用半导体材料（如硅）制成的，超导体目前主要用于特定的导电场景（如输电线路），并非芯片材料，故B错误； C．“华龙一号”核电站的核反应堆利用核裂变获取能量（核聚变的可控利用尚未实现商业化），故C错误； D．质量是物体的固有属性，不随位置改变而变化，月壤从月球带回地球后，质量保持不变，故D错误。 故选A。 10．（2025·云南丽江·一模）近年来，我国在科技和工程领域取得了许多成就，下列说法不正确的是（    ） A．华龙一号利用核裂变释放核能，原子核由质子和中子构成 B．玉龙涡轴航空发动机能将航空燃油燃烧放出的热量全部转化为机械能 C．超级计算机的芯片是由半导体材料制成的 D．空间站的太阳能电池板将太阳能转化成电能为空间站供电，太阳能属于可再生能源 【答案】B 【解析】A．“华龙一号” 是核电机组，利用核裂变释放核能；而原子核一般是由质子和中子构成的（普通氢原子核除外，它只有 1 个质子，没有中子）。故A正确，不符合题意； B．玉龙涡轴航空发动机是一种热机，热机在工作时必然存在热量损失（如废气带走的热量、摩擦生热等），无法将燃料燃烧放出的热量全部转化为机械能，其效率总小于100%，故B错误，符合题意； C．芯片的主要材料是半导体，常见的是硅，故C正确，不符合题意； D．空间站的太阳能电池板可将太阳能转化为电能；太阳能可以从自然界源源不断地获取，属于可再生能源。故D正确，不符合题意。 故选 B。 11．（2025·四川成都·二模）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 【解析】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。 12．（2025·山东威海·二模）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 【解析】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。 13．（2025·河南新乡·二模）（多选）小明对我国科技发展的成就进行了梳理。下列说法正确的是（    ） A．“甘肃酒泉风电基地”，风电站利用可再生能源发电 B．“中国空间站”，物资从地面被运到空间站后质量减小 C．“‘华龙一号’核电站”，核电站利用核裂变产生的能量发电 D．“鹊桥二号中继卫星”，卫星在太空中通过超声波向地面接收站传递信息 【答案】AC 【解析】A．风能属于可再生能源，因此风电站是利用可再生能源发电的，故A正确； B．质量是物体的固有属性，不随位置改变，物资运到空间站后质量不变，故B错误； C．核电站利用核裂变产生的能量发电，“华龙一号”属于核裂变核电站，故C正确； D．太空中是真空环境，超声波属于声波，无法传播 ，需要介质，卫星是通过电磁波传递信息的，故D错误。 故选AC。 14．（2025·河南安阳·模拟预测）（多选）物理学的发展推动了社会的进步，下列有关说法正确的是（　　） A．垃圾分类有利于环保和节约能源 B．光纤通信具有抗干扰、信号衰减小的特点，适用于远距离、大容量信息传输 C．月球绕地球运动，地球绕太阳运动，说明太阳是宇宙的中心 D．鉴别人民币真伪的验钞机一般使用的是红外线 【答案】AB 【解析】A．垃圾分类后，有一部分垃圾可回收再利用，有一部分有害物质可得到妥善处理，有助于减少环境污染和节约能源，故A正确； B．光纤通信利用光的反射传递信息，具有抗干扰、信号衰减小的特点，适用于远距离、大容量信息传输，故B正确； C．地球等行星绕太阳转动，太阳是太阳系的中心，不是宇宙的中心，故C错误； D．紫外线能使荧光物质发光，因此验钞机使用的是紫外线，故D错误。 故选AB。 15．（2025·黑龙江牡丹江·一模）能源利用的实质是能量的转化或转移，因为能量的转化或转移具有 性，所以，人类可利用的能量不断减少，开发利用新能源是当务之急。太阳能是一种新能源，它来自于太阳内部的 （选填“核裂变”或“核聚变”）过程。 【答案】方向 核聚变 【解析】[1]能量的转化或转移具有方向性，只能从某部分转移到另一部分或者从一种形式转化成另一种形式，转移或转化过程不可逆，所以，人类可利用的能量不断减少，开发利用新能源是当务之急。 [2]太阳能来自于太阳内部的氢核核聚变过程释放的能量。 16．（2025·山东德州·中考真题）2025年5月，被称为“新一代人造太阳”的“中国环流三号”托卡马克装置在四川绵阳实现百万安培亿度H模，如图所示。其产生能量的原理与太阳发光发热的原理一样，是我国自主研发的可控 （选填“核聚变”或“核裂变”）大科学装置。 【答案】核聚变 【解析】太阳放出的能量是通过核聚变得到的，“新一代人造太阳”的能量产生原理与太阳发光发热相似，所以人造太阳是通过核聚变释放巨大能量。 17．（2025·西藏·中考真题）为了保障天然气的使用安全，家庭须安装天然气泄漏报警器。当报警器检测到空气中天然气浓度超标时，会自动报警。泄漏的天然气弥散到空气中属于气体的 现象；天然气是 能源，我们要节约使用。 【答案】扩散 不可再生 【解析】[1]天然气泄露就是天然气中主要成分甲烷分子进入到空气中，是由于分子的无规则运动产生的，这种现象属于气体的扩散现象。 [2]煤、石油、天然气属于化石能源，不能在短期内从自然界得到补充，所以天然气属于不可再生能源，我们要节约使用。 18．（2025·江苏盐城·中考真题）如图所示为全球首个全潜式深远海智能渔业平台，平台为三立柱结构。若立柱浸入海水的总体积为7.5×103m3，则立柱受到的浮力为 N；平台上的风机利用风能工作，风能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，风机每小时可发电4000kW·h，相当于完全燃烧 kg焦炭放出的热量。（q焦炭=3×107J/kg，ρ海水取1×103kg/m3，g取10N/kg） 【答案】7.5×107 可再生 480 【解析】[1]物体排开水的体积等于浸入水中的体积，则立柱受到的浮力为 [2]风能可以从自然界源源不断的获得，所以风能属于可再生能源。 [3]风机每小时可发电4000kW·h，这么多能量需要完全燃烧焦炭的质量为 19．（2025·广西·中考真题）太阳能可以从自然界源源不断地得到，它 （选填“是”或“不是”）一种可再生能源。我国月球车在月球上利用太阳能电池将太阳能转化为 能，供月球车使用。 【答案】是 电 【解析】[1]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。太阳能可以从自然界源源不断地得到，所以它是一种可再生能源。 [2]太阳能电池消耗太阳能，为电路提供电能，所以是将太阳能转化为电能，从而供月球车使用。 20．（2025·四川凉山·中考真题）光伏发电产业是我国低碳经济的亮点之一。光伏发电使用的太阳能板（如图）主要是将太阳能转化为 能，太阳能来自于太阳内部的核 （选填“聚”或“裂”）变。 【答案】电 聚 【解析】[1]太阳能板吸收太阳能，将太阳能转化为电能。 [2]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 21．（2025·山东威海·中考真题）搭载“天问二号”探测器的火箭升空时，由于摩擦，部分机械能转化为空气和箭体的内能，这些消耗的能量不能再自动地被用来推动火箭，说明能量的转化具有 ；我国自主研发的“偏二甲肼”火箭燃料属于 （选填“一次”“二次”）能源。 【答案】方向性 二次 【解析】[1]火箭升空时，由于摩擦，部分机械能转化为空气和箭体的内能，由于能量的转化具有方向性，这些消耗的能量不能再自动地被用来推动火箭。 [2]我国自主研发的“偏二甲肼”火箭燃料必须通过一次能源的消耗才能得到的能源，属于二次能源。 22．（2025·河北·中考真题）“华龙一号”是我国自主研发的第三代核电技术。核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电厂的电能源源不断地输送到千家万户，用户用电给水加热，水在升温的过程中比热容 （选填“变小”“不变”或“变大”）。 【答案】不可再生 不变 【解析】[1]核能利用的是铀等核燃料，这些燃料在地球上的储量有限，无法在短时间内再生，因此属于不可再生能源。 [2]比热容是物质的一种特性，它只和物质的种类和状态有关，与温度无关，水在升温的过程中，水的比热容不变。 23．（2025·宁夏银川·三模）“东数西算”工程是指东部的数据算力需求引导到西部处理，因为西部有充足水电、风电、光伏发电等，并且年均气温较低，可通过自然风冷降低散热成本。水能、风能、光能都属于 能源填“可再生”或“不可再生”，计算机芯片处理数据时会产生大量热，这是因为电流具有 效应。 【答案】可再生 热 【解析】[1] 水能、风能、光能均可在自然界中持续再生或补充，不会因使用而枯竭，故属于可再生能源。 [2] 电流通过导体（如芯片）时，电能转化为内能，这是由电流的热效应引起的，导致芯片发热。 24．（2025·江苏徐州·一模）我国发射的“天舟二号”货运飞船与“天和”核心舱进行了自主交会对接。对接后若以核心舱为参照物，“天舟二号”货运飞船是 的；发射时使用液态氢作为燃料是因为氢的 大；在太空中还可以用太阳能电池板提供电能，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】静止 热值 可再生 【解析】[1]“天舟二号”货运飞船与“天和”核心舱对接后，若以核心舱为参照物，“天舟二号”货运飞船的位置不变，“天舟二号”是静止的。 [2]发射时使用液态氢作为燃料是因为氢的热值大，与质量相同的其它燃料比，完全燃烧后液态氢可以放出更多的热量。 [3]在太空中还可以用太阳能电池板提供电能，太阳能是取不尽用不完的，是可再生能源。 25．（2025·黑龙江牡丹江·二模）天然气作为汽车燃料，具有热值高、排气污染小等优点，完全燃烧0.01m3的天然气可放出 J的热量（天然气的热值为3.6×107J/m3），天然气属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 不可再生 【解析】[1]完全燃烧0.01m3的天然气放出的热量为 [2]天然气是埋藏在地下的动植物体经过亿万年的时间的形成的，短期内不能从自然界得到补充，是不可再生能源。 26．（2025·辽宁盘锦·二模）“可燃冰”是 （选填“一次”或“二次”）能源。1dm3的可燃冰完全燃烧放出的热量为8.4×106J，这些热量全部被水吸收，可以使 kg的水从60℃加热至沸腾。[气压为1标准大气压，c水=4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】一次 50 【解析】[1]“可燃冰”可以从自然界直接获取，属于一次能源。 [2]水的质量为 27．（2025·云南昆明·二模）图中的白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程，水能属于 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。超导材料出现以后，人们首先想到的就是利用超导体的 特性实现远距离大功率输电，可以无损耗输送极大的电流。 【答案】可再生 零电阻 【解析】[1]水能是自然界中可持续利用的能源，属于可再生能源。 [2]超导体在一定条件下，电阻可以变成零，人们可以利用它零电阻的特性实现远距离输电，可以减少输电过程中的能量损耗。 28．（2025·新疆·一模）一首歌中唱到“天上有个太阳，水中有个月亮”。太阳每时每刻都在向地球辐射光和热，太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。水中的月亮是月光在水面发生 （选填“镜面”或“漫”）反射形成的虚像，水中的月亮到水面的距离 （选填“大于”、“小于”或“等于”）天上的月亮到水面的距离。 【答案】可再生 镜面 等于 【解析】[1]太阳能可以从自然界中源源不断的得到，因此它属于可再生能源； [2][3]平静的水面相当于平面镜，水中的月亮是月光在水面发生镜面反射形成的虚像，并且水中的月亮和天上的月亮大小相等，水中的月亮到水面的距离和天上月亮到水面的距离相等。 29．（2025·陕西西安·模拟预测）1月1日，全球最大“华龙一号”核电基地一福建漳州核电1号机组首次并网成功，开始向电网送电，它利用如图所示的核反应释放能量来发电，这种反应叫核 （选填“聚”或“裂”）变；原子核由质子和中子组成。原子核发生变化时，释放的能量被称为核能，核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】裂 不可再生 【解析】[1]由图可知，重核发生裂变，同时释放能量，所以核电站是通过核裂变的方式获取核能。 [2]核燃料是矿产资源，不能短时间内再次获得，所以核能属于不可再生能源。 30．（2025·广东·模拟预测）原子核由 和中子构成。原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”用于研究如图所示的核反应，这是通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的能量。 【答案】质子 不可再生 核聚变 【解析】[1]原子核由质子和中子构成。 [2]核能源被消耗后，在短期内不能从自然界源源不断地得到补充，属于不可再生能源。 [3]核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子的一种核反应形式，故如图所示的核反应叫作核聚变。 31．（2025·四川泸州·二模）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 【解析】[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。 32．（2025·山东滨州·中考真题）2025年5月8日，我国首个“风光火储一体化”特高压工程——陇东至山东±800千伏特高压直流工程竣工投产。工程西起甘肃庆阳换流站，东至山东东平换流站，采用双八百（±800千伏额定电压、800万千瓦额定容量）特高压直流输电技术，输电距离915公里，每年可向山东省输送电量超过360亿千瓦时，每年减少燃煤消耗约1085万吨，减少二氧化碳排放约1490万吨，减少二氧化硫排放约1800吨，减少氮氧化物排放约2700吨，环境效益显著，对于加速我国电力绿色低碳转型、助力实现“双碳”目标具有重要意义。 (1)图甲中，风力发电机组工作时将机械能转化为 能； (2)如图乙，若太阳能电池板的面积为2m2，光电能量转化效率为20%，则在1000W/m2的光照强度下，每小时可以输出多少电能？ (3)若高压输电线每千米的电阻为0.2Ω，在双八百（额定功率等于额定容量）输电技术下，该工程每根输电线每秒放出多少热量？这些热量相当于完全燃烧多少kg的煤放出的热量？（煤的热值q煤=3×107J/kg） (4)东平换流站将800kV的特高压经降压变压器逐级降低成380V或220V的用户所需电压。该电压仍远超人体安全电压，所以，为确保用电安全，日常生活中要做到：不 低压带电体，不靠近高压带电体； (5)陇东地区丰富的风、光资源发电，提供超50%的绿色电能，与传统火力发电相比，请列举一条风、光发电的优点 。 【答案】(1)电 (2) (3)； (4)接触 (5)见解析 【解析】（1）风力发电机组工作时消耗机械能，得到电能，即将机械能转化为电能。 （2）电池板总功率为 则一小时获得的光能为 每小时输出的电能为 （3）由可得，电路中的电流为 每根输电线每秒放出的热量为 由可知，相当于每秒燃烧煤的质量为 （4）安全用电的原则是：不接触低压带电体，不靠近高压带电体。 （5）与传统火力发电相比，风、光发电的优点是清洁、无污染、可再生、运行成本低。 33．（2025·山东青岛·中考真题）能量与生产生活及社会发展密切相关，它是由不同能源提供的。我国大力发展风能和太阳能等新能源，在新能源的开发和利用方面走在了世界前列。 (1)下列属于可再生能源的是 （填写序号）。 ①核能    ②水能    ③天然气    ④石油 (2)2024年9月，我国自主研制的全球单机容量最大的海上风电机组“”成功并网发电，标志着我国在超大型海上风力发电技术上取得了重大突破。它每年的发电量可达，相当于 煤完全燃烧放出的热量（）。 (3)太阳能是人类能源的宝库，人们利用太阳能的方式有多种。 ①太阳能热水器是通过 的方式增加水的内能。某太阳能热水器能将吸收太阳能的转化为水的内能，它将质量为，初温为的水加热到，需吸收的太阳能为 J。 ②小明想设计一款高效节能的太阳能路灯，光控开关S1白天和触点1接触，太阳能电池板为蓄电池充电，晚上和触点2接触，蓄电池给路灯供电。时控开关S2晚上12点前与触点3接触，电功率较大的路灯L1发光，晚上12点后与触点4接触，电功率较小的路灯L2发光。现有太阳能电池板、蓄电池、路灯L1和L2、单刀双掷开关S1和S2，请帮小明设计并连接符合要求的太阳能路灯电路图。 【答案】(1)② (2) (3)热传递 【解析】（1）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。 ①核能：核燃料（如铀）是有限的，属于不可再生能源； ②水能：水在自然界中通过水循环不断再生，属于可再生能源； ③天然气：是化石燃料，形成需要漫长时间，属于不可再生能源； ④石油：是化石燃料，形成需要漫长时间，属于不可再生能源。 所以属于可再生能源的是②，故选②。 （2）每年产生的电能 需要完全燃烧的煤的质量 （3）[1]太阳能热水器吸收太阳能，将热量传递给水，使水的内能增加，是通过热传递的方式增加水的内能。 [2]水吸收的热量 需吸收的太阳能为 [3]根据题意，白天：光控开关 S1和触点1接触，太阳能电池板为蓄电池充电。 晚上：光控开关S1和触点2接触，蓄电池给路灯供电； 晚上 12 点前，时控开关S2和触点3接触，路灯L1发光； 晚上12点后，时控开关 S2和触点4接触，路灯L2发光。如图所示： 34．（2025·新疆·一模）“凌风号”是国内首个成功下线的12兆瓦级陆上风电机组，助推国家能源结构优化升级，助力实现“双碳”目标。 (1)风电机组利用闭合电路的部分导体切割 将风能转化为电能，产生的电能属于 次能源。能量在转化过程中具有 性。 (2)当风吹过风电机叶片时，叶片两侧的气流速度不同会形成压力差推动叶片旋转，流速较大的一侧叶片受到空气的压强 （选填“较大”或“较小”）；叶片和空气摩擦的过程中失去电子会带上 （选填“正”或“负”）电荷。某风电机的一个叶片质量为，体积约为，已知制作叶片材料的平均密度约为，则叶片的空心比（空心体积占总体积的比值）为 %。 (3)已知风电机每秒捕获的风能与风速的三次方成正比，与叶轮直径的二次方成正比；若甲乙两个风电机分别在风速为和的情况下捕获的风能之比为，则甲乙两个风电机的叶轮直径之比为 ，乙风机在风速为的情况下每秒捕获的风能为，风能转化为电能的效率始终为40%，当风速为时乙风机的发电功率为 。 【答案】(1) 磁感线 二 方向性 (2) 较小 正 90 (3) 9∶10 5000 【解析】（1）[1]风力发电机组的原理是电磁感应，即闭合电路的部分导体切割磁感线，将风能转化为电能。 [2]电能是由风能（一次能源）转化而来的，属于二次能源。 [3]能量转化具有方向性，例如内能难以完全转化为机械能而不损耗。 （2）[1]流体流速越大的位置，压强越小，故流速大的一侧叶片受到的空气压强较小。 [2]摩擦起电中，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，叶片与空气摩擦失去电子，故带正电。 [3]叶片材料的实心体积 空心体积 空心比 （3）[1]由题意可知，风车每秒捕获的风能与风速、叶轮直径的关系可以表示为（为常数），甲乙两个风电机的叶轮直径之比 [2]同一风车每秒在不同速度下捕获的风能之比为，风速为，乙风车每秒捕获的风能 乙风车每秒转化成的电能 乙风车的电功率 / 学科网（北京）股份有限公司 $