第3节 能源与可持续发展（高效培优讲义）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

本初中物理讲义聚焦能源与可持续发展核心知识点，从能源利用的局限性与分类入手，梳理可再生与不可再生能源特性，剖析能源危机根源，进而探讨化石能源环境危害及清洁能源发展策略，最后系统介绍核能、太阳能、地热能等常见清洁能源的原理与应用，辅以典例分析和跟踪训练搭建学习支架。 该资料以科学态度与责任为导向，通过“探究归纳”“归纳总结”环节培养科学思维，结合“碳达峰、碳中和”等现实议题设计典例，如分析汽车制动能量转化考查能量转移方向性，链接中考真题强化应试能力。课中辅助教师突破重难点，课后助力学生通过能力培优练查漏补缺，提升知识应用与环保意识。

第3节 能源与可持续发展 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能源危机 1 题型2 发展清洁能源 3 题型3 常见的清洁能源 5 【能力培优练】 8 【链接中考】 15 【重难题型讲解】 题型1 能源危机 1、能量利用的局限性：能源使用中能量总量守恒，但能量的利用价值会降低（如机械摩擦散热、输电线路电能耗散为内能），且能量利用效率无法达到 100%，部分能量难以再利用。 2、能源的分类与特性： （1）可再生能源：可源源不断补充（如风、水、太阳能）。 （2）不可再生能源：形成周期漫长（如煤、石油、天然气），越用越少、短期无法补充。 3、能源危机的根源：煤炭、石油等不可再生的化石能源是人类发展的重要基础，但因其不可再生性与人类的大量消耗，正逐渐枯竭，从而引发能源危机。 4、应对方向：节约能源是环保与缓解危机的方式之一，可从日常小事（节水、节电、减少一次性用品）做起。 【探究归纳】能源危机源于不可再生能源的逐渐枯竭，而能量利用中部分能量难以再利用、利用效率不足的特性，进一步加剧了能源供需的矛盾。 【典例1-1】下列关于能源的说法中正确的是(　　) A．我们的能源取之不尽、用之不竭 B．尽管能源的利用呈增长趋势，但永远不会出现能源危机 C．能源如果不合理利用，多年后就可能出现能源危机 D．化石能源用完了，我们还可以开发新的能源，所以不会出现能源危机，也不用节约能源 【答案】C 【详解】A．煤炭、石油、天然气等化石能源，短期内不能从自然界得到补充，因此不可能取之不尽、用之不竭，故A错误； BCD．能量转移具有方向性，不可逆性，尽管能源的利用呈增长趋势，能源如果不合理利用，多年后就可能出现能源危机所以会出现能源危机，故BD错误，C正确。 故选C。 【典例1-2】由于世界人口的 和经济的 ，能源的消耗 ，不久的将来会消耗殆尽，所以开发 ，更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。 【答案】 急剧增加 不断发展 持续增长 新能源 【详解】[1][2][3][4]人类生活、生产和学习都离不开能源的消耗，由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长，人类能源消耗量随时间的推移逐渐增加；能源储量再丰富也是有限的，化石能源在地球上的总量是有限的，不加节制总有用完的一天。所以开发新能源，更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。 跟踪训练1能源是人类一切物质生活、社会经济发展的基础，从古至今，人类对能量与能源的研究从未停止。近期，我国的风力发电技术得到了较大的发展。下列说法正确的是（　　） A．风能是一种不可再生能源 B．风力发电机可以将机械能转化为电能 C．风能与煤都属于清洁能源 D．风力发电机的能量转化效率能达到 【答案】B 【详解】A．空气的流动形成风，风能是一种可再生能源，故A错误； B．风力发电机发电时，风吹动风叶，再带动发电机转动，将机械能转化为电能，故B正确； C．风能属于清洁能源，煤燃烧时产生粉尘和有害气体，不属于清洁能源，故C错误； D．任何机械工作时不可避免的要做额外功，机械效率不可能达到，风力发电机的能量转化效率也不可能达到，故D错误。 故选B。 跟踪训练2在我国，随着人民生活水平的提高，汽车已经进入千家万户。ABS刹车辅助系统是一种先进的汽车制动装置，在紧急制动时增加刹车力度，从而将制动距离缩短。汽车制动时所产生的热不能再次用来发动汽车，说明能量转化与转移具有 ；人类可利用的能量不断减少，因此，开发利用新能源是当务之急。太阳能是一种新能源，它属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 方向性 可再生 【详解】[1]因为能量转化和转移具有方向性，所以汽车制动时所产生的热不能再次用来发动汽车。 [2]太阳能对于人类来说是取之不尽的，所以属于可再生能源。 题型2 发展清洁能源 1、化石能源的环境危害：过度使用化石能源会加剧环境问题：一是排放温室气体，增强温室效应，导致全球气候变暖；二是产生有害气体、烟尘，造成大气污染。 2、当前能源格局与应对策略：短期内化石能源仍是能源供应主体，我国通过统筹化石能源开发与环保、升级生产能力、淘汰落后产能等方式，推动化石能源清洁化发展，以实现节能减排、应对气候变化。 【探究归纳】发展清洁能源是为了缓解化石能源过度使用带来的温室效应与大气污染问题，同时在化石能源仍为供应主体的现状下，需推动其清洁化发展以平衡能源需求与生态保护。 【典例2-1】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 【详解】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。 【典例2-2】人类在消耗能源时，不可避免地会对环境造成影响。例如：使用化石能源时有相当一部分内能没有被利用，从而造成 污染；使用化石能源还会加剧 、形成酸雨、污染大气； 的过量排放是造成温室效应的罪魁祸首。 【答案】 热 温室效应 二氧化碳 【详解】[1][2][3]使用化石能源有相当一部分内能没有被利用，从而造成热污染，并会加剧温室效应、形成酸雨、污染大气；二氧化碳的排放是造成温室效应的罪魁祸首。 跟踪训练1爱护地球是每一个地球人的责任。以下行为不利于保护地球的是（　　） A．多走路或骑行，尽量不开车 B．随手关灯，节约用电 C．夏天时，空调温度尽量调低一点 D．垃圾分类，回收利用 【答案】C 【详解】A．多走路或骑行代替开车，可以减少化石燃料的消耗，降低二氧化碳排放，属于环保行为，故A不符合题意； B．随手关灯能减少电能消耗，节约能源。电能生产可能依赖化石燃料，减少用电可降低污染，故B不符合题意； C．空调温度调低会增加电能消耗。根据热力学原理，空调制冷时，设定温度越低，压缩机工作时间越长，耗电量越大，不利于保护地球，故C符合题意； D．垃圾分类便于资源回收利用，减少原材料开采和能源消耗，属于环保行为，故D不符合题意。 故选C。 跟踪训练2能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一。现有以下能源：①煤炭、②核能、③石油、④天然气、⑤风能、⑥地热能。其中属于不可再生能源的是 ，大量使用会造成空气污染的是 。（均填序号） 【答案】 ①②③④ ①③④ 【详解】[1]①煤炭、③石油、④天然气属于化石燃料，形成需数百万年，不可再生， ②核能依赖铀矿等资源，储量有限，属于不可再生，⑤风能、⑥地热能属于可再生能源。 因此，不可再生能源为 ①②③④； [2]空气污染的判断： ①煤炭、③石油、④天然气燃烧时释放二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等污染物，导致空气污染；②核能若正常运行不排放污染物，但题目可能默认其不涉及空气污染。 ⑤风能、⑥地热能为清洁能源，无污染。 因此，造成空气污染的为 ①③④。 题型3 常见的清洁能源 1、核能 （1）原理：通过核裂变（重核分裂）或核聚变（轻核聚合）释放能量；核裂变可通过装置控制（如核电站）稳定发电，核聚变原料（氘）丰富、污染小，但可控核聚变仍处于研究阶段。 （2）特点：无有害气体排放，但核燃料与核废料有放射性，需严格防护与处理；我国在可控核聚变（如 “东方超环”）领域处于世界领先水平。 2、太阳能 （1）来源：太阳内部核聚变释放能量，是地球大部分能量的源头。 （2）利用方式：光伏发电（太阳能直接转电能）、光热发电（聚光产蒸汽驱动发电）。 3、地热能 （1）来源：地球内部高温蕴藏的能量，是清洁零碳能源。 （2）应用：可发电，热排水还能用于供暖、种植等综合利用；我国西藏地热资源丰富，羊八井地热电厂是世界首座浅层地热工业发电电厂。 【归纳总结】常见清洁能源包括核能（含裂变、聚变，我国可控核聚变研究领先）、太阳能（光伏发电/光热发电）、地热能（综合利用价值高），它们是应对能源危机与环保问题的重要选择。 【典例3-1】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 【详解】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。 【典例3-2】波浪能，即海洋波浪能，是一种取之不尽、用之不竭的新能源，无污染。据科学家推测，地球上海洋波浪可产生的电功率高达90万亿千瓦，近年来，在各国开发新能源的计划中，波浪能的利用已占有一席之地。海洋波浪能为人类提供 ，故它是一种能源。海洋波浪能来自 ，是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 电能 风能 可再生 【详解】[1]海洋波浪能可以转化为电能，故它是一种能源。 [2][3]海洋波浪能来自于风能，它取之不尽、用之不竭，属于可再生能源。 跟踪训练1常州市街头有很多氢能源自行车。氢能属于（　　） ①清洁能源　　②非清洁能源 ③常规能源　　④新能源 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 【答案】B 【详解】能源有不同的分类方式： （1）从产生方式角度划分 一次能源：是指可以从自然界直接获取的能源。例：煤炭、石油、天然气、水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能、核能。 二次能源：是指无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源。例：电能、乙醇汽油、氢能、沼气。 （2）从是否可再生角度划分 可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源。例：水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能。 不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源。例：化石能源（煤炭、石油、天然气）、核能。 （3）从利用状况划分 常规能源：人类利用多年的，使用技术已经成熟的能源。例：化石能源、水能、电能。 新能源：人类新近才开始利用的能源。例：潮汐能、地热能、太阳能、核能、风能。 （4）从环境影响划分 清洁能源：指低碳排放、无污染或污染较少的能源，如氢能、太阳能、风能、水能等。 非清洁能源：指碳排放量较高的能源，如煤炭、石油等。 综上可知，氢能属于清洁能源、新能源，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 跟踪训练22023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。核能属于 （选填“常规能源”或“新能源”）；该装置的线圈使用超导材料绕制，这些线圈工作在零下296摄氏度的超低温中，从而实现超导，处于超导状态时的线圈的电阻为 Ω。如图所示，它的反应原理与太阳类似，通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能，原子核能又转化为 ，从而获得上亿度的高温。 【答案】 新能源 0 核聚变 内能 【详解】[1]核能不是生活中常用能源，因此属于新能源。 [2]超导体的电阻为0，处于超导状态时的线圈的电阻为0Ω。 [3][4]中国环流器的反应原理与太阳类似，通过核聚变释放巨大的核能，原子核能又转化为内能，从而获得上亿度的高温。 【能力培优练】 1．“浩浩江水带来滚滚绿电”，下列能源中与水能同属于可再生能源的是（　　） A．石油 B．天然气 C．煤炭 D．太阳能 【答案】D 【详解】A．可再生能源的特点是可以在自然界中循环再生，石油是化石燃料，不可再生，故A错误； B．天然气的形成过程与石油类似，也属于不可再生能源，故B错误； C．煤炭也是化石燃料的一种，属于不可再生能源，故C错误； D．太阳能可以从自然界中源源不断地获取，属于可再生能源，故D正确。 故选D。 2．下列做法不利于减少空气污染的是（　　） A．积极推广使用新能源公交车 B．限制或禁止燃放烟花爆竹 C．田间焚烧秸秆，净化环境 D．火力发电厂进行脱硫、控尘处理 【答案】C 【详解】A．积极推广使用新能源公交车，利于减少空气污染，故A不符合题意； B．限制、禁止燃放烟花爆竹，利于减少空气污染，故B不符合题意； C．田间焚烧秸秆生成有害气体和烟尘，不利于减少空气污染，故C符合题意； D．火力发电厂进行脱硫、控尘处理，利于减少空气污染，故D不符合题意。 故选C。 3．《楚辞》中用“暾将出兮东方，照吾槛兮扶桑”描绘太阳初升后的景象。关于太阳的知识，下列说法正确的是（　　） A．地球绕太阳运动，说明太阳是宇宙的中心 B．太阳的能量来自于它内部发生的核聚变 C．我们感觉到太阳温暖是因为太阳含有的热量多 D．说“太阳东升西落”，是以月亮为参照物 【答案】B 【详解】A．地球绕太阳运动，是因为太阳是太阳系的中心，故A错误； B．太阳释放的能量主要来自于内部发生的核聚变，向外界不断的释放光和热，故B正确； C．热量是一个过程量，不能说“含有”热量，故C错误； D．以地球为参照物，太阳与地球之间的相对位置从早到晚不断发生改变，太阳是运动的。所以说“太阳东升西落”，是以地球为参照物，故D错误。 故选B。 4．广东拥有六座核电站，占全国核电站总数的六分之一。下列说法正确的是（    ） A．核能是二次能源 B．核能是可再生能源 C．核电站的能量由核聚变产生 D．核电站将核能最终转化为电能 【答案】D 【详解】A．核能是从自然界直接获得不需要加工的能源，是一次能源，故A错误； B．核能是不能从自然界源源不断获得的能源，因此属于不可再生能源，故B错误； C．目前，核电站是利用可控核裂变来进行发电的，故C错误； D．核电站最终是把核能转化为电能，进行供电，故D正确。 故选D。 5．新一代“人造太阳”——中国环流三号实现等离子体电流150万安培、等离子体温度1.17亿摄氏度、高约束模式（H模）持续1066秒的突破性进展，标志着我国可控核聚变技术全面达到国际领先水平。下列说法正确的是（　　） A．核聚变又称为链式反应 B．目前核电站已经普遍利用核聚变反应发电 C．新一代“人造太阳”的原理与原子弹的原理相同 D．可控核聚变可为人类提供巨大的理想洁净能源 【答案】D 【详解】A．核裂变又称为链式反应，核聚变也被成为热核反应，故A错误； B．目前核电站已经普遍利用核裂变反应发电，核聚变技术尚在研发中，故B错误； C．新一代“人造太阳”利用可控核聚变的原理，与氢弹的原理相同，原子弹利用核裂变的原理，故C错误； D．可控核聚变需要的燃料不污染环境，是一种真正的清洁能源，为人类提供巨大的理想洁净能源，故D正确。 故选D。 6．关于能源、信息传输，下列说法不正确的是（　　） A．风能、地热能、电能均属于一次能源 B．太阳内部，原子核发生聚变释放出巨大的核能 C．能量的转化和转移都是有方向性的 D．光从光导纤维的一端射入，在内壁经过多次反射后，把携带的信息传送出去 【答案】A 【详解】A．风能、地热能可以直接从自然界获取，属于一次能源，电能必须经过消耗一次能源才能获得，故电能属于二次能源，故A错误，符合题意； B．在太阳内部，原子核发生聚变释放出巨大的核能，故B正确，不符合题意； C．不同形式的能量在一定条件下都可以发生转化，能量在转化过程中，具有方向性，故C正确，不符合题意； D．光导纤维的信息传输是依靠光的全反射现象：光信号从光导纤维的一端射入，在内壁多次发生全反射，把携带的信息传送出去，故D正确，不符合题意。 故选A。 7．太阳是人类能源的宝库。下列说法不正确的是（    ） A．煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自太阳能 B．太阳能是太阳内部氢原子核发生聚变释放的能量 C．太阳能是未来的理想能源之一，是不可再生能源 D．中国空间站上用到的太阳能电池板是将太阳能直接转化为电能 【答案】C 【详解】A．化石燃料是古代生物经地质变化形成的，生物的能量来源于光合作用固定的太阳能，故A正确，不符合题意； B．太阳能来自太阳内部的氢核聚变（热核反应），故B正确，不符合题意； C．太阳能可以从自然界源源不断地获取，属于可再生能源，故C错误，符合题意； D．太阳能电池板利用光电效应将太阳能直接转化为电能，故D正确，不符合题意。 故选C。 8．与世界能源结构相比，我国的能源结构存在不足，如下列图片所示。以下措施有利于优化我国能源结构的是（　　） A．继续发挥产煤大国的优势 B．减小石油和天然气的比重 C．严控核能、水能的开发 D．加大可再生能源的开发和利用力度 【答案】D 【详解】由图可以看出，我国能源以煤炭为主，煤炭污染大且属于不可再生能源，储量有限，所以应减少对煤炭、石油、天然气等化石能源的使用，增加对非化石能源的使用；对于核能这种不可再生能源，应在保证安全的情况下提倡使用，水能在有条件的地方应大力提倡。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 9．如图所示为某公园安装的“智能脚蹬车”其配备了太阳能电池板，可实现太阳能和脚蹬车共同发电。配备的蓄电池存储电能，并将电能用于为“智能脚蹬车”的各种功能供电。健身者通过手机扫码连接“智能脚蹬车”后，就可以使用。下列说法正确的是（ ） A．太阳能电池板主要是由超导体材料制成的 B．太阳能来自于太阳内部发生的核聚变，属于可再生能源 C．蓄电池在供电过程中将电能转化为化学能 D．对蓄电池充电时，蓄电池相当于电源 【答案】B 【详解】A．半导体是指导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，太阳能电池板主要是由半导体材料制成的，而不是超导体材料，故A错误； B．太阳能来自于太阳内部发生的核聚变，核聚变反应持续不断地进行，太阳能可以源源不断地获取，属于可再生能源，故B正确； C．蓄电池在供电过程中，是将化学能转化为电能，为用电器提供电能，故C错误； D．对蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，此时蓄电池相当于用电器，故D错误。 故选B。 10．中国科学技术领域传来消息：有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功创造新的世界纪录。“人造太阳”中运用的核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】不可再生 【详解】核聚变能的燃料（如氘）虽然在地球上储量极其丰富，但其在使用中会被消耗，不属于短期内可以循环再生的能源，故核聚变能属于不可再生能源。 11．风是我们生活中常见的大气现象，它影响人类的生产和生活。风能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；我省具有丰富的风能，张家口、承德市的坝上地区的风力发电场将风能转化为 能。 【答案】可再生 电 【详解】[1]按可再生能源和不可再生能源分类，风能属于可再生能源。 [2]风力发电，即消耗风能，推动发电机的叶片转动，将风能转化为风车的机械能，进而发电机将机械能转化为电能。 12．如图所示，做油泼辣子时，将滚烫的菜籽油浇到辣椒面上，闻到浓浓的香气，这是分子在不停地做 运动。用煤炭烧油，煤炭属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 无规则 不可再生 【详解】[1]闻到浓浓的香气，这是扩散现象，它说明组成物质的分子永不停息地做无规则运动。 [2]煤炭等能源随着使用不断减少，短时间内从自然界得不到补充，因此属于不可再生能源。 13．“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 【详解】[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。 14．夏季耗电最多，是因为空调属于大功率用电器，且工作时间很长。为节能环保，国务院办公厅规定公共建筑夏季空调温度设置不 （选填“高”或“低”）于26℃。房间不能长时间保持恒定的温度，是因为房子的隔热性 （选填“好”或“差”），节约能源从房屋的隔热性入手，选择隔热材料装修房屋的墙壁可以节约空调所用电能。 【答案】 低 差 【详解】[1]为节能环保，国务院规定机关、商场等单位夏季室内空调温度设置不得低于26℃。 [2]如果房子的隔热性比较差，房间不能长时间保持恒定的温度，可以选择隔热材料装修房屋的墙壁。 15．可燃冰是由天然气与水在高压低温条件下形成的，可燃冰属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，可燃冰在燃烧时把化学能转化为 能。可燃冰可以释放出的天然气，说明可燃冰的热值大，若完全燃烧的可燃冰放出的热量有被的水吸收，水的温度能够上升 。（，水未沸腾） 【答案】 不可再生 内 50 【详解】[1]可燃冰是天然气与水在高压低温下形成的，其形成周期极长，短期内无法再生，属于不可再生能源。 [2]可燃冰燃烧时，化学能转化为内能（以热量的形式释放）。 [3]首先计算可燃冰释放的天然气完全燃烧放出的热量：。 水吸收的热量：。 由得，水上升的温度：。 16．从可持续发展的角度，石油和天然气属于 能源。为了降低对化石能源的依赖，我国正在大力开发核能发电，核反应堆中利用核 的方式释放能量，通过汽轮机将能量转化成机械能，再通过发电机最终转化成电能，在发电过程中因摩擦产生的内能无法自动汇集起来转化为汽轮机为其提供的机械能，这反映了能量的转化具有 。 【答案】 不可再生 裂变 方向性 【解析】【小题1】[1]石油和天然气是化石燃料，由古代生物遗骸经过长期地质作用形成。它们在地球上储量有限，不可再生，用完就没了。从可持续发展的角度看，这类能源属于不可再生能源。 [2]目前我国核电站主要采用的是核裂变技术。在核反应堆中，铀-235等重原子核在中子轰击下发生裂变，释放大量能量。这种方式可以持续控制链式反应，用于发电。 [3]由题可知，有的能量因摩擦产生的内能无法自动汇集起来转化为汽轮机为其提供的机械能，这说明虽然能量守恒，但能量转化具有方向性。 17．“绿水青山就是金山银山”，坚持节约资源和保护环境是我国的基本国策。应运而生的某节能混合动力汽车采用汽油机和电动机作为动力源，在某段平直公路上只靠汽油机驱动，以90km/h的速度匀速行驶，输出有用功率P=50kW，在临近十字路口时，驾驶员立刻松开油门，并启动发电机给蓄电池充电，由于惯性，汽车又行驶了30m，正好停在路口。（假设汽车在整个行驶过程中所受阻力不变）。 (1)该混合动力汽车所用汽油机的燃料属于 （选填“一次”或“二次”）能源，所用电动机的工作原理是 。 (2)上述过程中，汽车所受阻力为多少？在减速过程中，汽车克服阻力做功多少？ (3)若该混合动力汽车空车质量为1000kg，共有4个轮子，每个轮胎与地面的接触面积为70cm2，标准承载400kg，求标准承载时汽车对地面的压强（g=10N/kg）； (4)该混合动力汽车有哪些优点，从物理角度谈一谈。 【答案】(1) 二次 通电线圈在磁场中受力转动 (2)2000N，60000J (3) (4)该混合动力汽车的优点是：减少空气污染、节约化石能源等（答案合理即可） 【详解】（1）[1]一次能源指的是自然界存在的可以直接使用的能源，如化石能源（包括煤、石油和天然气）、水能、风能、太阳能、地热能、生物质能以及核能；二次能源指的是无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到，由一次能源经过加工转换而来的能源是二次能源，如电能、酒精、汽油、煤油、焦炭等，故该混合动力汽车所用的汽油机的燃料是汽油，属于二次能源。 [2]电动机的工作原理是通电导体在磁场中会受到力的作用。 （2）汽车发动机的功率 汽车的速度 发动机提供的牵引力 由于汽车匀速行驶，故汽车受到的阻力，故汽车克服阻力做的功 （3）每个轮胎与地面的接触面积 则汽车与地面的总接触面积 标准承载时汽车的总质量 汽车受到的重力 汽车对地面的压力大小 故汽车对地面的压强 （4）混合动力车不仅可以使用汽油作为能源还可以使用电能，可以减少空气污染，节约化石能源。而且还可以启动发电机给蓄电池充电。 【链接中考】 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 【详解】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。 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 【详解】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·山东日照·中考真题）近年来，中国科技工作者在各个领域一次次刷新“中国高度”。下列说法正确的是（    ） A．如图甲，中国空间站利用的太阳能既是可再生能源又是一次能源 B．如图乙，日照附近海域成功发射谷神星一号运载火箭，火箭上升过程中机械能转化为内能 C．如图丙，小米自主研发的“玄戒01”3nm旗舰处理器芯片是由超导体材料制成 D．如图丁，四川舰是全球首次采用电磁弹射技术的两栖攻击舰，这项技术利用了电磁感应原理 【答案】A 【详解】A．太阳能可以从大自然源源不断的获取，且在使用时不需要消耗其他形式的能量，故太阳能既是可再生能源又是一次能源，故A正确； B．火箭上升过程中燃料燃烧将化学能转化为内能，内能再转化为机械能，使火箭获得上升的动力，故B错误； C．超导体是指在某一温度下，电阻为零的导体，芯片在工作时需要有一定的电阻来控制电流和实现各种功能，如果用超导体材料制成，无法正常工作，芯片通常是由半导体材料制成的，选项C错误； D．电磁弹射是将电能转化为机械能，推动舰载机起飞，其原理是通电导体在磁场中受到力的作用，不是利用电磁感应原理，选项D错误。 故选A。 4．（2025·江苏盐城·中考真题）我国于2024年7月成功研制出世界上最轻、最小的太阳能动力微型无人机，该无人机可在纯自然光下实现持续飞行。这款无人机主要由静电驱动推进系统和超轻千伏动力系统组成。静电电机利用电荷间相互作用驱动，能量转化效率是传统电机的10倍以上。超轻高压变换器将电压为4.5V的太阳能电池升压至9000V，实现高效电能传输。由上述信息可以推断，这款无人机（　　） A．可在无光环境下飞行 B．飞行时会产生较多热量 C．太阳能电池板面积很大 D．静电电机比传统电机能耗小得多 【答案】D 【详解】ABD．由题可知，微型无人机能实现纯自然光供能下的持续飞行，说明微型静电电机在没有光的环境下不能飞行；静电电机利用电荷间相互作用驱动，能量转化效率是传统电机的10倍以上，说明微型静电电机具有发热小，效率高的特点，则静电电机比传统电机能耗小得多，故AB不符合题意，D符合题意； C．由题可知，该机器为微型无人机，则说明了太阳能电池板的面积小，故C不符合题意； 故选D。 5．（2023·吉林长春·中考真题）我国红沿河核电站核能供暖示范项目，利用核能发电的同时实现了清洁供暖。 (1)核电站利用原子核 （填“聚变”或“裂变”）释放的核能发电； (2)核电站利用发电过程中产生的余热进行供暖，提高了能量的利用率。供暖时，用水做输运能量的介质，是因为水的 大； (3)在能量转化和转移的过程中，能量的总量 。但是在供暖过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反，这一现象说明能量的转移具有 。 【答案】(1)裂变 (2)比热容 (3) 不变 方向性 【详解】（1）获得核能的两种途径：核裂变和核聚变，核电站都是利用原子核裂变的链式反应发电。 （2）供暖的“暖气”用水做输运能量的介质，是因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度时，水放出的热量多。 （3）[1]根据能量守恒定律，能量在转化或转移的过程中总量保持不变。 [2]热量总是自发地从高温物体传到低温物体，而不可能自发地从低温物体传到高温物体，说明能量的转移和转化具有方向性。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 能源与可持续发展 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能源危机 1 题型2 发展清洁能源 2 题型3 常见的清洁能源 3 【能力培优练】 5 【链接中考】 8 【重难题型讲解】 题型1 能源危机 1、能量利用的局限性：能源使用中能量总量守恒，但能量的利用价值会降低（如机械摩擦散热、输电线路电能耗散为内能），且能量利用效率无法达到 100%，部分能量难以再利用。 2、能源的分类与特性： （1）可再生能源：可源源不断补充（如风、水、太阳能）。 （2）不可再生能源：形成周期漫长（如煤、石油、天然气），越用越少、短期无法补充。 3、能源危机的根源：煤炭、石油等不可再生的化石能源是人类发展的重要基础，但因其不可再生性与人类的大量消耗，正逐渐枯竭，从而引发能源危机。 4、应对方向：节约能源是环保与缓解危机的方式之一，可从日常小事（节水、节电、减少一次性用品）做起。 【探究归纳】能源危机源于不可再生能源的逐渐枯竭，而能量利用中部分能量难以再利用、利用效率不足的特性，进一步加剧了能源供需的矛盾。 【典例1-1】下列关于能源的说法中正确的是(　　) A．我们的能源取之不尽、用之不竭 B．尽管能源的利用呈增长趋势，但永远不会出现能源危机 C．能源如果不合理利用，多年后就可能出现能源危机 D．化石能源用完了，我们还可以开发新的能源，所以不会出现能源危机，也不用节约能源 【典例1-2】由于世界人口的 和经济的 ，能源的消耗 ，不久的将来会消耗殆尽，所以开发 ，更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。 跟踪训练1能源是人类一切物质生活、社会经济发展的基础，从古至今，人类对能量与能源的研究从未停止。近期，我国的风力发电技术得到了较大的发展。下列说法正确的是（　　） A．风能是一种不可再生能源 B．风力发电机可以将机械能转化为电能 C．风能与煤都属于清洁能源 D．风力发电机的能量转化效率能达到 跟踪训练2在我国，随着人民生活水平的提高，汽车已经进入千家万户。ABS刹车辅助系统是一种先进的汽车制动装置，在紧急制动时增加刹车力度，从而将制动距离缩短。汽车制动时所产生的热不能再次用来发动汽车，说明能量转化与转移具有 ；人类可利用的能量不断减少，因此，开发利用新能源是当务之急。太阳能是一种新能源，它属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 题型2 发展清洁能源 1、化石能源的环境危害：过度使用化石能源会加剧环境问题：一是排放温室气体，增强温室效应，导致全球气候变暖；二是产生有害气体、烟尘，造成大气污染。 2、当前能源格局与应对策略：短期内化石能源仍是能源供应主体，我国通过统筹化石能源开发与环保、升级生产能力、淘汰落后产能等方式，推动化石能源清洁化发展，以实现节能减排、应对气候变化。 【探究归纳】发展清洁能源是为了缓解化石能源过度使用带来的温室效应与大气污染问题，同时在化石能源仍为供应主体的现状下，需推动其清洁化发展以平衡能源需求与生态保护。 【典例2-1】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 【典例2-2】人类在消耗能源时，不可避免地会对环境造成影响。例如：使用化石能源时有相当一部分内能没有被利用，从而造成 污染；使用化石能源还会加剧 、形成酸雨、污染大气； 的过量排放是造成温室效应的罪魁祸首。 跟踪训练1爱护地球是每一个地球人的责任。以下行为不利于保护地球的是（　　） A．多走路或骑行，尽量不开车 B．随手关灯，节约用电 C．夏天时，空调温度尽量调低一点 D．垃圾分类，回收利用 跟踪训练2能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一。现有以下能源：①煤炭、②核能、③石油、④天然气、⑤风能、⑥地热能。其中属于不可再生能源的是 ，大量使用会造成空气污染的是 。（均填序号） 题型3 常见的清洁能源 1、核能 （1）原理：通过核裂变（重核分裂）或核聚变（轻核聚合）释放能量；核裂变可通过装置控制（如核电站）稳定发电，核聚变原料（氘）丰富、污染小，但可控核聚变仍处于研究阶段。 （2）特点：无有害气体排放，但核燃料与核废料有放射性，需严格防护与处理；我国在可控核聚变（如 “东方超环”）领域处于世界领先水平。 2、太阳能 （1）来源：太阳内部核聚变释放能量，是地球大部分能量的源头。 （2）利用方式：光伏发电（太阳能直接转电能）、光热发电（聚光产蒸汽驱动发电）。 3、地热能 （1）来源：地球内部高温蕴藏的能量，是清洁零碳能源。 （2）应用：可发电，热排水还能用于供暖、种植等综合利用；我国西藏地热资源丰富，羊八井地热电厂是世界首座浅层地热工业发电电厂。 【归纳总结】常见清洁能源包括核能（含裂变、聚变，我国可控核聚变研究领先）、太阳能（光伏发电/光热发电）、地热能（综合利用价值高），它们是应对能源危机与环保问题的重要选择。 【典例3-1】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 【典例3-2】波浪能，即海洋波浪能，是一种取之不尽、用之不竭的新能源，无污染。据科学家推测，地球上海洋波浪可产生的电功率高达90万亿千瓦，近年来，在各国开发新能源的计划中，波浪能的利用已占有一席之地。海洋波浪能为人类提供 ，故它是一种能源。海洋波浪能来自 ，是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 跟踪训练1常州市街头有很多氢能源自行车。氢能属于（　　） ①清洁能源　　②非清洁能源 ③常规能源　　④新能源 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 跟踪训练22023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。核能属于 （选填“常规能源”或“新能源”）；该装置的线圈使用超导材料绕制，这些线圈工作在零下296摄氏度的超低温中，从而实现超导，处于超导状态时的线圈的电阻为 Ω。如图所示，它的反应原理与太阳类似，通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能，原子核能又转化为 ，从而获得上亿度的高温。 【能力培优练】 1．“浩浩江水带来滚滚绿电”，下列能源中与水能同属于可再生能源的是（　　） A．石油 B．天然气 C．煤炭 D．太阳能 2．下列做法不利于减少空气污染的是（　　） A．积极推广使用新能源公交车 B．限制或禁止燃放烟花爆竹 C．田间焚烧秸秆，净化环境 D．火力发电厂进行脱硫、控尘处理 3．《楚辞》中用“暾将出兮东方，照吾槛兮扶桑”描绘太阳初升后的景象。关于太阳的知识，下列说法正确的是（　　） A．地球绕太阳运动，说明太阳是宇宙的中心 B．太阳的能量来自于它内部发生的核聚变 C．我们感觉到太阳温暖是因为太阳含有的热量多 D．说“太阳东升西落”，是以月亮为参照物 4．广东拥有六座核电站，占全国核电站总数的六分之一。下列说法正确的是（    ） A．核能是二次能源 B．核能是可再生能源 C．核电站的能量由核聚变产生 D．核电站将核能最终转化为电能 5．新一代“人造太阳”——中国环流三号实现等离子体电流150万安培、等离子体温度1.17亿摄氏度、高约束模式（H模）持续1066秒的突破性进展，标志着我国可控核聚变技术全面达到国际领先水平。下列说法正确的是（　　） A．核聚变又称为链式反应 B．目前核电站已经普遍利用核聚变反应发电 C．新一代“人造太阳”的原理与原子弹的原理相同 D．可控核聚变可为人类提供巨大的理想洁净能源 6．关于能源、信息传输，下列说法不正确的是（　　） A．风能、地热能、电能均属于一次能源 B．太阳内部，原子核发生聚变释放出巨大的核能 C．能量的转化和转移都是有方向性的 D．光从光导纤维的一端射入，在内壁经过多次反射后，把携带的信息传送出去 7．太阳是人类能源的宝库。下列说法不正确的是（    ） A．煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自太阳能 B．太阳能是太阳内部氢原子核发生聚变释放的能量 C．太阳能是未来的理想能源之一，是不可再生能源 D．中国空间站上用到的太阳能电池板是将太阳能直接转化为电能 8．与世界能源结构相比，我国的能源结构存在不足，如下列图片所示。以下措施有利于优化我国能源结构的是（　　） A．继续发挥产煤大国的优势 B．减小石油和天然气的比重 C．严控核能、水能的开发 D．加大可再生能源的开发和利用力度 9．如图所示为某公园安装的“智能脚蹬车”其配备了太阳能电池板，可实现太阳能和脚蹬车共同发电。配备的蓄电池存储电能，并将电能用于为“智能脚蹬车”的各种功能供电。健身者通过手机扫码连接“智能脚蹬车”后，就可以使用。下列说法正确的是（ ） A．太阳能电池板主要是由超导体材料制成的 B．太阳能来自于太阳内部发生的核聚变，属于可再生能源 C．蓄电池在供电过程中将电能转化为化学能 D．对蓄电池充电时，蓄电池相当于电源 10．中国科学技术领域传来消息：有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功创造新的世界纪录。“人造太阳”中运用的核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 11．风是我们生活中常见的大气现象，它影响人类的生产和生活。风能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；我省具有丰富的风能，张家口、承德市的坝上地区的风力发电场将风能转化为 能。 12．如图所示，做油泼辣子时，将滚烫的菜籽油浇到辣椒面上，闻到浓浓的香气，这是分子在不停地做 运动。用煤炭烧油，煤炭属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 13．“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。 14．夏季耗电最多，是因为空调属于大功率用电器，且工作时间很长。为节能环保，国务院办公厅规定公共建筑夏季空调温度设置不 （选填“高”或“低”）于26℃。房间不能长时间保持恒定的温度，是因为房子的隔热性 （选填“好”或“差”），节约能源从房屋的隔热性入手，选择隔热材料装修房屋的墙壁可以节约空调所用电能。 15．可燃冰是由天然气与水在高压低温条件下形成的，可燃冰属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，可燃冰在燃烧时把化学能转化为 能。可燃冰可以释放出的天然气，说明可燃冰的热值大，若完全燃烧的可燃冰放出的热量有被的水吸收，水的温度能够上升 。（，水未沸腾） 16．从可持续发展的角度，石油和天然气属于 能源。为了降低对化石能源的依赖，我国正在大力开发核能发电，核反应堆中利用核 的方式释放能量，通过汽轮机将能量转化成机械能，再通过发电机最终转化成电能，在发电过程中因摩擦产生的内能无法自动汇集起来转化为汽轮机为其提供的机械能，这反映了能量的转化具有 。 17．“绿水青山就是金山银山”，坚持节约资源和保护环境是我国的基本国策。应运而生的某节能混合动力汽车采用汽油机和电动机作为动力源，在某段平直公路上只靠汽油机驱动，以90km/h的速度匀速行驶，输出有用功率P=50kW，在临近十字路口时，驾驶员立刻松开油门，并启动发电机给蓄电池充电，由于惯性，汽车又行驶了30m，正好停在路口。（假设汽车在整个行驶过程中所受阻力不变）。 (1)该混合动力汽车所用汽油机的燃料属于 （选填“一次”或“二次”）能源，所用电动机的工作原理是 。 (2)上述过程中，汽车所受阻力为多少？在减速过程中，汽车克服阻力做功多少？ (3)若该混合动力汽车空车质量为1000kg，共有4个轮子，每个轮胎与地面的接触面积为70cm2，标准承载400kg，求标准承载时汽车对地面的压强（g=10N/kg）； (4)该混合动力汽车有哪些优点，从物理角度谈一谈。 【链接中考】 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 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·山东日照·中考真题）近年来，中国科技工作者在各个领域一次次刷新“中国高度”。下列说法正确的是（    ） A．如图甲，中国空间站利用的太阳能既是可再生能源又是一次能源 B．如图乙，日照附近海域成功发射谷神星一号运载火箭，火箭上升过程中机械能转化为内能 C．如图丙，小米自主研发的“玄戒01”3nm旗舰处理器芯片是由超导体材料制成 D．如图丁，四川舰是全球首次采用电磁弹射技术的两栖攻击舰，这项技术利用了电磁感应原理 4．（2025·江苏盐城·中考真题）我国于2024年7月成功研制出世界上最轻、最小的太阳能动力微型无人机，该无人机可在纯自然光下实现持续飞行。这款无人机主要由静电驱动推进系统和超轻千伏动力系统组成。静电电机利用电荷间相互作用驱动，能量转化效率是传统电机的10倍以上。超轻高压变换器将电压为4.5V的太阳能电池升压至9000V，实现高效电能传输。由上述信息可以推断，这款无人机（　　） A．可在无光环境下飞行 B．飞行时会产生较多热量 C．太阳能电池板面积很大 D．静电电机比传统电机能耗小得多 5．（2023·吉林长春·中考真题）我国红沿河核电站核能供暖示范项目，利用核能发电的同时实现了清洁供暖。 (1)核电站利用原子核 （填“聚变”或“裂变”）释放的核能发电； (2)核电站利用发电过程中产生的余热进行供暖，提高了能量的利用率。供暖时，用水做输运能量的介质，是因为水的 大； (3)在能量转化和转移的过程中，能量的总量 。但是在供暖过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反，这一现象说明能量的转移具有 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $