第2节 能源的开发与利用（高效培优讲义）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

本讲义聚焦初中物理“能源的开发与利用”核心知识点，以能源定义与能量来源（地球多数能源源于太阳）为起点，系统梳理一次/二次能源、常规/新能源等分类标准，衔接能源开发历史进程（从早期火与风/水能到近代煤炭、电能、核能再到现代燃料电池），构建从基础概念到实际应用的学习支架。 该资料通过“典例-跟踪训练-能力培优-中考链接”梯度设计，强化物理观念（能量观念）与科学思维（模型建构、科学推理）。如典例1-1辨析可再生能源，培养能量分类认知；能力培优练结合太阳能电池板、核能应用等实例，渗透科学态度与责任（可持续发展）。课中辅助教师高效授课，课后助力学生通过分层练习查漏补缺，提升知识应用能力。

第2节 能源的开发与利用 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能量从何而来 1 题型2 能源开发与利用的历史进程 3 【能力培优练】 5 【链接中考】 12 【重难题型讲解】 题型1 能量从何而来 1、能量与能源的定义：能量以多种形式存在于自然中，能提供能量的物质资源称为能源。 2、地球上主要能量的来源：地球上大部分能源的能量源于太阳：太阳照射促成水循环形成水能，日照不均导致温差产生风能。 3、能源的分类： （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、常见能源 （1）化石能源：我们今天使用的煤、石油、天然气，是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。 （2）生物质能：生物质能是蕴藏在生物质（是各种生命产生或构成生命体的有机质的总称）中的能量，是绿色植物经过光合作用储存在生物质内部的能量，如柴薪、秸秆、动物粪便等。生物质能是人类利用最早、利用时间最长的能源，实际上也是化学能的一种。 （3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。 （4）风能：自然界中空气的流动所具有的能量。 （5）地热能：地球内部高温熔岩所具有的能量，常通过地下水或喷发的熔岩送到地面从而被人们利用。 （6）电能：电流能以各种形式做功，所以电具有的能量叫做电能。 【探究归纳】能量源于自然界的能源，地球上多数能源的能量来自太阳，能源分为可直接获取的一次能源与需加工转化的二次能源。 【典例1-1】下列能源中，属于可再生能源的是（   ） A．木柴 B．煤炭 C．天然气 D．核能 【答案】A 【详解】可再生能源是可以在自然界里源源不断得到的能源，不可再生能源是经过漫长地质年代形成、短期内无法再生的能源。 A．木柴可以通过种植树木持续获取，属于可再生能源，故A符合题意； BCD．煤炭、天然气、核能在使用之后在短时间内无法在自然界中再次产生的能源，是不可再生能源，故BCD不符合题意。 故选A。 【典例1-2】在石油、风能、水能、电能、汽油、太阳能、柴油、地热能、潮汐能等各种能源中，属于一次能源的是 ，属于二次能源的是 。 【答案】 石油、风能、水能、太阳能、地热能、潮汐能 电能、汽油、柴油 【详解】[1][2]一次能源是指直接从自然界获取，没有经过加工转换的能源，例如石油、风能、水能、太阳能、地热能、潮汐能等。二次能源是指由一次能源经过加工、转换以后得到的能源，例如电能、汽油、柴油等。 跟踪训练1如图，两个圆圈表示两种能源分类方式，下列能源中，属于A处的是（    ） A．电能 B．风能 C．石油 D．天然气 【答案】B 【详解】由图可知，A处的能源既属于一次能源，又属于可再生能源。电能需要由一次能源加工、转换得到，属于二次能源，石油和天然气一旦被消耗，短期内很难从自然界中得到补充，属于不可再生能源；风能可以直接从自然界中获取利用，而且风能可以长期提供，属于可再生能源。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 跟踪训练2生产和生活中利用的各种能量是通过不同的 提供的；目前使用的煤、石油和天然气，是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，称为 能源；可以直接从自然界获得的能源称为 次能源，不能从自然界中直接获得，必须通过消耗一次能源获得的能源称为 次能源。 【答案】 能源 化石 一 二 【详解】[1]生产和生活中利用各种能量是通过不同的能源提供的，凡是能为人类提供能量的物质资源都叫做能源。 [2]今天使用的煤、石油、天然气，是千百万年前的大量生物经过地壳变化，被埋藏在地下，受地层压力和温度的影响，缓慢地形成的可以燃烧的矿物质，称为化石能源。 [3][4]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、氢能。 跟踪训练3我们已知的天体系统中：①银河系，②地球，③太阳系，按空间尺度从小到大的顺序排列依次为 （填序号）；能量是与物体运动有关的物理量，追溯能量的来源，我们生活中的大部分能量来自 。 【答案】 ②③① 太阳 【详解】[1]宇宙包含所有天体系统的最大尺度结构。银河系是宇宙中的一个星系，为太阳系所在的恒星系统；太阳系是银河系中的一个恒星系统，以太阳为中心；地月系是太阳系中地球与月球组成的最小层级系统。故题中天体系统按空间尺度从小到大的顺序排列依次为②③①。 [2]植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，动物通过食用植物或其他动物获取能量，最终来源仍是太阳能‌。煤炭、石油、天然气等由古代动植物遗体经地质作用形成，本质是储存的太阳能‌。能量是与物体运动有关的物理量，追溯能量的来源，我们生活中的大部分能量来自太阳。 题型2 能源开发与利用的历史进程 1、早期能源利用（原始 - 农业文明）： 最早利用太阳能（光热）；第一次能源革命是火的利用（如钻木取火），农业文明以秸秆、薪柴为火力来源。 风能（助船航行、风车灌溉）、水能（汉代水碓等水力机械）也被早期开发，服务于生产生活。 2、近代能源革命（工业文明）： 18 世纪蒸汽机推动煤炭成为主力能源，实现内能转机械能；随后内燃机促进石油应用；19 世纪电磁感应让人类进入电能时代。 20 世纪近代物理学奠基核能利用，进一步提升生产力。 3、现代能源发展：能源利用向高效、可持续转型，如燃料电池（第四代发电技术，转换效率 45%~60%）；我国在氢燃料电池领域取得突破（如氢燃料轻轨车、示范船），其应用场景持续拓展。 【探究归纳】能源开发利用随人类文明演进，从早期利用太阳能、火、风/水能，到近代煤炭、石油、电能、核能的革命，再到现代向高效可持续的新能源（如燃料电池）发展，每一次突破都推动了生产力与文明进步。 【典例2-1】按照能源发展史排序，正确的是（　　） ①内燃机　②钻木取火　③薪柴燃烧　④核反应堆　⑤蒸汽机　⑥天然取火 A．⑥②③⑤①④ B．⑥③②①⑤④ C．②⑥③⑤④① D．⑥②①⑤④③ 【答案】A 【详解】ABCD．根据能源的开发与利用可知，最开始时是人类利用天然的火种，然后钻木取火，逐渐转变为人工火种点燃柴薪提供热量，工业革命时期发明了蒸汽机，随后又诞生了内燃机，实现了热能向机械能的大规模转化，现在人们正在使用核能，故A符合题意，B、C、D不符合题意。 故选A。 【典例2-2】18 世纪蒸汽机的应用推动______成为近代工业文明的主力能源，实现了内能向机械能的转化。 答案：煤炭 解析：根据知识点，18 世纪蒸汽机推动煤炭成为近代主力能源。 跟踪训练1以下列出了几种能源：①薪柴、②煤炭、③核能、④石油。这些能源按照能源发展史排序正确的是（　　） A．①③②④ B．①②④③ C．①②③④ D．②①④③ 【答案】B 【详解】这几种能源按照能源发展史排序： ①薪柴：古代至18世纪工业革命前，人类最早利用的主要能源，支撑了从原始文明到农业文明的漫长发展，被称为“薪柴时期”； ②煤炭：约18世纪至19世纪中期，蒸汽机的发明和广泛应用使煤炭取代薪柴成为主要能源，推动了第一次工业革命，人类进入“煤炭时期”； ④石油：约19世纪中期至今，内燃机的发明使石油的重要性凸显，逐步取代煤炭成为主导能源，推动了交通运输和工业的飞速发展，进入“石油时期”； ③核能：约20世纪中期至今，原子能技术的突破拉开了第三次能源革命的序幕，核能成为一种新的强大能源。 故B正确，ACD错误。 故选B。 跟踪训练2现代能源发展向高效、可持续转型，例如燃料电池（第四代发电技术）的转换效率可达______。 答案：45%~60% 解析：现代燃料电池的转换效率范围是 45% 到 60%。 【能力培优练】 1．关于能源的概念，下列叙述中正确的是（    ） A．能做功的物体叫作能源 B．具有动能或势能的物体叫作能源 C．能提供能量的物质资源都可以叫作能源 D．内燃机和发电机都是能源 【答案】C 【详解】A．能做功的物体，只是说明物体具有做功的本领，但不一定能提供能量，比如运动的物体能做功，但它本身不是能源。能源是能提供能量的物质资源，故A错误； B．具有动能或势能的物体，是具有机械能的物体，并非能提供能量的物质资源，不是能源，故B错误； C．符合能源的定义，能提供能量的物质资源都可以叫作能源，故C正确； D．内燃机和发电机是能量转化的装置，不是能提供能量的物质资源，不属于能源，故D错误。 故选C。 2．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一下列说法不正确的是（    ） A．绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．太阳能集热器将太阳能转化为水的内能 C．太阳能汽车将太阳能直接转化为机械能 D．太阳能信号灯将太阳能最终转化为光能 【答案】C 【详解】A．绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能，储存在植物体内，故A正确，不符合题意； B．太阳能集热器工作时消耗太阳能，产生水的内能，将太阳能转化为水的内能，故B正确，不符合题意； C．太阳能汽车是先将太阳能转化为电能再转化为机械能，并非直接转化，故C错误，符合题意； D．太阳能信号灯先将太阳能转化为电能，再转化为光能，其最终的能量形式是光能，故D正确，不符合题意。 故选C。 3．生活中处处有物理，下列场景涉及的物理知识，说法正确的是（　　） A．液体的沸点随气压的增大而降低 B．雾和雾凇的形成属于同一种物态变化 C．核能发电应用的是核聚变 D．空间站上的太阳能电池板将太阳能转化为电能 【答案】D 【详解】A．液体的沸点与气压有关，液体的沸点随气压的增大而升高，故A错误； B．雾是空气中的水蒸气液化形成的，雾凇是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的，雾和雾凇的形成不属于同一种物态变化，故B错误； C．核电站是利用铀核裂变发生链式反应释放出大量的核能来发电的，故C错误； D．空间站上的太阳能电池板，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能，故D正确。 故选D。 4．我国空间站是一个在轨组装成的空间实验室系统，总质量达180t，展开的太阳能电池板能为空间站提供能量。下列说法正确的是（　　） A．太阳能是不可再生能源 B．太阳能电池板相当于用电器 C．太阳能电池板将电能转化为太阳能 D．空间站利用电磁波与地面通信 【答案】D 【详解】A． 太阳能是取之不尽，用之不竭的，属于可再生能源，故A错误； B． 太阳能电池板是给空间站提供电能的，太阳能电池板属于电源，故B错误； C． 太阳能电池板接收太阳能，并且把太阳能转化为电能，故C错误； D． 电磁波可以在真空中传播并能传递信息。空间站与地面之间的通信联系，利用了电磁波。故D正确。 故选D。 5．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 【详解】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。 6．近年来，我国在科技领域取得了辉煌的成就。下列说法正确的是（    ） A．“华龙一号”是利用聚变产生能量 B．中国空间站利用的太阳电池将太阳能转化为化学能 C．“C919”飞机可将燃料的化学能全部转化为机械能 D．“复兴号”动车组控制系统中的芯片由半导体制成 【答案】D 【详解】A．“华龙一号”是核电技术，核反应堆利用的是核裂变产生能量发电。 目前人类可控的核能利用只有核裂变，核聚变仍处于实验阶段，故A错误； B．中国空间站的太阳电池，柔性太阳翼是将太阳能直接转化为电能，再通过蓄电池储存为化学能。 太阳电池的核心是光电效应，直接输出电能，并非先转化为化学能，故 B 错误； C．“C919”飞机的燃料化学能，会转化为机械能、热能、声能等，不可能全部转化为机械能，能量转化存在损耗。 实际中燃料的能量利用率远低于100%，故C错误； D．“复兴号”动车组的控制系统芯片，是由半导体材料，如硅、碳化硅制成的。 芯片的核心是半导体器件，这是现代电子设备的基础，故 D 正确。 故选D。 7．如图所示的是三种太阳能的转化途径，其中椭圆表示转化的装置或物体，菱形表示某种能量形式。按图中序号顺序在三个空白处填入相关的文字，正确的是（　　） A．内能　太阳能电池　光合作用 B．内能　太阳能电池　绿色植物 C．太阳能电池　光合作用　内能 D．太阳能电池　绿色植物　内能 【答案】D 【详解】ABCD．太阳能电池把太阳能转化为电能；通过光合作用，绿色植物把太阳能转化为化学能；太阳能集热器把太阳能转化为内能。所以①是太阳能电池，②是绿色植物，③是内能；故D正确，A、B、C错误。 故选D。 8．按照能源发展史将下列事例进行排序（　　） ①内燃机　②钻木取火　③薪柴燃烧　④核反应堆　⑤蒸汽机　⑥天然取火 A．⑥②③⑤①④ B．⑥③②①⑤④ C．②⑥③⑤④① D．⑥⑤①②④③ 【答案】A 【详解】ABCD．根据能源的开发与利用可知，最开始时是人类利用天然的火种，然后钻木取火，逐渐转变为人工火种点燃柴薪提供热量，后来发明了蒸汽机，实现了热能向机械能的大规模转化，现在人们正在使用核能，故A符合题意，B、C、D不符合题意。 故选A。 9．太阳能：在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的核能。太阳能电池把太阳能转化成 能； 把太阳能转化成内能。 【答案】 聚变 电 集热器 【详解】[1]人们对核能的利用有两种方式，核裂变和核聚变。在太阳内部发生的是核聚变。 [2]太阳能电池接受太阳能照射，产生电能，把太阳能转变成电能。 [3]热水器上的集热器接受太阳能照射，产生内能，把太阳能转化成内能。 10．我国首座潮光互补型光伏电站已并网发电，通过光伏发电、潮汐发电实现“日月同辉”。发电站分别把太阳能和潮汐能转化为 。太阳能和潮汐能都属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 电能 可再生 【详解】[1]光伏发电通过太阳能电池板将太阳能直接转化为电能，潮汐发电利用潮汐涨落驱动涡轮机，将潮汐能转化为电能。两种发电方式均以电能为最终输出形式； [2]可再生能源指自然界中能持续再生或循环利用的能源。太阳能来源于太阳辐射，潮汐能由月球和太阳引力作用产生，两者均具有持续性，属于可再生能源。 11．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 【详解】[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。 12．下图所示的是某种核反应示意图，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。（均选填“裂”或“聚”） 【答案】 裂 聚 【详解】[1]图中是铀核吸收一个中子以后，分裂成两个质量较小的原子核，放出很大的能量，同时产生几个新的中子，这些中子又能使别的原子核接着发生核裂变，使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应；链式反应是核裂变的原理，核电站的核反应堆就是利用该反应释放核能的设备； [2]氢弹利用的是核聚变反应，即轻核在高温高压下融合成重核，释放出巨大的能量。 13．如图所示，某蔬菜种植基地的温室大棚由棚膜和土墙搭建而成。为使大棚白天吸收更多的太阳热量，科研人员指导农户用水墙替换土墙。这是因为水的 较大。大棚还安装了太阳能电池板，将太阳能转化为 能，为大棚里的用电器供电。 【答案】 比热容 电 【详解】[1]用水墙替换土墙，是因为水的比热容较大，白天吸收相同的太阳辐射热时，升温较慢，能储存更多热量，并在夜间释放，维持大棚内温度稳定。 [2]太阳能电池板将太阳能直接转化为电能，为大棚内的用电设备供电。 14．如图是成功对接后的神舟十八号载人飞船和空间站组合体的模拟画面，对接后，以空间站为参照物，飞船是 的。空间站利用太阳能电池板获得能量，太阳能来自太阳内部的核 变。空间站的图像信号是通过 波传回地面的。 【答案】 静止 聚 电磁 【详解】[1]对接后，神舟十八号载人飞船和空间站组合体成为一个整体，以空间站为参照物，飞船相对于空间站的位置没有改变，所以飞船是静止的。 [2]太阳内部时刻在进行着核聚变反应。在太阳内部，氢原子核在极高的温度和压力下，聚变成氦原子核，同时释放出巨大的能量，这些能量以光和热的形式向外辐射，这就是太阳能的来源。 [3]空间站处于太空环境，太空是真空，而电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。所以空间站的图像信号是通过电磁波（如无线电波等）传回地面的。我们日常使用的手机通信、卫星电视等，也都是利用电磁波来传递信息的。 15．电能是 （选填“一次”或“二次”）能源。有一款平面镜防雾膜，膜内装有电热丝，将它贴在镜的背面并通电，利用电流的 效应，可防止水蒸气在镜面上 （填物态变化名称）起雾，如图所示。防雾膜的规格是，一块面积为的防雾膜正常工作消耗的电能是 J。 【答案】 二次 热 液化 【详解】[1]电能是由其他能源转化而得到的能源，故是二次能源。 [2]平面镜防雾膜，膜内装有电热丝，将它贴在镜的背面并通电，电流通过导体时会产生热量，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。 [3]温度较高的水蒸气遇到温度低的镜面会放热变成小水滴，当镜面温度较高时可以避免，气态的水蒸气在镜面上变成液态的小水滴的现象是液化。 [4]防雾膜的规格是，即面积为的防雾膜消耗的功率是，则一块面积为的防雾膜消耗的功率 正常工作的通电时间，故该防雾膜这段时间消耗的电能 16．生活处处有物理，留心观察皆学问。 (1)抽油烟机在工作时，由于转动的扇叶处气体的流速大，压强越 ，从而在周围大气压的作用下将油烟压向扇口排出； (2)厨房里的抽油烟机和洗碗机是 联的； (3)超声波洗碗机是利用超声波能传递 工作的。 (4)打出租车时，小新的手在刚触车门时被“电”了一下，这常常是因为汽车在行驶过程中与空气 而带电引起的。小松坐在车上，以司机为参照物，她是 （选填“运动”或“静止”）的。 (5)2019年4月10日，人类发布了首张黑洞照片。黑洞是质量巨大的天体，像太阳一样，其内部一直发生着核 （选填“聚变”或“裂变”）反应。 (6)“天宫课堂”正式开讲，学生们观看电视直播时，电视收到的信号是 波，信号传播时要用通讯卫星（如图），卫星上的接收太阳能的“翅膀”实际是 （选填“电源”或“用电器”） 【答案】(1)小 (2)并 (3)能量 (4) 摩擦 静止 (5)聚变 (6) 电磁 电源 【详解】（1）根据流体压强与流速的关系：流速越大，压强越小。抽油烟机在工作时，转动的扇叶处气体流速大，所以压强越小，从而在周围大气压的作用下将油烟压向扇口排出。 （2）在家庭电路中，各用电器为了能独立工作，互不影响，都是并联的。厨房里的抽油烟机和洗碗机也不例外，它们是并联的。 （3）超声波洗碗机是利用超声波能传递能量，使水振动，从而将碗上的污垢等清洗掉。 （4）[1]汽车在行驶过程中与空气摩擦，因得失电子而带电，这是摩擦起电现象。 [2]小松坐在车上，以司机为参照物，小松相对于司机的位置没有发生变化，所以她是静止的。 （5）像太阳这样的恒星，其内部一直发生着核聚变反应，黑洞质量巨大，其内部也一直发生着核聚变反应。 （6）[1]电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，所以电视收到的信号是电磁波。 [2]卫星上接收太阳能的“翅膀”是太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能，所以实际是电源。 【链接中考】 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 【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。 2．（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 【详解】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。 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 【详解】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。 4．（2025·广东深圳·模拟预测）如图所示是一种利用海水盐差能发电的装置，甲、乙两块渗透膜将容器隔成三个区域，分别加入海水和纯水，甲渗透膜只能让带正电的钠离子通过，乙渗透膜只能让带负电的氯离子通过，容器就变成了电池，电流从左向右通过小灯泡，则容器左端是电池的 极，根据对环境污染的大小来判断这种能源 （选填“是”或“不是”）清洁能源。 【答案】 正 是 【详解】[1][2]甲渗透膜只能让带正电的钠离子通过，钠离子（正电）通过甲渗透膜向左移动，使左侧区域带正电，氯离子（负电）通过乙渗透膜向右移动，使右侧区域带负电，电流从左向右通过小灯泡，说明左端是正极，右端为负极。由于盐差能的产生过程不涉及有害物质的排放，对环境影响较小，是一种清洁能源。 5．（2024·吉林长春·中考真题）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 【详解】（1）[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。 [2]以火箭为参照物，嫦娥六号的位置不变，所以嫦娥六号是静止的。 （2）[1]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。 [2]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。 [3]太阳能可以从自然界源源不断获得，是可再生能源。 （3）月球是真空环境，声音的传播需要介质，而电磁波的传播不需要介质，所以着陆器在月背采样的影像用电磁波传回地球。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 能源的开发与利用 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能量从何而来 1 题型2 能源开发与利用的历史进程 2 【能力培优练】 3 【链接中考】 7 【重难题型讲解】 题型1 能量从何而来 1、能量与能源的定义：能量以多种形式存在于自然中，能提供能量的物质资源称为能源。 2、地球上主要能量的来源：地球上大部分能源的能量源于太阳：太阳照射促成水循环形成水能，日照不均导致温差产生风能。 3、能源的分类： （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、常见能源 （1）化石能源：我们今天使用的煤、石油、天然气，是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。 （2）生物质能：生物质能是蕴藏在生物质（是各种生命产生或构成生命体的有机质的总称）中的能量，是绿色植物经过光合作用储存在生物质内部的能量，如柴薪、秸秆、动物粪便等。生物质能是人类利用最早、利用时间最长的能源，实际上也是化学能的一种。 （3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。 （4）风能：自然界中空气的流动所具有的能量。 （5）地热能：地球内部高温熔岩所具有的能量，常通过地下水或喷发的熔岩送到地面从而被人们利用。 （6）电能：电流能以各种形式做功，所以电具有的能量叫做电能。 【探究归纳】能量源于自然界的能源，地球上多数能源的能量来自太阳，能源分为可直接获取的一次能源与需加工转化的二次能源。 【典例1-1】下列能源中，属于可再生能源的是（   ） A．木柴 B．煤炭 C．天然气 D．核能 【典例1-2】在石油、风能、水能、电能、汽油、太阳能、柴油、地热能、潮汐能等各种能源中，属于一次能源的是 ，属于二次能源的是 。 跟踪训练1如图，两个圆圈表示两种能源分类方式，下列能源中，属于A处的是（    ） A．电能 B．风能 C．石油 D．天然气 跟踪训练2生产和生活中利用的各种能量是通过不同的 提供的；目前使用的煤、石油和天然气，是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，称为 能源；可以直接从自然界获得的能源称为 次能源，不能从自然界中直接获得，必须通过消耗一次能源获得的能源称为 次能源。 跟踪训练3我们已知的天体系统中：①银河系，②地球，③太阳系，按空间尺度从小到大的顺序排列依次为 （填序号）；能量是与物体运动有关的物理量，追溯能量的来源，我们生活中的大部分能量来自 。 题型2 能源开发与利用的历史进程 1、早期能源利用（原始 - 农业文明）： 最早利用太阳能（光热）；第一次能源革命是火的利用（如钻木取火），农业文明以秸秆、薪柴为火力来源。 风能（助船航行、风车灌溉）、水能（汉代水碓等水力机械）也被早期开发，服务于生产生活。 2、近代能源革命（工业文明）： 18 世纪蒸汽机推动煤炭成为主力能源，实现内能转机械能；随后内燃机促进石油应用；19 世纪电磁感应让人类进入电能时代。 20 世纪近代物理学奠基核能利用，进一步提升生产力。 3、现代能源发展：能源利用向高效、可持续转型，如燃料电池（第四代发电技术，转换效率 45%~60%）；我国在氢燃料电池领域取得突破（如氢燃料轻轨车、示范船），其应用场景持续拓展。 【探究归纳】能源开发利用随人类文明演进，从早期利用太阳能、火、风/水能，到近代煤炭、石油、电能、核能的革命，再到现代向高效可持续的新能源（如燃料电池）发展，每一次突破都推动了生产力与文明进步。 【典例2-1】按照能源发展史排序，正确的是（　　） ①内燃机　②钻木取火　③薪柴燃烧　④核反应堆　⑤蒸汽机　⑥天然取火 A．⑥②③⑤①④ B．⑥③②①⑤④ C．②⑥③⑤④① D．⑥②①⑤④③ 【典例2-2】18 世纪蒸汽机的应用推动______成为近代工业文明的主力能源，实现了内能向机械能的转化。 跟踪训练1以下列出了几种能源：①薪柴、②煤炭、③核能、④石油。这些能源按照能源发展史排序正确的是（　　） A．①③②④ B．①②④③ C．①②③④ D．②①④③ 跟踪训练2现代能源发展向高效、可持续转型，例如燃料电池（第四代发电技术）的转换效率可达______。 【能力培优练】 1．关于能源的概念，下列叙述中正确的是（    ） A．能做功的物体叫作能源 B．具有动能或势能的物体叫作能源 C．能提供能量的物质资源都可以叫作能源 D．内燃机和发电机都是能源 2．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一下列说法不正确的是（    ） A．绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．太阳能集热器将太阳能转化为水的内能 C．太阳能汽车将太阳能直接转化为机械能 D．太阳能信号灯将太阳能最终转化为光能 3．生活中处处有物理，下列场景涉及的物理知识，说法正确的是（　　） A．液体的沸点随气压的增大而降低 B．雾和雾凇的形成属于同一种物态变化 C．核能发电应用的是核聚变 D．空间站上的太阳能电池板将太阳能转化为电能 4．我国空间站是一个在轨组装成的空间实验室系统，总质量达180t，展开的太阳能电池板能为空间站提供能量。下列说法正确的是（　　） A．太阳能是不可再生能源 B．太阳能电池板相当于用电器 C．太阳能电池板将电能转化为太阳能 D．空间站利用电磁波与地面通信 5．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 6．近年来，我国在科技领域取得了辉煌的成就。下列说法正确的是（    ） A．“华龙一号”是利用聚变产生能量 B．中国空间站利用的太阳电池将太阳能转化为化学能 C．“C919”飞机可将燃料的化学能全部转化为机械能 D．“复兴号”动车组控制系统中的芯片由半导体制成 7．如图所示的是三种太阳能的转化途径，其中椭圆表示转化的装置或物体，菱形表示某种能量形式。按图中序号顺序在三个空白处填入相关的文字，正确的是（　　） A．内能　太阳能电池　光合作用 B．内能　太阳能电池　绿色植物 C．太阳能电池　光合作用　内能 D．太阳能电池　绿色植物　内能 8．按照能源发展史将下列事例进行排序（　　） ①内燃机　②钻木取火　③薪柴燃烧　④核反应堆　⑤蒸汽机　⑥天然取火 A．⑥②③⑤①④ B．⑥③②①⑤④ C．②⑥③⑤④① D．⑥⑤①②④③ 9．太阳能：在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的核能。太阳能电池把太阳能转化成 能； 把太阳能转化成内能。 10．我国首座潮光互补型光伏电站已并网发电，通过光伏发电、潮汐发电实现“日月同辉”。发电站分别把太阳能和潮汐能转化为 。太阳能和潮汐能都属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 11．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。 12．下图所示的是某种核反应示意图，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。（均选填“裂”或“聚”） 13．如图所示，某蔬菜种植基地的温室大棚由棚膜和土墙搭建而成。为使大棚白天吸收更多的太阳热量，科研人员指导农户用水墙替换土墙。这是因为水的 较大。大棚还安装了太阳能电池板，将太阳能转化为 能，为大棚里的用电器供电。 14．如图是成功对接后的神舟十八号载人飞船和空间站组合体的模拟画面，对接后，以空间站为参照物，飞船是 的。空间站利用太阳能电池板获得能量，太阳能来自太阳内部的核 变。空间站的图像信号是通过 波传回地面的。 15．电能是 （选填“一次”或“二次”）能源。有一款平面镜防雾膜，膜内装有电热丝，将它贴在镜的背面并通电，利用电流的 效应，可防止水蒸气在镜面上 （填物态变化名称）起雾，如图所示。防雾膜的规格是，一块面积为的防雾膜正常工作消耗的电能是 J。 16．生活处处有物理，留心观察皆学问。 (1)抽油烟机在工作时，由于转动的扇叶处气体的流速大，压强越 ，从而在周围大气压的作用下将油烟压向扇口排出； (2)厨房里的抽油烟机和洗碗机是 联的； (3)超声波洗碗机是利用超声波能传递 工作的。 (4)打出租车时，小新的手在刚触车门时被“电”了一下，这常常是因为汽车在行驶过程中与空气 而带电引起的。小松坐在车上，以司机为参照物，她是 （选填“运动”或“静止”）的。 (5)2019年4月10日，人类发布了首张黑洞照片。黑洞是质量巨大的天体，像太阳一样，其内部一直发生着核 （选填“聚变”或“裂变”）反应。 (6)“天宫课堂”正式开讲，学生们观看电视直播时，电视收到的信号是 波，信号传播时要用通讯卫星（如图），卫星上的接收太阳能的“翅膀”实际是 （选填“电源”或“用电器”） 【链接中考】 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·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 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 4．（2025·广东深圳·模拟预测）如图所示是一种利用海水盐差能发电的装置，甲、乙两块渗透膜将容器隔成三个区域，分别加入海水和纯水，甲渗透膜只能让带正电的钠离子通过，乙渗透膜只能让带负电的氯离子通过，容器就变成了电池，电流从左向右通过小灯泡，则容器左端是电池的 极，根据对环境污染的大小来判断这种能源 （选填“是”或“不是”）清洁能源。 5．（2024·吉林长春·中考真题）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。 / 学科网（北京）股份有限公司 $