第二十章 能源与能量守恒（举一反三复习讲义）物理新教材沪粤版九年级下册

《第二十章 能源与能量守恒》单元复习（原卷版） 【目录】 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 考点一：能源及人类利用能源的历程 2 考点二：新能源开发 3 考点三：能量转化和能量守恒 3 考点四：能源、环境与可持续发展 3 【重难点训练题】 4 【单元检测试卷】 15 【学习目标】 考点内容 课标要求 命题预测 能源 1.了解人类开发和利用能源的历程。 2．能列举出常见不可再生能源和可再生能源。 3．了解世界能源消耗结构和我国能源消耗结构不合理状况及能源储存状况 属于常考点，考查能源在生活中的作用，识别不可再生与可再生能源。对此考点的考查多是选择题和填空题，命题点有：可再生能源与不可再生能源等 开发新能源 1. 知道太阳能清洁、使用方便的优点，了解目前人类利用太阳能的途径和方法。 2.知道开发核能的意义；知道水能、海洋能、风能、氢能等能源的特点。 是必考点，考查题型主要有选择题、填空题。命题点有：太阳能及利用途径和方法，核能特点及利用，知识水能、风能等能源物特点。 能量转化与守恒 1.知道能量的转移和转化，理解能量守恒定律，知道能量转化与转移的方向性。 2．能用能量守恒定律的观点分析物理现象。 常考题型有选择题、填空题。命题点有：生活中的能量转化和转移；能源开发与利用等 能源、环境与可持续发展 1． 从能源开发与利用的角度体会可持续发展的重要性。 2．能源的开发对环境的影响，了解“碳中和”与“碳达峰” 常考题型有选择题、填空题。命题点有：能源的开发与利用；“碳中和”与“碳达峰”等 【思维导图】 【知识梳理】 考点1 能源及人类利用能源的历程及能源危机 1．能源的定义：人类社会生存和发展的基础，是能提供能量的物质资源，如煤、石油、太阳能等。 2．人类利用能源的历程：钻木取火（ 为主要能源）→工业革命（ 成为核心能源，进入“煤炭时代”）→20世纪60年代后（ 广泛应用，进入“石油时代”）→21世纪（ 快速发展）。 3．能源的分类：按能否再生分为 （消耗后不能再生，如煤、石油、天然气）和 （可从自然界源源不断获取，如太阳能、水能、风能）。 4．能源危机：全球能源消耗以 为主，其储量有限，按现行使用量预计最短不足100年耗尽。 5．我国能源现状：2021年能源消耗结构中， 占比最高（56.0%）；可再生能源发电装机规模（水电、风电、光伏发电等）稳居世界 ；推进能源革命，聚焦能源 、低碳、高效利用。 6. 常见能源应用：电能是二次能源，由一次能源（可再生或不可再生） 而来，是目前使用最广的能源。 考点2 新能源开发 1. 太阳能：来自太阳的光和热辐射，到达地球表面的辐射功率达kW，是清洁、可再生能源；直接利用方式包括转化为 （太阳能热水器）、 （太阳能电池）、 （太阳能制氢）。 2. 核能：原子核内部蕴藏的巨大能量，释放方式有两种—— （较重原子核裂变为较轻原子核，如铀核裂变，用于核电站、原子弹）和 （超高温下较轻原子核聚合成较重原子核，如氘和氚聚变，用于氢弹、太阳能量来源）。 3. 核电站：利用 链式反应发电，工作流程为：核能→ →机械能→电能；我国第一座自行设计建造的核电站是 核电站，“华龙一号”核电机组已出口国外。 4. 其他新能源： 水能：可再生能源，我国 水电站是世界最大水力发电站， 水电站单机容量居世界首位。 风能：清洁可再生，我国风力发电装机规模居世界 。 海洋能：包括波浪能、潮流能等，“奋进号”潮流能发电机组是世界最大单机容量机组。 氢能：高效、干净，可作为火箭燃料（如长征五号B运载火箭），太阳能制氢是重要发展方向。 考点3 能量的转化与能量守恒 1. 能量的形式：包括机械能、内能、光能、电能、化学能、核能等，可相互 或在物体间 。 2. 能量守恒定律：能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，只能从一个物体转移到其他物体，或从一种形式转化为其他形式，总量 ；是自然界最普遍、最根本的定律之一。 3. 能量转移/转化的方向性：内能自动从 物体转移到 物体；能量转化后总有部分无法有效利用，成为“无用能量”，因此需节约能源。 4. 永动机：违背 定律，无法实现，因为能量会有损耗，不能凭空产生。 考点4 能源、环境与可持续发展 1. 能源与环境问题：化石燃料（煤、石油、天然气）燃烧排放 、二氧化硫、氮氧化物等，引发 （全球变暖）、酸雨、大气污染；工业余热导致热污染，石油泄漏污染海洋。 2. 温室效应危害：两极冰盖融化、海平面上升、生物圈平衡破坏、良田盐碱化等。 3. “双碳”目标：我国承诺2030年前实现 （碳排放达峰值），2060年前实现 （二氧化碳“零排放”）。 4. 可持续发展：倡导 能源开发、低碳环保生活（如绿色出行、使用电动汽车）、提高能源利用率，践行“绿水青山就是金山银山”理念。 【重难点训练】 一、能源分类及利用（重点） 1．（2025•青海·中考真题）能源是社会发展不可或缺的，以下属于不可再生能源的是（　　） A．太阳能 B．风能 C．天然气 D．水能 2．（2025•吉林长春·期末）“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 3．（2025•广东广州·期末）煤、石油、天然气和铀矿等能源，一旦消耗就很难再生，为了人类的可持续发展，你会优先选择使用的能源是（　　） A．石油 B．太阳能 C．煤 D．天然气 4．了解能源分类对实现能源可持续发展有重要的意义。下列能源既是来自太阳辐射的能源，又属于可再生能源的一组是（　　） A．煤炭、沼气 B．石油、潮汐能 C．风能、水能 D．柴薪、天然气 5．（2025•山东·中考真题）下列属于不可再生能源的是（　　） A．风能 B．地热能 C．石油 D．太阳能 6．（2025·广东深圳·期末）三峡水电站是当今世界上装机容量最大的水电站，三峡大坝横跨长江，雄伟壮丽（如图）。下列说法正确的是（　　） A．水力发电是将电能转化为机械能 B．水能是一次能源，电能是二次能源 C．利用大坝提高水位的目的是储蓄更多内能，用来发电 D．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性 7．（2025•河北石家庄·期末）在下列现象中，能量转化的说法错误的是（　　） A．用锯锯木头，过一会锯条变热了，是机械能转化为内能 B．木材燃烧，发光发热，是内能转化为化学能和光能 C．植物进行光合作用，是光能转化为化学能 D．电动机通电后转动起来，是电能转化机械能 8．（2025•甘肃·中考真题）小明根据我国古书记载制作了一个冰透镜，并放在太阳下顺利将纸巾点燃，这是利用了冰透镜对阳光有　 　 作用；小明想到太阳辐射出巨大的光和热，是因为太阳内部发生　 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应导致的。 9．（2025•湖南长沙·期末）新能源汽车中的氢能汽车用到的氢能具有能量密度高，无污染等优点，但不能从自然界中直接获得，属于　 　 次能源；它的储氢方式通常为液态存储，需要将氢气降温至极低温度使其　 （填物态变化名称）。某款纯电动汽车设计了一种能量回收系统，汽车在下坡时，将汽车的机械能转化为电能，存储到电池中，小明认为这样就不用给汽车电池进行充电了，你认为小明的想法正确吗？请判断并说明理由：　 　 。 二、新能源开发与利用 1．（2025•广东中山·期末）“华龙一号”核电机组是中国核电技术走向世界的“国家名片”。它发电时利用了核裂变释放的下列哪种能量（　　） A．核能 B．动能 C．光能 D．势能 2．（2025•陕西西安·期末）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 3．（2025•四川成都·期末）下列关于核能及其利用，说法正确的是（　　） A．任何两个原子核都可以发生聚变 B．目前人类已建立核电站，利用核聚变发电 C．在核电站中，发生的是可以控制的链式反应 D．在核电站中，厚重的保护层，是为了避免核燃料从内部逸出 4．（2025•湖北武汉江岸区·月考）太阳是人类能源的宝库。下列说法正确的是（　　） A．太阳是一个巨大的“核能火炉” B．太阳能是太阳内部氢原子核发生裂变释放的能量 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化学能 5．（2025•湖南长沙·期末）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．（2025•湖北黄冈·期末）太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为植物的化学能 B．图乙中，华源篮球场旁的太阳能路灯将太阳能直接转化为路灯的光能 C．图丙中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机上电池的化学能 D．图丁中，太阳能热水器通过做功将太阳能转化为水的内能 7．（2025•河北邢台期末）我国在全球核电发展中处于领先地位。核电站的反应堆利用中子轰击铀235原子核，使其发生　 　 （选填“裂变”或“聚变”），放出能量。原子核是由　 　 和中子构成的。 8．（2025•广东茂名·期末）如图是“三峡引领号”——全球首台抗台风型漂浮式海上风电机组及基础平台，是引领我国海上风电行业走向深海的重大成果。风能是　 　 （填“可再生”或“不可再生”）能源。风力发电将空气的　 　 能转化为电能，电能是　 　 （选填“一”或“二”）次能源。 9．（2025•陕西渭南·期末）我国多项先进技术已达到世界领先水平，2024年5月，中核集团核工业西南物理研究员向青少年一代介绍“人造太阳”的工作原理，让孩子们惊叹不已。它的反应过程如图所示，该过程是通过 　 　 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能；核能属于 　 　 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 三、能量的转化与能量守恒（重点） 1．（2025•湖南岳阳·期末）为了满足乡镇居民晚上的照明需要，很多乡镇在街道两旁装了风光互补型太阳能道路灯，查资料得知，它是利用风能和太阳能系统共同发电的装置。如图所示，它是由小风扇、太阳能电池板、蓄电池、照明灯组成，下列解释合理的是（　　） A．太阳能电池板是将光能转化为电能的装置 B．蓄电池白天充电时，将化学能转化为电能 C．照明灯工作时，将电能转化为光能和风能 D．小风扇是风力发电机，工作时将电能转化为机械能 2．（2025•福建龙岩·期末）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．风力发电机：电能→机械能 B．太阳能电池：太阳能→电能 C．蓄电池充电：化学能→电能 D．路灯工作：电能→化学能 3．（2025•广东广州南海区·期末）关于能量转化下列说法错误的是（　　） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电将电能转化为化学能 C．蓄电池放电将化学能转化为电能 D．电风扇工作将机械能转化为电能 4．（2025•江苏徐州·期末）2025年1月7日，我国将实践二十五号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。该卫星主要用于卫星燃料补加与延寿服务技术验证。燃料燃烧推进卫星运动，主要发生的能量转化是（　　） A．化学能→内能→机械能 B．电能→光能→化学能 C．核能→内能→动能 D．太阳能→电能→热能 5．（2024秋•丰顺县期末）下列能量转化符合实际的是（　　） A． B． C． D． 6．（2025•安徽安庆·期末）2024年12月31日，世界装机容量最大抽水蓄能电站——国家电网河北丰宁抽水蓄能电站实现全面投产发电，该电站可以利用电网过剩的电力，驱动水泵，将水抽到高处储存起来，需要时再将水放出发电，从而弥补了风能、太阳能等新能源发电不稳定且电力难储存的问题，堪称电力系统的巨型“充电宝”。下列说法正确的是（　　） A．抽水蓄能时是将机械能转化为电能 B．放水发电时是将机械能转化为电能 C．通过技术创新，该电站的能量转化效率可能达到100% D．风能、光能、机械能、电能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的 7．如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的 大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为 能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。 四、能源、环境与可持续发展 1．（2025•广东梅州·期末）节能减排、保护环境是每个人的共同责任。下列做法符合节能环保理念的是（　　） A．把废旧电池随意丢弃 B．将电视机处于待机状态 C．关停高能耗高污染的工厂 D．将有害废水排放到江河中 2．（2025•湖北益阳·期末）关于石油燃料的说法正确的是（　　） A．石油燃料属于二次能源 B．石油燃料属于不可再生能源 C．石油燃料燃烧时将化学能转化为机械能 D．汽车发动机能把石油燃料化学能全部转化为汽车动能 3．（2025•湖北武汉·期末）2024年7月份萝卜快跑无人驾驶网约车在武汉街头出现，这种新型电动网约车方便灵活，成为人们出行的又一选择，而纯电动汽车替代燃油汽车成为网约车中的主力军。下列说法错误的是（　　） A．石油是不可再生能源 B．新能源车使用的电能属于一次能源 C．用户通过手机联络无人网约车，利用了电磁波能够传递信息 D．纯电动汽车替代燃油汽车，可以减少碳的排放 4．（2025•河南郑州·期末）关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（　　） A．石油属于可再生能源 B．太阳能属于二次能源 C．能量是守恒的，我们不需要节约能源 D．核电站是利用核裂变的能量进行发电 5．（2025•广东广州·期末）我国新能源汽车产销量连年位居全球第一，产品出口70多个国家和地区，成为中国制造的“亮丽名片”。新能源汽车使用 　 　 能作为能源，　 　 （选填“排放”或“不排放”）有害的尾气，有助于应对全球气候变化。 【单元检测试卷】 一、选择题：（本大题共16小题，每小题3分，共48分） 1．下列属于可再生能源的是（　　） A．煤 B．太阳能 C．石油 D．天然气 2．在全球能源转型加速推进的大背景下，我国秉持生态文明思想和绿色发展理念。为减少二氧化碳的排放，我们应尽量减少下列哪种能源的使用（　　） A．水能 B．石油 C．风能 D．太阳能 3．如图所示是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，使叶片转动来对外做功，同时带动抽水机将水从低处抽到高处，从而循环工作。实际上，这个永动机并不会成功，其根本原因是违背了（　　） A．机械能守恒定律 B．牛顿第一定律 C．能量守恒定律 D．阿基米德原理 4．如图所示，以下发电方式中，不属于清洁能源发电的是（　　） A．风力发电 B．燃煤发电 C．潮汐发电 D．太阳能发电 5．下列关于能量转移和转化有方向性的描述中，正确的是（　　） A．机械能可以转化为内能，内能不可以转化为机械能 B．热可以自发地由低温物体传向高温物体 C．内能不可能全部转化成机械能，而不产生其他影响 D．自然界的一切物理过程都是不可逆的 6．材料、能源和信息在综合国力竞争方面具有重要战略价值，下列说法正确的是（　　） A．LED屏幕是由超导材料制成的 B．新能源电车使用的电能是一次能源 C．我国北斗导航系统利用电磁波传输信号 D．氢能、太阳能、天然气均属于不可再生能源 7．我国天宫空间站使用四对柔性三结砷化镓太阳能电池板，它的技术非常先进，工作效率是30%。空间站的太阳能电池翼为柔性翼，双翼展开面积可达134平方米，收拢后仅有一本书的厚度。下列有关太阳能电池板的说法正确的是（　　） A．太阳能电池板所用材料三结砷化镓是超导体 B．太阳能电池板发电效率与面积有关，面积越大，发电效率越高 C．太阳能电池板工作的效率是30%，表明太阳能电池板把30%的太阳能转化为化学能 D．太阳能电池板工作的效率是30%，表明太阳能电池板把30%的太阳能转化为电能 8．2025年10月1日国庆期间，我国首部紧凑型聚变能实验装置BEST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 9．我国核能发电已位居世界第二，下列有关核能的说法正确的是（　　） A．核能是可再生能源 B．核电站利用的是核聚变产生的能量 C．太阳能是太阳内部核裂变产生的 D．核泄漏后产生的核污水仍然具有放射性 10．信息、能源和材料是现代文明的三大支柱。下列说法错误的是（   ） A．核电站是利用核聚变释放的能量来发电的 B．煤、石油、天然气称为化石能源，属于一次能源 C．用三颗地球同步卫星就可以实现全球通信 D．如果将超导材料应用于电能输送，就可以大大降低由电阻引起的电能损耗 11．某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是（　　） A．甲是“电能” B．乙是“太阳能” C．丙是“电能” D．丁是“机械能” 12．信息、能源和材料是现代文明的三大支柱。下列说法错误的是（   ） A．核电站是利用核聚变释放的能量来发电的 B．煤、石油、天然气称为化石能源，属于一次能源 C．用三颗地球同步卫星就可以实现全球通信 D．如果将超导材料应用于电能输送，就可以大大降低由电阻引起的电能损耗 13．下列关于能源的说法正确的是（　　） A．太阳能和化石能源等可以直接从自然界获得，是一次能源 B．电能和风能都是通过消耗一次能源得到的二次能源 C．太阳能、核能等可以在自然界里源源不断地得到，是可再生能源 D．化石能源是不可再生能源，核能、水能、太阳能是可再生能源 14．全球最大的压缩空气储能项目在我国并网发电，工作原理如图。在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，在用电高峰时段高压空气被释放，使膨胀机转动，带动发电机产生电能输送至电网。其工作过程能的转化分析正确的是（　　） A．用电低谷：机械能→内能→电能 B．用电低谷：电能→内能→机械能 C．用电高峰：电能→内能→机械能 D．用电高峰：内能→机械能→电能 15．如图所示，是一种新型节能路灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能灯的设计，下列说法错误的是（　　） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能 C．白天，多余的电能会储存在蓄电池里，是将电能转化为化学能 D．夜晚，蓄电池放电，将化学能转化为电能 16．2024年4月，世界首套300MW级压气储能电站——湖北应城压气储能电站示范工程并网成功，如图所示。其工作原理是：利用电网负荷低谷时的剩余电力驱动电动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封设施内，在用电高峰释放压缩空气驱动膨胀机带动发电机发电。以下分析正确的是（　　） A．储能过程中，压缩空气做功，空气内能减小 B．储能过程中，电能最终转化为化学能 C．释能过程中，空气膨胀做功，其内能增大 D．释能过程中，内能最终转化为电能 二、填空题：（本大题共8小题，每空1分，共24分） 17．（3分）传统燃油汽车排放的尾气是大气污染的主要来源，提供传统燃油的化石能源属于 　 　 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。为了节能减排，新能源汽车正逐步取代传统燃油汽车。电动汽车充电，是将电能转化为 　 　 能储存起来。在汽车刹车过程中，车轮表面的温度会升高，这是通过 　 　 的方式改变其内能的。 18．（3分）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 （选填“聚变”或“裂变”），释放出巨大的核能。太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。请写出太阳能的1个优点： 。 19．（3分）“三峡引领号”全球首台抗台风型漂浮式海上风电机组及基础平台，是引领我国海上风电行业走向深海的重大成果。风能是　 　 （填“可再生”或“不可再生”）能源，所产生的电能是　 　 次能源；“三峡引领号”与北斗系统建立关联，利用　 　 （填“超声波”或“电磁波”）向工作人员传递平台运动的动态信息。 20．（3分）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。光电转换器的作用实际就是把 能转化为 能，能量转化过程中，能的总量 （选填“增加”“减少”或“保持不变”）。 21．（3分）“绿氢”是指通过使用太阳能、风能等　 　 （选填“可再生”或“不可再生”）能源制造的氢气；核反应堆是通过可控　 　 （选填“裂变”或“聚变”）反应释放核能的设备；中国空间站“天和”核心舱首次采用了大面积可展收柔性太阳能电池翼，单翼的发电功率可达9kW，从能量转化的角度分析是太阳能转为　 　 能。 22．（2分）中国航天，正在迈向“诗和远方”。某火箭穿越大气层时温度升高，这是通过 　 方式使其内能增加而导致的，此过程中　 　 （选填“遵守”或“不遵守”）能量守恒定律。 23．（3分）能量是与物体运动有关的物理量，生活中很多现象中存在能量的转化： （1）电灯发光时，将电能转化为内能和　 　 能； （2）手机充电时，将电能转化为手机电池的　 　 能； （3）古人钻木取火时，将　 　 能转化为内能。 24．（6分）2023年4月12日，中国全超导托卡马克核变实验装置（EAST，中文名“东方超环”，俗称“人造小太阳”）创造了新的世界纪录。 （1）它在1亿度超高温度下运行成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。该装置主要是利用氢原子核在超高温下发生 　 　（选填“裂变”或“聚变”），核能属于 　 　（选填“一次”或“二次”）能源，从而获得核能的研究装置，这与核电站获得核能的方式 　 　（选填“相同”或“不同”）。 （2）“人造太阳”加热功率超过1×1012kW，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 　kW•h。 （3）核电站用水做冷却剂给核反应堆的堆芯降温，其原因是水的比热容较 　 　（选填“大”或“小”）。在一种称为压水堆的核反应堆中，为了提高水的传热效率，要求水的温度即使高于300℃也不沸腾。要达到这样的要求，你认为应该采取的措施是 　 　（选填“增大”或“减小”）水面气压。 三、简答题：（本大题共1小题，满分8分） 25．（2025•山西）跨学科实践 制作简易汽轮机模型 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，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。 （1）汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→　 　 →　 　 。 （2）某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能是 　 　 。（答出一条即可） （3）热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施：　 　 。 四、计算题 26．（20分）火电站利用煤炭燃烧时产生的热量，通过汽轮机带动发电机发电，若火电站的煤电转化效率为火电站发出的电能，Q总为消耗的煤炭完全燃烧时所放出的热量），则煤炭燃烧越充分，煤电转化效率越高。有关研究表明，基于“富氧燃烧”技术的“碳一氢一风一电”能源耦合模型，可有效地提高新能源与传统能源的综合利用。如图所示，风电站给电网供电后，将富余的电能输送给制氢厂，通过电解水装置制造的氢气，经加氢站到达用户端；将电解水制氢时产生的氧气输送给火电站，使煤炭实现“富氧燃烧”，提高火电站的煤电转化效率。 （1）某风电站总装机功率为105kW，平均每天工作时长以10h计。若风电站以总装机功率工作时，1天所发出的电能中，有8.2×105kW•h的电能供给电网，富余的电能全部用于电解水制氢（每产生1m3氢气消耗3.6kW•h的电能），产生的氢气完全燃烧时，释放的热量为多少？（氢气的热值为1.28×107J/m3） （2）假设火电站通过“富氧燃烧”技术，使煤炭完全燃烧，可实现每消耗0.31kg的标准煤，发出1kW•h的电能，则“富氧燃烧”条件下，煤电转化效率是多少？ （3）若采用“富氧燃烧”技术后，煤电转化效率相比技术革新之前提高了4%，则同样发出1kW•h的电能，相比应用“富氧燃烧”技术前，能节约多少千克标准煤。（标准煤的热值为2.9×107J/kg） 第 7 页 共 36 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 《第二十章 能源与能量守恒》单元复习（解析版） 【目录】 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 考点一：能源及人类利用能源的历程 2 考点二：新能源开发 3 考点三：能量转化和能量守恒 3 考点四：能源、环境与可持续发展 3 【重难点训练题】 4 【单元检测试卷】 15 【学习目标】 考点内容 课标要求 命题预测 能源 1.了解人类开发和利用能源的历程。 2．能列举出常见不可再生能源和可再生能源。 3．了解世界能源消耗结构和我国能源消耗结构不合理状况及能源储存状况 属于常考点，考查能源在生活中的作用，识别不可再生与可再生能源。对此考点的考查多是选择题和填空题，命题点有：可再生能源与不可再生能源等 开发新能源 1. 知道太阳能清洁、使用方便的优点，了解目前人类利用太阳能的途径和方法。 2.知道开发核能的意义；知道水能、海洋能、风能、氢能等能源的特点。 是必考点，考查题型主要有选择题、填空题。命题点有：太阳能及利用途径和方法，核能特点及利用，知识水能、风能等能源物特点。 能量转化与守恒 1.知道能量的转移和转化，理解能量守恒定律，知道能量转化与转移的方向性。 2．能用能量守恒定律的观点分析物理现象。 常考题型有选择题、填空题。命题点有：生活中的能量转化和转移；能源开发与利用等 能源、环境与可持续发展 1． 从能源开发与利用的角度体会可持续发展的重要性。 2．能源的开发对环境的影响，了解“碳中和”与“碳达峰” 常考题型有选择题、填空题。命题点有：能源的开发与利用；“碳中和”与“碳达峰”等 【思维导图】 【知识梳理】 考点1 能源及人类利用能源的历程及能源危机 1．能源的定义：人类社会生存和发展的基础，是能提供能量的物质资源，如煤、石油、太阳能等。 2．人类利用能源的历程：钻木取火（薪柴为主要能源）→工业革命（煤炭成为核心能源，进入“煤炭时代”）→20世纪60年代后（石油广泛应用，进入“石油时代”）→21世纪（清洁能源快速发展）。 3．能源的分类：按能否再生分为不可再生能源（消耗后不能再生，如煤、石油、天然气）和可再生能源（可从自然界源源不断获取，如太阳能、水能、风能）。 4．能源危机：全球能源消耗以不可再生能源为主，其储量有限，按现行使用量预计最短不足100年耗尽。 5．我国能源现状：2021年能源消耗结构中，煤占比最高（56.0%）；可再生能源发电装机规模（水电、风电、光伏发电等）稳居世界第一位；推进能源革命，聚焦能源清洁、低碳、高效利用。 6. 常见能源应用：电能是二次能源，由一次能源（可再生或不可再生）转化而来，是目前使用最广的能源。 考点2 新能源开发 1. 太阳能：来自太阳的光和热辐射，到达地球表面的辐射功率达kW，是清洁、可再生能源；直接利用方式包括转化为内能（太阳能热水器）、电能（太阳能电池）、化学能（太阳能制氢）。 2. 核能：原子核内部蕴藏的巨大能量，释放方式有两种——核裂变（较重原子核裂变为较轻原子核，如铀核裂变，用于核电站、原子弹）和核聚变（超高温下较轻原子核聚合成较重原子核，如氘和氚聚变，用于氢弹、太阳能量来源）。 3. 核电站：利用可控核裂变链式反应发电，工作流程为：核能→内能→机械能→电能；我国第一座自行设计建造的核电站是秦山核电站，“华龙一号”核电机组已出口国外。 4. 其他新能源： 水能：可再生能源，我国三峡水电站是世界最大水力发电站，白鹤滩水电站单机容量居世界首位。 风能：清洁可再生，我国风力发电装机规模居世界第一位。 海洋能：包括波浪能、潮流能等，“奋进号”潮流能发电机组是世界最大单机容量机组。 氢能：高效、干净，可作为火箭燃料（如长征五号B运载火箭），太阳能制氢是重要发展方向。 考点3 能量的转化与能量守恒 1. 能量的形式：包括机械能、内能、光能、电能、化学能、核能等，可相互转化或在物体间转移。 2. 能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到其他物体，或从一种形式转化为其他形式，总量保持不变；是自然界最普遍、最根本的定律之一。 3. 能量转移/转化的方向性：内能自动从高温物体转移到低温物体；能量转化后总有部分无法有效利用，成为“无用能量”，因此需节约能源。 4. 永动机：违背能量守恒定律，无法实现，因为能量会有损耗，不能凭空产生。 考点4 能源、环境与可持续发展 1. 能源与环境问题：化石燃料（煤、石油、天然气）燃烧排放二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，引发温室效应（全球变暖）、酸雨、大气污染；工业余热导致热污染，石油泄漏污染海洋。 2. 温室效应危害：两极冰盖融化、海平面上升、生物圈平衡破坏、良田盐碱化等。 3. “双碳”目标：我国承诺2030年前实现碳达峰（碳排放达峰值），2060年前实现碳中和（二氧化碳“零排放”）。 4. 可持续发展：倡导清洁能源开发、低碳环保生活（如绿色出行、使用电动汽车）、提高能源利用率，践行“绿水青山就是金山银山”理念。 【重难点训练】 一、能源分类及利用（重点） 1．（2025•青海·中考真题）能源是社会发展不可或缺的，以下属于不可再生能源的是（　　） A．太阳能 B．风能 C．天然气 D．水能 【答案】C 【解析太阳能、风能和水能属于可再生能源，不可再生能源是指短时间之内无法再生的资源，它的总量是有限的，所以要避免过度开采，常见的煤炭、石油、天然气都是不可再生能源。故选：C。 2．（2025•吉林长春·期末）“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 【解析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，形成需漫长地质时期，不可再生，属于不可再生资源，故A不符合题意； 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不符合题意； C．煤炭也是化石燃料的一种，属于典型的不可再生能源，故C不符合题意； D．太阳能可源源不断产生，属于可再生能源，故D符合题意。故选：D。 3．（2025•广东广州·期末）煤、石油、天然气和铀矿等能源，一旦消耗就很难再生，为了人类的可持续发展，你会优先选择使用的能源是（　　） A．石油 B．太阳能 C．煤 D．天然气 【答案】B 【解析石油、煤、天然气都不可能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，只有太阳能可以在自然界里源源不断的得到补充，是可再生能源，即选项B符合题意。故选：B。 4．了解能源分类对实现能源可持续发展有重要的意义。下列能源既是来自太阳辐射的能源，又属于可再生能源的一组是（　　） A．煤炭、沼气 B．石油、潮汐能 C．风能、水能 D．柴薪、天然气 【答案】C 【解析】煤炭、石油、天然气是化石能源，是远古时期动植物的遗体在漫长的地质年代中形成的，它们是来自太阳辐射的能源，但它们是不可再生能源。柴薪、沼气、风能、水能、潮汐能是可再生能源，它们也是来自太阳辐射的能源。 故选C。 5．（2025•山东·中考真题）下列属于不可再生能源的是（　　） A．风能 B．地热能 C．石油 D．太阳能 【答案】C 【解析A、风能是可再生资源，能源源不断从自然界获取，故A不符合题意； B、地热能属于新能源，是可再生资源，故B不符合题意； C、石油是化石燃料，属于不可再生资源，故C符合题意； D、太阳能属于可再生资源，故D不符合题意。故选：C。 6．（2025·广东深圳·期末）三峡水电站是当今世界上装机容量最大的水电站，三峡大坝横跨长江，雄伟壮丽（如图）。下列说法正确的是（　　） A．水力发电是将电能转化为机械能 B．水能是一次能源，电能是二次能源 C．利用大坝提高水位的目的是储蓄更多内能，用来发电 D．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性 【答案】B 【解析】A．水力发电是将水的机械能转化为电能，故A错误； B．水能可以从自然界直接获取使用，是一次能源，而电能是由其他形式的能量转化来的，是二次能源，故B正确； C．利用大坝提高水位的目的是储蓄更多机械能，用来发电，故C错误； D．虽然机械能和电能可以相互转化，但是转化是有条件的，所以能量转化是有方向性，故D错误。 故选B。 7．（2025•河北石家庄·期末）在下列现象中，能量转化的说法错误的是（　　） A．用锯锯木头，过一会锯条变热了，是机械能转化为内能 B．木材燃烧，发光发热，是内能转化为化学能和光能 C．植物进行光合作用，是光能转化为化学能 D．电动机通电后转动起来，是电能转化机械能 【答案】B 【解析A、用锯锯木头，过一会锯条变热了，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故A正确； B、木材燃烧，发光发热，是化学能转化为内能和光能，故B错误； C、植物进行光合作用，是光能转化为化学能，存储在植物体内，故C正确； D、电动机通电后转动起来，是电流做功，将电能转化机械能，故D正确。故选：B。 8．（2025•甘肃·中考真题）小明根据我国古书记载制作了一个冰透镜，并放在太阳下顺利将纸巾点燃，这是利用了冰透镜对阳光有　 　 作用；小明想到太阳辐射出巨大的光和热，是因为太阳内部发生　 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应导致的。 【答案】会聚 核聚变 【解析由题干中“将纸巾点燃”可知，冰透镜对阳光有会聚作用。 太阳辐射出巨大的光和热。就是我们通常所说的太阳能。太阳能来自于太阳内部发生的核聚变反应。 9．（2025•湖南长沙·期末）新能源汽车中的氢能汽车用到的氢能具有能量密度高，无污染等优点，但不能从自然界中直接获得，属于　 　 次能源；它的储氢方式通常为液态存储，需要将氢气降温至极低温度使其　 （填物态变化名称）。某款纯电动汽车设计了一种能量回收系统，汽车在下坡时，将汽车的机械能转化为电能，存储到电池中，小明认为这样就不用给汽车电池进行充电了，你认为小明的想法正确吗？请判断并说明理由：　 　 。 【答案】二次；液化；汽车运行时有摩擦力阻力，克服摩擦力做功，将部分机械能转化为内能，因而获得的电能是很小的一部分，故不可能不用给汽车电池进行充电了。 【解析】氢能是不能直接从大自然获取的能源，需要用一次能源加工获得的能源是二次能源； 常温下氢是气态的，储氢方式通常为液态存储，需要将氢气降温至极低温度使其液化； 汽车在下坡时，将汽车的机械能转化为电能，存储到电池中，由于有摩擦力阻力，克服摩擦力做功，将部分机械能转化为内能，因而获得的电能是很小的一部分，故不可能不用给汽车电池进行充电了。 故答案为：二次；液化；汽车运行时有摩擦力阻力，克服摩擦力做功，将部分机械能转化为内能，因而获得的电能是很小的一部分，故不可能不用给汽车电池进行充电了。 二、新能源开发与利用 1．（2025•广东中山·期末）“华龙一号”核电机组是中国核电技术走向世界的“国家名片”。它发电时利用了核裂变释放的下列哪种能量（　　） A．核能 B．动能 C．光能 D．势能 【答案】A 【解析】核裂变与核聚变是核能释放的两种形式，故核裂变释放的是核能。故选：A。 2．（2025•陕西西安·期末）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、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。 B、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。 C、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。 D、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。故B符合题意，ACD不符合题意。故选：B。 3．（2025•四川成都·期末）下列关于核能及其利用，说法正确的是（　　） A．任何两个原子核都可以发生聚变 B．目前人类已建立核电站，利用核聚变发电 C．在核电站中，发生的是可以控制的链式反应 D．在核电站中，厚重的保护层，是为了避免核燃料从内部逸出 【答案】C 【解析】A、自然界中最容易实现的核聚变是氢的同位素—氚与氚的聚变，不是任意的原子核就能发生核聚变，故A错误； B、目前已建成的核电站的能量来自于重核的裂变，而不是核聚变，故B错误； C、核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，是可控链式反应，故C正确； D、核废料是对环境污染很严重的，厚重的保护层，是为了避免核辐射，故D错误。故选：C。 4．（2025•湖北武汉江岸区·月考）太阳是人类能源的宝库。下列说法正确的是（　　） A．太阳是一个巨大的“核能火炉” B．太阳能是太阳内部氢原子核发生裂变释放的能量 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化学能 【答案】A 【解析】AB、太阳能是太阳内部氢原子核发生聚变释放的能量，因此，太阳是一个巨大的“核能火炉”，故A正确、B错误； C、太阳能可以源源不断得获得，是未来的理想能源之一，是可再生能源，故C错误； 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，故D错误。 故选：A。 5．（2025•湖南长沙·期末）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．（2025•湖北黄冈·期末）太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为植物的化学能 B．图乙中，华源篮球场旁的太阳能路灯将太阳能直接转化为路灯的光能 C．图丙中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机上电池的化学能 D．图丁中，太阳能热水器通过做功将太阳能转化为水的内能 【答案】A 【解析】A、图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，故A正确； B、图乙中，太阳能路灯先将太阳能先转化为电能，再转化为光能，故B错误； C、图丙中，太阳能飞机是先将太阳能转化为电能，再转化为化学能，故C错误； D、图丁中，太阳能热水器通过热传递将太阳能转化为水的内能，故D错误。 故选：A。 7．（2025•河北邢台期末）我国在全球核电发展中处于领先地位。核电站的反应堆利用中子轰击铀235原子核，使其发生　 　 （选填“裂变”或“聚变”），放出能量。原子核是由　 　 和中子构成的。 【答案】裂变；质子。 【解析】核电站的反应堆利用中子轰击铀235原子核，使其发生裂变；原子核是由质子和中子组成。 8．（2025•广东茂名·期末）如图是“三峡引领号”——全球首台抗台风型漂浮式海上风电机组及基础平台，是引领我国海上风电行业走向深海的重大成果。风能是　 　 （填“可再生”或“不可再生”）能源。风力发电将空气的　 　 能转化为电能，电能是　 　 （选填“一”或“二”）次能源。 【答案】可再生；机械；二。 【解析】风能是可以源源不断地从自然界得到补充的，是可再生能源。 风力发电通过风的动能驱动风车叶片旋转，再经过一系列转换，最终将机械能转化为电能。 电能不能够从自然界直接获取，需要由一次能源转化而来，属于二次能源。 9．（2025•陕西渭南·期末）我国多项先进技术已达到世界领先水平，2024年5月，中核集团核工业西南物理研究员向青少年一代介绍“人造太阳”的工作原理，让孩子们惊叹不已。它的反应过程如图所示，该过程是通过 　 　 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能；核能属于 　 　 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】核聚变；不可再生。 【解析】氘和氚在特定条件下（如超高温和高压）能够发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核氦和电子，并伴随着巨大的能量释放。因此该过程是通过核聚变释放巨大的核能。 核能消耗的原料是矿产资源，使用后不可能在短期内从自然界得到补充，故属于不可再生能源。 三、能量的转化与能量守恒（重点） 1．（2025•湖南岳阳·期末）为了满足乡镇居民晚上的照明需要，很多乡镇在街道两旁装了风光互补型太阳能道路灯，查资料得知，它是利用风能和太阳能系统共同发电的装置。如图所示，它是由小风扇、太阳能电池板、蓄电池、照明灯组成，下列解释合理的是（　　） A．太阳能电池板是将光能转化为电能的装置 B．蓄电池白天充电时，将化学能转化为电能 C．照明灯工作时，将电能转化为光能和风能 D．小风扇是风力发电机，工作时将电能转化为机械能 【答案】A 【解析】A．太阳能电池板工作时会发电，消耗光能，产生电能，将光能转化为电能，故A符合题意； B．蓄电池充电时相当于用电器，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能，故B不符合题意； C．照明灯属于用电器，将电能转化为光能和内能，故C不符合题意； D．小风扇属于风力发电机，在工作时，将机械能转化为电能，故D不符合题意。 故选：A。 2．（2025•福建龙岩·期末）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．风力发电机：电能→机械能 B．太阳能电池：太阳能→电能 C．蓄电池充电：化学能→电能 D．路灯工作：电能→化学能 【答案】B 【解析】A、风力发电机工作时消耗了机械能，获得了电能，将机械能转化为电能，故A错误。 B、太阳能电池将太阳能转化为电能提供给路灯，故B正确。 C、给蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器，将电能转化为化学能储存起来，故C错误。 D、路灯工作时，消耗了电能，是电能转化为光能和内能，故D错误。故选：B。 3．（2025•广东广州南海区·期末）关于能量转化下列说法错误的是（　　） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电将电能转化为化学能 C．蓄电池放电将化学能转化为电能 D．电风扇工作将机械能转化为电能 【答案】D 【解析】A、太阳能电池板工作时，消耗了太阳能，获得了电能，将太阳能转化为电能，故A正确。 B、给蓄电池充电时，将电能转化为化学能，故B正确。 C、蓄电池放电，将化学能转化为电能，故C正确。 D、电风扇工作将电能转化为机械能，故D错误。故选：D。 4．（2025•江苏徐州·期末）2025年1月7日，我国将实践二十五号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。该卫星主要用于卫星燃料补加与延寿服务技术验证。燃料燃烧推进卫星运动，主要发生的能量转化是（　　） A．化学能→内能→机械能 B．电能→光能→化学能 C．核能→内能→动能 D．太阳能→电能→热能 【答案】A 【解析】燃料燃烧将化学能转化为内能，推进卫星运动，说明卫星获得了机械能，所以主要发生的能量转化是：化学能→内能→机械能。故选：A。 5．（2024秋•丰顺县期末）下列能量转化符合实际的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A、根据图可知，电能为1000J，输出的电能为700J+500J＝1200J，不符合能量守恒定律，故A错误； B、根据图可知，热机是利用内能做功的机器，输入内能为1000J，输出的内能和机械能的和为700J+300J＝1000J，符合能量守恒定律，故B正确； C、热机是利用内能做功的机器，不是机械能转化为内能，故C错误； D、发电机工作过程中，机械能转化为电能，故D错误。故选：B。 6．（2025•安徽安庆·期末）2024年12月31日，世界装机容量最大抽水蓄能电站——国家电网河北丰宁抽水蓄能电站实现全面投产发电，该电站可以利用电网过剩的电力，驱动水泵，将水抽到高处储存起来，需要时再将水放出发电，从而弥补了风能、太阳能等新能源发电不稳定且电力难储存的问题，堪称电力系统的巨型“充电宝”。下列说法正确的是（　　） A．抽水蓄能时是将机械能转化为电能 B．放水发电时是将机械能转化为电能 C．通过技术创新，该电站的能量转化效率可能达到100% D．风能、光能、机械能、电能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的 【答案】B 【解析】A、抽水蓄能时是将电能转化为机械能，故A错误； B、放水发电时是将机械能转化为电能，故B正确； C、由于能量在转化和转移过程中，会有能量的损失，所以该电站的能量转化效率不可能达到100%，故C错误； D、能量的转化、能量的转移都是有方向性的，要逆向转化或转移能量，就会消耗其他的能量，故D错误。故选：B。 7．如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的 大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为 能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。 【答案】热值 内 不守恒 【解析】[1]利用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢的热值大，相同质量的液态氢完全燃烧产生的热量多。 [2]燃料燃烧时将化学能转化为内能。 [3]火箭发射升空时，高度和速度都增大，所以重力势能和动能增大，机械能增大，机械能不守恒。 四、能源、环境与可持续发展 1．（2025•广东梅州·期末）节能减排、保护环境是每个人的共同责任。下列做法符合节能环保理念的是（　　） A．把废旧电池随意丢弃 B．将电视机处于待机状态 C．关停高能耗高污染的工厂 D．将有害废水排放到江河中 【答案】C 【解析】A、把废旧电池随意丢弃会污染环境，故A不符合题意； B、将电视机处于待机状态会消耗一定的电能，故B不符合题意； C、关停高能耗高污染的工厂，符合节能环保理念；故C符合题意； D、将有害废水排放到江河中，会严重污染环境，故D不符合题意。故选：C。 2．（2025•湖北益阳·期末）关于石油燃料的说法正确的是（　　） A．石油燃料属于二次能源 B．石油燃料属于不可再生能源 C．石油燃料燃烧时将化学能转化为机械能 D．汽车发动机能把石油燃料化学能全部转化为汽车动能 【答案】B 【解析】A、石油燃料属于一次能源，故A错误； B、石油燃料属于不可再生能源，故B正确； C、石油燃料燃烧时将化学能转化为内能，故C错误； D、由于存在能量损失，汽车发动机不能把石油燃料化学能全部转化为汽车动能，故D错误。 故选：B。 3．（2025•湖北武汉·期末）2024年7月份萝卜快跑无人驾驶网约车在武汉街头出现，这种新型电动网约车方便灵活，成为人们出行的又一选择，而纯电动汽车替代燃油汽车成为网约车中的主力军。下列说法错误的是（　　） A．石油是不可再生能源 B．新能源车使用的电能属于一次能源 C．用户通过手机联络无人网约车，利用了电磁波能够传递信息 D．纯电动汽车替代燃油汽车，可以减少碳的排放 【答案】B 【解析】A．石油不能源源不断的在大自然中获取，因此属于不可再生能源，故A正确； B．新能源车使用的电能不是直接在环境中获取的不属于一次能源，故B错误； C．用户通过手机联络无人网约车，通过卫星传输信息，由于真空不能传声，因此利用了电磁波，故C正确； D．纯电动汽车替代燃油汽车，不会有废气的排放，可以减少碳的排放，故D正确。 故选：B。 4．（2025•河南郑州·期末）关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（　　） A．石油属于可再生能源 B．太阳能属于二次能源 C．能量是守恒的，我们不需要节约能源 D．核电站是利用核裂变的能量进行发电 【答案】D 【解析】A、煤、石油属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A错误； B、太阳能是直接来自自然界而未经加工转换的能源，属于一次能源，故B错误； C、能量是守恒的，但是能量的转移或转化是有方向性的，所以节约能源势在必行，故C错误； D、目前核电站是利用核裂变释放的能量来发电，故D正确；故选：D。 5．（2025•广东广州·期末）我国新能源汽车产销量连年位居全球第一，产品出口70多个国家和地区，成为中国制造的“亮丽名片”。新能源汽车使用 　 　 能作为能源，　 　 （选填“排放”或“不排放”）有害的尾气，有助于应对全球气候变化。 【答案】电；不排放。 【解析】新能源汽车使用电能作为能源，不排放有害的尾气，有助于应对全球气候变化。 【单元检测试卷】 一、选择题：（本大题共16小题，每小题3分，共48分） 1．下列属于可再生能源的是（　　） A．煤 B．太阳能 C．石油 D．天然气 【答案】B 【解析】煤、石油、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； 太阳能够一直从太阳上源源不断的得到，在人类有限的年代中，太阳能是无限的，是可再生能源。 故选：B。 2．在全球能源转型加速推进的大背景下，我国秉持生态文明思想和绿色发展理念。为减少二氧化碳的排放，我们应尽量减少下列哪种能源的使用（　　） A．水能 B．石油 C．风能 D．太阳能 【答案】B 【解析】A．水能属于可再生能源，使用时几乎不排放二氧化碳，故A不符合题意； B．石油是化石燃料，燃料燃烧会放出大量的二氧化碳，故B符合题意； C．风能是清洁能源，使用过程不产生二氧化碳，故C不符合题意； D．太阳能是绿色能源，无二氧化碳排放，故D不符合题意。故选B。 3．如图所示是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，使叶片转动来对外做功，同时带动抽水机将水从低处抽到高处，从而循环工作。实际上，这个永动机并不会成功，其根本原因是违背了（　　） A．机械能守恒定律 B．牛顿第一定律 C．能量守恒定律 D．阿基米德原理 【答案】C 【解析】设想中的永动机不能一直工作下去，因为抽水器在工作过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，根据能量守恒定律，最后会停止工作；永动机违背了能量守恒定律，故C正确，ABD错误。 故选：C。 4．如图所示，以下发电方式中，不属于清洁能源发电的是（　　） A．风力发电 B．燃煤发电 C．潮汐发电 D．太阳能发电 【答案】B 【解析】ACD、风力发电、潮汐发电、太阳能发电属于清洁能源，故ACD不符合题意； B、燃煤发电不属于清洁能源，故B符合题意。故选：B。 5．下列关于能量转移和转化有方向性的描述中，正确的是（　　） A．机械能可以转化为内能，内能不可以转化为机械能 B．热可以自发地由低温物体传向高温物体 C．内能不可能全部转化成机械能，而不产生其他影响 D．自然界的一切物理过程都是不可逆的 【答案】C 【解析】A．机械能可以转化为内能，在一定条件下内能也可以转化为机械能，比如热机，故A错误； B．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，说明能量转移具有方向性，故B错误； C．在能量的转化的过程中，有能量的散失，所以内能不可能全部转化成机械能，故C正确； D．能量的转化和转移是有方向的，但不是所有的能量转化都是不可逆的，也不是自然界的一切物理过程都是不可逆的，故D错误。故选：C。 6．材料、能源和信息在综合国力竞争方面具有重要战略价值，下列说法正确的是（　　） A．LED屏幕是由超导材料制成的 B．新能源电车使用的电能是一次能源 C．我国北斗导航系统利用电磁波传输信号 D．氢能、太阳能、天然气均属于不可再生能源 【答案】C 【解析】A.LED屏幕是由半导材料制成的，故A错误； B.新能源电车使用的电能是二次能源，故B错误； C.我国北斗导航系统利用电磁波传输信号，故C正确； D.氢能、天然气均属于不可再生能源，太阳能属于可再生能源，故D错误；故选：C。 7．我国天宫空间站使用四对柔性三结砷化镓太阳能电池板，它的技术非常先进，工作效率是30%。空间站的太阳能电池翼为柔性翼，双翼展开面积可达134平方米，收拢后仅有一本书的厚度。下列有关太阳能电池板的说法正确的是（　　） A．太阳能电池板所用材料三结砷化镓是超导体 B．太阳能电池板发电效率与面积有关，面积越大，发电效率越高 C．太阳能电池板工作的效率是30%，表明太阳能电池板把30%的太阳能转化为化学能 D．太阳能电池板工作的效率是30%，表明太阳能电池板把30%的太阳能转化为电能 【答案】D 【解析】A．太阳能电池板光电转换部分用材料三结砷化镓，是半导体，不是超导体，故A错误； B．太阳能电池板发电效率与面积无关，故B错误； C．太阳能电池板将太阳能转化为电能，工作的效率是30%，表明太阳能电池板把30%的太阳能转化为电能，故C错误； D．太阳能电池板工作的效率是30%，表明太阳能电池板把30%的太阳能转化为电能，故D正确。 故选：D。 8．2025年10月1日国庆期间，我国首部紧凑型聚变能实验装置BEST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 【解析】我国首部紧凑型聚变能实验装置BEST的核能转化为电能的主要过程：核能→内能→机械能→电能，故ABC符合题意，D不符合题意。故选：D。 9．我国核能发电已位居世界第二，下列有关核能的说法正确的是（　　） A．核能是可再生能源 B．核电站利用的是核聚变产生的能量 C．太阳能是太阳内部核裂变产生的 D．核泄漏后产生的核污水仍然具有放射性 【答案】D 【解析】A．核能不能从自然界源源不断地得到，属于不可再生能源，故A错误； B．目前核电站利用的是核裂变产生的能量，故B错误； C．太阳释放的能量是核聚变产生的，故C错误； D．核泄漏后产生的核污水，由于没有净化，因此仍具有放射性，故D正确。故选：D。 10．信息、能源和材料是现代文明的三大支柱。下列说法错误的是（   ） A．核电站是利用核聚变释放的能量来发电的 B．煤、石油、天然气称为化石能源，属于一次能源 C．用三颗地球同步卫星就可以实现全球通信 D．如果将超导材料应用于电能输送，就可以大大降低由电阻引起的电能损耗 【答案】A 【解析】A．核电站是利用核裂变释放的能量来发电的，故A错误，符合题意； B．煤、石油、天然气称为化石能源，属于一次能源，可以从自然界直接获取，故B正确，不符合题意； C．每颗卫星可以覆盖全球的三分之一，用三颗地球同步卫星就可以实现全球通信，故C正确，不符合题意； D．超导体电阻为零，不会发热，如果将超导材料应用于电能输送，就可以大大降低由电阻引起的电能损耗，故D正确，不符合题意。 故选A。 11．某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是（　　） A．甲是“电能” B．乙是“太阳能” C．丙是“电能” D．丁是“机械能” 【答案】C 【解析】由题意可知整个过程是太阳能通过太阳能电池将太阳能转化为电能，电能通过蓄电池将电能转化为化学能储存在蓄电池中，晚上蓄电池对外放电，将化学能转化为电能供应路灯工作，路灯工作时将电能转化为光能，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 12．信息、能源和材料是现代文明的三大支柱。下列说法错误的是（   ） A．核电站是利用核聚变释放的能量来发电的 B．煤、石油、天然气称为化石能源，属于一次能源 C．用三颗地球同步卫星就可以实现全球通信 D．如果将超导材料应用于电能输送，就可以大大降低由电阻引起的电能损耗 【答案】A 【解析】A．核电站是利用核裂变释放的能量来发电的，故A错误，符合题意； B．煤、石油、天然气称为化石能源，属于一次能源，可以从自然界直接获取，故B正确，不符合题意； C．每颗卫星可以覆盖全球的三分之一，用三颗地球同步卫星就可以实现全球通信，C正确，不符合题意； D．超导体电阻为零，不会发热，如果将超导材料应用于电能输送，就可以大大降低由电阻引起的电能损耗，故D正确，不符合题意。 故选A。 13．下列关于能源的说法正确的是（　　） A．太阳能和化石能源等可以直接从自然界获得，是一次能源 B．电能和风能都是通过消耗一次能源得到的二次能源 C．太阳能、核能等可以在自然界里源源不断地得到，是可再生能源 D．化石能源是不可再生能源，核能、水能、太阳能是可再生能源 【答案】A 【解析】A、太阳能和化石能源等可以直接从自然界获得，是一次能源，故A正确； B、电能是通过消耗一次能源得到的二次能源，而风能是一次能源，故B错误； C、太阳能可以在自然界里源源不断地得到，是可再生能源，而核能一旦消耗，无法再生，是不可再生能源，故C错误； D、化石能源和核能是不可再生能源，水能、太阳能是可再生能源，故D错误。 故选：A。 14．全球最大的压缩空气储能项目在我国并网发电，工作原理如图。在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，在用电高峰时段高压空气被释放，使膨胀机转动，带动发电机产生电能输送至电网。其工作过程能的转化分析正确的是（　　） A．用电低谷：机械能→内能→电能 B．用电低谷：电能→内能→机械能 C．用电高峰：电能→内能→机械能 D．用电高峰：内能→机械能→电能 【答案】D 【解析】AB．由题知，在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，将电能转化为机械能压缩空气，使空气内能增大，所以能量转化顺序应为电能→机械能→内能，故AB错误； CD．由题知，用电高峰时段，储存的高压空气具有较大内能，释放时先转化为膨胀机的机械能，再通过发电机转化为电能，完整呈现了“内能→机械能→电能“的转化链条，故C错误，D正确。故选：D。 15．如图所示，是一种新型节能路灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能灯的设计，下列说法错误的是（　　） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能 C．白天，多余的电能会储存在蓄电池里，是将电能转化为化学能 D．夜晚，蓄电池放电，将化学能转化为电能 【答案】B 【解析】A、这种新能源的路灯，“肩扛”太阳能电池板也可以把太阳能转化为电能，故A正确； B、小风扇是风力发电机，将机械能转化为电能，故B错误； CD、白天，多余的电能会储存在蓄电池里，是将电能转化为化学能；蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故CD正确。故选：B。 16．2024年4月，世界首套300MW级压气储能电站——湖北应城压气储能电站示范工程并网成功，如图所示。其工作原理是：利用电网负荷低谷时的剩余电力驱动电动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封设施内，在用电高峰释放压缩空气驱动膨胀机带动发电机发电。以下分析正确的是（　　） A．储能过程中，压缩空气做功，空气内能减小 B．储能过程中，电能最终转化为化学能 C．释能过程中，空气膨胀做功，其内能增大 D．释能过程中，内能最终转化为电能 【答案】D 【解析】AB．储能过程中，电力驱动电动压缩机压缩空气，对空气做功，空气内能增大，此过程中，消耗了电能，获得了内能，所以电能最终转化为内能，故AB错误； CD．释能过程中，释放压缩空气驱动膨胀机带动发电机发电，膨胀空气对外做功，内能减小，此过程中，消耗了内能，获得了电能，所以内能转化为电能，故C错误，D正确。故选：D。 二、填空题：（本大题共8小题，每空1分，共24分） 17．（3分）传统燃油汽车排放的尾气是大气污染的主要来源，提供传统燃油的化石能源属于 　 　 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。为了节能减排，新能源汽车正逐步取代传统燃油汽车。电动汽车充电，是将电能转化为 　 　 能储存起来。在汽车刹车过程中，车轮表面的温度会升高，这是通过 　 　 的方式改变其内能的。 【答案】不可再生；化学；做功。 【解析】化石能源的形成要经历很久的时间，无法短时间从自然界源源不断的获得，因此是不可再生能源。给电动汽车充电，消耗电能，将电能转化为化学能，以化学能的形式储存起来。 在汽车刹车的过程中，由于车轮与地面摩擦，车轮的温度升高，内能增大，是通过做功的方式改变其内能的。 18．（3分）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 （选填“聚变”或“裂变”），释放出巨大的核能。太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。请写出太阳能的1个优点： 。 【答案】 聚变 可再生 环保/安全/经济 【解析】[1]在太阳内部，太能之所以能发光发热，实质相当于无数个的氢弹爆炸而造成的，即氢原子核在超高温下发生聚变释放核能。 [2]太阳能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源。 [3]太阳能的优点是：清洁无污染，环保，安全，经济。（或环保；节能；取之不尽，用之不竭等） 19．（3分）“三峡引领号”全球首台抗台风型漂浮式海上风电机组及基础平台，是引领我国海上风电行业走向深海的重大成果。风能是　 　 （填“可再生”或“不可再生”）能源，所产生的电能是　 　 次能源；“三峡引领号”与北斗系统建立关联，利用　 　 （填“超声波”或“电磁波”）向工作人员传递平台运动的动态信息。 【答案】可再生；二次；电磁波。 【解析】风能是能够源源不断的从自然界得到的能源，属于可再生能源； 风力发电时，空气流动带动扇叶转动，将空气的机械能转化为电能，故电能不是从自然界直接获取的，需要由一次能源转化而来，属于二次能源； 真空不能传声，故“三峡引领号”与北斗系统建立关联，是利用电磁波向工作人员传递信息的。 20．（3分）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。光电转换器的作用实际就是把 能转化为 能，能量转化过程中，能的总量 （选填“增加”“减少”或“保持不变”）。 【答案】光 电 保持不变 【解析】[1][2]光电转换器的作用实际就是把光能转化为电能，供用电器使用。 [3]能量转化过程中，遵循能量守恒定律，能的总量保持不变。 21．（3分）“绿氢”是指通过使用太阳能、风能等　 　 （选填“可再生”或“不可再生”）能源制造的氢气；核反应堆是通过可控　 　 （选填“裂变”或“聚变”）反应释放核能的设备；中国空间站“天和”核心舱首次采用了大面积可展收柔性太阳能电池翼，单翼的发电功率可达9kW，从能量转化的角度分析是太阳能转为　 　 能。 【答案】可再生；裂变；电。 【解析】“绿氢”是通过电解水制氢，而电解所需的电能来自太阳能、风能等，太阳能、风能属于可再生能源，因为它们可以持续不断地从自然界获取，不会枯竭。 目前人类已实现商业应用的核反应堆，都是利用重原子核（如铀﹣235、钚﹣239）的裂变反应来释放能量。虽然核聚变（如太阳内部）更清洁高效，但目前尚处于实验阶段，未实现可控商用。 太阳能电池板的作用是将太阳能（光能）直接转化为电能。 22．（2分）中国航天，正在迈向“诗和远方”。某火箭穿越大气层时温度升高，这是通过 　 方式使其内能增加而导致的，此过程中　 　 （选填“遵守”或“不遵守”）能量守恒定律。 【答案】做功；遵守。 【解析】火箭穿越大气层时，与空气摩擦做功，机械能转化为内能，这是通过做功的方式改变物体内能，此过程中能量发生转化，总能量保持不变，遵守能量守恒定律。 23．（3分）能量是与物体运动有关的物理量，生活中很多现象中存在能量的转化： （1）电灯发光时，将电能转化为内能和　 　 能； （2）手机充电时，将电能转化为手机电池的　 　 能； （3）古人钻木取火时，将　 　 能转化为内能。 【答案】（1）光；（2）化学；（3）机械。 【解析】（1）电灯发光时，电流通过灯丝做功，电能主要转化为光能和内能。 （2）手机充电过程中，电池作为用电器，通过化学反应存储能量，电能被转化为电池内部的化学能，以便后续放电使用。 （3）钻木取火时，通过摩擦做功，消耗机械运动产生的能量，将其转化为内能，使木头温度升高至着火点。 24．（6分）2023年4月12日，中国全超导托卡马克核变实验装置（EAST，中文名“东方超环”，俗称“人造小太阳”）创造了新的世界纪录。 （1）它在1亿度超高温度下运行成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。该装置主要是利用氢原子核在超高温下发生 　 　（选填“裂变”或“聚变”），核能属于 　 　（选填“一次”或“二次”）能源，从而获得核能的研究装置，这与核电站获得核能的方式 　 　（选填“相同”或“不同”）。 （2）“人造太阳”加热功率超过1×1012kW，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 　kW•h。 （3）核电站用水做冷却剂给核反应堆的堆芯降温，其原因是水的比热容较 　 　（选填“大”或“小”）。在一种称为压水堆的核反应堆中，为了提高水的传热效率，要求水的温度即使高于300℃也不沸腾。要达到这样的要求，你认为应该采取的措施是 　 　（选填“增大”或“减小”）水面气压。 【答案】（1）聚变；一次；不同；（2）6×1011；（3）大；增大。 【解析】（1）中国全超导托卡马克核变实验装置主要是利用氢原子核在超高温下发生聚变，核能属于一次能源。从而获得核能的研究装置，这与核电站获得核能的方式不同。核电站是利用核裂变释放的核能来工作的。 （2）“人造太阳”加热功率超过1×1012kW，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达：W＝ηPt＝60%×1×1012kW×1h＝6×1011kW•h。 （3）核电站用水做冷却剂给核反应堆的堆芯降温，其原因是水的比热容较大，在降低一定的温度时，可以带走更多的热量； 水的沸点与气压有关，气压越高，沸点越高，为了提高水的传热效率，要求水的温度即使高于300℃也不沸腾。要达到这样的要求，应该采取的措施是增大水面气压。 三、简答题：（本大题共1小题，满分8分） 25．（2025•山西）跨学科实践 制作简易汽轮机模型 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，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。 （1）汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→　 　 →　 　 。 （2）某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能是 　 　 。（答出一条即可） （3）热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施：　 　 。 【答案】（1）内能；机械能 （2）注入的水过少，产生的蒸汽量不足； （3）增加易拉罐的保温性能。 【解析】（1）汽轮机模型工作过程，首先酒精灯燃烧，将酒精的化学能转化为内能，使水的温度升高，产生大量水蒸气。然后，水蒸气从笔的尖端喷出，推动扇叶转动，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 所以汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→内能→机械能。 （2）扇叶不转动，说明没有足够的动力推动扇叶，可能的原因有： ①水的质量太少，产生的水蒸气量不足，无法提供足够的动力，即注入的水过少，产生的蒸汽量不足。 ②装置的密封性不好，导致水蒸气泄漏，无法有效推动扇叶，比如易拉罐开口处密封不好，蒸汽泄漏。 ③酒精灯提供的热量不足，水无法产生足够多的高温高压水蒸气，例如酒精灯火焰太小，水吸收的热量少，产生蒸汽的能量不够。 （3）提高简易汽轮机效率的措施（从结构角度 ）从“结构决定功能”的观念出发，可采取以下措施： ①增加易拉罐的保温性能：比如用保温杯套等材料包裹易拉罐，减少热量散失，使水能够吸收更多的热量转化为水蒸气的内能，从而提高效率。因为减少热量损失，能让更多的化学能最终转化为机械能。 ②优化蒸汽喷出通道（中性笔部分）：使蒸汽喷出时的流速更大、更集中，比如选择更细且光滑的笔管，减少蒸汽在通道内的能量损耗，让蒸汽能更有效地推动扇叶转动，提高能量转化效率。 ③改进扇叶结构：设计成更符合空气动力学的形状，比如类似飞机机翼的形状，或者增加扇叶的数量和面积（在合理范围内 ），使扇叶能更好地捕捉蒸汽的能量，将蒸汽的内能更充分地转化为机械能。 四、计算题 26．（20分）火电站利用煤炭燃烧时产生的热量，通过汽轮机带动发电机发电，若火电站的煤电转化效率为火电站发出的电能，Q总为消耗的煤炭完全燃烧时所放出的热量），则煤炭燃烧越充分，煤电转化效率越高。有关研究表明，基于“富氧燃烧”技术的“碳一氢一风一电”能源耦合模型，可有效地提高新能源与传统能源的综合利用。如图所示，风电站给电网供电后，将富余的电能输送给制氢厂，通过电解水装置制造的氢气，经加氢站到达用户端；将电解水制氢时产生的氧气输送给火电站，使煤炭实现“富氧燃烧”，提高火电站的煤电转化效率。 （1）某风电站总装机功率为105kW，平均每天工作时长以10h计。若风电站以总装机功率工作时，1天所发出的电能中，有8.2×105kW•h的电能供给电网，富余的电能全部用于电解水制氢（每产生1m3氢气消耗3.6kW•h的电能），产生的氢气完全燃烧时，释放的热量为多少？（氢气的热值为1.28×107J/m3） （2）假设火电站通过“富氧燃烧”技术，使煤炭完全燃烧，可实现每消耗0.31kg的标准煤，发出1kW•h的电能，则“富氧燃烧”条件下，煤电转化效率是多少？ （3）若采用“富氧燃烧”技术后，煤电转化效率相比技术革新之前提高了4%，则同样发出1kW•h的电能，相比应用“富氧燃烧”技术前，能节约多少千克标准煤。（标准煤的热值为2.9×107J/kg） 【答案】（1）产生的氢气完全燃烧时，释放的热量为6.4×1011J； （2）“富氧燃烧”条件下，煤电转化效率是40%； （3）相比应用“富氧燃烧”技术前，能节约0.035kg标准煤。 【解析】（1）某风电站总装机功率为105kW，平均每天工作时长以10h计，则1天向电网输送的能量： W＝Pt＝105kW×10h＝106kW•h； 则全部用于电解水制氢的电能：W′＝106kW•h﹣8.2×105kW•h＝1.8×105kW•h， 每产生1m3氢气消耗3.6kW•h的电能，则电解水制氢的体积：V5×104m3， 产生的氢气完全燃烧时释放的热量：Q放＝Vq＝5×104m3×1.28×107J/m3＝6.4×1011J； （2）消耗0.31kg的标准煤放出的热量：Q放＝mq＝0.31kg×2.9×107J/kg＝8.99×106J， “富氧燃烧”条件下，煤电转化效率：η40%； （3）由题意知，技术革新之前的煤电转化效率：η′＝40%﹣4%＝36%， 由η知，完全燃烧标准煤放出的热量：Q放′107J， 由Q放＝mq知，完全燃烧标准煤的质量：m′0.345kg， 则相比应用“富氧燃烧”技术前能节约标准煤的质量： m″＝m′﹣m＝0.345kg﹣0.31kg＝0.035kg。 答：（1）产生的氢气完全燃烧时，释放的热量为6.4×1011J； （2）“富氧燃烧”条件下，煤电转化效率是40%； （3）相比应用“富氧燃烧”技术前，能节约0.035kg标准煤。 第 7 页 共 36 页 学科网（北京）股份有限公司 $