一、能源利用与社会发展（高效培优讲义）物理苏科版九年级下册

一、能源利用与社会发展 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能源的利用 1 题型2 可再生与不可再生能源 6 题型3 风能和水能 12 【能力培优练】 16 【链接中考】 24 【重难题型讲解】 题型1 能源的利用 1. 认识能源 能源是能够提供能量的资源。凡是能够为人类提供某种形式能量的物质或物质的运动，都可以称为能源。 【注意】 ①能源是人类社会存在和发展的物质基础。 ②能源的利用过程实质上是能量转化的过程。 ③能源既包括煤、石油等物质，也包括太阳能、风能等自然现象。 2. 人类利用能源的历程 人类对能源的利用经历了三次重大变革，每一次变革都推动了社会生产力的巨大发展： 阶段 时间 主要能源 特点及意义 第一次变革 远古 薪柴（木柴、草等） 人类学会了用火，告别了茹毛饮血的时代；以薪柴为主要能源，社会处于农业文明时期 第二次变革 18世纪中叶 煤 瓦特改进蒸汽机，煤炭作为动力燃料大规模使用，推动了工业革命 第三次变革 19世纪以来 石油、天然气、电能 内燃机的发明使石油成为重要能源；电力的广泛应用使人类进入电气化时代 3. 不同历史时期的能源结构 时期 主要能源 生产力水平 社会形态 古代 薪柴、人力、畜力、风能、水能 低下 农业社会 工业革命后 煤 迅速提高 工业社会 现代 石油、天然气、电能、核能 高度发达 信息化社会 关于能源利用的一些重要事项： ①能源利用的实质：能源的利用不是“创造”能量，而是将能源中储存的能量转化为人类需要的能量形式。这符合能量守恒定律。 ②能源与资源的区别：资源是自然界中客观存在的物质，只有能够提供能量的那部分资源才称为能源。例如，石油既是资源（化工原料），也是能源（燃料）。 【典例1-1】下列能源中，能归入如图所示的中间阴影部分的是（　　） A．核能 B．电能 C．太阳能 D．天然气 【答案】C 【详解】A．核能无法从自然界源源不断得到，是不可再生能源，故A不符合题意； B．电能需要消耗一次能源来得到，属于二次能源，故B不符合题意； C．太阳能既是可再生能源，也是一次能源，还是新能源，故C符合题意； D．天然气属于一次能源，但无法从自然界源源不断得到，是不可再生能源，同时天然气不是新能源，故D不符合题意。 故选C。 【跟踪训练1】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2】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1-2】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。 【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2】在北京冬奥会园区内，共运行着超过1000辆氢燃料电池汽车，总质量10000kg，额定功率300kW，并配备了30多个加氢站。如图为一辆氢燃料电池公交车，该车每次加氢仅需几分钟。 (1)结合题干与你学过的物理知识，你认为氢燃料电池公交车与燃油公交车相比具有怎样的优点① ② 。 (2)该公交车在额定功率下以72km/h的速度匀速行驶在平直的公路上2min，则该车发动机在这2min内牵引力做的功及牵引力的大小各是多少 ？ (3)司机驾车以15m/s的速度匀速前行，突然发现前方70m处有障碍物。司机需要紧急停车，在反应过程中，汽车保持原速匀速前行了12m。汽车制动后用时4.2s继续向前滑行48m才能停下。求司机从发现情况到车停下的过程中的平均速度是多少 ？ 【答案】(1) 节约化石能源，环保无污染 加氢快等优点 (2)，15000N (3)12m/s 【详解】（1）[1][2]氢燃料电池公交车与燃油公交车相比，具有节约化石能源，环保无污染，加氢快等优点。 （2）氢燃料电池汽车发动机做的功 行驶速度 氢燃料电池汽车的功率 该车发动机的牵引力 （3）在反应过程中所用的时间 总时间 总路程 平均速度 答：（1）氢燃料电池公交车与燃油公交车相比，具有节约化石能源，环保无污染，加氢快等优点。 （2）该车发动机在这2min内牵引力做的功为，牵引力的大小是； （3）司机从发现情况到车停下的过程中的平均速度是12m/s。 题型2 可再生与不可再生能源 1. 能源的分类方式 能源有多种分类方法，按照能否从自然界源源不断地得到，可以分为两大类： 分类 定义 特点 判断标准 可再生能源 可以在自然界里源源不断地得到的能源 取之不尽、用之不竭 短期内可以再生 不可再生能源 不能在短期内从自然界得到补充的能源 越用越少，最终枯竭 短期内无法再生 ★特别提醒 “再生”的时间尺度：判断是否可再生，关键看“短期内”能否再生。几百万年形成的石油，对人类而言就是不可再生的。太阳能会在几十亿年后枯竭，但在目前而言是取之不尽用之不竭的，太阳能属于可再生能源。 2. 化石能源 化石能源是煤、石油、天然气的统称，它们都是古代生物（动植物）的遗骸经过漫长的地质年代形成的。 化石能源 形成过程 主要成分 主要用途 煤 古代植物被埋在地下，在高温高压下经过复杂变化形成 碳 火力发电、工业燃料、化工原料 石油 古代生物沉积，在缺氧条件下经复杂变化形成 碳氢化合物 汽油、柴油、化工原料 天然气 与石油类似，或单独形成 甲烷为主 民用燃料、发电、化工原料 3. 可再生能源与不可再生能源的比较 比较项目 可再生能源 不可再生能源 资源特点 源源不断，可持续利用 储量有限，最终会枯竭 环境影响 通常污染较小 使用过程中往往污染严重 开发成本 前期投入较高 开采技术成熟，成本相对较低 能量密度 一般较低（太阳能、风能等） 较高（煤、石油等） 分布特点 分散，受自然条件影响大 集中，便于大规模开采 【注意】能源分类与环境保护：可再生能源不一定绝对清洁（如生物质能燃烧也有污染），不可再生能源也不一定污染严重（如天然气相对清洁）。分类的依据只是“能否再生”。 【典例2-1】可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。下列属于可再生能源的是（　　） A．煤 B．石油 C．水能 D．天然气 【答案】C 【详解】ABD．煤、石油、天然气在地球上的储量有限，是不可再生能源，故ABD不符合题意； C．水能是可再生能源，故C符合题意。 故选C。 【跟踪训练1】2025年9月29日，长征二号丁运载火箭，成功将试验三十号卫星01、02星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。该火箭使用的燃料偏二甲肼属于化石燃料。如图是火箭发射的场景，下列有关说法正确的是（　　） A．火箭在加速升空过程中，卫星的机械能增大 B．偏二甲肼属于可再生能源 C．偏二甲肼在常温下内能为零 D．偏二甲肼燃烧越充分热值越大 【答案】A 【详解】A．火箭在加速升空过程中，卫星的质量不变，卫星的速度增加，动能增大，高度增加，重力势能增大，机械能是动能和重力势能的总和，所以卫星的机械能增大，故A正确； B．题干中提到偏二甲肼属于化石燃料，化石燃料是经过漫长的地质年代形成的，短期内无法再生，属于不可再生能源，故B错误； C．一切物体，不论温度高低，都具有内能，偏二甲肼在常温下内能不为零，故C错误； D．热值是燃料的一种物理特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧是否充分等因素无关，偏二甲肼燃烧越充分，相同质量的燃料放出的热量越多，但其热值本身是一个定值，不会改变，故D错误。 故选A。 【跟踪训练2】下列各组能源中，都属于可再生能源的是（　　） A．石油、天然气 B．水能、天然气 C．风能、太阳能 D．煤炭、木柴 【答案】C 【详解】可再生能源能在短时间内形成的能源，像太阳能、水能、风能、木柴等。而煤、石油和天然气很难在短时间内形成，属于不可再生能源。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【典例2-2】阅读短文，回答问题。 可燃冰 天然气水合物是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，因其外观像冰，遇火即燃，因此也被称为可燃冰。可燃冰的形成有三个基本条件：温度、压力和原材料。首先，可燃冰在时生成，超过20℃便会分解，海底温度一般保持在2~4℃左右。其次，可燃冰在0℃时，只需30个大气压即可生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证（标准大气压为），并且气压越大，水合物就越不容易分解。最后，海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。在温度、压力、气源三者都具备的条件下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成，在自然界中需要经过亿万年的时间。 可燃冰燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。可燃冰可转化为的天然气和的水．开采时只需将固体的可燃冰升温减压就可释放出大量的气体。可燃冰是固体，若未实施保压取样，其原有的高压低温环境改变后，会迅速挥发。 (1)结合材料分析，可燃冰是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； (2)将可燃冰放在25℃的空气中会迅速 （填物态变化名称）为气态；可燃冰放出的天然气完全燃烧放出的热量是 J；（天然气的热值） (3)30个大气压相当于 m深处的海水压强。（g取10N/kg，海水密度取） 【答案】(1)不可再生 (2) 升华 (3)300 【详解】（1）可燃冰是矿产资源，如果开采的话，会越来越少，短时间内无法形成，属于不可再生能源。 （2）[1]由题意可知，可燃冰在时生成，超过20℃便会分解，放在25℃的空气中会迅速升华为气态。 [2]可燃冰可转化为的天然气，这些天然气完全燃烧放出的热量 （3）30个大气压 由液体压强公式得， 30个大气压相当于300m深处的海水压强。 【跟踪训练1】阅读短文，回答问题。 白鹤滩水电站白鹤滩水电站位于四川省凉山州宁南县和云南省昭通市巧家县境内，是金沙江下游干流河段梯级开发的第二个梯级电站，具有以发电为主，兼有防洪、拦沙、改善下游航运条件和发展库区通航等综合效益。 水库正常蓄水位825米，相应库容206亿立方米。白鹤滩水电站安装有16台中国自主研制、全球单机容量最大的功率百万千瓦水轮发电机组，总装机容量1600万千瓦。多年平均发电量亿千瓦时。电站2013年主体工程正式开工，2021年6月28日首批机组发电。同年8月，白鹤滩水电站7号机组顺利通过72小时试运行，正式投入商业运行。白鹤滩水电站建成后，为仅次于三峡水电站成为中国第二大水电站和世界第二大水电站，能够满足约7500万人一年的生活用电需求，可替代标准煤约1968万吨，减排二氧化碳约5200万吨。 白鹤滩水电站16台百万千瓦水轮发电机全部投产发电，标志着我国长江全面建成世界最大清洁能源走廊。 (1)水能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； (2)白鹤滩水电站的总装机容量为 ，其物理意义是 ； (3)建成后的白鹤滩水电站的年发电量可替代的标准煤完全燃烧可以放出 J热量，请你分析影响水电站发电功率的因素 。（标准煤的热值取3.0×107J/kg） 【答案】(1)可再生 (2) 1600万千瓦 每秒发电1600万千焦 (3) 5.904×1017 见解析 【详解】（1）发电所利用的水能可以源源不断从自然界获取，因此属于可再生能源。 （2）[1]由题干信息可知白鹤滩水电站的总装机容量为1600万千瓦。 [2]由电功率的定义可知，其物理意义为每秒发电1600万千焦。 （3）[1]由题干信息可知建成后的白鹤滩水电站的年发电量可替代的标准煤的质量为1968万吨，这些标准煤完全燃烧可以放出的热量为 [2]由于水电站发电是利用水的重力势能转化为动能带动发电机工作的，因此影响水电站发电功率的因素有水位高度、水流速度等。 【跟踪训练2】请阅读《光伏发电》并回答题。 光伏发电 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能转化为电能的一种技术，通常其工作系统主要由太阳能电池、控制器和蓄电池等部分组成。简化电路如图所示，控制器可以发射控制信号，当太阳光照射太阳能电池发电时，控制信号将开关S1闭合、S2断开，太阳能电池向蓄电池充电；当控制信号将开关S1断开、S2闭合时，蓄电池向外供电。 太阳能电池吸收光能，使其两端出现异种电荷的积累，太阳能电池的两端产生电压，将光能转化成电能，这就是“光生伏特效应”。光-电转化效率是太阳能电池的一个关键参数指标，所谓“光-电转化效率”简单的理解就是指太阳能电池将照射到它表面的光能转化成电能的效率，可以用太阳能电池产生的电能除以太阳能电池接收到的太阳能来计算。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅太阳能电池、化合物太阳能电池等。其中单晶硅太阳能电池转化效率较高，在实际中投入使用时的效率可达到15%。 太阳能是可再生能源，比石油、煤炭等不可再生的矿物能源的利用更加有利于环境保护。应用太阳能光伏发电技术不仅缓解了能源短缺的现状，针对偏远地区存在的电能供应不足问题，太阳能光伏发电技术更是发挥了自身的优势，给人们的生活带来了全新的改变。国家能源局于2013年11月18日发布《分布式光伏发电项目管理暂行办法》，鼓励各类企业或个人等作为项目单位，投资建设分布式光伏发电项目。自2015年以来，我国光伏发电累计装机容量不断增长，到2020年装机容量已达到 未来太阳能光伏发电技术将会持续突破、拥有广阔的发展前景。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”） 能源。光生伏特效应是指将光能转化为 能的过程； (2)如果在太阳照射条件较好的天气里，用E₁表示一段时间内太阳能电池产生的电能，用E₂表示在这段时间内太阳能电池接收到的太阳能，则太阳能电池的光-电转化效率的表达式为：k= ； (3)写一条太阳能光伏发电技术的优势。 【答案】(1) 可再生 电 (2) (3)节能环保 【详解】（1）[1]太阳属于可再生能源，取之不尽用之不竭。 [2]根据题文可知，太阳能电池吸收光能，使其两端出现异种电荷的积累，太阳能电池的两端产生电压，将光能转化成电能，这就是“光生伏特效应”。 （2）“光-电转化效率”简单的理解就是指太阳能电池将照射到它表面的光能转化成电能的效率，可以用太阳能电池产生的电能除以太阳能电池接收到的太阳能来计算，即 （3）根据题文可知，太阳能光伏发电技术节能环保，有利于环境保护。 题型3 风能和水能 1. 风能 风能是空气流动形成的动能。太阳辐射使地球表面受热不均，引起大气运动，就形成了风。 风能的优点：①可再生，取之不尽；②清洁无污染，不排放温室气体；③分布广泛，尤其沿海和草原地区丰富；④建设周期短，可模块化安装；⑤运行成本低，不需燃料。 风能的缺点：①能量密度低，需要大面积安装；②不稳定，受气候和季节影响；③噪声污染，可能影响附近居民；④影响鸟类，需合理选址；⑤视觉景观影响。 2. 风力发电 项目 说明 工作原理 风吹动风轮旋转，带动发电机转动发电 能量转化 风的动能 → 风轮的机械能 → 发电机的机械能 → 电能 主要设备 风轮、发电机、塔架、控制系统 发电特点 清洁无污染，但受天气影响大，不稳定 3. 水能 水能是水体运动形成的能量，主要包括河流的重力势能和动能。 水能的优点：①可再生，利用水循环持续发电；②清洁无污染，不排放温室气体；③发电成本低，运行费用少；④调节性能好，可调峰调频；⑤综合效益高，可兼顾防洪、灌溉。 水能的缺点：①建设投资大，周期长；②淹没土地，需移民搬迁；③破坏生态，影响鱼类洄游；④受气候影响，枯水期发电量减少；⑤诱发地震风险（大型水库）。 4. 水力发电 水力发电是利用水能来发电，是目前技术最成熟、应用最广泛的可再生能源发电方式。 项目 说明 工作原理 利用水位落差（势能）使水冲击水轮机转动，带动发电机发电 能量转化 水的势能 → 水的动能 → 水轮机的机械能 → 发电机的机械能 → 电能 主要设备 大坝、引水管、水轮机、发电机 发电特点 稳定可靠，可调节，无污染 5. 风能、水能与太阳能的联系 风能与水能的根本来源都是来自于太阳辐射，都是清洁的可再生能源，它们属于机械能的范畴。 风能：太阳辐射使地表受热不均 → 大气流动 → 风能。 水能：太阳辐射使水蒸发 → 水汽输送 → 降水 → 河流落差 → 水能。 ★特别提醒 风能和水能虽然都是清洁能源，但并非完全没有环境影响。风电场的噪声、鸟类伤亡，水电站的生态破坏、移民问题，都需要在开发时认真权衡。 【典例3-1】下列关于水能和风能的说法，正确的是（　　） A．流动的河水只有动能，没有重力势能 B．风只具有动能，不具有重力势能 C．利用水能和风能都可以做连续性工作 D．水能和风能都不会污染环境 【答案】D 【详解】A．河水流动过程中都存在高度差，流动的河水既有动能，也有重力势能，故A错误； B．空气流动形成风，风具有动能，空气也有质量，也具有重力势能，故B错误； C．河流的河水一般可以连续利用水能工作，但风与季节和天气变化的特点有关，风能不能做连续性工作，故C错误； D．水能和风能都属于清洁能源，工作过程中一般不会产生污染，故不会污染环境，故D正确。 故选D。 【跟踪训练1】全球最大的混合式抽水蓄能项目——四川省雅砻江两河口混合式抽水蓄能项目已正式开工建设。抽水蓄能电站在用电低谷期用电能将水抽至上游水库，在用电高峰期再放水至下游水库发电的水电站，其工作原理如图所示。下列有关说法，正确的是（　　） A．抽水时电能全部转化为水的动能 B．发电时水的势能最终转化为电能 C．抽水蓄能水电站选址时不需要考虑水量的问题 D．水轮机的效率可以达到100% 【答案】B 【详解】AB．该抽水蓄能水电站抽水蓄能时，将电能转化为机械能储存起来；发电时可将水的重力势能重新转化为电能，在能量的转化过程中，有能量的散失，所以抽水时电能不会全部转化为水的动能，故A错误，B正确； C．上下水位差相同时，水的质量越大，水具有的重力势能（机械能）越多，带动发电机工作时能发出的电越多，抽水蓄能水电站选址时需要考虑水量的问题，故C错误； D．水轮机工作过程中需要克服摩擦做功，所以其效率不可能达到100%，故D错误。 故选B。 【跟踪训练2】图中所示的发电设备，利用的是（   ） A．风能 B．电能 C．太阳能 D．水能 【答案】A 【详解】由图可知，这是风力发电装置，这种装置可以利用风能带动扇叶转动，并把风车的机械能转化为电能，故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 【典例3-2】阅读短文，回答问题：化石能源目前仍是世界上许多国家的主要能源。石油危机、环境污染，我国对此问题尤为重视。为了解决环境污染、能源枯竭问题，同时大力发展风能、太阳能、核能等新能源。我国风力资源丰富，在东南沿海、西北沙漠优势突出。风能用之不竭、清洁环保，风力发电机组主要由风机叶片和发电机组组成。 （1）风力发电是把风能转化为电能，风能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； （2）风机叶片具有质量轻、强度高等性能，通常用密度 （选填“大”或“小”）、硬度大的复合材料制成； （3）某风力发电机输出功率与风速的关系如图丙所示。由图象可知，当风速在v1到v2之间时，风速越大，风力发电机输出功率 （选填“越大”、“不变”、“越小”）。 【答案】 可再生 小 越大 【详解】（1）[1]风力发电利用的是风能，风能可以在自然界中源源不断的得到，风能是取之不尽用之不竭的能源，所以风能是可再生资源。 （2）[2]风机叶片材料质量轻，同等体积下密度越小，质量越小。因此复核材料的密度小。 （3）[3]由乙图可以知道，当风速在v1到v2之间时，风速越大，发电机组的电功率增大；当风速在v2到v3之间时，风速越大，发电机组的电功率不会增大。 【跟踪训练1】新能源的开发来源于物理学的进步。风力发电站工作时，将 能转化为电能，风能的优点是可再生和 ；主要缺点是 和 。 【答案】 风（或机械） 环保 产生的能量不稳定 转换效率低 【详解】[1]风力发电站是将空气流动具有的机械能，转化为电能，这种能源使风能得到了重新利用，是可再生能源。 [2]风能是一种 可再生资源 可以无限期地利用。风的来源是太阳，它不均匀地加热地球，导致空气移动。如果这些温差持续存在，风将继续吹，使其成为持久且持久的现象。 可持续发展 能量源。与有限的化石燃料不同，风能本质上是无限的。风力发电被认为是一种清洁环保的电力来源，因为它在发电过程中不产生温室气体排放或空气污染物。它已成为全球减少对化石燃料依赖和减缓气候变化努力的重要组成部分。 [3][4]风力发电的涡轮机可能在90%的时间内产生能量，但它们可能不会利用100%的装机容量，平均利用装机容量是35%。低风或无风会关闭风力涡轮机，风太大(保护机器)也会关闭。风太大可能导致涡轮机着火。在此期间，维持正常的电力流动需要从电池或其他电源中储存风能。主要缺点是产生的能量不稳定和转换效率低。 【跟踪训练2】2020年12月27日，国家西电东送重点工程——乌东德水电站送电广东、广西特高压多端柔性直流示范工程正式建成投产。如图所示乌东德水电站位于四川省会东县和云南省禄劝县交界处金沙江河道上，水电站最大坝高270米，总库容74.08亿立方米。水能属于 （选填“不可再生”或“可再生”）能源；正在流动的水具有 能，修筑拦河坝的主要作用是提高水的 能。 【答案】 可再生 动 重力势 【详解】[1]像水能以及动植物等可以长期提供或可以再生的能源叫可再生能源；像煤、石油、天然气等一旦消耗短期内不能再得到的能源叫不可再生能源。 [2]物体由于运动而具有的能量叫动能；流动的水在运动，具有速度，具有动能。 [3]修筑拦河坝的主要作用是提高水的高度来提高重力势能。 【能力培优练】 1．防城港海上风电示范项目有望成为北部湾千亿级海上风电产业群，风能属于（　　） A．化石能源 B．清洁能源 C．不可再生能源 D．二次能源 【答案】B 【详解】A．化石能源指煤、石油、天然气等由古代生物遗体形成的能源，风能来源于空气流动，与化石无关，故A不符合题意； B．清洁能源指使用过程中不产生有害排放物的能源，风能发电无污染，符合清洁能源定义，故B符合题意； C．不可再生能源指短期内无法自然再生的能源，风能由太阳能转化而来，可持续再生。故C不符合题意； D．二次能源指由一次能源加工转换得到的能源，风能直接来自自然界，属于一次能源。故D不符合题意。 故选B。 2．下列关于物理知识的解释说法正确的是（　　） A．炎热的夏天在房间内洒水降温是利用了水的比热容大的特性 B．超导体的导电性能非常好，可以制作滑动变阻器的电阻丝 C．“酒香不怕巷子深”，远处闻到酒香是扩散现象 D．煤、石油、天然气和铀矿这类化石或矿物能源属于可再生能源 【答案】C 【详解】A．炎热的夏天在房间内洒水降温，是因为水蒸发时会吸收热量，从而使房间内温度降低，这是利用了水的蒸发吸热特性，而不是水的比热容大的特性。故A 错误； B．超导体是指在某一温度下，电阻为零的导体。而滑动变阻器是靠改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻大小的，若用超导体制作滑动变阻器的电阻丝，由于其电阻为零，就无法改变接入电路的电阻，也就不能起到变阻的作用了。故B错误； C．“酒香不怕巷子深”，是因为酒精分子在不停地做无规则运动，即使酒在很深的巷子里，酒精分子也能扩散到空气中，被人闻到，这是扩散现象。扩散现象表明一切物质的分子都在不停地做无规则运动。故C正确； D．煤、石油、天然气和铀矿这类化石或矿物能源，它们的形成需要漫长的时间，在短期内不能从自然界得到补充，属于不可再生能源。故D错误。 故选C。 3．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．风能 D．天然气 【答案】C 【详解】ABD．煤炭、石油、天然气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，不利于实现“碳达峰”“碳中和”目标，故ABD不符合题意； C．风能是可再生能源，清洁能源，在使用时不会产生二氧化碳等温室气体，有利于实现“碳达峰”“碳中和”目标，故C符合题意。 故选C。 4．2024年中国总发电量达10万亿度，创下人类历史上单个国家新高。图中所示的发电形式中，利用不可再生能源发电的是（   ） A．潮汐发电 B．太阳能发电 C．风力发电 D．火力发电 【答案】D 【详解】风力、太阳能、潮汐能够源源不断地从自然界获得，是可再生能源，太阳能发电、风力发电、潮汐发电都是利用可再生能源发电的；火力发电利用煤进行发电，煤不能从自然界源源不断获得，也不能重复利用，是不可再生能源，则火力发电是利用不可再生能源发电的。 故选D。 5．下列能源中，属于不可再生能源的是（　　） A．太阳能 B．核能 C．风能 D．水能 【答案】B 【详解】太阳能、风能、水能都能从自然界里源源不断地得到补充，属于可再生能源；核能一旦消耗，不能在短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 6．风力发电机是把风的动能转变为风轮轴的机械能，风能属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。某型号风力发电机转一圈发电量为，若测得转一圈的平均时间为，则发电功率为 。 【答案】 可再生 【详解】[1]风能来源于自然过程，可以持续再生，不会枯竭，因此属于可再生能源。 [2]发电功率为 7．京张高速铁路是中国第一条采用北斗卫星导航系统、设计速度为的智能化高速铁路，修建期间配备了最大台车、最智能盾构机、最快铺轨机。 (1)高铁列车与北斗卫星之间利用 波传递信息来进行精准定位；高铁列车运行时消耗的电能属于 次能源。 (2)如图所示，盾构机在施工过程中，会产生大量的热，其内部的水冷循环系统可以给盾构机及时降温，水冷循环系统是通过 的方式改变物体内能的，用水冷却主要是利用了水的 较大的特性。 【答案】(1) 电磁 二 (2) 热传递 比热容 【详解】（1）[1]高铁列车与北斗卫星之间通过电磁波传递信息，因电磁波可在真空中传播，适合卫星通信。 [2]电能需由一次能源转化而来，属于二次能源。 （2）[1]水冷循环系统通过热传递方式将热量从盾构机内部转移至水中，实现降温。 [2]用水冷却的原因是水的比热容较大，相同质量的水在温度变化相同时可吸收更多热量。 8．我国新能源汽车发展迅猛，受到国内广大消费者的青睐。 (1)如图是某电动汽车充电站的一排充电桩，这些充电桩是 的，用其中一个充电桩给电动汽车充电时，电动汽车与该充电桩之间是 （选填“串联”或“并联”）。 (2)电能属于 （一次/二次）能源。 (3)小宇发现充电桩的导线很粗，是为了减小导体的 ，从而使相同时间内，电流通过电缆时产生的 更小，来保障充电安全。 (4)某快充桩输出电压500V，输出电流80A，给20kW·h的电动车充电，不计损耗，充满电需 h。 【答案】(1) 并联 串联 (2)二次 (3) 电阻 热量 (4)0.5 【详解】（1）[1][2]因为这些充电桩可以单独工作，互不影响，所以它们是并联的；用一个充电桩给电动汽车充电时，电流只有一条路径，电动汽车与该充电桩之间是串联的。 （2）电能是由其他形式的能转化而来的，属于二次能源。 （3）[1]充电桩的导线很粗，根据电阻的影响因素，在材料和长度一定时，横截面积越大，电阻越小，所以是为了减小导体的电阻。 [2]根据焦耳定律，在电流和通电时间相同的情况下，电阻越小，产生的热量越小，从而保障充电安全。 （4）充电桩的输出功率 充电时间 9．2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心发射，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；4月25日，神舟二十号和神舟十九号航天员在中国空间站胜利会师，激动人心的画面通过 波传遍全世界。 【答案】 不可再生 电磁波 【详解】[1]天然气是化石燃料，其形成需要数百万年的地质过程，无法在短期内再生，因此属于不可再生能源。 [2]在太空通信中，声音、图像等信号需通过无线方式传输，电磁波可在真空中传播，且是远程通信的主要载体，因此画面通过电磁波传播。 10．玉兔二号巡视器所在的月球背面着陆区，月夜的最低温度达到，我国科研人员为它设计了如图所示的保温装置。该装置以氨为工作物质，液态氨通过蒸发器时，吸收核热源释放的热量发生 （物态变化），此过程中氨的内能 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。蒸气经汇流器聚集，沿蒸气管路到达巡视器本体结构的铝蜂窝结构板，为结构板加热并变为液态氨，再沿着液体管路经储液器、分流器进入蒸发器，循环往复。保温装置中的核热源将核能转化为氨的 能，核能是 （选填“可再生能源”或“不可再生能源”）。 【答案】 汽化 增大 内 不可再生能源 【详解】[1][2][3]液态氨通过蒸发器时，吸收核热源释放的热量发生汽化，由液态变为高温蒸气，氨在此过程中吸收热量，内能增大，保温装置中的核热源将核能转化为氨的内能。 [4]产生核能的核燃料越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，核能是不可再生能源。 11．阅读短文，回答问题。 “海油观澜号”浮式风电平台 如图甲所示为我国首个深远海浮式风电平台“海油观澜号”，它已成功并入文昌油田群电网，正式为海上油气田输送“绿电”。它是我国第一个工作海域距离海岸线100km以上、水深超过100m的浮式风电平台。 “海油观澜号”浮式风电平台由风力发电机、浮式基础、系泊系统和动态缆组成。该平台整体高度超200m，排水总质量达。该平台底部是一个半潜式三角形浮式基础，总重量约为4000t，包括3个边立柱和1个中间立柱，通过向3个边立柱内部注入海水压载，实现平台在水面漂浮。如图乙所示，浮式基础利用锚链系泊固定在水深120m的海洋深处。浮式基础上方装载着质量约为5200t的风机设备，由高约为83m的圆筒状柱子及上方的机舱组成。机舱的作用相当于风机的“大脑”，可以指挥风机进行转动和变桨操作。机舱前部大风车的3块大叶片在风力带动下驱动机舱中的发电机转动，生成源源不断的绿色电力。“海油观澜号”的装机容量为7.25MW，投产年均发电量可达。 (1)风能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。 (2)风平浪静时大风车的大叶片不动，平台的浮式基础排开海水的体积为 ，锚链对平台的作用力大小约为 N。（，g取10N/kg） (3)“海油观澜号”发电机组的发电效率为 （结果保留至0.1%），该发电机组每年（365天）的发电量相当于 的天然气完全燃烧放出的热量。（天然气的热值为） (4)“海油观澜号”浮式风电平台采用半潜式三角形浮式基础，优点是 。（写出一点即可） 【答案】(1)一次 (2) (3) 34.6% (4)吃水深度浅（或适用海域范围广） 【详解】（1）风能可以从自然界中直接获取利用，故属于一次能源。 （2）[1]风平浪静时平台漂浮，根据阿基米德原理可知，则平台受到的浮力大小为 则平台的浮式基础排开海水的体积为 [2]平台的浮式基础受到的总重力大小为 根据力的平衡可知，则锚链对平台的作用力大小约为 （3）[1]该发电组做的有用功为 总功为 则该发电机组的发电效率为 [2]发电机组每年的发电量相当于完全燃烧天然气放出的热量，则完全燃烧的天然气的体积为 （4）采用半潜式三角形浮式基础与单柱式相比，优点是吃水深度浅，适用海域范围广。 12．阅读短文，回答问题。 风速仪 风速是气象观测中的重要参数，常用风速仪测量，某实验小组设计了一款简易风速仪，其原理图如题图甲所示。电源为恒流源（能始终提供大小方向恒定不变的电流），电压表与电流表的示数变化如图乙所示，为压力传感器，无风时受到的压力为零，有风时迎风板受到的压力可大小不变地传递给，的阻值随压力F大小变化的关系如图丙所示，风压是指垂直于气流方向的单位面积上所受风的压力，风压与风速的关系如表所示。迎风板是一块面积为0.15的轻质薄板，测量时风始终垂直吹在迎风板上。读出电流表示数，即可知此时的风速。 风速 12 16 20 24 28 风压p/Pa 90 160 250 360 490 （1）风能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； （2）风能恒流源提供的恒定电流为 A，定值电阻的阻值为 Ω； （3）当风速为0时，电流表的示数为 A；当风速变大时，电流表的示数将 （选填“变大”“变小”或“不变”）； （4）请根据题给的信息，你认为在电流表0.4A的刻度上应该标记的风速为 m/s。 【答案】 可再生 1.2 10 0.3 变大 8 【详解】（1）[1]风能可以源源不断地从自然界中获取，是可再生能源。 （2）[2][3]由图得，R0与R1并联，电压表测量电源电压，电流表测量R1电流，由图乙得，当电压表示数为10V时，电流表示数为0.2A；当电压表示数为8V时，电流表示数为0.4A，由欧姆定律与并联电路电流特点得 解得 恒流源提供的恒定电流为 （3）[4]由图丙得，当风速为0时，R1为30Ω，则 R1︰R0=3︰1 由欧姆定律可得 I1︰I0=1︰3 故电流表的示数为 [5]当风速变大时，R1受到的压力变大，R1阻值变小，电路总电阻变小，而电路电流不变，由欧姆定律得，电源电压变小，即电压表示数变小，由图乙得，电流表的示数将变大。 （4）[6]由表格中数据得，p与v在数值上的关系式为 由图乙得，当电流表示数为0.4A时，电压表示数为8V，由欧姆定律得，此时R1阻值为 由图丙得，此时压力为6N，则风压为 则此时的风速为 【链接中考】 1．（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 【详解】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。 2．（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 【详解】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。 3.（2025·江苏苏州·中考真题）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 【详解】ACD．煤、石油和天然气在短期内自然界无法得到补充的，故这些能源是不可再生能源，故ACD不符合题意。 B．太阳能是能够源源不断的从自然界得到的能源，是可再生能源，故B符合题意。 故选B。 4．（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 【详解】[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 5．（2024·江苏无锡·中考真题）我国海阳核电厂在利用核能发电的同时给居民供暖。其工作流程如图所示，核燃料反应堆内有低浓度的铀-235，发生核反应后产生大量的热，一回路和二回路是两个互不相通的水循环回路，一回路的水流过核燃料反应堆的堆芯，带走核反应堆产生的热量，在蒸汽发生器中将热量传递给二回路的水，然后流回堆芯，二回路的水在蒸汽发生器中受热，产生大量高温水蒸气，水蒸气做功推动汽轮机发电，做功后的水蒸气冷凝后返回蒸汽发生器。核能供暖是将发电之后的低品位余热取出来通过管道送给居民。单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为、热量为，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%。（标准煤的热值取） （1）核燃料反应堆中的铀-235是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。二回路中的水在蒸汽发生器中发生 （填物态变化名称）吸收热量； （2）在下列方框中补充完整核能发电的能量转化过程 ； （3）若给居民供热，相当于完全燃烧多少千克标准煤产生的热量？ （4）单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为 J。 【答案】 不可再生 汽化 机械能 1.8×108 5×109 【详解】（1）[1]核燃料反应堆中的铀-235在短时间内不能再生，是不可再生能源。 [2]二回路中的水在蒸汽发生器中变成水蒸气，发生汽化，吸收热量。 （2）[3]由图得，核能先转化为内能，再转化为机械能推动汽轮机，产生电能。 （3）[4]依题意得，标准煤产生的热量为 由得，标准煤完全燃烧的质量为 （4）[5]依题意得，单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为、热量为，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%，则 单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 一、能源利用与社会发展 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能源的利用 1 题型2 可再生与不可再生能源 4 题型3 风能和水能 7 【能力培优练】 10 【链接中考】 14 【重难题型讲解】 题型1 能源的利用 1. 认识能源 能源是能够提供能量的资源。凡是能够为人类提供某种形式能量的物质或物质的运动，都可以称为能源。 【注意】 ①能源是人类社会存在和发展的物质基础。 ②能源的利用过程实质上是能量转化的过程。 ③能源既包括煤、石油等物质，也包括太阳能、风能等自然现象。 2. 人类利用能源的历程 人类对能源的利用经历了三次重大变革，每一次变革都推动了社会生产力的巨大发展： 阶段 时间 主要能源 特点及意义 第一次变革 远古 薪柴（木柴、草等） 人类学会了用火，告别了茹毛饮血的时代；以薪柴为主要能源，社会处于农业文明时期 第二次变革 18世纪中叶 煤 瓦特改进蒸汽机，煤炭作为动力燃料大规模使用，推动了工业革命 第三次变革 19世纪以来 石油、天然气、电能 内燃机的发明使石油成为重要能源；电力的广泛应用使人类进入电气化时代 3. 不同历史时期的能源结构 时期 主要能源 生产力水平 社会形态 古代 薪柴、人力、畜力、风能、水能 低下 农业社会 工业革命后 煤 迅速提高 工业社会 现代 石油、天然气、电能、核能 高度发达 信息化社会 关于能源利用的一些重要事项： ①能源利用的实质：能源的利用不是“创造”能量，而是将能源中储存的能量转化为人类需要的能量形式。这符合能量守恒定律。 ②能源与资源的区别：资源是自然界中客观存在的物质，只有能够提供能量的那部分资源才称为能源。例如，石油既是资源（化工原料），也是能源（燃料）。 【典例1-1】下列能源中，能归入如图所示的中间阴影部分的是（　　） A．核能 B．电能 C．太阳能 D．天然气 【跟踪训练1】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2】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1-2】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 【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2】在北京冬奥会园区内，共运行着超过1000辆氢燃料电池汽车，总质量10000kg，额定功率300kW，并配备了30多个加氢站。如图为一辆氢燃料电池公交车，该车每次加氢仅需几分钟。 (1)结合题干与你学过的物理知识，你认为氢燃料电池公交车与燃油公交车相比具有怎样的优点① ② 。 (2)该公交车在额定功率下以72km/h的速度匀速行驶在平直的公路上2min，则该车发动机在这2min内牵引力做的功及牵引力的大小各是多少 ？ (3)司机驾车以15m/s的速度匀速前行，突然发现前方70m处有障碍物。司机需要紧急停车，在反应过程中，汽车保持原速匀速前行了12m。汽车制动后用时4.2s继续向前滑行48m才能停下。求司机从发现情况到车停下的过程中的平均速度是多少 ？ 题型2 可再生与不可再生能源 1. 能源的分类方式 能源有多种分类方法，按照能否从自然界源源不断地得到，可以分为两大类： 分类 定义 特点 判断标准 可再生能源 可以在自然界里源源不断地得到的能源 取之不尽、用之不竭 短期内可以再生 不可再生能源 不能在短期内从自然界得到补充的能源 越用越少，最终枯竭 短期内无法再生 ★特别提醒 “再生”的时间尺度：判断是否可再生，关键看“短期内”能否再生。几百万年形成的石油，对人类而言就是不可再生的。太阳能会在几十亿年后枯竭，但在目前而言是取之不尽用之不竭的，太阳能属于可再生能源。 2. 化石能源 化石能源是煤、石油、天然气的统称，它们都是古代生物（动植物）的遗骸经过漫长的地质年代形成的。 化石能源 形成过程 主要成分 主要用途 煤 古代植物被埋在地下，在高温高压下经过复杂变化形成 碳 火力发电、工业燃料、化工原料 石油 古代生物沉积，在缺氧条件下经复杂变化形成 碳氢化合物 汽油、柴油、化工原料 天然气 与石油类似，或单独形成 甲烷为主 民用燃料、发电、化工原料 3. 可再生能源与不可再生能源的比较 比较项目 可再生能源 不可再生能源 资源特点 源源不断，可持续利用 储量有限，最终会枯竭 环境影响 通常污染较小 使用过程中往往污染严重 开发成本 前期投入较高 开采技术成熟，成本相对较低 能量密度 一般较低（太阳能、风能等） 较高（煤、石油等） 分布特点 分散，受自然条件影响大 集中，便于大规模开采 【注意】能源分类与环境保护：可再生能源不一定绝对清洁（如生物质能燃烧也有污染），不可再生能源也不一定污染严重（如天然气相对清洁）。分类的依据只是“能否再生”。 【典例2-1】可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。下列属于可再生能源的是（　　） A．煤 B．石油 C．水能 D．天然气 【跟踪训练1】2025年9月29日，长征二号丁运载火箭，成功将试验三十号卫星01、02星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。该火箭使用的燃料偏二甲肼属于化石燃料。如图是火箭发射的场景，下列有关说法正确的是（　　） A．火箭在加速升空过程中，卫星的机械能增大 B．偏二甲肼属于可再生能源 C．偏二甲肼在常温下内能为零 D．偏二甲肼燃烧越充分热值越大 【跟踪训练2】下列各组能源中，都属于可再生能源的是（　　） A．石油、天然气 B．水能、天然气 C．风能、太阳能 D．煤炭、木柴 【典例2-2】阅读短文，回答问题。 可燃冰 天然气水合物是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，因其外观像冰，遇火即燃，因此也被称为可燃冰。可燃冰的形成有三个基本条件：温度、压力和原材料。首先，可燃冰在时生成，超过20℃便会分解，海底温度一般保持在2~4℃左右。其次，可燃冰在0℃时，只需30个大气压即可生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证（标准大气压为），并且气压越大，水合物就越不容易分解。最后，海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。在温度、压力、气源三者都具备的条件下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成，在自然界中需要经过亿万年的时间。 可燃冰燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。可燃冰可转化为的天然气和的水．开采时只需将固体的可燃冰升温减压就可释放出大量的气体。可燃冰是固体，若未实施保压取样，其原有的高压低温环境改变后，会迅速挥发。 (1)结合材料分析，可燃冰是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； (2)将可燃冰放在25℃的空气中会迅速 （填物态变化名称）为气态；可燃冰放出的天然气完全燃烧放出的热量是 J；（天然气的热值） (3)30个大气压相当于 m深处的海水压强。（g取10N/kg，海水密度取） 【跟踪训练1】阅读短文，回答问题。 白鹤滩水电站白鹤滩水电站位于四川省凉山州宁南县和云南省昭通市巧家县境内，是金沙江下游干流河段梯级开发的第二个梯级电站，具有以发电为主，兼有防洪、拦沙、改善下游航运条件和发展库区通航等综合效益。 水库正常蓄水位825米，相应库容206亿立方米。白鹤滩水电站安装有16台中国自主研制、全球单机容量最大的功率百万千瓦水轮发电机组，总装机容量1600万千瓦。多年平均发电量亿千瓦时。电站2013年主体工程正式开工，2021年6月28日首批机组发电。同年8月，白鹤滩水电站7号机组顺利通过72小时试运行，正式投入商业运行。白鹤滩水电站建成后，为仅次于三峡水电站成为中国第二大水电站和世界第二大水电站，能够满足约7500万人一年的生活用电需求，可替代标准煤约1968万吨，减排二氧化碳约5200万吨。 白鹤滩水电站16台百万千瓦水轮发电机全部投产发电，标志着我国长江全面建成世界最大清洁能源走廊。 (1)水能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； (2)白鹤滩水电站的总装机容量为 ，其物理意义是 ； (3)建成后的白鹤滩水电站的年发电量可替代的标准煤完全燃烧可以放出 J热量，请你分析影响水电站发电功率的因素 。（标准煤的热值取3.0×107J/kg） 【跟踪训练2】请阅读《光伏发电》并回答题。 光伏发电 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能转化为电能的一种技术，通常其工作系统主要由太阳能电池、控制器和蓄电池等部分组成。简化电路如图所示，控制器可以发射控制信号，当太阳光照射太阳能电池发电时，控制信号将开关S1闭合、S2断开，太阳能电池向蓄电池充电；当控制信号将开关S1断开、S2闭合时，蓄电池向外供电。 太阳能电池吸收光能，使其两端出现异种电荷的积累，太阳能电池的两端产生电压，将光能转化成电能，这就是“光生伏特效应”。光-电转化效率是太阳能电池的一个关键参数指标，所谓“光-电转化效率”简单的理解就是指太阳能电池将照射到它表面的光能转化成电能的效率，可以用太阳能电池产生的电能除以太阳能电池接收到的太阳能来计算。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅太阳能电池、化合物太阳能电池等。其中单晶硅太阳能电池转化效率较高，在实际中投入使用时的效率可达到15%。 太阳能是可再生能源，比石油、煤炭等不可再生的矿物能源的利用更加有利于环境保护。应用太阳能光伏发电技术不仅缓解了能源短缺的现状，针对偏远地区存在的电能供应不足问题，太阳能光伏发电技术更是发挥了自身的优势，给人们的生活带来了全新的改变。国家能源局于2013年11月18日发布《分布式光伏发电项目管理暂行办法》，鼓励各类企业或个人等作为项目单位，投资建设分布式光伏发电项目。自2015年以来，我国光伏发电累计装机容量不断增长，到2020年装机容量已达到 未来太阳能光伏发电技术将会持续突破、拥有广阔的发展前景。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”） 能源。光生伏特效应是指将光能转化为 能的过程； (2)如果在太阳照射条件较好的天气里，用E₁表示一段时间内太阳能电池产生的电能，用E₂表示在这段时间内太阳能电池接收到的太阳能，则太阳能电池的光-电转化效率的表达式为：k= ； (3)写一条太阳能光伏发电技术的优势。 题型3 风能和水能 1. 风能 风能是空气流动形成的动能。太阳辐射使地球表面受热不均，引起大气运动，就形成了风。 风能的优点：①可再生，取之不尽；②清洁无污染，不排放温室气体；③分布广泛，尤其沿海和草原地区丰富；④建设周期短，可模块化安装；⑤运行成本低，不需燃料。 风能的缺点：①能量密度低，需要大面积安装；②不稳定，受气候和季节影响；③噪声污染，可能影响附近居民；④影响鸟类，需合理选址；⑤视觉景观影响。 2. 风力发电 项目 说明 工作原理 风吹动风轮旋转，带动发电机转动发电 能量转化 风的动能 → 风轮的机械能 → 发电机的机械能 → 电能 主要设备 风轮、发电机、塔架、控制系统 发电特点 清洁无污染，但受天气影响大，不稳定 3. 水能 水能是水体运动形成的能量，主要包括河流的重力势能和动能。 水能的优点：①可再生，利用水循环持续发电；②清洁无污染，不排放温室气体；③发电成本低，运行费用少；④调节性能好，可调峰调频；⑤综合效益高，可兼顾防洪、灌溉。 水能的缺点：①建设投资大，周期长；②淹没土地，需移民搬迁；③破坏生态，影响鱼类洄游；④受气候影响，枯水期发电量减少；⑤诱发地震风险（大型水库）。 4. 水力发电 水力发电是利用水能来发电，是目前技术最成熟、应用最广泛的可再生能源发电方式。 项目 说明 工作原理 利用水位落差（势能）使水冲击水轮机转动，带动发电机发电 能量转化 水的势能 → 水的动能 → 水轮机的机械能 → 发电机的机械能 → 电能 主要设备 大坝、引水管、水轮机、发电机 发电特点 稳定可靠，可调节，无污染 5. 风能、水能与太阳能的联系 风能与水能的根本来源都是来自于太阳辐射，都是清洁的可再生能源，它们属于机械能的范畴。 风能：太阳辐射使地表受热不均 → 大气流动 → 风能。 水能：太阳辐射使水蒸发 → 水汽输送 → 降水 → 河流落差 → 水能。 ★特别提醒 风能和水能虽然都是清洁能源，但并非完全没有环境影响。风电场的噪声、鸟类伤亡，水电站的生态破坏、移民问题，都需要在开发时认真权衡。 【典例3-1】下列关于水能和风能的说法，正确的是（　　） A．流动的河水只有动能，没有重力势能 B．风只具有动能，不具有重力势能 C．利用水能和风能都可以做连续性工作 D．水能和风能都不会污染环境 【跟踪训练1】全球最大的混合式抽水蓄能项目——四川省雅砻江两河口混合式抽水蓄能项目已正式开工建设。抽水蓄能电站在用电低谷期用电能将水抽至上游水库，在用电高峰期再放水至下游水库发电的水电站，其工作原理如图所示。下列有关说法，正确的是（　　） A．抽水时电能全部转化为水的动能 B．发电时水的势能最终转化为电能 C．抽水蓄能水电站选址时不需要考虑水量的问题 D．水轮机的效率可以达到100% 【跟踪训练2】图中所示的发电设备，利用的是（   ） A．风能 B．电能 C．太阳能 D．水能 【典例3-2】阅读短文，回答问题：化石能源目前仍是世界上许多国家的主要能源。石油危机、环境污染，我国对此问题尤为重视。为了解决环境污染、能源枯竭问题，同时大力发展风能、太阳能、核能等新能源。我国风力资源丰富，在东南沿海、西北沙漠优势突出。风能用之不竭、清洁环保，风力发电机组主要由风机叶片和发电机组组成。 （1）风力发电是把风能转化为电能，风能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； （2）风机叶片具有质量轻、强度高等性能，通常用密度 （选填“大”或“小”）、硬度大的复合材料制成； （3）某风力发电机输出功率与风速的关系如图丙所示。由图象可知，当风速在v1到v2之间时，风速越大，风力发电机输出功率 （选填“越大”、“不变”、“越小”）。 【跟踪训练1】新能源的开发来源于物理学的进步。风力发电站工作时，将 能转化为电能，风能的优点是可再生和 ；主要缺点是 和 。 【跟踪训练2】2020年12月27日，国家西电东送重点工程——乌东德水电站送电广东、广西特高压多端柔性直流示范工程正式建成投产。如图所示乌东德水电站位于四川省会东县和云南省禄劝县交界处金沙江河道上，水电站最大坝高270米，总库容74.08亿立方米。水能属于 （选填“不可再生”或“可再生”）能源；正在流动的水具有 能，修筑拦河坝的主要作用是提高水的 能。 【能力培优练】 1．防城港海上风电示范项目有望成为北部湾千亿级海上风电产业群，风能属于（　　） A．化石能源 B．清洁能源 C．不可再生能源 D．二次能源 2．下列关于物理知识的解释说法正确的是（　　） A．炎热的夏天在房间内洒水降温是利用了水的比热容大的特性 B．超导体的导电性能非常好，可以制作滑动变阻器的电阻丝 C．“酒香不怕巷子深”，远处闻到酒香是扩散现象 D．煤、石油、天然气和铀矿这类化石或矿物能源属于可再生能源 3．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．风能 D．天然气 4．2024年中国总发电量达10万亿度，创下人类历史上单个国家新高。图中所示的发电形式中，利用不可再生能源发电的是（   ） A．潮汐发电 B．太阳能发电 C．风力发电 D．火力发电 5．下列能源中，属于不可再生能源的是（　　） A．太阳能 B．核能 C．风能 D．水能 6．风力发电机是把风的动能转变为风轮轴的机械能，风能属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。某型号风力发电机转一圈发电量为，若测得转一圈的平均时间为，则发电功率为 。 7．京张高速铁路是中国第一条采用北斗卫星导航系统、设计速度为的智能化高速铁路，修建期间配备了最大台车、最智能盾构机、最快铺轨机。 (1)高铁列车与北斗卫星之间利用 波传递信息来进行精准定位；高铁列车运行时消耗的电能属于 次能源。 (2)如图所示，盾构机在施工过程中，会产生大量的热，其内部的水冷循环系统可以给盾构机及时降温，水冷循环系统是通过 的方式改变物体内能的，用水冷却主要是利用了水的 较大的特性。 8．我国新能源汽车发展迅猛，受到国内广大消费者的青睐。 (1)如图是某电动汽车充电站的一排充电桩，这些充电桩是 的，用其中一个充电桩给电动汽车充电时，电动汽车与该充电桩之间是 （选填“串联”或“并联”）。 (2)电能属于 （一次/二次）能源。 (3)小宇发现充电桩的导线很粗，是为了减小导体的 ，从而使相同时间内，电流通过电缆时产生的 更小，来保障充电安全。 (4)某快充桩输出电压500V，输出电流80A，给20kW·h的电动车充电，不计损耗，充满电需 h。 9．2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心发射，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；4月25日，神舟二十号和神舟十九号航天员在中国空间站胜利会师，激动人心的画面通过 波传遍全世界。 10．玉兔二号巡视器所在的月球背面着陆区，月夜的最低温度达到，我国科研人员为它设计了如图所示的保温装置。该装置以氨为工作物质，液态氨通过蒸发器时，吸收核热源释放的热量发生 （物态变化），此过程中氨的内能 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。蒸气经汇流器聚集，沿蒸气管路到达巡视器本体结构的铝蜂窝结构板，为结构板加热并变为液态氨，再沿着液体管路经储液器、分流器进入蒸发器，循环往复。保温装置中的核热源将核能转化为氨的 能，核能是 （选填“可再生能源”或“不可再生能源”）。 11．阅读短文，回答问题。 “海油观澜号”浮式风电平台 如图甲所示为我国首个深远海浮式风电平台“海油观澜号”，它已成功并入文昌油田群电网，正式为海上油气田输送“绿电”。它是我国第一个工作海域距离海岸线100km以上、水深超过100m的浮式风电平台。 “海油观澜号”浮式风电平台由风力发电机、浮式基础、系泊系统和动态缆组成。该平台整体高度超200m，排水总质量达。该平台底部是一个半潜式三角形浮式基础，总重量约为4000t，包括3个边立柱和1个中间立柱，通过向3个边立柱内部注入海水压载，实现平台在水面漂浮。如图乙所示，浮式基础利用锚链系泊固定在水深120m的海洋深处。浮式基础上方装载着质量约为5200t的风机设备，由高约为83m的圆筒状柱子及上方的机舱组成。机舱的作用相当于风机的“大脑”，可以指挥风机进行转动和变桨操作。机舱前部大风车的3块大叶片在风力带动下驱动机舱中的发电机转动，生成源源不断的绿色电力。“海油观澜号”的装机容量为7.25MW，投产年均发电量可达。 (1)风能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。 (2)风平浪静时大风车的大叶片不动，平台的浮式基础排开海水的体积为 ，锚链对平台的作用力大小约为 N。（，g取10N/kg） (3)“海油观澜号”发电机组的发电效率为 （结果保留至0.1%），该发电机组每年（365天）的发电量相当于 的天然气完全燃烧放出的热量。（天然气的热值为） (4)“海油观澜号”浮式风电平台采用半潜式三角形浮式基础，优点是 。（写出一点即可） 12．阅读短文，回答问题。 风速仪 风速是气象观测中的重要参数，常用风速仪测量，某实验小组设计了一款简易风速仪，其原理图如题图甲所示。电源为恒流源（能始终提供大小方向恒定不变的电流），电压表与电流表的示数变化如图乙所示，为压力传感器，无风时受到的压力为零，有风时迎风板受到的压力可大小不变地传递给，的阻值随压力F大小变化的关系如图丙所示，风压是指垂直于气流方向的单位面积上所受风的压力，风压与风速的关系如表所示。迎风板是一块面积为0.15的轻质薄板，测量时风始终垂直吹在迎风板上。读出电流表示数，即可知此时的风速。 风速 12 16 20 24 28 风压p/Pa 90 160 250 360 490 （1）风能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； （2）风能恒流源提供的恒定电流为 A，定值电阻的阻值为 Ω； （3）当风速为0时，电流表的示数为 A；当风速变大时，电流表的示数将 （选填“变大”“变小”或“不变”）； （4）请根据题给的信息，你认为在电流表0.4A的刻度上应该标记的风速为 m/s。 【链接中考】 1．（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 2．（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 3.（2025·江苏苏州·中考真题）下列属于可再生能源的是（　　） A．煤 B．太阳能 C．石油 D．天然气 4．（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） 5．（2024·江苏无锡·中考真题）我国海阳核电厂在利用核能发电的同时给居民供暖。其工作流程如图所示，核燃料反应堆内有低浓度的铀-235，发生核反应后产生大量的热，一回路和二回路是两个互不相通的水循环回路，一回路的水流过核燃料反应堆的堆芯，带走核反应堆产生的热量，在蒸汽发生器中将热量传递给二回路的水，然后流回堆芯，二回路的水在蒸汽发生器中受热，产生大量高温水蒸气，水蒸气做功推动汽轮机发电，做功后的水蒸气冷凝后返回蒸汽发生器。核能供暖是将发电之后的低品位余热取出来通过管道送给居民。单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为、热量为，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%。（标准煤的热值取） （1）核燃料反应堆中的铀-235是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。二回路中的水在蒸汽发生器中发生 （填物态变化名称）吸收热量； （2）在下列方框中补充完整核能发电的能量转化过程 ； （3）若给居民供热，相当于完全燃烧多少千克标准煤产生的热量？ （4）单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为 J。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $