第22章 第2节 新能源的发展-2025-2026学年九年级下册物理同步辅导（人教版）

第2节 新能源的发展 知识梳理 1.获取核能的两种途径：重核的裂变和轻核 3.核电站是利用核裂变发电的，核心设备是 的聚变。 核反应推，在核反应堆发生的链式反应是 2.如果对链式反应不加控制，质量较大的原子 可以控制的。 核在极短时间内发生裂变，释放巨大的核 4.太阳能来源于太阳，太阳能是以光和热 能，原子弹就是根据这个原理制成的；质量 的形式向四周辐射的。目前直接利用太阳能 较小的原子核在超高温和高压下发生聚 的方式有两种，一种是用集热器把水等物 变，结合成新的原子核，同时释放巨大的能 质加热；另一种是用太阳能电池把太阳能 量，氢弹就是利用这个原理制成的。 转化为电能。 基础过关 1.下列关于核能的说法正确的是( C.核废料会对环境造成污染 A.核能是电子绕原子核运动时的动能 D.能量转化：核能→机械能→内能→电能 B.核能是原子核的内能 4.太阳是人类能源的宝库，下列能源不是来源 C.核能是原子核发生分裂或结合时释放的能量 于太阳能的是( D.核能是原子核内的化学能 A.地热能 B.风能 2.关于核反应，下列说法正确的是( C.水能 D.生物质能 A.只有裂变才能释放出核能 5.太阳能是人类能源的宝库，下列有关太阳能 B.氢弹爆炸是利用裂变释放出的核能 的说法错误的是() C.核反应堆中发生的链式反应是不可以控 A.太阳能是氢核聚变释放的核能 制的 B.我们今天开采的化石能源来自上亿年前地 D.原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控 球接收的太阳能 制的 C.目前太阳能电池转化太阳能的效率非常高 3.如图22一2一1，下列关于核能以及核电站的 D.太阳能电池是将太阳能转化为电能 说法错误的是( 6.如图22一2一2所示是一种核反应的过程图， 这种核反应的原理可用于制造() 核燃米 o+8-→88+0 核反应堆汽轮机 发电机 电网 氘核氚核 氦核中子 图22-2-1 图22-2-2 A.核电站是利用核能来发电的 A.原子弹 B.氢弹 B.核反应堆中发生的是链式反应 C.导弹 D.普通炮弹 7.如图22一2一3所示是某高校学生设计的一 A.太阳能是可再生能源 款小夜灯，它的一侧是太阳能电池板，另一侧 B.太阳能电池板给蓄电池充电过程中将化学 是高效节能的LED灯。关于小夜灯中所应 能转化成电能 用的物理知识，下列说法正确的是( C.该灯的太阳能电池板发电功率为16W A.太阳能电池板主要是靠白天接受阳光的 D.节能灯正常发光10h消耗的电能为0.01kW·h 照射而获得能量 9.如图22一2一5所示是核电站原理示意图。 B.太阳能电池板将电能转化为内能 对目前已建成运转的核电站来说： C.LED灯的发光物体是由电阻很小的铜质 热交换器 材料制成的 汽轮机 发电机 D.LED灯不发光时也有电流通过 核反 应堆 冷凝器 水泥防护层 冷却剂 图22-2-5 图22-2-4 (1)核电站是以 为核燃料的，是利用 图22-2-3 8.(多选)如图22一2一4所示，一只太阳能草坪 原子核裂变的 反应产生的能量 节能灯由太阳能电池板、蓄电池、“6V1W” 来发电的。 的节能灯等组成。白天太阳能电池板发电并 (2)在核电站里，能量的转化过程是：反应堆 将电能储存在蓄电池中，供节能灯晚间照明使 中放出的 能转化为高温蒸汽的 用；该太阳能电池板接收太阳辐射的面积为 能，通过汽轮机和发电机最终转 0.025m,其光电转化效率（即发电效率）为 化为 能。 20%。若在太阳能电池板接收太阳辐射的有 (3)核电站使用过的燃料称为 ,它具 效时间内，1m太阳能电池板接收太阳辐射 有 性，会对人和其他生物造成伤 的功率为640W。下列说法正确的是( 害，一般深埋在人烟稀少的地方。 能力提升 1.许多城市都在推广利用太阳能，城市交通指 2.下列关于核能开发的说法中，你认为正确的 示灯及路灯照明系统已大量使用太阳能，下 是( 列关于太阳能的说法正确的是( ) A.开发核能会带来可怕的核泄漏，产生放射 A.太阳是一个巨大的“核能火炉”，太阳能是 性污染，所以人类应停止开发核能 B.核能是一种稳定、高效、清洁的二次能源， 由核裂变产生的 是其他新能源不可能替代的 B.太阳能为二次能源 C.核电站开发核能是利用可控核裂变过程中 C.太阳的能量来源于其内部可燃性物质的 释放的核能 燃烧 D.核反应堆是一种能够控制的链式反应装 D.太阳能清洁、无污染 置，地震等自然灾害不会对它造成影响 3.如图22一2一6所示是太阳能小凉帽，帽顶的 变”)，从而获得巨大核能的研究装置。这与 电池板利用太阳能进行发电，再驱动电动机转 (选填“原子弹”或“氢弹”)获得能量 动形成风。关于这个过程中的能量转化情况， 的方式相同。 下列说法正确的是() 7.获取核能有两条途径：重核的裂变和轻核的聚 A.太阳能电能→机械能 变。如图22一2一7甲所示属于核 B.机械能→太阳能→电能 变；如图22一2一7乙所示属于核 变。 C.电能→太阳能→机械能 氘核CO D.太阳能→机械能→电能 图22-2-6 氢核聚合 4.核电站、原子弹、氢弹都利用了原子核发生改 氚核 变的过程中释放出巨大的核能，关于它们释 中子 形成核 被释放的中子 放核能的途径，下列说法正确的是( 释放能量 A.它们都利用了原子核的裂变释放出巨大 的核能 图22-2-7 B.它们都利用了原子核的聚变释放出巨大的 8.风能是一种清洁能源，风 核能 力发电将助力我国实现 C.核电站、原子弹利用了原子核的裂变释放 “碳中和”目标。风力发电 出巨大的核能，氢弹利用了原子核的聚变 将 能转化为 释放出巨大的核能 图22-2-8 能，风能是 D.核电站、原子弹利用了原子核的聚变释放 (选填“可再生”或“不可再生”)能源；当 出巨大的核能，氢弹利用了原子核的裂变 风正面垂直吹向静止叶片时，如图22一2一8 释放出巨大的核能 所示。从正面看，叶片A会 (选填 5.作为“新质生产力”之一的氢能产业，发展势头 “向下”或“向上”)转动。 迅猛。在应用端，氢燃料电池汽车是氢能最广 泛的应用场景之一，氢燃料电池电堆是氢燃料 9.沼气是当今已开发和使用的最洁净的气体燃 电池汽车最主要的组成部分，被誉为氢燃料电 料之一，使用沼气是解决农村能源不足问题 池汽车的“心脏”。下列说法正确的是( 的一条重要途径。图22一2一9是沼气的产 A.氢能和电能属于新能源，同时也都属于二 生和应用示意图。 次能源 B.燃料的热值越大，汽车发动机的效率一定 越高 发酵 C.氢能发动机使用的燃料为氢，其工作时对 环境没有任何污染 图22-2-9 D.氢燃料电池汽车行驶时，将化学能转化为 (1)图示过程中发生的能量转化是： 机械能 6.“中国环流器二号M”被称为“人造太阳”，它 ,光能 主要是让含有质子和 的氢原子核在 生物质能→化学能 超高温下发生 (选填“裂变”或“聚 能 (2)打开沼气灶的开关，沼气能自动喷出，从 续表 气压的角度分析是由于 光电板 光照时 光电板表面 LED灯发 序号 面积/m 间/min 所涂颜色 光时间/min (3)沼气中除含有甲烷外，还含有二氧化碳 3 0.1 30 黑色 90 及少量的氢气、氮气、硫化氢、一氧化碳、 0.2 10 黑色 60 水蒸气等。沼气略带臭味，你分析臭味 0.3 10 可能来自 等气体； 黑色 90 (4)从安全方面考虑，使用沼气时一定要防 6 0.1 10 绿色 20 止沼气中混入 7 0.1 10 白色 10 10.【项目提出】太阳能作为一种新能源，已被人 【项目分析】 类广泛使用。学习小组的同学看到校园内的 (1)实验中通过 来反映光电板吸收 太阳能路灯，了解到太阳能电池的核心部件 太阳能的多少。 是光电板，他们猜想光电板吸收太阳能的多 (2)由表中1、2、3三组数据，可初步得出的 少可能与光电板的面积、光照时间、颜色有关。 结论： 【项目实施】学习小组的同学设计了实验电 【评估与交流】 路，让不同的光电板同时正对太阳光照射一 (3)根据实验数据，请你对太阳能路灯光电 段时间，然后给LED灯供电直到LED灯熄 板的制作提出一条合理的建议： 灭，实验记录的数据如下表所示： 光电板 光照时 光电板表面 LED灯发 (4)实践过程中，小组同学发现，其他条件相 序号 面积/m2 间/min 所涂颜色 光时间/min 同时，太阳光的光照强度不同，实验数据 不同，请你根据此现象提出个可探究的 0.1 10 黑色 30 科学问题： 0.1 20 黑色 60 素养发展 1.【安全意识】在作为人类主要能源的化石能 2.【思维导图】小林学习太阳能和核能后，建立 源发生危机时，核能由于其能量密度远高于 了利用核能的知识结构图，如图22一2一10 化石能源，给人类解决能源危机带来了希 所示，请你帮他补全空格处的内容。 望。但1986年切尔诺贝利核电站的核泄漏 绿色植物 光化转换 化学能 和2011年日本福岛核电站的核泄漏等，使各 国对核电站的安全性不得不高度重视。造成 核聚变 太 太阳能电池 核电站的安全性得不到保障的最主要的原因 内部 光电转换 (1)能 能 是() 核反 核(2)变 内 机发 械电 应堆 能机 能机 A.核废料不好处理 太阳能热水器 B.核能发电技术还不成熟 光热转换 (3)能 C.只有核裂变可控，核聚变不可控 图22-2-10 D.意外发生核泄漏时，会产生放射性污染 (1) (2) (3)能，故C错误；机械能和电能可以相互转 化，但能量转化是有方向性的，故D错误。 8.D9.A 10.近几十年来能耗增长速度明显加快大 力开发利用太阳能、风能等新能源（合理 即可) 11.解：(1)节约纸张（或随手关灯）。 (2)家里有5盏40W的普通白炽灯，每盏 灯每天平均使用4h,则换用节能灯后每 天可节约用电W节=P节t=(40× 10-3kW-5×10-3kW)×5×4h= 0.7kW·h=0.7度。 (3)5盏节能灯每天的用电量W1=P1t= (5W×5)×(4×3600s)=3.6×105J,单 位面积的太阳能电池板每天发电量W= 1.44×107J/m×10%=1.44×106J/m, 至少要安装太阳能电池板的面积S= r19m=0.25m. 【素养发展】 1.D点拨：重复使用节能环保购物袋，减少 使用一次性用品符合节能环保要求，故A 不合题意；短距离上下楼不乘电梯，尽量减 少电梯使用可节约用电，符合节能环保要 求，故B不合题意；公共建筑夏季室内空调 温度设置一般不低于26℃，有利于节约电 能，符合节能环保要求，故C不合题意；手 机充完电后，要拔下充电器，否则容易造成 火灾隐患，故D符合题意。故选D。 2.C点拨：空调工作所需的电能由电厂提供， 电厂所需的煤是由上亿年前的动、植物经过 漫长的地质年代转变而来，植物生长过程中 进行光合作用，将太阳能转化为化学能。 3.B点拨：太阳能、风能、水能、地热能可以 源源不断的从自然界得到，是可再生能源； 化石燃料在自然界中的储量有限，会越用 越少，不可能在短时间内得到补充，是不可 再生能源；所以利用不可再生能源发电的 是拉萨火电厂，故B符合题意。 第2节新能源的发展 【基础过关】 1.C点拨：核能是原子核裂变或聚变时释放 的能量，核能不是原子核内的能量，只有选 项C正确。 2.D点拨：原子核在分裂或者聚合时释放的 能量叫作核能，故A错误；原子弹是利用核 裂变的链式反应原理，氢弹是利用的核聚 变，故B错误；核电站的核反应堆发生的链 式反应是可以控制的，故C错误；如果原子 核的链式反应不加控制，核能会瞬间释放 出来，就会发生原子弹爆炸，故D正确。故 选D。 3.D点拨：核电站是利用铀原子核裂变时放 出的核能来发电的，能量转化过程是：核 能→内能→机械能→电能，故A正确，D错 误；核电站主要利用可控链式反应来发电 的，故B正确；核废料有放射性，会对环境 造成污染，故C正确。故选D。 4.A点拨：地热能来源于地球内部，所以不 属于来自太阳能的范畴。而风能、水能都 是因为地球吸收了太阳的能量形成的，生 物质能是通过光合作用转换的，也来自太 阳能。 5.C点拨：太阳能是氢核聚变释放的核能， 故A正确；我们今天开采的化石能源来自 上亿年前地球接收的太阳能，故B正确；目 前太阳能电池转化太阳能的效率较低，故 C错误；太阳能电池是将太阳能转化为电 能，故D正确。故选C。 6.B 7.A点拨：因为只有白天才有太阳光，所以 太阳能电池板主要是靠白天接受阳光的照 射而获得能量，A说法正确；太阳能电池板 将光能转化为电能，B说法错误；二极管是 由硅和锗等材料制作成，C说法错误；LED 灯不发光时没有电流通过，D说法错误。 故选A。 8.AD点拨：太阳能可以持续获取，是可再生 能源，故A正确；太阳能电池板把太阳能转 化为电能；给蓄电池充电过程中将电能转化 成化学能，故B错误；在太阳能电池板接收 太阳辐射的有效时间内，1m太阳能电池板 接收太阳辐射的功率为640W,面积为 0.025m2,其光电转化效率（即发电效率）为 20%,故功率为P=PSn=640W/m× 0.025m2×20%=3.2W,故C错误；节能 灯正常发光10h消耗的电能为W=Pt= 0.001kW×10h=0.01kW·h,故D正 确。故选AD。 9.(1)轴链式(2)核内电(3)核废 料放射点拨：本题综合考查核电站的 工作原理、能量的转化等知识。(1)核电站 的核心是核反应堆，是利用原子核裂变的 链式反应产生的能量来发电的。(2)根据 图示可知反应堆放出的核能转化为蒸汽的 内能，再由汽轮机和发电机将内能最终转化 为电能。(3)核废料会污染环境。 【能力提升】 1.D 2.C点拨：核泄漏造成的核辐射会使周边环 境严重污染，但合理开发核能能解决人类 能源危机，故A错误；核能是一种相对较为 清洁的能源，但属于一次能源，故B错误； 核电站是利用原子核裂变发生链式反应时 释放的大量能量来发电的，是可控制的，故 C正确；核反应堆是可以进行链式反应的 可控装置，但地震、火山喷发等自然灾害可 能对核反应堆造成影响，甚至发生核泄漏， 故D错误。故选C。 3.A点拨：太阳能电池板将太阳能转化为电 能，再驱动电动机转动，把电能转化为机械 能。故A正确。 4.C点拨：核电站是利用铀原子核裂变时放 出的核能来发电的；原子弹是利用重核裂 变在极短时间内释放出巨大能量的原理制 成的；而氢弹则是利用轻核聚变的原理制 成的。 5.C点拨：氢能属于新能源，氢能和电能都 是消耗其他能源才能产生的能源，属于二 次能源，故A不符合题意；燃料的热值越 大，燃烧相同质量的燃料产生的热量越多， 但不能说明有用的热量所占总热量的比例 越大，故B不符合题意；氢能发动机使用的 燃料为氢，燃烧不产生有害物质，其工作时 对环境没有任何污染，故C符合题意；氢燃 料电池汽车行驶时，将化学能转化为电能， 电能再转化为机械能，故D不符合题意。 故选C。 6.中子聚变氢弹 7.裂聚 8.风电可再生向下 9.(1)内(2)发酵池内的气压大于外界大气 压(3)硫化氢(4)空气（或氧气） 10.(1)LED灯发光时间（2)光电板的面积、 颜色相同时，光照时间越长，光电板吸收 太阳能越多(3)尽量将光电板表面积做 大（答案不唯一，合理即可）(4)光电板 吸收太阳能的多少与光照强度是否有关 (合理即可) 【素养发展】 1.D 2.(1)电(2)裂(3)内点拨：太阳能电池 通过光电转换装置，将太阳能转化为电能； 太阳能热水器通过光热转换设备，将太阳 能转化为内能；核电站的主要设备是核反 应堆，在核反应堆中利用可控的核裂变，为 人类获得核能。 第3节跨学科实践：为节约能源设计方案 【基础过关】 1.D点拨：汽车排放尾气、工厂释放烟雾会 造成大气污染，不利于环境保护；养殖场排 放污水，被排放的河流或水域会受到污染， 排放污水不利于环境保护；太阳能属于清 洁能源，使用太阳能有利于环境保护。 2.D 3.B点拨：植树造林，防沙降尘，利于环境保 护，故A正确，不符合题意；经常使用一次 性餐具会造成资源浪费，故B错误，符合题 意；回收废旧电器，节约金属资源，减少金属 污染，故C正确，不符合题意；农业上合理施 用化学肥料，合理使用农药可以减少水污 染，故D正确，不符合题意。故选B。 4.电天然气 5.差 6.③④①② 7.人走灯灭；夏天把空调温度设置高一些 8.(1)控制变量法(2)黑(3)相同条件下， 黑色物体吸收太阳能的效果好(4)用手 摸，温度高的是黑色陶罐。点拨：由表中 数据可知，两塑料袋中水的质量相同，但相 同时间内黑色塑料袋中水升高的温度高， 即吸收的热量多，可见，黑色物体吸收太阳 能的效果好。因此，太阳底下的黑色陶罐 比白色陶罐温度高。 【能力提升】 1.D点拨：能源的使用在任何情况下都不可 能达到理想状态，做到没有任何损失。虽 遵从能量守恒定律，但它指的是损失部分 和被利用部分总和与原来能源总量相等， 所以选项A错。根据能量转化的规律，能 量转化过程中，在遵循能量转化和守恒定 律的同时，能量的转化和转移还具有方向 性。在利用能源的过程中总会有一部分能 量转化成热散失在周围环境中，这些能量虽 然还在自然界中，但却无法转化为其他形式 的能，因而很难或无法再利用。所以，能量 经转化后，可利用的能，只可能减少，不可能 增加，因此节能的意义重大。同时，只有节 能意识是不够的，必须利用科技进步提高能 源利用率，不断开发新能源，以满足人类社 会可持续发展的需要。所以选项B、C错。 2.D 3.C 4.B 5.ABCD 6.A点拨：化石能源目前还是人类主要使用 的能源，故B、C错。水力和风力发电站受 很多因素的限制，在有的地区不能被广泛 使用，故D项错。正确选项是A。 7.D点拨：超导材料如果用来制作输电线， 由于电阻为0，不会产生热量，可以降低由 于电阻发热引起的电能损耗，故A正确；一 般情况下电动机转化效率在80%以上，而