专题28 能源与可持续发展（模型与方法）（全国通用）2026年中考物理一轮复习讲练

专题28 能源与可持续发展 ( 模型破解 拆解步骤，突破思维壁垒 …………………………………………………… …… ………… 01 ~ 29 模型 0 1. 可再生能源与不可再生能源 ………… 01 模型0 8 . 裂变及其应用 …………………… …… 15 模型02. 一次能源与二次能源 …… …………… 04 模型 09 . 聚变及其应用 ………………………… 17 模型03. 常规能源与新能源 …… ……………… 0 6 模型1 0 . 太阳能的来源 …………… …………… 19 模型04. 化石能源与电能 ……………………… 08 模型1 1 . 太阳能的 利用 ………………………… 21 模型05. 能源危机及解决 ……… ……………… 10 模型1 2 . 水能、风能、潮汐能与地热能 ……… 23 模型0 6 . 能源消耗对环境的影响 ……………… 11 模型1 3 . 为节约能源设计方案 ………………… 25 模型0 7 . 核能及其原理 ………… ……………… 13 模型1 4 . 能源与可持续发展 …………………… 27 模型演练 实战强化，提升应用能力 …………………………………………………… …… ………… 30 ~ 4 1 ) 模型01.可再生能源与不可再生能源 ( 标志： 可再生能源与不可再生能源的区分 。 技巧： 太阳风水地生物，潮汐海洋可再生； ‌ 煤油核能天然气，亿万年成不再生 。 1. 概念辨析 ‌ ： ‌ 可再生能源 ‌ ： 在自然界中 ‌ 可不断再生、永续利用 ‌ ，短期内（如人类生命周期内）不会枯竭的能源。 ‌ 典型例子 ‌ ： 太阳能、风能、水能、地热能、生物质能、潮汐能、海洋能 。 ‌ 不可再生能源 ‌ ： 储量有限， ‌ 形成需数百万年甚至更久 ‌ ，消耗后短期内无法再生的能源。 ‌ 典型例子 ‌ ： 煤炭、石油、核能（铀矿）、天然气 等。 注意： ‌ 氢能、电能属于二次能源 ‌ ，不能直接归类为 “ 可再生 ” 或 “ 不可再生 ” ，需看其来源。 ‌ 2. 判断步骤 ： ‌ ‌ ① 确认是否为一次能源：若是二次能源（如电能、氢能），则不适用 “ 可再生/不可再生 ” 分类。若是一次能源（直接来自自然界），继续下一步。 ‌ ② 判断再生时间尺度：能否在 ‌ 几十年至百年内自然再生 ‌ ？能 → 可再生能源；不能 → 不可再生能源。 ‌ ③ 排除干扰项：核能虽清洁，但依赖铀等有限矿产，属 ‌ 不可再生能源。 天然气、石油、煤炭即使 “ 较清洁 ” （如天然气燃烧较煤清洁），仍属 ‌ 不可再生。 ‌ 3.易错提醒 ‌ ： ❌ “ 核能是可再生能源 ”→ 错！核燃料（铀）不可再生。 ❌ “ 天然气是可再生能源 ”→ 错！属化石能源，不可再生。 ❌ “ 电能是可再生能源 ”→ 错！电是二次能源，需看发电方式。 ) 【例1】（2025年广东省初中学业考题）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.天然气 D.风能 【答案】D 【解析】 【详解】ABC.煤、石油、天然气属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故ABC不符合题意； D.风能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源，故D符合题意。 故选D。 【变式1-1】（2025年福建省中考题）下列属于可再生能源的是（　　） A.煤 B.核能 C.风能 D.天然气 【答案】C 【解析】可再生能源指在自然界中可以不断再生，永续利用的能源。如风能、太阳能、水能、生物质能等。不可再生能源指储量有限，消耗后短期内无法再生的能源。如煤、石油、天然气、核能（铀矿）等。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式1-2】2025年 4月24日23时49分，神舟二十号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱，“太空之吻”再现苍穹；4月25日1时17分，航天员陈冬陈中瑞、王杰顺利进驻中国空间站。下列说法正确的是（ ） A.对接后在太空运动过程中，以空间站为参照物，神舟二十号飞船是静止的 B.进入空间站后，航天员的质量变小了 C.空间站利用太阳能帆板提供能量，太阳能是不可再生能源 D.地面控制中心是通过超声波与空间站内的航天员交流信息的 【答案】A 【解析】A.对接后神舟二十号飞船与空间站成为一个整体，它们之间的相对位置不再变化，以空间站为参照物，神舟二十号飞船是静止的，故A正确； B.质量是物体所含物质的多少，质量不随物体的位置等因素而改变，进入空间站后，航天员的位置改变，但质量不变，故B错误； C.太阳能可以源源不断地从自然界获得，属于可再生能源，故C错误； D.太空是真空环境，真空不能传声，地面控制中心是通过电磁波与空间站内的航天员交流信息的，而不是超声波，故D错误。 故选A。 【变式1-3】如图海油观澜号是中国首个深远海浮式风电平台，在水中漂浮并捕捉风能发电。海油观澜号由浮式基础和风机组成，总质量达1.1×104t，风机上装有大扇叶，在风力带动下驱动机舱中的发电机转动，生成绿色电力，年发电量达2.2×107kW·h。 （1）从能源的视角来看，发电机将风能（机械能）转化为能，风能属于__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 （2）当海风从左向右水平吹向水平扇叶A时， _______（选填“上”或“下”）表面流速比较快，水平扇叶A将__________（选填“顺时针”或“逆时针”）转动； （3）风平浪静叶片不动时，海油观澜号在水中漂浮，浮力等于________N，排开海水的体积是________m3；（海水密度取1.0×103kg/m3） （3）海油观澜号投产使用一年可以产生电能_________J，用来代替发电效率为30%的煤炭发电站，一年可以节约煤炭的质量是________kg。[q煤炭=3.0×107J/ kg] 【答案】（1）电；可再生；（2）下；顺时针；（3）1.1×108；1.1×104；（4）7.92×1013；8.8×106 【解析】（1）风能发电，通过发电机获得电能，从能源的视角来看，发电机将风能（机械能）转化为电能。 风能可以源源不断地获得，属于可再生能源。 （2）由图可知，扇叶A的下表面凸起，上表面平直，当海风从左向右水平吹向水平扇叶A时，扇叶A的下表面空气流速大，压强小，上表面空气流速小，压强大，在上、下表面的压强差下，即扇叶A上下表面所受空气压力合力向下，所以水平扇叶A将顺时针转动。 （3）海油观澜号的重力为： G=mg=1.1×104×103kg ×10N/kg=1.1×108N 风平浪静叶片不动时，海油观澜号在水中漂浮，浮力等于重力，即海油观澜号受到的浮力为： F浮=G=1.1×108N 由F浮=ρ液gV排得，排开海水的体积为： （4）海油观澜号投产使用一年可以产生电能： W=2.2×107kW·h=2.2×107×3.6×106J=7.92×1013J 利用煤炭发电站产生与海油观澜号一年发电量相同的电量，煤炭完全燃烧所释放的热量为： 由Q=mg得，完全燃烧煤炭的质量为质量为： 模型02.一次能源与二次能源 ( 标志： 区分一次能源与二次能源。 技巧： 一次能源与二次能源的区分，关键在于 ‌ 是否经过人工加工转换 ‌ 。 “天然直接一次用，加工转化二次成；电油汽焦皆二次，煤水风光一次行。” 基本定义 ‌ ‌ 一次能源 ‌ ： 指 ‌ 直接从自然界获取、未经加工转换 ‌ 的天然能源。 如：煤炭、原油、天然气、太阳能、风能、水能、核能、生物质能等。 ‌ 二次能源 ‌ ： 指 ‌ 由一次能源经过加工、转换 ‌ 后得到的能源形式。 如：电力、汽油、柴油、煤气、焦炭、氢气、蒸汽等。 常见误区： 电能一定是二次能源 ‌ ： 无论由水力、风力还是核能转化而来，电能都属于二次能源，因其必须经过转换过程 。 ‌ ‌ 汽油 / 柴油是二次能源 ‌ ： 虽源自石油（一次能源），但需经炼油厂加工才能使用 。 ‌ ‌ 核能是一次能源 ‌ ： 尽管需反应堆释放能量，但铀矿本身是天然资源，未被 “ 加工 ” 成新形态，故属一次 能源 。 ) 【例2】（2025年新疆初中学业考题）以下各种形式的能源中，属于二次能源的是（　　） A.风能 B.水能 C.电能 D.核能 【答案】C 【解析】一次能源：直接来自自然界而未经加工转换的能源，例如化石燃料、风能、太阳能、水能、生物燃料、核能；二次能源：由一次性能源直接或间接转换而来的能源：煤气、氢能、电能、汽油、沼气。因此属于二次能源的是电能。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【变式2-1】中国的太空空间站是靠_________（选填“超声波”或“电磁波”）来与地面传递信息的。太空空间站的能源主要来源于光伏发电（也就是太阳能发电）；其中太阳能属于_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，电能属于________（选填“一次”或“二次”）能源。 【答案】电磁波；可再生；二次 【解析】超声波属于声波，传播需要介质，而太空是真空环境，无法传播超声波。电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，因此太空空间站与地面通过电磁波传递信息。 太阳能可以从自然界源源不断地得到，属于可再生能源。 一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源。电能是通过其他形式的能源转化而来的，属于二次能源。 故答案为：电磁波；可再生；二次。 【变式2-2】如图甲所示是小明设计的振动发电装置，它由一个能提供辐向磁场（磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布，如图乙所示）的永磁体和一个套在该永磁体槽中的线圈组成，使线圈沿轴线做左右往复运动，便有电流通过小灯泡。 （1）该装置是利用__________原理制成的； （2）通过小灯泡的电流是__________（选填“直流电”或“交流电”）； （3）其中电能属于___________（选填“一次能源”或“二次能源”）。 【答案】（1）电磁感应；（2）交流电；（3）二次能源 【解析】（1）线圈沿轴线做左右往复运动，线圈切割磁感线会产生感应电流，使灯泡发光，该装置是利用电磁感应原理制成的。 （2）通过小灯泡的电流的大小和方向随时间发生周期性的变化，是交流电。 （3）电能需要消耗其它的能源才能得到，属于二次能源。 故答案为：（1）电磁感应；（2）交流电；（3）二次能源。 【变式2-3】2025年1月13日，中国汽车工业协会发布最新数据，2024年我国汽车产销量双双超过3100万辆，再创历史新高。新能源汽车产销数量均突破1200万辆，连续十年领跑全球。对此感兴趣的小明进行了以下专题研究。 （1）能量来源：新能源汽车所利用的电能属于________（填“—次”或“二次”）能源；燃油汽车所使用的汽油或柴油属于___________（填“可再生”或“不可再生”）能源。 （2）能量利用效率：小明在父母的帮助下进行了一次实验。小明的父母分别驾驶一辆外形相似的燃油汽车和电动汽车，在一段长度为10km的高速路上进行测试。跑完全程后，燃油汽车消耗了质量为0.48kg的汽油，电动汽车消耗的电能为2kW·h。 ①质量为0.48kg的汽油完全燃烧放出的热量是多少？（该燃油汽车所用汽油的热值约为4.5×107J/kg） ②若两辆车均可视为匀速直线行驶，且在行驶过程中所受的阻力均为648N，则这两辆车中，哪辆车的能量转化效率高？请通过计算说明。 【答案】（1）二次；不可再生；（2）2.16×107J；见解析 【解析】（1）电能不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到，因此电能属于二次能源。 汽油或柴油不能在短期内从自然界中得到补充，故为不可再生能源。 （2）质量为0.48kg的汽油完全燃烧放出的热量为： Q=mq=0.48kg×4.5×107J/kg=2.16×107J 由题可知，两辆车均做匀速直线运动，且行驶过程中所受的阻力均为648N，因此它们所受的牵引力和阻力二力平衡，大小相等，即：F牵=F阻=648N 又因为两辆车行驶的路程相等，因此它们的牵引力所做的功相等，均为： W=Fs=648N×10×103m=6.48×106J 该燃油汽车的能量转化效率： 该电动汽车的能量转化效率： 因此该电动汽车的能量转化效率较高。 模型03.常规能源与新能源 ( 标志： 区分常规能源与新能源。 技巧： 解题思路： ‌ 看是否 “ 大规模使用 + 技术成熟 ” → 是则倾向常规能源。 ‌ 看是否 “ 新近开发 + 可再生 + 清洁 ” → 是则倾向新能源。 ‌ 排除法 ‌ ： 煤、石油、天然气 → ‌ 一定不是新能源 ‌ 。 ‌ 注意例外 ‌ ： 水电是可再生但属常规；核能需结合上下文判断 。 ‌ 结合题干关键词 ‌ ：如 “ 未来能源 ”“ 低碳 ”“ 可持续 ” → 多指向新能源。 易混辨析 ‌ ： ‌ 水能 ‌ ：虽可再生，但因 ‌ 已大规模长期使用 ‌ ， ‌ 通常归为 常规能源 。 ‌ 核能 ‌ ： 若题目明确指 “ 核裂变 ” （如当前核电站）， ‌ 多视为 常规能源 ‌ ； 若指 “ 核聚变 ” （如太阳原理），则 ‌ 属于 新能源 ‌ 。 ‌ 生物质能 ‌ ：属于 新能源 ，本质是 ‌ 储存的太阳能 ‌ （通过光合作用 ） ‌ 。 ) 【例3】新能源又称非常规能源，指传统能源之外的各种能源。以下既属于新能源又属于不可再生能源的是（ ） A.太阳能 B.地热能 C.石油 D.核能 【答案】D 【解析】新能源是指传统能源之外的各种能源形式，如太阳能、风能、地热能、核能等。不可再生能源是指短期内无法再生或循环使用的能源。 A.太阳能是新能源；太阳能是来自太阳的辐射能量，取之不尽、用之不竭，属于可再生能源。故A不符合题意； B.地热能是新能源；地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是可再生能源。故B不符合题意； C.石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于生物沉积变油，其形成过程非常缓慢，是不可再生能源，但它属于传统能源，不是新能源。故C不符合题意； D.核能是通过核反应从原子核释放的能量，需要核燃料，而核燃料（如铀等）在地球上的储量是有限的，一旦消耗就难以再生，同时核能属于新能源。故D符合题意。 故选D。 【变式3-1】为落实双碳战略，实现2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，国家大力发展清洁能源，下列属于清洁能源的是（ ） A.煤 B.石油 C.焦炭 D.太阳能 【答案】D 【解析】太阳能绿色环保无污染，能够直接用于生产生活，属清洁能源；煤、石油、焦炭燃烧能生成大量的一氧化碳、氮氧化物等物质，能够污染环境，不属于清洁能源，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【变式3-2】（2025年四川达州中考题）近年来我国新能源汽车技术飞速发展。下列说法正确的是（　　） A.锂电池储存的电能是一次能源 B.电动汽车利用充电桩充电，电动汽车是用电器 C.新能源汽车的动能回收过程是电能转化为机械能 D.电动汽车人工智能系统所使用的芯片主要由超导材料制成 【答案】B 【解析】A.电能需要消耗一次能源才能得到，是二次能源，锂电池储存的电能是二次能源，故A错误； B.电动汽车利用充电桩充电时，需要消耗电能，电动汽车是用电器，故B正确； C.新能源汽车减速时会对动能进行回收，动能回收过程是机械能转化为电能，故C错误； D.电动汽车人工智能系统所使用的芯片主要由半导材料制成，半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，故D错误。 故选B。 【变式3-3】阅读短文，回答问题。 氢能源有轨电车 世界首条商业运营氨能源有轨电车正式在我国上线启动，描介绍，有轨电车的特别之处在于采用氢燃料电池作为动力源，氢燃斜电池发电过程相当于电解水的逆过程，唯一的产物是水，因此做到了污染物"零排放"，新型的有轨电车搭我了230kW大功率氢燃料电池堆和大容量钛酸锂电池。两者配合为车辆供电，氢然料电池和锂电池的混合动力，具有响应快、启动加速性能好、制动能量回收率高等突出优势。 （1）氢燃料电池发电，本质上是将________能直接转化为________能； （2）氢能源有轨电车被称为“清洁能源电车”，原因是__________________； （3）氢燃料电池为锂电池充电时，此时锂电池是_________（选填“电源”或“用电器”）； （4）相对于氢能源有轨电车，燃油汽车比较耗油且环境污染严重，如果每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均为30%，如果把内燃机效率提高6%，则每年每辆汽车可节约燃油________t。 【答案】（1）化学；电；（2）唯一的产物是水；（3）用电器；（4）0.3 【解析】（1）氢燃斜电池发电过程相当于电解水的逆过程，所以是将化学能转化为电能。 （2）由短文可知，氢能源有轨电车被称为“清洁能源电车”，原因是氢燃斜电池发电后唯一的产物是水。 （3）氢燃料电池为锂电池充电时，锂电池消耗电能，所以锂电池是用电器。 （4）由效率的定义可得需要消耗的做有用功的燃料的质量： m=1.8t×0.3=0.54t 则改进后消耗的燃料质量： 则节约的燃油质量为： Δm=1.8t-1.5t=0.3t 模型04.化石能源与电能 ( 标志： 区分化石能源与电能 的类别 。 技巧： ‌ 1. 区分能源类型 ‌ ： ‌ 一次能源 ‌ ： 直接来自自然界，如煤炭、石油、天然气、风能、太阳能、水能、核能。 ‌ 二次能源 ‌ ： 由一次能源加工转化而成，如 ‌ 电能、煤气、汽油 ‌ 等。 ✅ 判断技巧：凡是 “ 发电厂发出来的 ”“ 炼油厂炼出来的 ” ，基本都是二次能源。 ‌ 2. 明确化石能源属性 ‌ —— 化石能源属于 ‌ 不可再生的一次能源 ‌ ，主要包括煤炭、石油、天然气。 燃烧本质： 将 ‌ 储存的太阳能（远古光合作用）转化为内能。 环境影响： 产生大量 CO 2 ，是温室气体主要来源。 ‌ 3. 掌握电能的来源与转化路径 ‌ —— 电能不是天然存在的，而是通过各种发电方式转化而来： ‌ 火力发电 ‌ ： 化学能（化石燃料） → 内能 → 机械能 → 电能 ‌ 水力发电 ‌ ： 重力势能（水） → 动能 → 机械 能 → 电能 ‌ 风力发电 ‌ ： 风能 → 机械能 → 电能 ‌ 核电站 ‌ ： 核能 → 内能 → 机械能 → 电能 ) 【例4】（2025年四川省宜宾市中考题）全世界能源的消耗逐年上涨，探索各种可再生能源的利用是人类要解决的一个重要课题。下列举措中不符合这个课题的是（　　） A.利用煤的化学能转化为电能 B.利用水的机械能转化为电能 C.利用风能转化为电能 D.利用太阳能转化为电能 【答案】A 【解析】A.煤是不可再生能源，利用其化学能转化为电能属于消耗不可再生能源，不符合可再生能源利用的课题，故A符合题意； B.水的机械能（如水力发电）属于可再生能源的利用，故B不符合题意； C.风能是可再生能源，转化为电能符合课题要求，故C不符合题意； D.太阳能是可再生能源，转化为电能符合课题要求，故D不符合题意。 故选A。 【变式4-1】突如其来的新冠病毒疫情，迫使各级各类学校延迟开学。济南市教育局开展“空中课堂”教学，把优质的线上学习资源通过多种方式推送给每一位中小学生。图中是网上刷屏的两位同学克服种种困难、按时参加线上学习的照片。老师们录制这些优质学习资源、同学们参与线上学习都离不开一种形式的能。这种与线上学习密切相关的能是（ ） A.机械能 B.电能 C.内能 D.化学能 【答案】B 【解析】网上刷屏、灯光下学习、老师们录制学习资源、同学们参与线上学习等，都要用到电，故都离不开电能，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【变式4-2】三峡发电站发电是把________能转化为电能，从发电站到用电地区要实现远距离的电能输送，为了减少能量损失，在目前的技术水平下，一般采用________输电（选填“高压”或“低压”）。 【答案】机械；高压 【解析】水力发电工作时，水从上游流下来冲击水轮机的叶轮，是水的机械能转移到叶轮上；然后水轮机的叶轮，带动发电机发电，将叶轮上的机械能转化成电能。所以发电过程中把机械能转化为电能。 在远距离输送电能时输电线路上的电能损失主要指的是电流的热效应而产生的，根据Q=I2Rt可知，在电阻不变的情况下，电流越小，输电线上的电能损失就越小，根据电功率的计算公式P=UI可知，在电功率一定时，要减小电流就要增大电压。 故答案为：机械；高压。 【变式4-3】如图所示是我国开始启动研制的一款高速飞行列车，时速可达4000km/h。它利用同名磁极相互________的原理使得列车脱离地面，在低压真空仓内高速飞行，在真空仓的上表面分布有由________（填“半导体”或“超导体”）材料制成的硅光电池板，将光能转化为电能为列车提供动力能源，硅光电池板产生的电能属于________（填“一次”或“二次”）能源。 【答案】排斥；半导体；二次 【解析】磁悬浮列车中有一种是利用同名磁极排斥的原理，使列车与导轨脱离接触，减小了车体与轨道之间的摩擦，从而突破了以往列车的速度极限。 硅光太阳能电池板是用半导体材料制成的。 电能是通过太阳能转化得到的，属于二次能源。 模型05.能源危机及解决 ( 标志： 能源危机及解决。 技巧： 解题思路： 可从 “ 开源、节流、储备、创新 ” 四个维度系统性应对 ‌ ，核心在于摆脱对化石燃料的过度依赖，构建安全、稳定、可持续的能源体系。 1. 能源危机的成因（问题根源） 地缘政治冲突 ‌ ：如俄乌冲突、中东局势紧张，直接冲击油气供应链。 能源结构失衡 ‌ ：过度依赖石油、天然气等不可再生资源，可再生能源占比不足。 供需失衡 ‌ ：疫情后需求反弹、极端天气影响可再生能源出力，导致供应紧张。 基础设施滞后 ‌ ：电网、储运设施不完善，难以灵活调配能源资源。 2. 解决能源危机的四大解题路径 ① 开源：发展可再生能源，实现能源结构转型 ‌ 。 ② 节流：提升能效，推广节能技术 ‌ 。 ③ 储备：加强能源储备与国际合作 ‌ 。 ④ 创新：加大技术研发投入，突破瓶颈 。 ) 【例5】图为近两个多世纪以来人类能源消耗曲线图，由图可知，自1950年以来，人类能源消耗的情况（ ） A.显著增长 B.平稳增长 C.稳中有降 D.显著减少 【答案】A 【解析】根据图像看出，自1950年以来，人类能源消耗的情况逐年上升，增长幅度也是显著的。 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【变式5-1】下列做法符合“绿色环保”、“节能减排”理念的是（ ） A.废电池与其他垃圾一起填埋 B.电视机长期处于待机状态 C.工业废水未经处理直接排入江河 D.教室中无人时要及时关灯 【答案】D 【解析】A.废电池与其他垃圾一起填埋，会对土壤及地下水造成污染，故不能与其他垃圾一起填埋不符合“绿色环保”的理念，需要进行特别处理，故A不符合题意； B.电视机不使用时处于待机状态，电视机也会消耗电能，这样会浪费电能，故B不符合题意； C.工业废水未经处理直接排入江河，会造成江河水的污染，故C不符合题意； D.教室中无人时要及时关灯，减少灯的工作时间，可以达到节能的目的，故D符合题意。 故选D。 【变式5-2】洒水车行驶在平直柏油路上，当它洒水时摩擦力_________，柴油机工作的四冲程中，使洒水车获得动力的是________冲程。汽车的尾气是PM2.5的主要来源，它是指大气中直径小于等于2.5_______的颗粒悬浮物。为了减少污染，人类需要开发新能源，如___________（填一种即可）。 【答案】变小；做功；μm；太阳能 【解析】洒水时，洒水车对地面的压力一直在变小，接触面的粗糙程度不变，因此受到地面的摩擦力在变小。 四冲程内燃机工作时，只有在做功冲程中将燃料燃烧产生燃气的内能转化为机械能，为内燃机工作提供动力。 PM2.5是指大气中直径小于或等于25μm（微米）的颗粒悬浮物。 人类开发新能源有太阳能、风能、地热能、核能等。 【变式5-3】如图是1995年与2001年世界能源消耗情况，由图可知，世界能源的消耗呈________趋势（选填“增长”或“减少”），请你提出一条日常生活中节约能源的措施：____________________________。 【答案】增长；人走灯灭（合理即可） 【解析】能源消耗趋势判断：根据图片信息（1995年与2001年世界能源消耗柱状图，煤、天然气、水电、核能、石油五种能源的2001年消耗柱形均高于1995年），可得出世界能源消耗呈增长趋势。 节约能源措施：在实际生活中，节能的措施主要可从减少不可再生能源的消耗、大力开发和利用新型能源的角度来考虑，如采用太阳能等新能源，人走灯灭，可避免无用的电能消耗，属于合理的节约能源方式（其他合理答案如“随手关闭电器电源”“使用节能灯具”等也可） 模型06.能源消耗对环境的影响 ( 标志： 能源消耗对环境的影响 。 技巧： 从 ‌ 能源类型、使用环节、污染路径和生态后果 ‌ 等角度展开分析。 高频考点： ‌ 大量燃烧化石能源势必造成 ‌ 温室效应 和 ‌ 酸雨 ‌ 的加剧。 过分依靠柴薪能源会加剧 ‌ 水土流失 ‌ 和 ‌ 土地荒漠化 。 能源消耗还导致 ‌ 资源枯竭 ‌ 、 ‌ 废弃物污染 ‌ 、 ‌ 生物多样性减少 等问题 。 ‌ 答题结构 ： ‌ ‌ 明确焦点 ‌ ： 是问 “ 影响 ” 还是 “ 对策 ” ？若问影响，需全面覆盖。 ‌ 分点作答 ‌ ： 按能源类型或污染类型分类，逻辑清晰。 ‌ 结合实例 ‌ ： 如 “ 煤炭燃烧导致华北地区酸雨频发 ”“ 海上钻井平台泄漏破坏海洋生态 ” 。 ‌ 引用术语 ‌ ： 使用 “ 温室效应 ”“ 酸雨 ”“ 水土流失 ”“ 荒漠化 ” 等标准环境科学词汇 。 ‌ 适当延伸 ‌ ： 若题目要求，可简要提出 “ 推广可再生能源 ”“ 提高能效 ”“ 政策监管 ” 等应对方向 。 ) 【例6】（多选）“北国好风光，尽在黑龙江”，建设人与自然和谐共存的美丽家园，打响蓝天保卫战，能源问题已成焦点，全球能源将发生巨大变革。下列关于能源问题说法正确的是（ ） A.天然气燃烧产生的二氧化碳，会加剧地球温室效应 B.煤是不可再生的化石能源，它在能源领域重要性有所降低 C.地下石油资源取之不尽用之不竭，可无限开采 D.核电站可完全替代火电站，因为核能是可再生能源 【答案】AB 【解析】A.天然气燃烧产生的二氧化碳会加剧地球温室效应，A正确； B.煤属于化石能源，是不可再生能源，人类如今更重视新能源和可再生能源的利用和开发，因此它在能源领域的重要性有所降低，B正确； C.石油属于不可再生能源，C错误； D.核能是不可再生能源，D错误。 故选AB。 【变式6-1】关于信息和能源，下列说法正确的是（ ） A.太阳能、石油、风能都属于可再生能源 B.目前的核电站发电利用的是可控核聚变 C.我国的“北斗”卫星导航系统是利用超声波进行定位和导航的 D.垃圾分类有利于保护环境和节约能源 【答案】D 【解析】A.石油属于不可再生能源，太阳能和风能是可再生能源，因此A错误。 B.当前核电站利用的是核裂变技术，而非核聚变，因此B错误。 C.北斗系统使用电磁波（无线电波）进行定位导航，超声波无法在真空中传播，因此C错误。 D.垃圾分类可促进资源再利用，减少污染及能源消耗，因此D正确。 故正确答案选D。 【变式6-2】小涵同学发现他家的新能源汽车有轮胎气压监测功能，汽车停在楼下被太阳晒着的轮胎气压会高于没被晒到的，这是靠__________（选填“做功”或“热传递”）改变了胎内气体的内能。新能源汽车逐步取代传统燃油汽车，这可以有效减少_________的排放，改善环境。 【答案】热传递；二氧化碳 【解析】（1）做功和热传递可以改变物体的内能。做功是能量的转化，热传递是能量的转移。太阳的热量转移到胎内气体中，属于能量的转移，因此是通过热传递改变内能。 （2）为实现国家承诺的“碳达峰、碳中和”目标，应遵循节能减排理念，节约能源、保护环境。新能源汽车不需要消耗燃油，因此可以减少二氧化碳的排放，有效改善环境。 【变式6-3】由于温室效应造成全球气候变暖，冰层变薄，北极熊生存遭到威胁。如图所示是北极熊为了避免掉入冰冷的海水中，带着熊宝宝在冰面上“借腹滑行”的场景。滑行时，熊宝宝相对于冰面是________的。相对于“直立行走”，北极熊“借腹滑行”时对冰面的________（选填“压力”或“压强”）会减小。小晋推测熊妈妈在滑行时对冰面的摩擦力大于熊宝宝对冰面的摩擦力，你认为小晋作出此推测的理由是_________面对全球气候变暖的现状，请你提出一条可以缓解现状的措施：_________________________。 【答案】运动；压强；熊妈妈对冰面的压力大于熊宝宝对冰面的压力；出行时选择乘坐公共交通工具 【解析】滑行时，熊宝宝相对于冰面的位置不断发生变化，所以熊宝宝相对于冰面是运动的。 “借腹滑行”时，北极熊对冰面的压力不变，受力面积变大，根据​可知，压强变小。 熊妈妈在滑行时，对冰面的压力大于熊宝宝对冰面的压力，接触面的粗糙程度相同，熊妈妈在滑行时对冰面的摩擦力大于熊宝宝对冰面的摩擦力。 出行时选择乘坐公共交通工具减少化石燃料的使用、开发新能源等（合理即可）。 故答案为：运动；压强；熊妈妈对冰面的压力大于熊宝宝对冰面的压力；出行时选择乘坐公共交通工具。 模型07.核能及其原理 ( 标志： 核能及其原理。 技巧： 明确核能来源 ‌： 核能来自原子核结构变化时释放的能量，不是化学反应。主要途径有： ‌ 核裂变 ‌：重核（如铀-235）分裂成中等质量核，释放能量，用于核电站和原子弹。 ‌ 核聚变 ‌：轻核（如氘、氚）结合成较重核，释放更大能量，太阳的能量来源，氢弹基于此原理。 关键记忆点 ‌ ： 裂变 →“ 重核变轻核+中子链式反应 ” 聚变 → “ 轻核结合 + 超高温 + 氢弹原理 ” ‌ ‌ 掌握能量转化链条 ‌： 在核电站中，能量转化路径为 ： ‌ 核能→内能→机械能→电能 ‌。 ) 【例7】（2025年武汉初中毕业考题）2025年5月14日，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组实现连续安全稳定运行1000天，持续向社会稳定输送清洁电能超370亿度，如图所示是“华龙一号”全球首堆外景。下列有关说法错误的是（ ） A.核能属于不可再生能源 B.核电站利用核反应堆通过可控核裂变释放核能 C.核反应堆将核能直接转化为电能 D.核废料具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方 【答案】C 【解析】A.核能是一种相对较为清洁的能源，但由于核燃料在地球上的总量是一定的，所以核能属于不可再生能源，故A正确，不符合题意； B.核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控核裂变反应释放核能的设备，故B正确，不符合题意； C.核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能，故C错误，符合题意； D.核污染主要是指核燃料或核废料具有放射性，因此一般埋在人烟稀少的地方，故D正确，不符合题意。 故选C。 【变式7-1】古往今来的中国科学家为民族的科技进步作出了卓越贡献。下列科学家为我国“两弹一星”事业作出杰出贡献的是（ ） A.钱学森 B.南仁东 C.张衡 D.沈括 【答案】A 【解析】A.钱学森是“两弹一星”元勋，被誉为“中国航天之父”“导弹之父”，直接参与并领导了我国导弹和航天事业，故A符合题意； B.南仁东是“中国天眼”FAST工程的发起者及莫基人，主要贡献在现代天文学领域，与“两弹一星”无关，故B不符合题意； C.张衡是东汉时期的天文学家，发明了地动仪，与“两弹一星”无关，故C不符合题意； D.沈括是宋代科学家，著有《梦溪笔谈》，主要贡献在地理学、物理学等领域，与“两弹一星”无关，故D不符合题意。 故选A。 【变式7-2】（2025年江苏连云港中考题）下图为某核电站的发电流程图，关于核电站发电的过程，下列说法正确的是（　　） A.核反应堆中，发生的是核裂变 B.核反应堆中，将核能转化为电能 C.汽轮机工作时，将内能转化为电能 D.发电机工作时，将内能转化为电能 【答案】A 【解析】A.利用核能的方式是核裂变和核聚变，核反应堆中，发生的是核裂变，故A正确； B.核反应堆中，将核能转化为内能，故B错误； C.汽轮机工作时，将内能转化为机械能，故C错误； D.发电机工作时，将机械能转化为电能，故D错误。 故选A。 【变式7-3】核能利用前景广阔，核电站为缓解我国用电紧张做出了巨大贡献。核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成内能来加热水产生蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。核电站的工作原理和火电厂相似，都是利用水蒸气推动发电机组发电的。 （1）核能是__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，其发电过程是先将核能转化为内能，再转化为________能，最后转化为电能。 （2）某核电站中的一台发电机组发电功率为100万千瓦，则该发电机组30天发电多少kW·h（一天工作24h）？ （3）若30天内产生的电能，用热电转换效率为30%的火力发电厂发电，需要完全燃烧多少吨煤？若1t煤产生30kg粉尘，燃烧这些煤会产生多少粉尘？（q煤=3.0×107J/kg） 【答案】（1）不可再生；机械；（2）7.2×108kW·h；2.88×105t；8.64×103t 【分析】本题考查能量的转换、能量的种类、热量公式的应用等综合内容。 【解析】（1）核能是不可再生能源。 核能发电的过程所涉及的能量转换是核能转化为蒸汽的内能，蒸汽推动汽轮机是内能转化为机械能，汽轮机被推动后，便可发电，此时是机械能转化为电能。 （2）由题意知，发电机组发电功率： P=100万千瓦=1.0×106kW 所用时间： t=30天=720h 发电机组30天内发电量 W=Pt=1.0×106kW×720h=7.2×108kW·h （3）因为所以燃烧煤放出的热量： 又知道Q放=m媒q，所以所燃烧的煤的质量： 因为1t煤产生30kg粉尘，所以，燃烧这些煤产生的粉尘： m尘=30kg/t×2.88×105t=8.64×106kg=8.64×103t 模型08.裂变及其应用 ( 标志： 裂变及其应用 。 技巧： 1.基本概念 核裂变 ‌ ：指一个 ‌ 重原子核 ‌ （如铀 -235 、钚 -239 ）在 ‌ 中子轰击 ‌ 下分裂成两个或多个 ‌ 中等质量原子核 ‌ ，同时释放 ‌ 大量能量 ‌ 和 ‌ 2~3 个中子 ‌ 的过程。 2.理解链式反应机制 ) ( 触发条件 ‌ ：必须有 ‌ 中子轰击 ‌ + ‌ 可裂变核燃料 ‌ （如铀 -235 ）。 持续条件 ‌ ：裂变释放的中子继续轰击其他核，形成 ‌ 自持链式反应 ‌ 。 是否可控 ‌ 决定用途： 不可控 → 原子弹爆炸（瞬间释放巨大能量）。可控 ‌ → 核电站发电（通过 ‌ 控制棒 ‌ 吸收多余中子，维持稳定反应速率）。 3.掌握核电站能量转化路径 核能 → ‌ 内能 ‌ （反应堆中核裂变发热） 内能 → ‌ 机械能 ‌ （高温蒸汽推动汽轮机） 机械能 ‌ → ‌ 电能 ‌ （发电机发电） ) 【例8】阳江核电站是我国广东省的第四座核电站。下列关于核能和核能发电的说法中，正确的是（ ） A.核能是一次能源，利用核裂变发电 B.核能是一次能源，利用核聚变发电 C.核能是二次能源，利用核裂变发电 D.核能是二次能源，利用核聚变发电 【答案】A 【解析】一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源，核能是直接通过核反应所得，不是其他能量转换的，为一次能源。获得核能的途径有核聚变和核裂变，目前核电站发电机利用的是核裂变发电，人类尚未实现可控核聚变的商业化应用。故A正确，BCD错误。 故选A。 【变式8-1】“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”。下列说法中正确的是（ ） A.“人造太阳”与核电站释放能量的方式相同 B.核电站核反应堆中发生可控核裂变 C.风能、水能、太阳能、电能均属于一次能源 D.核聚变装置能量转化率可达100% 【答案】B 【解析】A.“人造太阳”利用核聚变释放能量，核电站利用可控核裂变释放能量，二者释放能量的方式不同，故A错误； B.核电站核反应堆中发生的是可控核裂变，通过控制核裂变的速度来稳定地释放能量，故B正确； C.风能、水能、太阳能属于一次能源，电能是由其他能源转化而来的，属于二次能源，故C错误； D.在任何能量转化过程中，由于存在能量的损耗，能量转化率都不可能达到100%，核聚变装置也不例外，故D错误。 故选B。 【变式8-2】全国各省、直辖市、自治区2025年政府工作报告发布，多地政府工作报告中提及核电，并发布2025年核电项目建设规划，涉及石岛湾核电、三门核电、徐大堡核电等17个核电项目。核电站是通过________（选填“核裂变”或“核聚变”）发电。核电站一天的发电量为2400万度电，假设这些电采用火力发电，且煤能完全燃烧，则核电站一天能节约用煤________吨。（煤的热值取3×107J/kg） 【答案】核裂变；2880 【解析】核电站是利用核反应堆中可控的核裂变释放的能量来发电的。 核电站一天的发电量为：W=2400×104度=2.4×107kW·h=2.4×107×3.6×106J=8.64×1013J 假设这些电采用火力发电，且煤能完全燃烧，则核电站一天可以节约煤的质量为： 【变式8-3】物理学拓展了人类对微观世界和宏观宇宙的认识。原子核由带正电的和不带电的中子组成；如图甲，可以利用_________（选填“核裂变”或“核聚变”）释放的核能进行发电；如图乙，表示的是两个不同种类的物质在摩擦时，电子转移情况的示意图，则_______（选填“A”或“B”）物体将带负电。 【答案】质子；核裂变；B 【解析】原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。质子的正电荷数决定了元素的种类和原子的化学性质。 目前，核电站都是采用核裂变技术来发电。核裂变是指较重的原子核（如铀核或钚核）在中子的轰击下裂变成较轻的原子核的反应，这个过程会释放出大量的能量。而核聚变虽然也能释放巨大能量，但由于其反应条件极为苛刻，目前还处于研究阶段，尚未实现商业化应用。 不同物质的原子核束缚电子的本领不同，两个物体互相摩擦时，哪个物体的原子核束缚电子的本领强，它就容易得到电子而带负电。根据图乙中电子转移情况的示意图，B物体得到了电子，那么B物体将带负电。 模型09.聚变及其应用 ( 标志： 聚变及其应用。 技巧： ‌ 明确概念本质 ‌ 聚变是指 ‌ 两个较轻的原子核 ‌ （如氘和氚）在 ‌ 极高温度和压力下 ‌ 结合成一个 ‌ 较重的原子核 ‌ （如氦核），同时释放出巨大能量的过程。 关键词： 轻核 → 重核+能量 与裂变区别： 裂变是 “ 重核分裂 ” ，聚变是 “ 轻核聚合 ” 。 ‌ 掌握典型实例 ‌ ‌ 自然界中的聚变 ‌ ： 太阳内部持续发生 氢核聚变成氦核 的反应，是太阳发光发热的根本原因 。 ‌ 人工不可控聚变 ‌ ： 氢弹 ，利用原子弹引爆产生的高温高压触发聚变反应。 ‌ 未来理想能源 ‌ ： 可控核聚变（如 “ 人造太阳 ” ），目前仍在研发中，尚未商 用。 ) 【例9】如图所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”取得重大突破，创造世界新纪录》在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“东方超环”的反应原理与太阳类似。下列有关说法正确的是（ ） A.利用“东方超环”反应原理可制作氢弹 B.核能是可再生能源 C.“东方超环”是利用核裂变产生核能的 D.太阳是通过做功的方式向地球辐射能量 【答案】A 【解析】AC.“东方超环”发生的是热核反应，属于核聚变，氢弹就是应用了核聚变，利用“东方超环”反应原理可制作氢弹，故A正确，C错误； B.产生核能的核原料在地球上的储存是有限的，使用后不能得到补充，因此核能是不可再生能源，故B错误； D.太阳是通过热传递的方式向地球辐射能量，故D错误。 故选A。 【变式9-1】记者2025年3月28日获悉，位于成都的新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现原子核和电子温度均突破1亿摄氏度大关，综合参数大幅跃升，中国可控核聚变技术取得重大进展。下列关于核能的利用说法正确的是（ ） A.“人造太阳”释放的核能是可再生能源 B.“人造太阳”利用核聚变获取能量 C.原子核是由质子和电子组成的，电子的直径小于原子的直径 D.利用核能发电是直接将核能转化成电能 【答案】B 【解析】A.“人造太阳”释放的核能短时间内不能再生，属于不可再生能源，故A错误； B.太阳内部时刻发生着核聚变，“人造太阳”也是利用核聚变获取能量的，故B正确； C.原子核是由质子和中子构成的，原子是由原子核和电子构成的，电子的直径远小于原子的直径，故C错误； D.核能发电是先将核能转化为内能，内能再转化为机械能，机械能最后再转化为电能，故D错误。 故选B。 【变式9-2】2025年3月28日，中核集团高调宣布，新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现原子核温度与电子温度的双亿度突破，综合参数跃居世界前列。它的反应原理和太阳一样，利用核________所释放的核能转化成________能，从而获得上亿摄氏度的超高温度。 【答案】聚变；内 【解析】太阳能是来自太阳内部氢核的聚变释放出的能量，释放的核能又转化为内能，从而获得上亿度的高温。“中国环流三号”与太阳类似，也是通过核聚变释放核能的，再将核能转化为内能从而获得高温。 【变式9-3】“中国环流器二号M”被称为“人造太阳”，它主要是让氘、氚原子核在超高温下发生________（选填“裂变”或“聚变”），从而获得巨大核能。这与__________（选填“原子弹”或“氢弹”）获得能量的方式相同。氘、氚原子核是由质子和________组成的。 【答案】聚变；氢弹；中子 【解析】“人造太阳”就是人工可控核聚变，通过模仿太阳内部的工作原理获得能量，主要是让氘、氚原子核在超高温下发生聚变，从而获得巨大核能，这与氢弹获得能量的方式相同。原子由原子核和电子组成，原子核是由质子和中子组成的。 模型10.太阳能的来源 ( 标志： 太阳能来源于太阳内部的核聚变反应 ‌ 。 技巧： ‌ 1.太阳能的根本来源 ‌ ： ‌ 太阳内部发生的是核聚变反应 。 2 . 核电站 ： 利用的是 ‌ 核裂变 ‌ （重核分裂），而太阳是 ‌ 核聚变 ‌ （轻核结合） ‌ 。 3.概念辨析 ‌ ‌ 可再生能源 ‌ ：太阳能可在自然界持续再生，属 ‌ 可再生能源。 ‌ 一次能源 ‌ ：可直接从自然界获取，无需加工，太阳能属于一次能源。 ‌ 材料属性 ‌ ：太阳能电池板使用 ‌ 半导体 ‌ ，而非超导体。 ‌ 4.典型错误提醒 ‌ ❌ 认为太阳能来自核裂变 → 正确为 ‌ 聚变 ‌ 。 ❌ 在效率题中用 “ 输出 × 效率 ”→ 应为 “ 输出 ÷ 效率 ” 。 ❌ 忽略单位统一（如功率用瓦，时间用秒，功单位为焦耳）。 ) 【例10】如图所示是新农村建设中安装的太阳能LED照明路灯。路灯顶端装有太阳能电池板，路灯杆内部装有蓄电池。下列说法错误的是（ ） A.太阳能是通过太阳内部核聚变反应而来的 B.太阳能属于可再生能源 C.LED灯主要是由半导体材料制成 D.电池板向蓄电池充电时，此时的蓄电池相当于电源 【答案】D 【解析】A.太阳能是太阳内部氢原子核发生聚变反应释放出的巨大能量，通过辐射传递到地球，故A正确，不符合题意； B.太阳能可以源源不断地从自然界获取，属于可再生能源，故B正确，不符合题意； C.LED灯的核心发光部件是发光二极管，其主要材料是半导体，故C正确，不符合题意； D.电池板向蓄电池充电时，蓄电池是将电能转化为化学能储存起来，此时蓄电池是用电器而非电源，故D错误，符合题意。 故选D。 【变式10-1】如图所示，航天器都有很大的太阳能电池板，对它分析正确的是（ ） A.电池板工作时将太阳能转化为内能 B.太阳能电池板的能量转化率低于100% C.电池板利用的太阳能是不可再生能源 D.太阳能来自于太阳内部发生的核裂变 【答案】B 【解析】A.电池板工作时将太阳能转化为电能，故A错误； B.目前太阳能电池板的能量转化效率在24%左右，远低于100%，故B正确； C.电池板利用的太阳能属于可再生能源，故C错误； D.太阳能来源于太阳内部的核聚变，故D错误。 故选B。 【变式10-2】2025年1月27日太阳能无人机“云帆1号”成功试飞，它具有续航长，轻便灵活的特点，其外壳采用的是高强度、密度_______（选填“大”或“小”）的碳纤维复合材料制成，太阳能电池板能量源自太阳的核________（选填“裂变”或“聚变”），地面操控人员与无人机之间是通过米传递信息。 【答案】小；聚变；电磁波 【解析】在保证太阳能无人机外壳具有高强度的同时，为了使无人机更加轻便灵活，需要减轻其自身重量。根据密度公式，在体积相同的情况下，材料的密度越小，质量就越小。所以其外壳采用的是高强度、密度小的碳纤维复合材料制成。 太阳内部时刻都在进行着氢原子核聚变成氦原子核的核聚变反应，在这个过程中会释放出巨大的能量，太阳能电池板就是将太阳能转化为电能，所以太阳能电池板能量源自太阳的核聚变。 地面操控人员与无人机之间是通过电磁波来传递信息的。电磁波可以在真空中传播，且传播速度快，能够满足远距离、实时的信息传输需求。所以地面操控人员与无人机之间是通过电磁波传递信息。 【变式10-3】如图是“太阳能”路灯示意图。太阳能来源于太阳内部发生的________，给蓄电池充电时蓄电池相当于电路中的________，控制器中的集成电路是用_________材料制成。 【答案】核聚变；用电器；半导体 【解析】太阳能来源于太阳内部发生的核聚变反应，这种能源清洁、无污染，是人类追求的终极能源。 给蓄电池充电，是将电能转化成化学能储存在蓄电池中，消耗了电能，故给蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的用电器。 因为半导体材料有着良好的导电性能，所以控制器中的集成电路通常用半导体材料制成。 模型11.太阳能的利用 ( 标志： 太阳能的利用。 技巧： “ 太阳能的利用 ” 主要涉及 ‌ 能量转化效率、热学计算和电学计算 ‌ 三类核心题型。 光热转换类 ‌ （如太阳能热水器） 水吸收热量： ‌ Q 吸 = cmΔt‌ 效率公式： ‌ 太阳能总量： ‌ Q 太阳 = P × S × t‌ （ P 为辐射功率， S 为面积， t 为时间） ‌ 光电转换类 ‌ （如太阳能电池、太阳能汽车） 电功率： ‌ P 电 = UI‌ 机械功率： ‌ P 机 = Fυ （匀速时 F = 阻力） 效率关系： → 单位面积功率： ‌ ‌ 综合应用类 ‌ （结合图像、电路、力学） 关键： ‌ 拆解信息 → 找准已知量 → 选择对应公式 → 注意单位统一！ ) 【例11】如图所示，是我国西部某熔盐塔式光热电站，上万面镜子将太阳光准确地反射到高塔顶端，太阳光的能量被塔顶的熔盐吸收，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气，水蒸气推动汽轮发电机发电。下列说法不正确的是（ ） A.塔式光热发电站是将太阳能直接转化为电能 B.塔顶的熔盐吸收太阳光的能量，内能增大 C.水蒸气推动汽轮发动机发电是将机械能转化为电能 D.不同位置的镜子将太阳光反射到塔顶全都遵循光的反射定律 【答案】A 【解析】A.由题可知，该塔式光热发电站的工作过程为：太阳光的能量被塔顶的熔盐吸收，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气，水蒸气推动汽轮发电机发电。其能量转化过程为：太阳能先转化为熔盐的内能，熔盐的内能再转化为水蒸气的内能，水蒸气推动汽轮发电机最后转化为电能。所以塔式光热发电站不是将太阳能直接转化为电能，故A错误，符合题意； B.塔顶的熔盐吸收太阳光的能量，通过热传递的方式增大内能，B正确，不符合题意； C.水蒸气推动汽轮发电机发电时，水蒸气的内能转化为汽轮机的机械能，汽轮机带动发电机转动，将机械能转化为电能。所以水蒸气推动汽轮发动机发电是将机械能转化为电能，故C正确，不符合题意； D.光的反射定律是指反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。不同位置的镜子将太阳光反射到塔顶，无论反射面如何放置，其反射现象都遵循光的反射定律，故D正确，不符合题意。 故选A。 【变式10-1】（2025年黑龙江省绥化市初中学业考题）在太阳内部，氢原子核在超高温条件下发生核________（选填“裂变”或“聚变”），释放出巨大的核能。核能是________（选填“一次”或“二次”）能源。 【答案】聚变；一次 【解析】太阳内部氢原子核在超高温下发生聚变，即轻核结合成重核，释放巨大核能。 核能可以直接从自然界获取，属于一次能源（一次能源是自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能源）。 【变式10-2】安装了太阳能板的无人机可以大大提高续航能力，前景广阔。遥控无人机精准飞行作业，是利用_________（选填“超声波”或“电磁波”）来传递信息的。太阳能作为可再生能源，内部时刻发生着核_______（选填“聚变”或“裂变”）。 【答案】电磁波；聚变 【解析】电磁波被广泛的应用于实际生活之中，广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的。可知遥控无人机精准飞行作业，是利用电磁波来传递信息的。 太阳内部每时每刻都在发生核聚变，释放巨大的核能，太阳能就来自太阳内部的核聚变所释放出来的能量。 【变式10-3】（2025年山东省学业考题）近年来，我国探月工程不断取得突破性成果，并计划于2035年前基本建成月球科研站。为支撑月球科研站等深空探测重大工程。2025年4月29日，“天都一号”通导技术试验星成功完成全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验，有效拓展了激光测距技术的观测窗口，过程示意如图。研究人员表示未来嫦娥八号将会携带试验装置登陆月球开展试验，比如聚焦太阳光熔化月壤，获得可以用于月球科研站建设的材料等。月球环境近似为真空。g月大约是地球上g的。 （1）聚焦太阳光熔化月壤过程是________能转化为________能； （2）测控站与“天都一号”间的信号传递利用的是_________； （3）假定激光站和“天都一号”之间为真空环境，激光站发射激光和收到回波信号的时间间隔为2.5s，求激光站与“天都一号”间的距离；（激光的传播速度取3×108m/s） （4）小明畅想未来在月球科研站内的生活：“未来在月球上，我的质量变小了，完成引体向上更轻松了。”请你对小明的畅想作出评析。 【答案】（1）太阳；内；（2）电磁波；（3）3.75×108m；（4）小明说质量变小是错误的，说完成引体向上更轻松是正确的 【解析】（1）聚焦太阳光熔化月壤，是将太阳能转化为内能，使月壤的温度升高从而熔化。 （2）电磁波可以传递信息，且传播不需要介质，月球是真空环境，因此测控站与“天都一号”间的信号传递利用的是电磁波。 （3）已知激光站发射激光和收到回波信号的时间间隔为2.5s，则激光站与“天都一号”间的距离： （4）质量是物体的一种基本属性，与形状、状态、所处空间位置无关，因此在月球上质量不变；月球上g月大约是地球上g的，根据G=mg，在质量m不变的情况下，重力G会变小，做引体向上时需要克服的重力变小，所以完成引体向上会更轻松，小明说质量变小是错误的，说完成引体向上更轻松是正确的。 模型12.水能、风能、潮汐能与地热能 ( 标志： 水能、风能、风力、潮汐能、地热能均属于可再生能源。 技巧： 1.能源分类 —— 明确 “ 可再生 ” 与 “ 不可再生 ” 可再生能源 ‌ ：可在自然界 ‌ 源源不断获得 ‌ ，如： 水能、风能、潮汐能、地热能、太阳能 ‌ 。 不可再生能源 ‌ ：短期内无法再生，越用越少，如煤、石油、天然气、核能。 ) ( 解题提示：题目若问 “ 哪些是可再生能源 ” ，优先从上述五种中选择。 2.能量转化路径 —— 抓住 “ 机械能 → 电能 ” 主线 能源类型 能量转化过程 典型实例 水能 水的 ‌ 重力势能 → 动能 → 机械能 → 电能 水电站：水流冲击水轮机转动，带动发电机 风能 风的 ‌ 动能 → 机械能 → 电能 风力发电机：风推动叶片旋转发电 潮汐能 潮汐涨落的 ‌ 机械能 → 电能 朗斯潮汐电站：利用海水进出水库带动涡轮 地热能 地下热能（ ‌ 内能 ‌ ） → 蒸汽机械能 → 电能 西藏羊八井地热电站：利用地下高温蒸汽发电 ) 【例12】能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一。能源家族中：①煤炭、②核能、③石油、④天然气、⑤水能、⑧风能、①地热能、⑧潮汐能等，属于不可再生能源的是____________（填序号），其中不来自太阳的能源是____________（填序号）。根据能量的转化和守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中，其总量________。电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量的转化具有________。 【答案】①②③④；②⑦⑧；不变；方向性 【解析】在上述能源中，煤炭、核能、石油、天然气不能源源不断的在环境中获取，属于不可再生能源。 煤炭、石油、天然气、水能、风能等是直接或间接的来自太阳，而核能、地热能、潮汐能不是来自太阳。 根据能量守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中，其总量保持不变。 电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量的转化具有方向性，只能朝一个方向自动转化。 【变式12-1】（2025年甘孜初中学业考题）川西高原是我国重要的清洁能源基地，水能、风能、太阳能和地热能资源十分丰富。关于能量和能源，下列说法正确的是（　　） A.水能属于可再生能源 B.风能属于不可再生能源 C.太阳能是可再生能源 D.地热能是不可再生能源 【答案】AC 【解析】ABC.水能、风能、太阳能，能源源不断的从自然界获取，是可再生能源，故AC正确，B错误； D.地热能来自地球内部的热能，主要源于地球形成时的残余热量以及放射性元素衰变产生的能量。这种能量会持续不断地从地球内部向地表释放，其再生速度远快于人类的消耗速度，因此被归类为可再生资源，故D错误。 故选AC。 【变式12-2】风能作为一种清洁的新能源，已经广受世界各国的重视，下列图中利用风能的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】A.图中是水力发电，利用水的机械能转化为电能，故A不符合题意； B.图中是通过风车转动，将风能转化为电能，故B符合题意； C.图中是利用太阳能发电，将太阳能转化为电能，故C不符合题意； D.图中是核能发电，将核能转化为电能，故D不符合题意。 故选B。 【变式12-3】信息的传递、绿色可再生能源、新材料的研发及应用都是当前科技界的主流研究方向。以下相关说法正确的是（ ） A.无线通信中，5G信号频率更高，在真空中传播速度比4G信号更快 B.太阳能、潮汐能、核能均是可再生能源 C.东方超环(简称EAST)是用来研究通过核聚变利用核能的裝置 D.随着技术的进步，未来有可能造出永动机，人类将实现能源自由 【答案】C 【解析】A.5G信号频率比4G信号更高，但它们都属于电磁波，所以在真空中传播的速度是一定的，故A错误； B.太阳能、潮汐能是可再生能源，而核能不可能短时间内得到补充，属不可再生能源，故B错误； C.目前核能发电利用的是核裂变，而东方超环（简称EAST)是用来研究通过核聚变利用核能的装置，故C正确； D.根据能量守恒定律，任何一种机器，只能是能量从一种形式转化为其他形式，不能无中生有的制造能量。永动机违背了能量守恒定律，所以什么时候都做不出来，故D错误。 故选C。 模型13.为节约能源设计方案 ( 标志： 为节约能源设计方案。 技巧： 1.解题思路： 明确问题与目标 → 调查分析与数据收集 → 方案设计与论证 → 评估、测试与优化。 2.关键能力与素养要点： 跨学科思维： 能够灵活运用物理、化学、地理等多学科知识分析和解决问题。 数据驱动： 注重调查数据的收集与分析，使方案建立在客观事实基础上。 工程实践： 经历从需求分析、方案设计、模型测试到评估优化的简易工程流程。 量化评估： 掌握能量利用效率的计算，能够对节能效果进行初步的量化估算和比较。 社会责任： 理解节约能源对可持续发展的重要性，培养解决实际环境与社会问题的责任感。 ) 【例13】“吹泡泡”是一项简单又有趣的游戏。把一根塑料笔杆的一端在肥皂液中蘸一下，从笔管的另一端吹，即可吹出美丽的泡泡。爱动脑筋的小晋产生了一个疑问：泡泡的产生究竟与哪些因素有关呢？他和他的实验小组成员对此进行了研究。小晋猜想：泡泡的产生可能与吹泡泡用的管子粗细有关。在肥皂液及其他条件都不变的情况下，他设计并进行了实验，记录结果如表： 液体 肥皂液 管子直径/cm 3 5 10 20 50 泡泡产生的情况 容易 较易 较难 难 不产生 （1）通过对上表的分析，可以得出的结论是：________________________________。 （2）对于上述问题，你还有什么猜想：________________。为验证自己的猜想，实验时应选取________（选填“相同”或“不同”）粗细的管子。 【答案】（1）在肥皂液及其他条件都不变的情况下，管子直径越大，越难产生泡泡； （2）泡泡的产生可能与液体浓度有关相同 【解析】（1）分析表格中实验情况可知，在肥皂液及其他条件都不变的情况下，管子直径越大，越难产生泡泡。 （2）泡泡产生的难易程度还可能与液体的浓度、液体种类、管子长度有关，根据控制变量法，为验证以上猜想，实验时应选取相同粗细的管子。 【变式13-1】物理源于生活，最终又应用于生活。学习物理知识可以帮助我们分析生活现象背后的原理并加以利用，同时也能帮助我们避免它们带来的危害请仿照下面的示例写出一个物理知识并列举一个利用（或防止）的实例。 【示例】物理知识：惯性。 利用（或防止）的实例：跳远时助跑以提高成绩（或乘车时系安全带以防止紧急刹车带来的伤害）。 物理知识：______________________________________________________。 利用（或防止）的实例：______________________________________________________。 【答案】流体流速大的地方压强小；列车驶过时，人站在安全线内以防止发生危险（或电流的热效应；电饭锅煮米饭；再或光的折射现象；切勿因水看起来浅就下水游泳，防止溺水） 【解析】流体流速大的地方压强小——列车驶过时，人站在安全线内以防止发生危险 电流的热效应——电饭锅煮米饭；光的折射——切勿因水看起来浅就下水游泳，防止溺水等。 【变式13-2】太阳能电池帆板（简称“电池板”）是为各类太空飞行器提供能源的装置，电池板是把太阳能转化成________（填“一次”或“二次”）能源——电能；我国最新建成的“华龙一号”核电站采用的核反应方式与太阳内部的核反应是________（填“相同”或“不相同”）的，该反应用到的核原料属于__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站的大规模应用可显著减少温室气体排放，助力实现碳中和目标。 【答案】一次；不相同；不可再生 【解析】一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源，太阳能属于一次能源。太阳能电池帆板将太阳能直接转化为电能，这里的电能是由一次能源太阳能直接转化而来的，所以也是一次能源。 “华龙一号”核电站采用的是核裂变反应，在反应堆中，原子核裂变并释放出能量。而太阳内部发生的是核聚变反应，是将氢原子融合成氦原子，释放出大量的能量。所以二者核反应方式不相同。 核电站所用的核燃料是矿产资源，如铀等，这些核燃料在地球上的储量是有限的，属于不可再生资源，会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充。 【变式13-3】如图所示是我国某新型战略核潜艇，其水面排水量为9000t，水下排水量为11500t。潜艇的动力来源于座功率很大的核反应堆，核反应堆的能量来源于__________（填“重核裂变”或“轻核聚变”）；向水舱中充水，当重力________浮力时，该核潜艇下沉；为使该核潜艇由水面潜入水面以下，至少要向水舱内充入________N的水。（g取10N/kg，海水密度取1.0×103kg/m3） 【答案】重核裂变；大于；2.5×107 【解析】核潜艇的核反应堆是利用原子核发生裂变释放能量来工作的。 当物体所受的浮力小于重力时，物体将下沉，因此向水舱中充水，当重力大于浮力时，该核潜艇下沉。 该潜艇漂浮时的排水量为：m排1=9000t=9×106kg 潜艇漂浮时受到的浮力等于潜艇的重力，根据阿基米德原理可得，潜艇漂浮时的重力： G漂=F浮1=G排1=m排1g=9×106kg×10N/kg=9×107N 该潜艇悬浮时的排水量为：m排2=11500t=1.15×107kg 潜艇悬浮时受到的浮力等于潜艇的重力，根据阿基米德原理可得潜艇悬浮时的重力： G悬=F浮2=G排2=m排2g=1.15×107kg ×10N/kg=1.15×108N 则向水舱内充入水的重力为： ΔG=G悬-G漂=1.15×108N-9×107N=2.5×107N 模型14.能源与可持续发展 ( 标志： 能源与可持续发展。 技巧： 核心思路： 从能源分类、利用现状、环境影响及解决途径四个维度切入，紧扣 “ 满足当代需求又不损害后代利益 ” 的可持续发展定义作答。 分析成因： 资源有限性 ‌ ：化石能源储量有限，过度依赖将导致能源枯竭。 ‌ 环境污染 ‌ ：燃烧化石燃料释放 CO 2 ( 加剧温室效应 ) 、 SO 2 ( 导致酸雨 ) 、粉尘等，破坏生态。 ‌ 能源利用效率低 ‌ ：大量能源在转化和传输中浪费，加剧供需矛盾。 解决路径： 方向 具体措施 实例 开源 开发新能源 大力发展太阳能、风能、核能 节流 提高能源利用率 推广节能技术、减少待机能耗 环保 减少使用化石能源 推行 “ 油电混合 ” 公交、鼓励绿色出行 政策 转变经济发展方式 发展循环经济、清洁生产 ‌ ) 【例14】（2025年长春初中学业考题）一种高集成度、自供能、无线智能鞋垫，可实现足底压力实时监测与多运动状态精准识别。其能量来源于贴在鞋面外侧的柔性钙钛矿太阳能电池，如图所示。 （1）太阳能电池将太阳能转化为_________，从可持续发展的角度看，太阳能属于__________能源。 （2）鞋垫因受到压力而发生形变时，其质量_________。 （3）鞋垫上的传感器采集到的压力数据信息利用__________传输到智能手机端，实现监测。 【答案】（1）电能；可再生；（2）不变；（3）电磁波 【解析】（1）太阳能电池工作时消耗太阳能，获得电能，这个过程中将太阳能转化为电能。 太阳能可以源源不断的重复获取，所以太阳能属于可再生能源。 （2）质量是物体的属性，与物体的形状、物态、位置无关，则鞋垫因受到压力而发生形变时，其质量保持不变。 （3）电磁波可以传递信息，传感器采集到的压力数据信息就是利用电磁波来传递信息的。 【变式14-1】全球变暖的主要原因是二氧化碳气体排放引起的温室效应。下列措施不能减轻温室效应的是（ ） A.植树造林 B.利用太阳能发电代替燃煤发电 C.发展水力发电 D.垃圾采用焚烧处理 【答案】D 【解析】ABC.化石燃料的大量使用，是空气中二氧化碳含量增加的重要原因。所以减少化石燃料的燃烧是控制温室效应的好办法。再者还可以植树造林、增加植被，利用太阳能发电代替燃煤发电和发展水力发电等都能够减少二氧化碳的排放，可以达到减少温室效应的效果，故ABC不符合题意； D.垃圾采用焚烧处理会产生二氧化碳，该现象不能减轻温室效应，故D符合题意。 故选D。 【变式14-2】为了保护地球，人们一直在从自然界中寻求清洁的“绿色”能源，所谓的“绿色”能源是指不排放污染物的能源。请举出两种你熟悉的“绿色”能源：__________、_________，并分别写出其在生产、生活中的一项应用：_____________、____________。 【答案】太阳能；风能；太阳能发电；风力发电 【解析】绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，主要有风能、水能、太阳能等；其应用：风力发电、水力发电、太阳能热水器（太阳能电池）等。 【变式14-3】小明家旁边有一座大型的火力发电站“渭河电厂”。小明经过调查得知，火力发电站的原理是，用煤在锅炉中燃烧时产生的内能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动汽轮机转动，然后带动发电机发电。“渭河电厂”有4组30万千瓦发电机组，年发电量是6×109kW·h。（煤的热值为3×107J/kg） （1）“渭河电厂”按装机总功率工作一天最多能发多少千瓦时的电能？ （2）①西安市一年的耗电量约为440亿千瓦时、要满足西安市的用电需求，需要在西安市周边至少建设多少个和“渭河电厂”一样的火力发电站？ ②“渭河电厂”一年消耗180万吨煤，发电过程中锅炉的效率是90%，发电机的效率是96%，汽轮机的效率约为多少？（结果保留到0.1%） （3）请结合西安市地理环境结合能源的可持续性发展的要求，对西安市生活生产用电来源提出合理建议：____________________________________（写出一条即可）。 【答案】（1）2.88×107kW·h；（2）①8个；②46.3%；（3）大力发展太阳能发电或在渭河建水电站 【解析】（1）“渭河电厂”的总发电功率： P=4×3×105kW=1.2×106kW 一天发电量： W=Pt=1.2×106kW×24h =2.88×107kW·h （2）①需要在西安市周边建设火力发电站的个数： 取8个； ②煤完全燃烧放出的热量： Q放=mq=1.8×109kg×3×107J/kg= 5.4×1016J 水吸收的热量： Q吸=η1Q放=90%×5.4×1016J=4.86×1016J 转化成的机械能： 汽轮机的效率： （3）火力发电存在的问题：有污染、利用的是不可再生能源（煤），为了环保、节约能源，可以大力发展太阳能发电，在渭河建水电站。 故答案为：（1）“渭河电厂”按装机总功率工作一天最多能发2.88×107kW·h的电能； （2）①需要在西安市周边至少建设8个和“渭河电厂” 一样的火力发电站；②汽轮机的效率约为46.3%； （3）大力发展太阳能发电或在渭河建水电站。 一、填空题： 1.（2025年山东省威海市初中学业考题）搭载“天问二号”探测器的火箭升空时，由于摩擦，部分机械能转化为空气和箭体的内能，这些消耗的能量不能再自动地被用来推动火箭，说明能量的转化具有________；我国自主研发的“偏二甲肼”火箭燃料属于________（选填“一次”“二次”）能源。 【答案】方向性；二次 【解析】火箭升空时，由于摩擦，部分机械能转化为空气和箭体的内能，由于能量的转化具有方向性，这些消耗的能量不能再自动地被用来推动火箭。 我国自主研发的“偏二甲肼”火箭燃料必须通过一次能源的消耗才能得到的能源，属于二次能源。 2.（2025年河北省初中学业考题）“华龙一号”是我国自主研发的第三代核电技术。核能属于__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电厂的电能源源不断地输送到千家万户，用户用电给水加热，水在升温的过程中比热容________（选填“变小”“不变”或“变大”）。 【答案】不可再生；不变 【解析】核能利用的是铀等核燃料，这些燃料在地球上的储量有限，无法在短时间内再生，因此属于不可再生能源。 比热容是物质的一种特性，它只和物质的种类和状态有关，与温度无关，水在升温的过程中，水的比热容不变。 3.（2025年广东省深圳市中考题）如图所示，第九届亚洲冬奥会，擅于思考的欣航同学发现用阳光点燃火炬使用的是________（凸透镜/凹透镜），太阳是_____________（可再生能源/不可再生能源），凸透镜的直径是60_______（填写单位）。 【答案】凸透镜；可再生能源；cm 【解析】凸透镜对光线有会聚作用，能将平行的太阳光会聚到一点（焦点），使该点温度升高，达到可燃物的着火点，从而点燃火炬。而凹透镜对光线有发散作用，无法实现会聚阳光点火的效果。因此，此处应填凸透镜。 可再生能源是指自然界中可以不断再生、永续利用的能源，太阳的能量来源于其内部的核聚变反应，只要太阳存在，就会持续释放能量，属于可再生能源。因此，此处应填 可再生能源。 结合实际情况，用于点燃火炬的凸透镜需要足够大才能有效会聚足够的阳光，60 毫米（mm）过小，60 米（m）过大，60 厘米（cm）是合理的尺寸。因此，此处应填cm。 4.据央视网报道，我国可再生能源发展保持强劲增长势头，今年上半年，全国新增发电量中，有超过八成来自可再生能源。我国大力发展的可再生能源主要包括____________________（写出一个例子）。请你写出一个利用可再生能源的好处______________________________。 【答案】见解析；见解析 【解析】可以从自然界中源源不断地得到的能源是可再生能源，我国大力发展的可再生能源主要包括有水能、风能、太阳能。 可再生能源最大的优势在于其具有可持续性，并且对环境污染小。 5.“低碳生活”是我国践行的绿色发展理念，在生产和生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，符合这个理念的能源是__________，该能源属于________能源（选填“一次”或“二次”）。 【答案】太阳能；一次 【解析】煤、石油、天然气使用过程中，会产生较多的CO2，对环境产生污染；太阳能是清洁能源，使用过程中不会对环境产生污染。 太阳能可以源源不断从自然界中获取，是可再生能源。 6.核电站发电利用的是原子核发生_________（填“裂变”或“聚变”）时释放的能量，其核能属于________（填“可再生”或“不可再生”）能源，其巨大能量来自图________（选填“A”或“B”）所示的核反应。 【答案】裂变；不可再生；A 【解析】核电站发电利用的是原子核发生裂变时释放的能量，利用了裂变的链式反应释放出巨大能量。 不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源。核能利用的矿物质在短时间不可再生，因此属于不可再生能源。 其巨大能量来自核裂变反应，图中A是裂变反应图，B是聚变反应图，故选A。 7.如图所示是我国具有完全自主知识产权的全球首座第四代核电站——高温气冷堆核电站发电的流程图，核电站中的核反应堆是通过可控的__________（选填“核聚变”或“核裂变”）释放核能的设备，核反应堆的“水冷却系统”是通过________（选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能的。 【答案】核裂变；热传递 【解析】获得核能的两种途径：核裂变和核聚变，核电站中的核反应堆是通过可控的核裂变反应释放核能。 改变内能的方法有做功和热传递，反应堆内温度较高，水吸收反应堆放出的热量，内能增大，这是通过热传递的方式改变内能的。 8.原子是由带正电的原子核和带_______电的核外电子构成的；如图，核电站可以利用_________（选填“核裂变”或“核聚变”）释放的核能进行发电。 【答案】负；核裂变 【解析】原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成。 核裂变是可控的，核电站利用核裂变释放核能进行发电。 9.原子核分裂或聚合，可以释放出巨大的能量，这种能量叫作________。用中子轰击比较大的原子核，使其变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，这是原子核的________。两个质量很小的原子核，在一定条件下结合成一个新的原子核，会释放出更大的核能，这就是原子核的________，氢弹就是利用这种变化制成的。 【答案】核能；裂变；聚变 【解析】核能是由原子核裂变和聚变过程中所产生的能量。 一个质量较大的原子核在中子的轰击下，会变为两个中等大小原子核，同时释放出巨大的能量的过程称为核裂变；原子核裂变的应用有：核电站、原子弹。 在超高温下，两个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出巨大的能量的过程称为核聚变。 10.（2025年广东省广州市中学业考题）如图所示的“风光互补”路灯，其太阳能电池板和风力发电机产生的电能，输送至蓄电池储存起来，供路灯照明使用； （1）工作时，风力发电机将______能转化成电能，太阳能电池板将______能转化成电能，风能和太阳能是______（选填“可再生”“不可再生”）的______（选填“一次”“二次”）能源； （2）蓄电池储存的电能为4.8kW·h，若全部用于路灯供电，可供额定功率为80W的路灯正常发光______h。 【答案】（1）风能；太阳；可再生；一次；（2）60 【解析】（1）工作时，风力发电机，消耗了风能，获得电能，故是将风能转化为电能。 太阳能电池板是利用太阳能工作的，故将太阳能转化为电能。 风能和太阳能可以从自然界源源不断获取，是可再生能源。 风能和太阳能能够直接从自然界获取，是一次能源。 （2）4.8kW·h电能供额定功率为80W的路灯正常发光时间为： 二、选择题： 11.新能源又称非常规能源，指传统能源之外的各种能源。以下既属于新能源又属于不可再生能源的是（ ） A.太阳能 B.地热能 C.石油 D.核能 【答案】D 【解析】新能源是指传统能源之外的各种能源形式，如太阳能、风能、地热能、核能等。不可再生能源是指短期内无法再生或循环使用的能源。 A.太阳能是新能源；太阳能是来自太阳的辐射能量，取之不尽、用之不竭，属于可再生能源。故A不符合题意； B.地热能是新能源；地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是可再生能源。故B不符合题意； C.石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于生物沉积变油，其形成过程非常缓慢，是不可再生能源，但它属于传统能源，不是新能源。故C不符合题意； D.核能是通过核反应从原子核释放的能量，需要核燃料，而核燃料（如铀等）在地球上的储量是有限的，一旦消耗就难以再生，同时核能属于新能源。故D符合题意。 故选D。 12.网约车方便快捷，成为人们出行的首选，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.发动机消耗的汽油属于一次能源 C.用户通过手机联络网约车司机，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，不符合题意； B.一次能源是指可以从自然界直接获取的能源；而汽油是由石油（一次能源）经过加工提炼得到的，属于二次能源，并非一次能源，故B错误，符合题意； C.手机通过发射和接收电磁波来传递信息、用户联系网约车司机利用了电磁波能够传递信息的特性，故C正确，不符合题意； 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，不符合题意。 故选B。 13.绿色低碳是社会关注的热点，为践行低碳环保出行，2025年年底成都市公交车、巡游出租车将全面实现新能源化（纯电动或氢能源)。关于新能源汽车，下列说法正确的是（ ） A.使用氢燃料电池的汽车工作时，是将汽车的机械能转化为氢气的化学能 B.电动汽车踩油门加速运动时，电池的化学能主要转化为汽车的内能 C.氢燃料电池车消耗的氢能是一次能源，电动汽车消耗的电能是二次能源 D.电动汽车的电池充电时，不能将电能全部转化为电池的化学能 【答案】D 【解析】A.使用氢燃料电池的汽车工作时，是将氢燃料的化学能转化为汽车的机械能，故A错误； B.电动汽车踩油门加速运动时，电池的化学能主要转化为汽车的机械能，故B错误； C.氢能和电能都是消耗其它能源才能产生的能源，均属于二次能源，故C错误； D.电动汽车的电池充电时，由于存在热量散失，不能将电能全部转化为电池的化学能，故D正确。 故选D。 14.大亚湾核电站是中国大陆第一座大型商用核电站，下列关于核能说法正确的是（ ） A.核能是可再生能源 B.核能可以直接转化为电能 C.核能是原子核发生变化时释放的能量 D.核能是清洁能源，所以核废料可以随意埋放 【答案】C 【解析】A.核能是通过核裂变或核聚变释放的能量，而核燃料，如铀、钚等是有限的资源，因此核能属于不可再生能源，故A错误； B.核电站通过核反应堆产生内能，内能通过蒸汽驱动涡轮机，涡轮机带动发电机发电，从而将核能转化为电能。因此，核能是间接转化为电能的，故B错误； C.核能是通过中子轰击原子核，引发核裂变，从而释放大量能量，所以核能是原子核发生变化时释放的能量，故C正确； D.核能确实是一种清洁能源，因为它不产生温室气体，但是核废料具有放射性，不能随意埋放，故D错误。 故选C。 15.（2025年山东省学业考题）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】不可再生能源是指短期内无法自然再生或需极长时间再生的能源。 A.风能由空气流动产生，可循环再生，属于可再生能源，故A不符合题意； B.地热能来自地球内部，可持续利用，属于可再生能源，故B不符合题意； C.石油是化石燃料，需数百万年形成，无法短期再生，属于不可再生能源，故C符合题意； D.太阳能直接来自太阳，可源源不断获取，属于可再生能源，故D不符合题意。 故选C。 16.下图是我国西部某熔盐塔式光热电站，上万面镜子将太阳光准确地反射到高塔顶端，太阳光的能量被塔顶的熔盐吸收，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气，水蒸气推动汽轮发电机发电。下列说法正确的是（ ） A.太阳内部不停地进行着核裂变 B.塔顶的熔盐吸收太阳光的能量，内能增大 C.汽轮发电机发电的原理是电流的磁效应 D.不同位置的镜子将太阳光反射到塔顶不遵循光的反射定律 【答案】B 【解析】A.太阳内部进行着核聚变，由氢原子核聚变成氦原子核，释放出核能，故A错误； B.塔顶的熔盐吸收太阳光的能量，通过热传递的方式使内能增大，故B正确； C.汽轮发电机发电的原理是电磁感应，故C错误； D.光的反射都遵循光的反射定律，不同位置的镜子将太阳光反射到塔顶遵循光的反射定律，故D错误。 故选B。 17.太阳是人类能源的宝库，下列说法错误的是（ ） A.太阳能是一次能源 B.太阳能是太阳内部发生聚变释放的能量 C.太阳能电池把太阳能转化为电能 D.集热器可以吸收太阳辐射并将其转化为化学能 【答案】D 【解析】A.太阳能能够从自然界中直接获取，是一次能源，故A正确，不符合题意； B.太阳内部每时每刻都发生核聚变释放出巨大的核能，太阳能是一个巨大的核能火炉，故B正确，不符合题意； C.太阳能电池把太阳能直接转化为电能，故C正确，不符合题意； D.集热器可以吸收太阳辐射，将太阳的光能转化为内能，故D错误，符合题意。 故选D。 18.传统太阳能电池成本高、效率低，影响了太阳能电池的推广应用。如图所示是中国科学院于2024年研发的一种有机叠层太阳能电池，它由前电池、后电池和中间连接层堆叠而成，其中前电池和后电池能吸收不同频率的太阳光，它不仅效率高，而且成本低。下列说法错误的是（ ） A.太阳能是一次能源 B.太阳能是一种清洁的可再生能源 C.有机叠层太阳能电池工作时将太阳能直接转化为电能 D.传统太阳能电池使用的主要材料是硅，其导电性能很好 【答案】D 【解析】A.太阳能是直接来自自然界的能源，属于一次能源，故A正确，不符合题意； B.太阳能清洁无污染，且可再生，属于清洁的可再生能源，故B正确，不符合题意； C.太阳能电池的工作原理是将太阳能直接转化为电能，有机叠层电池也不例外，故C正确，不符合题意； D.传统太阳能电池的主要材料是硅，硅是半导体材料，其导电性介于导体和绝缘体之间，并非“导电性能很好”（良好导体如金属），故D错误，符合题意。 故选D。 19.下列有关能量的分析，不正确的是（ ） A.太阳能风扇帽的太阳能电池将太阳能转化为电能 B.原子弹爆炸的原理是核聚变 C.潮汐能是一种可再生能源 D.常温下杯中的冰块不会变多，只能变少，说明能量的转移具有方向性 【答案】B 【解析】A.太阳能风扇帽的太阳能电池，其核心功能是将接收到的太阳能转化为电能，为风扇运转提供能量。故A正确，不符合题意； B.原子弹爆炸的原理是核裂变，同时释放出巨大能量，故B错误，符合题意； C.潮汐能是由月球和太阳对地球海水的引力作用引起的潮汐现象所产生的能量。由于潮汐现象是周期性重复出现的自然现象，潮汐能可以持续再生，属于可再生能源，故C正确，不符合题意； D.常温下杯中的冰块不会变多，只能变少，是因为冰块会吸收周围环境的热量熔化成水，而热量只能自发地从高温物体（周围环境）转移到低温物体（冰块），不会反向自发转移，这体现了能量转移的方向性。故D正确，不符合题意。 故选B。 20.绿色发展是一种和谐性发展，推动绿色发展，是促进人与自然和谐共生不可或缺的决策。下列举措不符合这一要求的是（ ） A.开发利用太阳能、风能等新能源替代化石燃料 B.大力开采矿物资源，加快经济发展 C.实行塑料制品回收再生、循环利用 D.绿色出行，尽量搭乘公共交通工具 【答案】B 【解析】A.开发新能源替代化石燃料，能减少污染，符合绿色发展，故A不符合题意； B.大力开采矿物资源，会造成资源枯竭和环境破坏，不符合绿色发展，故B符合题意； C.塑料制品回收再生，能节约资源、减少污染，符合绿色发展，故C不符合题意； D.绿色出行，能减少碳排放，符合绿色发展，故D不符合题意。 故选 B。 三、阅读题： 21.请根据下述材料，回答下列问题： 潮汐发电 在海湾或有潮汐的河口，可见到海水或江水每天有两次的涨落现象，早上的称为潮，晚上的称为汐。 潮汐现象主要是由月球、太阳的引潮力以及地球自转效应所造成。涨潮时，大量海水汹涌而来，水位逐渐升高；落潮时，海水奔腾而去，水位陆续下降。每天海水涨潮、退潮各两次，涨潮与退潮一般间隔6小时。海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能。潮汐是一种蕴藏量极大、取之不尽、用之不竭、不需开采和运输、洁净无污染的新型能源。 潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。潮汐发电是水力发电的一种。在有条件的海湾或有潮汐的河口建筑堤坝、闸门和厂房，围成水库，水库水位与外海潮位之间形成一定的潮差，从而可驱动水轮发电机组发电。如图所示是潮汐发电的原理图。与普通的水利发电的不同在于海水与河水相比，海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性。 潮汐电站一般有三种类型，“单库双向型”就是其中之一，即用一个水库，涨潮与落潮时均可发电，只是在水库内外水位相同的平潮时不能发电。位于我国浙江省的江厦潮汐电站就是一个单库双向型电站，建成于1980年5月，总装机容量为3200kW，年发电量约为107kWh，为世界第三大潮汐发电站。 （1）潮汐发电过程中把海水的________能转化为电能，一个单库双向型潮汐电站一天可以发电_______次。 （2）潮汐能属于_________能源。（选填“可再生”或“不可再生”） （3）假设海湾水库面积为5×10m2，平均潮差为5m，海水密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg，则单次落潮的过程中水所受到的重力做的功为_________J。 【答案】（1）机械；4；（2）可再生；（3）6.25×1013 【解析】（1）潮汐能的特点是海水的运动，运动的物体具有机械能，所以潮汐发电是将海水的机械能转化为电能。 每天海水涨潮、退潮各两次，涨潮与落潮时均可发电，只是在水库内外水位相同的平潮时不能发电，则一个单库双向型潮汐电站一天可以发电4次。 （2）潮汐能可以源源不断地获得，属于可再生能源。 （3）单次落潮的过程中从水库流出的海水的体积为： V=Sh=5×108m2×5m=2.5×109m3 根据公式m=ρV可知，海水的质量为： m=ρV=1.0×103kg/m3×2.5×109m3=2.5×1012kg 根据公式G=mg可知，海水的重力为： G=mg=2.5×1012kg×10N/kg=2.5×1013N 由于潮差是水位变化的总高度，海水下落时重心下降的高度可以近似为潮差的一半，则海水下落高度为： 根据公式W=Fs可知，单次落潮的过程中水所受到的重力做的功为： W=Fs=Gh=2.5×1013N×2.5m=6.25×1013J 故答案为：（1）机械；4；（2）可再生；（3）6.25×1013。 四、解答题： 22.近年来，我国大力推进核电发展，加快核电站的大规模建设。秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦核电站，其工作原理如图所示。核电站的主要组成部分包括核反应堆、汽轮机、发电机等，核燃料（如铀-235）在核反应堆中发生反应，释放出大量的热量。这些热量被用来加热水，产生水蒸气。水蒸气随后推动汽轮机旋转，汽轮机再带动发电机发电，最终将核能转化为电能。 （1）核电站所需的核能是原子核________（选填“裂变”或“聚变”）所产生的。 （2）冷却水在核电站中起到至关重要的作用，它是维持核电站正常运行的关键环节。秦山核电站依山傍海为反应堆的冷却提供了极大的便利，已知冷凝器循环冷却水所需的水量为每小时26000t，请计算1h内所用的这些海水温度从20℃升高到50℃，可吸收的热量是多少？[已知c水=4.2×103J/(kg·℃) （3）如果1kg铀-235能产生约为8×1013J的能量，核电站的效率约为40%，秦山核电站的年发电总量为1.8×1018J，那么秦山核电站每年要消耗铀-235的质量为多少千克？有资料显示，核燃料能有效减少燃料占用空间，降低燃料成本，如果秦山核电站的年发电量用热值为3.0×107J/kg的煤作为燃料，煤车一辆车要跑多少趟？（已知煤电转化效率为25%，假设运煤的大型卡车载重为50t） 【答案】（1）裂变；（2）3.276×1012J；（3）4.8×106趟 【解析】（1)核电站是利用原子核裂变发生可控链式反应时释放的大量能量来发电的。 （2）质量为26000t的海水温度从20℃升高到50°C，吸收的热量为： Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·°C) × 26000×103kg × (50°C-20°C) = 3.276×1012J （3）秦山核电站的年发电总量为1.8×1018J，电站的效率约为40%，则铀-235产生的能量为： 1kg铀-235能产生约为8×1013J的能量，需要铀-235的质量为： 如果秦山核电站的年发电量用热值为3.0×107J/kg的煤作为燃料，煤电转化效率为25%，煤放出的热量为： 需要消耗的煤的质量为： 运煤的大型卡车载重为50t，需要运送的次数为： 23.中国计划建造自己的热核实验反应堆，这个被称为“人造太阳”的热核聚变反应堆，可望为能源短缺的中国提供“用之不竭”的能源。想发生可控核聚变需要满足两个基本条件。一是要有高温高压的环境，地球上要想让两个轻核聚合在一起，最起码也要5000万摄氏度的温度，这样才能让两个带正电的轻核，具有足够的能量克服相互靠近时的静电斥力。二是要有一个“容器”将聚变材料“约束”起来。 托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变复杂的环形容器。如图所示，环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室的外部排列着环向场线圈和极向场线圈。当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加热，再通过辅助加热手段，逐渐达到聚变需要的临界温度。同时，环形真空室中的高温等离子体形成的等离子电流与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域内形成闭合磁笼子，将高温等离子体紧紧约束在真空室中。理论上讲，可控核聚变必须使等离子温度达到一亿摄氏度以上，并能稳定运行1000s以上，才能用于商业运行。 我国建成的利用磁约束来实现可控核聚变的环形容器，取名为“东方超环”，刚刚实现了1012秒稳态长脉冲高约束等离子体运行5000万度，创造了新的世界纪录。这标志着中国成为了世界上第一个实现稳态高约束模式运行持续时间达到百秒量级的国家。重要的是该装置是百分之百国产，没有用任何一个外国零部件。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）托卡马克装置中核聚变的原理和我国已经商业运行的核电站（如广东的大亚湾核电站）中核反应的原理是_______（填“相同”或“不同”）的。 （2）发生核聚变时，两个带正电的轻核需要具有很大的动能，以克服它们之间相互作用的静电_______（填“吸引”或“排斥”）力，才能发生核融合。 （3）给托卡马克真空室里的等离子体加热称为“点火”，三个线圈中，首先给等离子体“点火”的是________线圈。根据材料介绍，“被加热的高温等离子体”与“真空室的内壁”_______（填“是”或“不是”）紧密接触的。 （4）2kg海水的提取物质经过核聚变相当于完全燃烧420kg汽油释放的热量。若汽油的热值为4.6×107J/kg，则2kg海水的提取物质经过核聚变可放出________J的热量，这些热量完全被水吸收，可使________kg的水从20℃升高到100°C。 【答案】（1）不同；（2）斥力；（3）欧姆；不是；（4）1.932×1010J；5.75 ×104kg 【解析】（1）核裂变缺点之一是产生有害的核废料，我国已经商业运行的核电站利用的是核裂变原理，托卡马克装置利用的是核聚变原理，故它们的原理是不同的。 （2）发生核聚变时，两个轻核带正电，它们带同种电荷，根据同种电荷相互排斥的原理可知，它们需要有很大的动能，才能克服它们之间的经典排斥力，发生核融合。 （3）当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加热，再通过辅助加热手段，逐渐达到聚变需要的临界温度”；因此首先给等离子体“点火”的是欧姆线圈。 环形真空室中的高温等离子体形成的等离子电流与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域内形成闭合磁笼子，将高温等离子体紧紧约束在真空室中，因此，“被加热的高温等离子体”与“真空室的内壁”不是紧密接触的。 （4）420kg汽油释放的热量： Q=mq=420kg×4.6×107J/kg=1.932×1010J 2kg海水的提取物质经过核聚变可放出相当于完全燃烧420kg汽油释放的热量，2kg海水的提取物质经过核聚变可放的热量为1.932×1010J 这些热量完全被水吸收，可使水从20℃升高到100°C的质量为： 第 1 页 共 41 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题28 能源与可持续发展 ( 模型破解 拆解步骤，突破思维壁垒 …………………………………………………… …… ………… 01 ~ 17 模型 0 1. 可再生能源与不可再生能源 ………… 01 模型0 8 . 裂变及其应用 …………………… …… 09 模型02. 一次能源与二次能源 …… …………… 0 3 模型 09 . 聚变及其应用 ………………………… 10 模型03. 常规能源与新能源 …… ……………… 0 4 模型1 0 . 太阳能的来源 …………… …………… 1 1 模型04. 化石能源与电能 ……………………… 0 5 模型1 1 . 太阳能的 利用 ………………………… 12 模型05. 能源危机及解决 ……… ……………… 06 模型1 2 . 水能、风能、潮汐能与地热能 ……… 14 模型0 6 . 能源消耗对环境的影响 ……………… 07 模型1 3 . 为节约能源设计方案 ………………… 1 5 模型0 7 . 核能及其原理 ………… ……………… 08 模型1 4 . 能源与可持续发展 …………………… 16 模型演练 实战强化，提升应用能力 …………………………………………………… …… ………… 17 ~ 23 ) 模型01.可再生能源与不可再生能源 ( 标志： 可再生能源与不可再生能源的区分 。 技巧： 太阳风水地生物，潮汐海洋可再生； ‌ 煤油核能天然气，亿万年成不再生 。 1. 概念辨析 ‌ ： ‌ 可再生能源 ‌ ： 在自然界中 ‌ 可不断再生、永续利用 ‌ ，短期内（如人类生命周期内）不会枯竭的能源。 ‌ 典型例子 ‌ ： 太阳能、风能、水能、地热能、生物质能、潮汐能、海洋能 。 ‌ 不可再生能源 ‌ ： 储量有限， ‌ 形成需数百万年甚至更久 ‌ ，消耗后短期内无法再生的能源。 ‌ 典型例子 ‌ ： 煤炭、石油、核能（铀矿）、天然气 等。 注意： ‌ 氢能、电能属于二次能源 ‌ ，不能直接归类为 “ 可再生 ” 或 “ 不可再生 ” ，需看其来源。 ‌ 2. 判断步骤 ： ‌ ‌ ① 确认是否为一次能源：若是二次能源（如电能、氢能），则不适用 “ 可再生/不可再生 ” 分类。若是一次能源（直接来自自然界），继续下一步。 ‌ ② 判断再生时间尺度：能否在 ‌ 几十年至百年内自然再生 ‌ ？能 → 可再生能源；不能 → 不可再生能源。 ‌ ③ 排除干扰项：核能虽清洁，但依赖铀等有限矿产，属 ‌ 不可再生能源。 天然气、石油、煤炭即使 “ 较清洁 ” （如天然气燃烧较煤清洁），仍属 ‌ 不可再生。 ‌ 3.易错提醒 ‌ ： ❌ “ 核能是可再生能源 ”→ 错！核燃料（铀）不可再生。 ❌ “ 天然气是可再生能源 ”→ 错！属化石能源，不可再生。 ❌ “ 电能是可再生能源 ”→ 错！电是二次能源，需看发电方式。 ) 【例1】（2025年广东省初中学业考题）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.天然气 D.风能 【变式1-1】（2025年福建省中考题）下列属于可再生能源的是（　　） A.煤 B.核能 C.风能 D.天然气 【变式1-2】2025年 4月24日23时49分，神舟二十号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱，“太空之吻”再现苍穹；4月25日1时17分，航天员陈冬陈中瑞、王杰顺利进驻中国空间站。下列说法正确的是（ ） A.对接后在太空运动过程中，以空间站为参照物，神舟二十号飞船是静止的 B.进入空间站后，航天员的质量变小了 C.空间站利用太阳能帆板提供能量，太阳能是不可再生能源 D.地面控制中心是通过超声波与空间站内的航天员交流信息的 【变式1-3】如图海油观澜号是中国首个深远海浮式风电平台，在水中漂浮并捕捉风能发电。海油观澜号由浮式基础和风机组成，总质量达1.1×104t，风机上装有大扇叶，在风力带动下驱动机舱中的发电机转动，生成绿色电力，年发电量达2.2×107kW·h。 （1）从能源的视角来看，发电机将风能（机械能）转化为能，风能属于__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 （2）当海风从左向右水平吹向水平扇叶A时， _______（选填“上”或“下”）表面流速比较快，水平扇叶A将__________（选填“顺时针”或“逆时针”）转动； （3）风平浪静叶片不动时，海油观澜号在水中漂浮，浮力等于________N，排开海水的体积是________m3；（海水密度取1.0×103kg/m3） （3）海油观澜号投产使用一年可以产生电能_________J，用来代替发电效率为30%的煤炭发电站，一年可以节约煤炭的质量是________kg。[q煤炭=3.0×107J/ kg] 模型02.一次能源与二次能源 ( 标志： 区分一次能源与二次能源。 技巧： 一次能源与二次能源的区分，关键在于 ‌ 是否经过人工加工转换 ‌ 。 “天然直接一次用，加工转化二次成；电油汽焦皆二次，煤水风光一次行。” 基本定义 ‌ ‌ 一次能源 ‌ ： 指 ‌ 直接从自然界获取、未经加工转换 ‌ 的天然能源。 如：煤炭、原油、天然气、太阳能、风能、水能、核能、生物质能等。 ‌ 二次能源 ‌ ： 指 ‌ 由一次能源经过加工、转换 ‌ 后得到的能源形式。 如：电力、汽油、柴油、煤气、焦炭、氢气、蒸汽等。 常见误区： 电能一定是二次能源 ‌ ： 无论由水力、风力还是核能转化而来，电能都属于二次能源，因其必须经过转换过程 。 ‌ ‌ 汽油 / 柴油是二次能源 ‌ ： 虽源自石油（一次能源），但需经炼油厂加工才能使用 。 ‌ ‌ 核能是一次能源 ‌ ： 尽管需反应堆释放能量，但铀矿本身是天然资源，未被 “ 加工 ” 成新形态，故属一次 能源 。 ) 【例2】（2025年新疆初中学业考题）以下各种形式的能源中，属于二次能源的是（　　） A.风能 B.水能 C.电能 D.核能 【变式2-1】中国的太空空间站是靠_________（选填“超声波”或“电磁波”）来与地面传递信息的。太空空间站的能源主要来源于光伏发电（也就是太阳能发电）；其中太阳能属于_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，电能属于________（选填“一次”或“二次”）能源。 【变式2-2】如图甲所示是小明设计的振动发电装置，它由一个能提供辐向磁场（磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布，如图乙所示）的永磁体和一个套在该永磁体槽中的线圈组成，使线圈沿轴线做左右往复运动，便有电流通过小灯泡。 （1）该装置是利用__________原理制成的； （2）通过小灯泡的电流是__________（选填“直流电”或“交流电”）； （3）其中电能属于___________（选填“一次能源”或“二次能源”）。 【变式2-3】2025年1月13日，中国汽车工业协会发布最新数据，2024年我国汽车产销量双双超过3100万辆，再创历史新高。新能源汽车产销数量均突破1200万辆，连续十年领跑全球。对此感兴趣的小明进行了以下专题研究。 （1）能量来源：新能源汽车所利用的电能属于________（填“—次”或“二次”）能源；燃油汽车所使用的汽油或柴油属于___________（填“可再生”或“不可再生”）能源。 （2）能量利用效率：小明在父母的帮助下进行了一次实验。小明的父母分别驾驶一辆外形相似的燃油汽车和电动汽车，在一段长度为10km的高速路上进行测试。跑完全程后，燃油汽车消耗了质量为0.48kg的汽油，电动汽车消耗的电能为2kW·h。 ①质量为0.48kg的汽油完全燃烧放出的热量是多少？（该燃油汽车所用汽油的热值约为4.5×107J/kg） ②若两辆车均可视为匀速直线行驶，且在行驶过程中所受的阻力均为648N，则这两辆车中，哪辆车的能量转化效率高？请通过计算说明。 模型03.常规能源与新能源 ( 标志： 区分常规能源与新能源。 技巧： 解题思路： ‌ 看是否 “ 大规模使用 + 技术成熟 ” → 是则倾向常规能源。 ‌ 看是否 “ 新近开发 + 可再生 + 清洁 ” → 是则倾向新能源。 ‌ 排除法 ‌ ： 煤、石油、天然气 → ‌ 一定不是新能源 ‌ 。 ‌ 注意例外 ‌ ： 水电是可再生但属常规；核能需结合上下文判断 。 ‌ 结合题干关键词 ‌ ：如 “ 未来能源 ”“ 低碳 ”“ 可持续 ” → 多指向新能源。 易混辨析 ‌ ： ‌ 水能 ‌ ：虽可再生，但因 ‌ 已大规模长期使用 ‌ ， ‌ 通常归为 常规能源 。 ‌ 核能 ‌ ： 若题目明确指 “ 核裂变 ” （如当前核电站）， ‌ 多视为 常规能源 ‌ ； 若指 “ 核聚变 ” （如太阳原理），则 ‌ 属于 新能源 ‌ 。 ‌ 生物质能 ‌ ：属于 新能源 ，本质是 ‌ 储存的太阳能 ‌ （通过光合作用 ） ‌ 。 ) 【例3】新能源又称非常规能源，指传统能源之外的各种能源。以下既属于新能源又属于不可再生能源的是（ ） A.太阳能 B.地热能 C.石油 D.核能 【变式3-1】为落实双碳战略，实现2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，国家大力发展清洁能源，下列属于清洁能源的是（ ） A.煤 B.石油 C.焦炭 D.太阳能 【变式3-2】（2025年四川达州中考题）近年来我国新能源汽车技术飞速发展。下列说法正确的是（　　） A.锂电池储存的电能是一次能源 B.电动汽车利用充电桩充电，电动汽车是用电器 C.新能源汽车的动能回收过程是电能转化为机械能 D.电动汽车人工智能系统所使用的芯片主要由超导材料制成 【变式3-3】阅读短文，回答问题。 氢能源有轨电车 世界首条商业运营氨能源有轨电车正式在我国上线启动，描介绍，有轨电车的特别之处在于采用氢燃料电池作为动力源，氢燃斜电池发电过程相当于电解水的逆过程，唯一的产物是水，因此做到了污染物"零排放"，新型的有轨电车搭我了230kW大功率氢燃料电池堆和大容量钛酸锂电池。两者配合为车辆供电，氢然料电池和锂电池的混合动力，具有响应快、启动加速性能好、制动能量回收率高等突出优势。 （1）氢燃料电池发电，本质上是将________能直接转化为________能； （2）氢能源有轨电车被称为“清洁能源电车”，原因是__________________； （3）氢燃料电池为锂电池充电时，此时锂电池是_________（选填“电源”或“用电器”）； （4）相对于氢能源有轨电车，燃油汽车比较耗油且环境污染严重，如果每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均为30%，如果把内燃机效率提高6%，则每年每辆汽车可节约燃油________t。 模型04.化石能源与电能 ( 标志： 区分化石能源与电能 的类别 。 技巧： ‌ 1. 区分能源类型 ‌ ： ‌ 一次能源 ‌ ： 直接来自自然界，如煤炭、石油、天然气、风能、太阳能、水能、核能。 ‌ 二次能源 ‌ ： 由一次能源加工转化而成，如 ‌ 电能、煤气、汽油 ‌ 等。 ✅ 判断技巧：凡是 “ 发电厂发出来的 ”“ 炼油厂炼出来的 ” ，基本都是二次能源。 ‌ 2. 明确化石能源属性 ‌ —— 化石能源属于 ‌ 不可再生的一次能源 ‌ ，主要包括煤炭、石油、天然气。 燃烧本质： 将 ‌ 储存的太阳能（远古光合作用）转化为内能。 环境影响： 产生大量 CO 2 ，是温室气体主要来源。 ‌ 3. 掌握电能的来源与转化路径 ‌ —— 电能不是天然存在的，而是通过各种发电方式转化而来： ‌ 火力发电 ‌ ： 化学能（化石燃料） → 内能 → 机械能 → 电能 ‌ 水力发电 ‌ ： 重力势能（水） → 动能 → 机械 能 → 电能 ‌ 风力发电 ‌ ： 风能 → 机械能 → 电能 ‌ 核电站 ‌ ： 核能 → 内能 → 机械能 → 电能 ) 【例4】（2025年四川省宜宾市中考题）全世界能源的消耗逐年上涨，探索各种可再生能源的利用是人类要解决的一个重要课题。下列举措中不符合这个课题的是（　　） A.利用煤的化学能转化为电能 B.利用水的机械能转化为电能 C.利用风能转化为电能 D.利用太阳能转化为电能 【变式4-1】突如其来的新冠病毒疫情，迫使各级各类学校延迟开学。济南市教育局开展“空中课堂”教学，把优质的线上学习资源通过多种方式推送给每一位中小学生。图中是网上刷屏的两位同学克服种种困难、按时参加线上学习的照片。老师们录制这些优质学习资源、同学们参与线上学习都离不开一种形式的能。这种与线上学习密切相关的能是（ ） A.机械能 B.电能 C.内能 D.化学能 【变式4-2】三峡发电站发电是把________能转化为电能，从发电站到用电地区要实现远距离的电能输送，为了减少能量损失，在目前的技术水平下，一般采用________输电（选填“高压”或“低压”）。 【变式4-3】如图所示是我国开始启动研制的一款高速飞行列车，时速可达4000km/h。它利用同名磁极相互________的原理使得列车脱离地面，在低压真空仓内高速飞行，在真空仓的上表面分布有由________（填“半导体”或“超导体”）材料制成的硅光电池板，将光能转化为电能为列车提供动力能源，硅光电池板产生的电能属于________（填“一次”或“二次”）能源。 模型05.能源危机及解决 ( 标志： 能源危机及解决。 技巧： 解题思路： 可从 “ 开源、节流、储备、创新 ” 四个维度系统性应对 ‌ ，核心在于摆脱对化石燃料的过度依赖，构建安全、稳定、可持续的能源体系。 1. 能源危机的成因（问题根源） 地缘政治冲突 ‌ ：如俄乌冲突、中东局势紧张，直接冲击油气供应链。 能源结构失衡 ‌ ：过度依赖石油、天然气等不可再生资源，可再生能源占比不足。 供需失衡 ‌ ：疫情后需求反弹、极端天气影响可再生能源出力，导致供应紧张。 基础设施滞后 ‌ ：电网、储运设施不完善，难以灵活调配能源资源。 2. 解决能源危机的四大解题路径 ① 开源：发展可再生能源，实现能源结构转型 ‌ 。 ② 节流：提升能效，推广节能技术 ‌ 。 ③ 储备：加强能源储备与国际合作 ‌ 。 ④ 创新：加大技术研发投入，突破瓶颈 。 ) 【例5】图为近两个多世纪以来人类能源消耗曲线图，由图可知，自1950年以来，人类能源消耗的情况（ ） A.显著增长 B.平稳增长 C.稳中有降 D.显著减少 【变式5-1】下列做法符合“绿色环保”、“节能减排”理念的是（ ） A.废电池与其他垃圾一起填埋 B.电视机长期处于待机状态 C.工业废水未经处理直接排入江河 D.教室中无人时要及时关灯 【变式5-2】洒水车行驶在平直柏油路上，当它洒水时摩擦力_________，柴油机工作的四冲程中，使洒水车获得动力的是________冲程。汽车的尾气是PM2.5的主要来源，它是指大气中直径小于等于2.5_______的颗粒悬浮物。为了减少污染，人类需要开发新能源，如___________（填一种即可）。 【变式5-3】如图是1995年与2001年世界能源消耗情况，由图可知，世界能源的消耗呈________趋势（选填“增长”或“减少”），请你提出一条日常生活中节约能源的措施：____________________________。 模型06.能源消耗对环境的影响 ( 标志： 能源消耗对环境的影响 。 技巧： 从 ‌ 能源类型、使用环节、污染路径和生态后果 ‌ 等角度展开分析。 高频考点： ‌ 大量燃烧化石能源势必造成 ‌ 温室效应 和 ‌ 酸雨 ‌ 的加剧。 过分依靠柴薪能源会加剧 ‌ 水土流失 ‌ 和 ‌ 土地荒漠化 。 能源消耗还导致 ‌ 资源枯竭 ‌ 、 ‌ 废弃物污染 ‌ 、 ‌ 生物多样性减少 等问题 。 ‌ 答题结构 ： ‌ ‌ 明确焦点 ‌ ： 是问 “ 影响 ” 还是 “ 对策 ” ？若问影响，需全面覆盖。 ‌ 分点作答 ‌ ： 按能源类型或污染类型分类，逻辑清晰。 ‌ 结合实例 ‌ ： 如 “ 煤炭燃烧导致华北地区酸雨频发 ”“ 海上钻井平台泄漏破坏海洋生态 ” 。 ‌ 引用术语 ‌ ： 使用 “ 温室效应 ”“ 酸雨 ”“ 水土流失 ”“ 荒漠化 ” 等标准环境科学词汇 。 ‌ 适当延伸 ‌ ： 若题目要求，可简要提出 “ 推广可再生能源 ”“ 提高能效 ”“ 政策监管 ” 等应对方向 。 ) 【例6】（多选）“北国好风光，尽在黑龙江”，建设人与自然和谐共存的美丽家园，打响蓝天保卫战，能源问题已成焦点，全球能源将发生巨大变革。下列关于能源问题说法正确的是（ ） A.天然气燃烧产生的二氧化碳，会加剧地球温室效应 B.煤是不可再生的化石能源，它在能源领域重要性有所降低 C.地下石油资源取之不尽用之不竭，可无限开采 D.核电站可完全替代火电站，因为核能是可再生能源 【变式6-1】关于信息和能源，下列说法正确的是（ ） A.太阳能、石油、风能都属于可再生能源 B.目前的核电站发电利用的是可控核聚变 C.我国的“北斗”卫星导航系统是利用超声波进行定位和导航的 D.垃圾分类有利于保护环境和节约能源 【变式6-2】小涵同学发现他家的新能源汽车有轮胎气压监测功能，汽车停在楼下被太阳晒着的轮胎气压会高于没被晒到的，这是靠__________（选填“做功”或“热传递”）改变了胎内气体的内能。新能源汽车逐步取代传统燃油汽车，这可以有效减少_________的排放，改善环境。 【变式6-3】由于温室效应造成全球气候变暖，冰层变薄，北极熊生存遭到威胁。如图所示是北极熊为了避免掉入冰冷的海水中，带着熊宝宝在冰面上“借腹滑行”的场景。滑行时，熊宝宝相对于冰面是________的。相对于“直立行走”，北极熊“借腹滑行”时对冰面的________（选填“压力”或“压强”）会减小。小晋推测熊妈妈在滑行时对冰面的摩擦力大于熊宝宝对冰面的摩擦力，你认为小晋作出此推测的理由是_________面对全球气候变暖的现状，请你提出一条可以缓解现状的措施：_________________________。 模型07.核能及其原理 ( 标志： 核能及其原理。 技巧： 明确核能来源 ‌： 核能来自原子核结构变化时释放的能量，不是化学反应。主要途径有： ‌ 核裂变 ‌：重核（如铀-235）分裂成中等质量核，释放能量，用于核电站和原子弹。 ‌ 核聚变 ‌：轻核（如氘、氚）结合成较重核，释放更大能量，太阳的能量来源，氢弹基于此原理。 关键记忆点 ‌ ： 裂变 →“ 重核变轻核+中子链式反应 ” 聚变 → “ 轻核结合 + 超高温 + 氢弹原理 ” ‌ ‌ 掌握能量转化链条 ‌： 在核电站中，能量转化路径为 ： ‌ 核能→内能→机械能→电能 ‌。 ) 【例7】（2025年武汉初中毕业考题）2025年5月14日，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组实现连续安全稳定运行1000天，持续向社会稳定输送清洁电能超370亿度，如图所示是“华龙一号”全球首堆外景。下列有关说法错误的是（ ） A.核能属于不可再生能源 B.核电站利用核反应堆通过可控核裂变释放核能 C.核反应堆将核能直接转化为电能 D.核废料具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方 【变式7-1】古往今来的中国科学家为民族的科技进步作出了卓越贡献。下列科学家为我国“两弹一星”事业作出杰出贡献的是（ ） A.钱学森 B.南仁东 C.张衡 D.沈括 【变式7-2】（2025年江苏连云港中考题）下图为某核电站的发电流程图，关于核电站发电的过程，下列说法正确的是（　　） A.核反应堆中，发生的是核裂变 B.核反应堆中，将核能转化为电能 C.汽轮机工作时，将内能转化为电能 D.发电机工作时，将内能转化为电能 【变式7-3】核能利用前景广阔，核电站为缓解我国用电紧张做出了巨大贡献。核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成内能来加热水产生蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。核电站的工作原理和火电厂相似，都是利用水蒸气推动发电机组发电的。 （1）核能是__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，其发电过程是先将核能转化为内能，再转化为________能，最后转化为电能。 （2）某核电站中的一台发电机组发电功率为100万千瓦，则该发电机组30天发电多少kW·h（一天工作24h）？ （3）若30天内产生的电能，用热电转换效率为30%的火力发电厂发电，需要完全燃烧多少吨煤？若1t煤产生30kg粉尘，燃烧这些煤会产生多少粉尘？（q煤=3.0×107J/kg） 模型08.裂变及其应用 ( 标志： 裂变及其应用 。 技巧： 1.基本概念 核裂变 ‌ ：指一个 ‌ 重原子核 ‌ （如铀 -235 、钚 -239 ）在 ‌ 中子轰击 ‌ 下分裂成两个或多个 ‌ 中等质量原子核 ‌ ，同时释放 ‌ 大量能量 ‌ 和 ‌ 2~3 个中子 ‌ 的过程。 2.理解链式反应机制 触发条件 ‌ ：必须有 ‌ 中子轰击 ‌ + ‌ 可裂变核燃料 ‌ （如铀 -235 ）。 持续条件 ‌ ：裂变释放的中子继续轰击其他核，形成 ‌ 自持链式反应 ‌ 。 是否可控 ‌ 决定用途： 不可控 → 原子弹爆炸（瞬间释放巨大能量）。可控 ‌ → 核电站发电（通过 ‌ 控制棒 ‌ 吸收多余中子，维持稳定反应速率）。 3.掌握核电站能量转化路径 核能 → ‌ 内能 ‌ （反应堆中核裂变发热） 内能 → ‌ 机械能 ‌ （高温蒸汽推动汽轮机） 机械能 ‌ → ‌ 电能 ‌ （发电机发电） ) 【例8】阳江核电站是我国广东省的第四座核电站。下列关于核能和核能发电的说法中，正确的是（ ） A.核能是一次能源，利用核裂变发电 B.核能是一次能源，利用核聚变发电 C.核能是二次能源，利用核裂变发电 D.核能是二次能源，利用核聚变发电 【变式8-1】“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”。下列说法中正确的是（ ） A.“人造太阳”与核电站释放能量的方式相同 B.核电站核反应堆中发生可控核裂变 C.风能、水能、太阳能、电能均属于一次能源 D.核聚变装置能量转化率可达100% 【变式8-2】全国各省、直辖市、自治区2025年政府工作报告发布，多地政府工作报告中提及核电，并发布2025年核电项目建设规划，涉及石岛湾核电、三门核电、徐大堡核电等17个核电项目。核电站是通过________（选填“核裂变”或“核聚变”）发电。核电站一天的发电量为2400万度电，假设这些电采用火力发电，且煤能完全燃烧，则核电站一天能节约用煤________吨。（煤的热值取3×107J/kg） 【变式8-3】物理学拓展了人类对微观世界和宏观宇宙的认识。原子核由带正电的和不带电的中子组成；如图甲，可以利用_________（选填“核裂变”或“核聚变”）释放的核能进行发电；如图乙，表示的是两个不同种类的物质在摩擦时，电子转移情况的示意图，则_______（选填“A”或“B”）物体将带负电。 模型09.聚变及其应用 ( 标志： 聚变及其应用。 技巧： ‌ 明确概念本质 ‌ 聚变是指 ‌ 两个较轻的原子核 ‌ （如氘和氚）在 ‌ 极高温度和压力下 ‌ 结合成一个 ‌ 较重的原子核 ‌ （如氦核），同时释放出巨大能量的过程。 关键词： 轻核 → 重核+能量 与裂变区别： 裂变是 “ 重核分裂 ” ，聚变是 “ 轻核聚合 ” 。 ‌ 掌握典型实例 ‌ ‌ 自然界中的聚变 ‌ ： 太阳内部持续发生 氢核聚变成氦核 的反应，是太阳发光发热的根本原因 。 ‌ 人工不可控聚变 ‌ ： 氢弹 ，利用原子弹引爆产生的高温高压触发聚变反应。 ‌ 未来理想能源 ‌ ： 可控核聚变（如 “ 人造太阳 ” ），目前仍在研发中，尚未商 用。 ) 【例9】如图所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”取得重大突破，创造世界新纪录》在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“东方超环”的反应原理与太阳类似。下列有关说法正确的是（ ） A.利用“东方超环”反应原理可制作氢弹 B.核能是可再生能源 C.“东方超环”是利用核裂变产生核能的 D.太阳是通过做功的方式向地球辐射能量 【变式9-1】记者2025年3月28日获悉，位于成都的新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现原子核和电子温度均突破1亿摄氏度大关，综合参数大幅跃升，中国可控核聚变技术取得重大进展。下列关于核能的利用说法正确的是（ ） A.“人造太阳”释放的核能是可再生能源 B.“人造太阳”利用核聚变获取能量 C.原子核是由质子和电子组成的，电子的直径小于原子的直径 D.利用核能发电是直接将核能转化成电能 【变式9-2】2025年3月28日，中核集团高调宣布，新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现原子核温度与电子温度的双亿度突破，综合参数跃居世界前列。它的反应原理和太阳一样，利用核________所释放的核能转化成________能，从而获得上亿摄氏度的超高温度。 【变式9-3】“中国环流器二号M”被称为“人造太阳”，它主要是让氘、氚原子核在超高温下发生________（选填“裂变”或“聚变”），从而获得巨大核能。这与__________（选填“原子弹”或“氢弹”）获得能量的方式相同。氘、氚原子核是由质子和________组成的。 模型10.太阳能的来源 ( 标志： 太阳能来源于太阳内部的核聚变反应 ‌ 。 技巧： ‌ 1.太阳能的根本来源 ‌ ： ‌ 太阳内部发生的是核聚变反应 。 2 . 核电站 ： 利用的是 ‌ 核裂变 ‌ （重核分裂），而太阳是 ‌ 核聚变 ‌ （轻核结合） ‌ 。 3.概念辨析 ‌ ‌ 可再生能源 ‌ ：太阳能可在自然界持续再生，属 ‌ 可再生能源。 ‌ 一次能源 ‌ ：可直接从自然界获取，无需加工，太阳能属于一次能源。 ‌ 材料属性 ‌ ：太阳能电池板使用 ‌ 半导体 ‌ ，而非超导体。 ‌ 4.典型错误提醒 ‌ ❌ 认为太阳能来自核裂变 → 正确为 ‌ 聚变 ‌ 。 ❌ 在效率题中用 “ 输出 × 效率 ”→ 应为 “ 输出 ÷ 效率 ” 。 ❌ 忽略单位统一（如功率用瓦，时间用秒，功单位为焦耳）。 ) 【例10】如图所示是新农村建设中安装的太阳能LED照明路灯。路灯顶端装有太阳能电池板，路灯杆内部装有蓄电池。下列说法错误的是（ ） A.太阳能是通过太阳内部核聚变反应而来的 B.太阳能属于可再生能源 C.LED灯主要是由半导体材料制成 D.电池板向蓄电池充电时，此时的蓄电池相当于电源 【变式10-1】如图所示，航天器都有很大的太阳能电池板，对它分析正确的是（ ） A.电池板工作时将太阳能转化为内能 B.太阳能电池板的能量转化率低于100% C.电池板利用的太阳能是不可再生能源 D.太阳能来自于太阳内部发生的核裂变 【变式10-2】2025年1月27日太阳能无人机“云帆1号”成功试飞，它具有续航长，轻便灵活的特点，其外壳采用的是高强度、密度_______（选填“大”或“小”）的碳纤维复合材料制成，太阳能电池板能量源自太阳的核________（选填“裂变”或“聚变”），地面操控人员与无人机之间是通过米传递信息。 【变式10-3】如图是“太阳能”路灯示意图。太阳能来源于太阳内部发生的________，给蓄电池充电时蓄电池相当于电路中的________，控制器中的集成电路是用_________材料制成。 模型11.太阳能的利用 ( 标志： 太阳能的利用。 技巧： “ 太阳能的利用 ” 主要涉及 ‌ 能量转化效率、热学计算和电学计算 ‌ 三类核心题型。 光热转换类 ‌ （如太阳能热水器） 水吸收热量： ‌ Q 吸 = cmΔt‌ 效率公式： ‌ 太阳能总量： ‌ Q 太阳 = P × S × t‌ （ P 为辐射功率， S 为面积， t 为时间） ‌ 光电转换类 ‌ （如太阳能电池、太阳能汽车） 电功率： ‌ P 电 = UI‌ 机械功率： ‌ P 机 = Fυ （匀速时 F = 阻力） 效率关系： → 单位面积功率： ‌ ‌ 综合应用类 ‌ （结合图像、电路、力学） 关键： ‌ 拆解信息 → 找准已知量 → 选择对应公式 → 注意单位统一！ ) 【例11】如图所示，是我国西部某熔盐塔式光热电站，上万面镜子将太阳光准确地反射到高塔顶端，太阳光的能量被塔顶的熔盐吸收，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气，水蒸气推动汽轮发电机发电。下列说法不正确的是（ ） A.塔式光热发电站是将太阳能直接转化为电能 B.塔顶的熔盐吸收太阳光的能量，内能增大 C.水蒸气推动汽轮发动机发电是将机械能转化为电能 D.不同位置的镜子将太阳光反射到塔顶全都遵循光的反射定律 【变式10-1】（2025年黑龙江省绥化市初中学业考题）在太阳内部，氢原子核在超高温条件下发生核________（选填“裂变”或“聚变”），释放出巨大的核能。核能是________（选填“一次”或“二次”）能源。 【变式10-2】安装了太阳能板的无人机可以大大提高续航能力，前景广阔。遥控无人机精准飞行作业，是利用_________（选填“超声波”或“电磁波”）来传递信息的。太阳能作为可再生能源，内部时刻发生着核_______（选填“聚变”或“裂变”）。 【变式10-3】（2025年山东省学业考题）近年来，我国探月工程不断取得突破性成果，并计划于2035年前基本建成月球科研站。为支撑月球科研站等深空探测重大工程。2025年4月29日，“天都一号”通导技术试验星成功完成全球首次白天强光干扰条件下的地月空间激光测距技术试验，有效拓展了激光测距技术的观测窗口，过程示意如图。研究人员表示未来嫦娥八号将会携带试验装置登陆月球开展试验，比如聚焦太阳光熔化月壤，获得可以用于月球科研站建设的材料等。月球环境近似为真空。g月大约是地球上g的。 （1）聚焦太阳光熔化月壤过程是________能转化为________能； （2）测控站与“天都一号”间的信号传递利用的是_________； （3）假定激光站和“天都一号”之间为真空环境，激光站发射激光和收到回波信号的时间间隔为2.5s，求激光站与“天都一号”间的距离；（激光的传播速度取3×108m/s） （4）小明畅想未来在月球科研站内的生活：“未来在月球上，我的质量变小了，完成引体向上更轻松了。”请你对小明的畅想作出评析。 模型12.水能、风能、潮汐能与地热能 ( 标志： 水能、风能、风力、潮汐能、地热能均属于可再生能源。 技巧： 1.能源分类 —— 明确 “ 可再生 ” 与 “ 不可再生 ” 可再生能源 ‌ ：可在自然界 ‌ 源源不断获得 ‌ ，如： 水能、风能、潮汐能、地热能、太阳能 ‌ 。 不可再生能源 ‌ ：短期内无法再生，越用越少，如煤、石油、天然气、核能。 解题提示：题目若问 “ 哪些是可再生能源 ” ，优先从上述五种中选择。 2.能量转化路径 —— 抓住 “ 机械能 → 电能 ” 主线 能源类型 能量转化过程 典型实例 水能 水的 ‌ 重力势能 → 动能 → 机械能 → 电能 水电站：水流冲击水轮机转动，带动发电机 风能 风的 ‌ 动能 → 机械能 → 电能 风力发电机：风推动叶片旋转发电 潮汐能 潮汐涨落的 ‌ 机械能 → 电能 朗斯潮汐电站：利用海水进出水库带动涡轮 地热能 地下热能（ ‌ 内能 ‌ ） → 蒸汽机械能 → 电能 西藏羊八井地热电站：利用地下高温蒸汽发电 ) 【例12】能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一。能源家族中：①煤炭、②核能、③石油、④天然气、⑤水能、⑧风能、①地热能、⑧潮汐能等，属于不可再生能源的是____________（填序号），其中不来自太阳的能源是____________（填序号）。根据能量的转化和守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中，其总量________。电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量的转化具有________。 【变式12-1】（2025年甘孜初中学业考题）川西高原是我国重要的清洁能源基地，水能、风能、太阳能和地热能资源十分丰富。关于能量和能源，下列说法正确的是（　　） A.水能属于可再生能源 B.风能属于不可再生能源 C.太阳能是可再生能源 D.地热能是不可再生能源 【变式12-2】风能作为一种清洁的新能源，已经广受世界各国的重视，下列图中利用风能的是（ ） A. B. C. D. 【变式12-3】信息的传递、绿色可再生能源、新材料的研发及应用都是当前科技界的主流研究方向。以下相关说法正确的是（ ） A.无线通信中，5G信号频率更高，在真空中传播速度比4G信号更快 B.太阳能、潮汐能、核能均是可再生能源 C.东方超环(简称EAST)是用来研究通过核聚变利用核能的裝置 D.随着技术的进步，未来有可能造出永动机，人类将实现能源自由 模型13.为节约能源设计方案 ( 标志： 为节约能源设计方案。 技巧： 1.解题思路： 明确问题与目标 → 调查分析与数据收集 → 方案设计与论证 → 评估、测试与优化。 2.关键能力与素养要点： 跨学科思维： 能够灵活运用物理、化学、地理等多学科知识分析和解决问题。 数据驱动： 注重调查数据的收集与分析，使方案建立在客观事实基础上。 工程实践： 经历从需求分析、方案设计、模型测试到评估优化的简易工程流程。 量化评估： 掌握能量利用效率的计算，能够对节能效果进行初步的量化估算和比较。 社会责任： 理解节约能源对可持续发展的重要性，培养解决实际环境与社会问题的责任感。 ) 【例13】“吹泡泡”是一项简单又有趣的游戏。把一根塑料笔杆的一端在肥皂液中蘸一下，从笔管的另一端吹，即可吹出美丽的泡泡。爱动脑筋的小晋产生了一个疑问：泡泡的产生究竟与哪些因素有关呢？他和他的实验小组成员对此进行了研究。小晋猜想：泡泡的产生可能与吹泡泡用的管子粗细有关。在肥皂液及其他条件都不变的情况下，他设计并进行了实验，记录结果如表： 液体 肥皂液 管子直径/cm 3 5 10 20 50 泡泡产生的情况 容易 较易 较难 难 不产生 （1）通过对上表的分析，可以得出的结论是：________________________________。 （2）对于上述问题，你还有什么猜想：________________。为验证自己的猜想，实验时应选取________（选填“相同”或“不同”）粗细的管子。 【变式13-1】物理源于生活，最终又应用于生活。学习物理知识可以帮助我们分析生活现象背后的原理并加以利用，同时也能帮助我们避免它们带来的危害请仿照下面的示例写出一个物理知识并列举一个利用（或防止）的实例。 【示例】物理知识：惯性。 利用（或防止）的实例：跳远时助跑以提高成绩（或乘车时系安全带以防止紧急刹车带来的伤害）。 物理知识：______________________________________________________。 利用（或防止）的实例：______________________________________________________。 【变式13-2】太阳能电池帆板（简称“电池板”）是为各类太空飞行器提供能源的装置，电池板是把太阳能转化成________（填“一次”或“二次”）能源——电能；我国最新建成的“华龙一号”核电站采用的核反应方式与太阳内部的核反应是________（填“相同”或“不相同”）的，该反应用到的核原料属于__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站的大规模应用可显著减少温室气体排放，助力实现碳中和目标。 【变式13-3】如图所示是我国某新型战略核潜艇，其水面排水量为9000t，水下排水量为11500t。潜艇的动力来源于座功率很大的核反应堆，核反应堆的能量来源于__________（填“重核裂变”或“轻核聚变”）；向水舱中充水，当重力________浮力时，该核潜艇下沉；为使该核潜艇由水面潜入水面以下，至少要向水舱内充入________N的水。（g取10N/kg，海水密度取1.0×103kg/m3） 模型14.能源与可持续发展 ( 标志： 能源与可持续发展。 技巧： 核心思路： 从能源分类、利用现状、环境影响及解决途径四个维度切入，紧扣 “ 满足当代需求又不损害后代利益 ” 的可持续发展定义作答。 分析成因： 资源有限性 ‌ ：化石能源储量有限，过度依赖将导致能源枯竭。 ‌ 环境污染 ‌ ：燃烧化石燃料释放 CO 2 ( 加剧温室效应 ) 、 SO 2 ( 导致酸雨 ) 、粉尘等，破坏生态。 ‌ 能源利用效率低 ‌ ：大量能源在转化和传输中浪费，加剧供需矛盾。 解决路径： 方向 具体措施 实例 开源 开发新能源 大力发展太阳能、风能、核能 节流 提高能源利用率 推广节能技术、减少待机能耗 环保 减少使用化石能源 推行 “ 油电混合 ” 公交、鼓励绿色出行 政策 转变经济发展方式 发展循环经济、清洁生产 ‌ ) 【例14】（2025年长春初中学业考题）一种高集成度、自供能、无线智能鞋垫，可实现足底压力实时监测与多运动状态精准识别。其能量来源于贴在鞋面外侧的柔性钙钛矿太阳能电池，如图所示。 （1）太阳能电池将太阳能转化为_________，从可持续发展的角度看，太阳能属于__________能源。 （2）鞋垫因受到压力而发生形变时，其质量_________。 （3）鞋垫上的传感器采集到的压力数据信息利用__________传输到智能手机端，实现监测。 【变式14-1】全球变暖的主要原因是二氧化碳气体排放引起的温室效应。下列措施不能减轻温室效应的是（ ） A.植树造林 B.利用太阳能发电代替燃煤发电 C.发展水力发电 D.垃圾采用焚烧处理 【变式14-2】为了保护地球，人们一直在从自然界中寻求清洁的“绿色”能源，所谓的“绿色”能源是指不排放污染物的能源。请举出两种你熟悉的“绿色”能源：__________、_________，并分别写出其在生产、生活中的一项应用：_____________、____________。 【变式14-3】小明家旁边有一座大型的火力发电站“渭河电厂”。小明经过调查得知，火力发电站的原理是，用煤在锅炉中燃烧时产生的内能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动汽轮机转动，然后带动发电机发电。“渭河电厂”有4组30万千瓦发电机组，年发电量是6×109kW·h。（煤的热值为3×107J/kg） （1）“渭河电厂”按装机总功率工作一天最多能发多少千瓦时的电能？ （2）①西安市一年的耗电量约为440亿千瓦时、要满足西安市的用电需求，需要在西安市周边至少建设多少个和“渭河电厂”一样的火力发电站？ ②“渭河电厂”一年消耗180万吨煤，发电过程中锅炉的效率是90%，发电机的效率是96%，汽轮机的效率约为多少？（结果保留到0.1%） （3）请结合西安市地理环境结合能源的可持续性发展的要求，对西安市生活生产用电来源提出合理建议：____________________________________（写出一条即可）。 一、填空题： 1.（2025年山东省威海市初中学业考题）搭载“天问二号”探测器的火箭升空时，由于摩擦，部分机械能转化为空气和箭体的内能，这些消耗的能量不能再自动地被用来推动火箭，说明能量的转化具有________；我国自主研发的“偏二甲肼”火箭燃料属于________（选填“一次”“二次”）能源。 2.（2025年河北省初中学业考题）“华龙一号”是我国自主研发的第三代核电技术。核能属于__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电厂的电能源源不断地输送到千家万户，用户用电给水加热，水在升温的过程中比热容________（选填“变小”“不变”或“变大”）。 3.（2025年广东省深圳市中考题）如图所示，第九届亚洲冬奥会，擅于思考的欣航同学发现用阳光点燃火炬使用的是________（凸透镜/凹透镜），太阳是_____________（可再生能源/不可再生能源），凸透镜的直径是60_______（填写单位）。 4.据央视网报道，我国可再生能源发展保持强劲增长势头，今年上半年，全国新增发电量中，有超过八成来自可再生能源。我国大力发展的可再生能源主要包括____________________（写出一个例子）。请你写出一个利用可再生能源的好处______________________________。 5.“低碳生活”是我国践行的绿色发展理念，在生产和生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，符合这个理念的能源是__________，该能源属于________能源（选填“一次”或“二次”）。 6.核电站发电利用的是原子核发生_________（填“裂变”或“聚变”）时释放的能量，其核能属于________（填“可再生”或“不可再生”）能源，其巨大能量来自图________（选填“A”或“B”）所示的核反应。 7.如图所示是我国具有完全自主知识产权的全球首座第四代核电站——高温气冷堆核电站发电的流程图，核电站中的核反应堆是通过可控的__________（选填“核聚变”或“核裂变”）释放核能的设备，核反应堆的“水冷却系统”是通过________（选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能的。 8.原子是由带正电的原子核和带_______电的核外电子构成的；如图，核电站可以利用_________（选填“核裂变”或“核聚变”）释放的核能进行发电。 9.原子核分裂或聚合，可以释放出巨大的能量，这种能量叫作________。用中子轰击比较大的原子核，使其变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，这是原子核的________。两个质量很小的原子核，在一定条件下结合成一个新的原子核，会释放出更大的核能，这就是原子核的________，氢弹就是利用这种变化制成的。 10.（2025年广东省广州市中学业考题）如图所示的“风光互补”路灯，其太阳能电池板和风力发电机产生的电能，输送至蓄电池储存起来，供路灯照明使用； （1）工作时，风力发电机将______能转化成电能，太阳能电池板将______能转化成电能，风能和太阳能是______（选填“可再生”“不可再生”）的______（选填“一次”“二次”）能源； （2）蓄电池储存的电能为4.8kW·h，若全部用于路灯供电，可供额定功率为80W的路灯正常发光______h。 二、选择题： 11.新能源又称非常规能源，指传统能源之外的各种能源。以下既属于新能源又属于不可再生能源的是（ ） A.太阳能 B.地热能 C.石油 D.核能 12.网约车方便快捷，成为人们出行的首选，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.发动机消耗的汽油属于一次能源 C.用户通过手机联络网约车司机，利用了电磁波能够传递信息 D.纯电动汽车替代燃油汽车，可以减少碳排放 13.绿色低碳是社会关注的热点，为践行低碳环保出行，2025年年底成都市公交车、巡游出租车将全面实现新能源化（纯电动或氢能源)。关于新能源汽车，下列说法正确的是（ ） A.使用氢燃料电池的汽车工作时，是将汽车的机械能转化为氢气的化学能 B.电动汽车踩油门加速运动时，电池的化学能主要转化为汽车的内能 C.氢燃料电池车消耗的氢能是一次能源，电动汽车消耗的电能是二次能源 D.电动汽车的电池充电时，不能将电能全部转化为电池的化学能 14.大亚湾核电站是中国大陆第一座大型商用核电站，下列关于核能说法正确的是（ ） A.核能是可再生能源 B.核能可以直接转化为电能 C.核能是原子核发生变化时释放的能量 D.核能是清洁能源，所以核废料可以随意埋放 15.（2025年山东省学业考题）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 16.下图是我国西部某熔盐塔式光热电站，上万面镜子将太阳光准确地反射到高塔顶端，太阳光的能量被塔顶的熔盐吸收，熔盐带着这些能量到达厂房，将水加热成水蒸气，水蒸气推动汽轮发电机发电。下列说法正确的是（ ） A.太阳内部不停地进行着核裂变 B.塔顶的熔盐吸收太阳光的能量，内能增大 C.汽轮发电机发电的原理是电流的磁效应 D.不同位置的镜子将太阳光反射到塔顶不遵循光的反射定律 17.太阳是人类能源的宝库，下列说法错误的是（ ） A.太阳能是一次能源 B.太阳能是太阳内部发生聚变释放的能量 C.太阳能电池把太阳能转化为电能 D.集热器可以吸收太阳辐射并将其转化为化学能 18.传统太阳能电池成本高、效率低，影响了太阳能电池的推广应用。如图所示是中国科学院于2024年研发的一种有机叠层太阳能电池，它由前电池、后电池和中间连接层堆叠而成，其中前电池和后电池能吸收不同频率的太阳光，它不仅效率高，而且成本低。下列说法错误的是（ ） A.太阳能是一次能源 B.太阳能是一种清洁的可再生能源 C.有机叠层太阳能电池工作时将太阳能直接转化为电能 D.传统太阳能电池使用的主要材料是硅，其导电性能很好 19.下列有关能量的分析，不正确的是（ ） A.太阳能风扇帽的太阳能电池将太阳能转化为电能 B.原子弹爆炸的原理是核聚变 C.潮汐能是一种可再生能源 D.常温下杯中的冰块不会变多，只能变少，说明能量的转移具有方向性 20.绿色发展是一种和谐性发展，推动绿色发展，是促进人与自然和谐共生不可或缺的决策。下列举措不符合这一要求的是（ ） A.开发利用太阳能、风能等新能源替代化石燃料 B.大力开采矿物资源，加快经济发展 C.实行塑料制品回收再生、循环利用 D.绿色出行，尽量搭乘公共交通工具 三、阅读题： 21.请根据下述材料，回答下列问题： 潮汐发电 在海湾或有潮汐的河口，可见到海水或江水每天有两次的涨落现象，早上的称为潮，晚上的称为汐。 潮汐现象主要是由月球、太阳的引潮力以及地球自转效应所造成。涨潮时，大量海水汹涌而来，水位逐渐升高；落潮时，海水奔腾而去，水位陆续下降。每天海水涨潮、退潮各两次，涨潮与退潮一般间隔6小时。海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能。潮汐是一种蕴藏量极大、取之不尽、用之不竭、不需开采和运输、洁净无污染的新型能源。 潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。潮汐发电是水力发电的一种。在有条件的海湾或有潮汐的河口建筑堤坝、闸门和厂房，围成水库，水库水位与外海潮位之间形成一定的潮差，从而可驱动水轮发电机组发电。如图所示是潮汐发电的原理图。与普通的水利发电的不同在于海水与河水相比，海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性。 潮汐电站一般有三种类型，“单库双向型”就是其中之一，即用一个水库，涨潮与落潮时均可发电，只是在水库内外水位相同的平潮时不能发电。位于我国浙江省的江厦潮汐电站就是一个单库双向型电站，建成于1980年5月，总装机容量为3200kW，年发电量约为107kWh，为世界第三大潮汐发电站。 （1）潮汐发电过程中把海水的________能转化为电能，一个单库双向型潮汐电站一天可以发电_______次。 （2）潮汐能属于_________能源。（选填“可再生”或“不可再生”） （3）假设海湾水库面积为5×10m2，平均潮差为5m，海水密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg，则单次落潮的过程中水所受到的重力做的功为_________J。 四、解答题： 22.近年来，我国大力推进核电发展，加快核电站的大规模建设。秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦核电站，其工作原理如图所示。核电站的主要组成部分包括核反应堆、汽轮机、发电机等，核燃料（如铀-235）在核反应堆中发生反应，释放出大量的热量。这些热量被用来加热水，产生水蒸气。水蒸气随后推动汽轮机旋转，汽轮机再带动发电机发电，最终将核能转化为电能。 （1）核电站所需的核能是原子核________（选填“裂变”或“聚变”）所产生的。 （2）冷却水在核电站中起到至关重要的作用，它是维持核电站正常运行的关键环节。秦山核电站依山傍海为反应堆的冷却提供了极大的便利，已知冷凝器循环冷却水所需的水量为每小时26000t，请计算1h内所用的这些海水温度从20℃升高到50℃，可吸收的热量是多少？[已知c水=4.2×103J/(kg·℃) （3）如果1kg铀-235能产生约为8×1013J的能量，核电站的效率约为40%，秦山核电站的年发电总量为1.8×1018J，那么秦山核电站每年要消耗铀-235的质量为多少千克？有资料显示，核燃料能有效减少燃料占用空间，降低燃料成本，如果秦山核电站的年发电量用热值为3.0×107J/kg的煤作为燃料，煤车一辆车要跑多少趟？（已知煤电转化效率为25%，假设运煤的大型卡车载重为50t） 23.中国计划建造自己的热核实验反应堆，这个被称为“人造太阳”的热核聚变反应堆，可望为能源短缺的中国提供“用之不竭”的能源。想发生可控核聚变需要满足两个基本条件。一是要有高温高压的环境，地球上要想让两个轻核聚合在一起，最起码也要5000万摄氏度的温度，这样才能让两个带正电的轻核，具有足够的能量克服相互靠近时的静电斥力。二是要有一个“容器”将聚变材料“约束”起来。 托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变复杂的环形容器。如图所示，环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室的外部排列着环向场线圈和极向场线圈。当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加热，再通过辅助加热手段，逐渐达到聚变需要的临界温度。同时，环形真空室中的高温等离子体形成的等离子电流与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域内形成闭合磁笼子，将高温等离子体紧紧约束在真空室中。理论上讲，可控核聚变必须使等离子温度达到一亿摄氏度以上，并能稳定运行1000s以上，才能用于商业运行。 我国建成的利用磁约束来实现可控核聚变的环形容器，取名为“东方超环”，刚刚实现了1012秒稳态长脉冲高约束等离子体运行5000万度，创造了新的世界纪录。这标志着中国成为了世界上第一个实现稳态高约束模式运行持续时间达到百秒量级的国家。重要的是该装置是百分之百国产，没有用任何一个外国零部件。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）托卡马克装置中核聚变的原理和我国已经商业运行的核电站（如广东的大亚湾核电站）中核反应的原理是_______（填“相同”或“不同”）的。 （2）发生核聚变时，两个带正电的轻核需要具有很大的动能，以克服它们之间相互作用的静电_______（填“吸引”或“排斥”）力，才能发生核融合。 （3）给托卡马克真空室里的等离子体加热称为“点火”，三个线圈中，首先给等离子体“点火”的是________线圈。根据材料介绍，“被加热的高温等离子体”与“真空室的内壁”_______（填“是”或“不是”）紧密接触的。 （4）2kg海水的提取物质经过核聚变相当于完全燃烧420kg汽油释放的热量。若汽油的热值为4.6×107J/kg，则2kg海水的提取物质经过核聚变可放出________J的热量，这些热量完全被水吸收，可使________kg的水从20℃升高到100°C。 第 1 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