第二十二章 能源与可持续发展（高效培优·单元测试）物理新教材人教版九年级全一册

**基本信息** 本单元卷聚焦人教版九年级物理第22章“能源与可持续发展”，以氢能重卡、熔盐光热电站等科技前沿及“双碳”目标等社会热点为情境，全面考查能源分类、能量转化及可持续发展，适配单元复习，强化物理观念与科学态度。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|16题/32分|能源分类（如潮汐能来源）、能源应用（地热能供暖）|结合趵突泉地热、北斗导航等生活与科技实例| |填空题|6题/12分|能量转化（冰透镜聚光）、物理学史（卢瑟福模型）|融入晋朝冰透镜记载等传统文化素材| |实验题|2题/16分|太阳能电池板吸收因素、太空光伏电池性能|控制变量法探究（面积/光照时间影响），培养科学探究能力| |计算题|3题/30分|太阳能热水器效率、光伏发电功率|联系家庭/学校实际应用，强化能量转化效率计算| |综合题|2题/10分|熔盐电站能量转化、新能源开发前景|跨学科整合工程技术与物理原理，渗透可持续发展责任|

第二十二章 能源与可持续发展 注意事项： 1．测试范围：人教版九年级全一册第22章。 2．考试时间：90分钟 试卷满分：100分。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共16小题，每小题2分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1．下列能源中，不是来自太阳的是（　　） A．风能 B．煤和石油 C．潮汐能 D．生物质能 【答案】C 【详解】除了地热能、潮汐能和核能以外，地球上所有其他能源全部来自太阳能，这是“广义太阳能”，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 2．济南“天下第一泉”趵突泉，泉水在冬季仍能保持约的恒温。该现象主要是由于深层地下水在运移过程中吸收了地热能，济南商河县利用地下热水直接供暖，成为全国首个“地热清洁供暖无烟城”，这体现了自然资源地热能在生活中的应用。以下有关说法中正确的是（　　） A．地热能是从地球内部深处释放的能量，属于可再生能源和清洁能源 B．煤、石油、天然气也埋藏在地下，属于可再生能源 C．冬季泉水温度高于气温，能量会自发地从空气传递到泉水中 D．利用地热能供暖的过程中，地热能转化为电能，再转化为内能 【答案】A 【详解】A．地热能是从地球内部深处释放的能量，地热能可以短时间从自然界得到补充，且对环境影响小，属于可再生能源和清洁能源，故A正确； B．煤、石油、天然气不能短时间内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故B错误； C．热量自发地从高温物体传递到低温物体，冬季泉水温度高于气温，能量会自发地从泉水传递到空气中，故C错误； D．利用地热能供暖的过程中，是通过热传递的方式改变物体的内能，没有能量的转化，故D错误。 故选A。 3．近年来，我国在航天、新能源、人工智能等方面取得重大成就。下列说法正确的是（　　） A．人工智能依托的专用芯片是由超导体材料制成的 B．北斗卫星导航系统是通过电磁波实现定位服务功能 C．“华龙一号”核电站通过核聚变将核能转化为电能 D．中国空间站依靠太阳能电池板供电，太阳能电池板是利用电磁感应原理工作的 【答案】B 【详解】A．芯片是由半导体材料构成的，故A错误； B．北斗卫星导航系统是通过电磁波传递信息，实现定位服务的，故B正确； C．核电站是通过核裂变将核能转化为电能，故C错误； D．太阳能电池板是利用光电效应原理工作的，故D错误。 故选B。 4．随着中国人民生活水平的提高，各种小汽车相继走入了普通家庭。根据生活经验可知，家庭汽车中不能利用的能源是（     ） A．煤炭 B．汽油 C．天然气 D．电 【答案】A 【详解】常见家庭汽车中，传统燃油车使用汽油作为能源，部分家用燃气汽车使用天然气作为能源，新能源电动车使用电能作为能源。目前没有家用汽车以煤炭作为动力能源，因此家庭汽车中不能利用的能源是煤炭。 故选A。 5．2025年六五环境日主题为“美丽中国我先行”。为顺应美丽中国建设新趋势，能源利用需加快向绿色、低碳、循环方向转型。下列关于能量、能源的认识，说法正确的是（     ） A．电能和氢能都是二次能源，也是清洁能源 B．能量的总量保持不变，节能减排没有意义 C．核电站有泄漏风险，不应发展核能的使用 D．太阳内部原子核裂变，释放巨大的能量 【答案】A 【详解】A．电能和氢能都不能直接从自然界获取，属于二次能源，二者使用时对环境污染极小，属于清洁能源，故A正确； B．虽然能量总量保持不变，但能量转化具有方向性，可被人类直接利用的能源是有限的，因此节能减排十分有意义，故B错误； C．核能是清洁的新能源，规范做好安全防护后可以有效缓解能源危机，应当合理发展核能，故C错误； D．太阳内部是氢原子核发生聚变，释放巨大核能，故D错误。 故选A。 6．我国大力发展清洁能源，下图为邯郸市某公司光伏发电项目，下列相关说法正确的是（     ） A．光伏发电站可以将电能转化为光能 B．按照能源分类，光伏发电利用的能源属于不可再生能源 C．随着科技发展，光伏发电站的能源利用率可达100% D．大力发展清洁能源有助于实现“碳达峰”“碳中和”目标 【答案】D 【详解】A．光伏发电是将光能转化为电能，选项中能量转化方向描述错误，故A错误； B．光伏发电利用的是太阳能，太阳能可以源源不断从自然界获取，属于可再生能源，故B错误； C．能量转化过程中不可避免会产生额外能量损耗，能源利用率永远不可能达到100%，故C错误； D．清洁能源相比传统化石能源可以大幅减少二氧化碳排放，因此发展清洁能源有助于实现“碳达峰”“碳中和”目标，故D正确。 故选D。 7．人民的生活离不开煤、石油、天然气这些①，由于这些②在自然界中越来越少且会排放污染物，人们正在寻找理想能源。因为氢能可直接由自然界中的水分解获得，所以叫它③。氢气燃烧之后产物只有水，清洁环保。我们期待氢能的深度开发，我们期待蓝天白云！以上叙述中①②③分别是指（　　） A．化石能源、不可再生能源、二次能源 B．二次能源、可再生能源、一次能源 C．可再生能源、一次能源、二次能源 D．化石能源、二次能源、不可再生能源 【答案】A 【详解】煤、石油、天然气是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，属于化石能源；它们不可能在短期内从自然界中得到补充，故是不可再生能源；氢能是由水分解而来的能源，属于二次能源，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 8．小雪同学下厨房做“西红柿炒蛋”这道菜时，联想到了下列的物理知识，其中正确的是（     ） A．切西红柿前先磨刀，是为了增大压力 B．菜香四溢说明分子在不停地做无规则运动 C．炒菜时使用了天然气，天然气是新能源 D．把鸡蛋往碗沿上一磕，蛋壳就破了，这说明力能改变物体的运动状态 【答案】B 【详解】A．切西红柿前先磨刀，是为了减小受力面积来增大压强，故A错误； B．菜香四溢是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故B正确； C．炒菜时使用了天然气，天然气是化石能源，故C错误； D．把鸡蛋往碗沿上一磕，蛋壳就破了，发生形变，这说明力能改变物体的形状，故D错误。 故选B。 9．张北素有“风的故乡，光的海洋”之称，凭借得天独厚的风能、太阳能资源，以光伏、风电项目产出绿电，点亮万家灯火。关于能源和可持续发展，下列说法正确的是（　　） A．风能、电能都属于一次能源 B．太阳能来源于太阳内部发生的核裂变 C．太阳能热水器可将太阳能转化为内能 D．风力发电代替火力发电，会造成酸雨 【答案】C 【详解】A．风能可以直接从自然界直接获取，属于一次能源；电能需要通过其他能源转换得到，属于二次能源，故A错误； B．太阳能来源于太阳内部氢原子核的核聚变反应，而不是核裂变，故B错误； C．太阳能热水器通过吸收太阳能加热水，将太阳能转化为水的内能，故C正确； D．风能是清洁能源，风力发电代替火力发电会减少酸雨产生，故D错误。 故选C。 10．2025年12月27日，在西昌卫星发射中心，长征三号乙运载火箭拖着长长的尾焰拔地而起，300 s后，整流罩分离，风云四号03星准确进入预定轨道，火箭的第三级使用的燃料是液态氢。下列分析正确的是（     ） A．运载火箭上升过程中燃料燃烧产生的内能转化为机械能 B．液态氢在燃烧过程中热值不断减小 C．液态氢属于可再生能源 D．卫星传递信号是利用超声波 【答案】A 【详解】A．运载火箭上升时，燃料燃烧产生的内能推动火箭运动，转化为火箭的机械能，故A正确； B．热值与燃烧情况无关，液态氢燃烧时热值不变，故B错误； C．液态氢需通过消耗其他能源制取，不是可再生能源，故C错误； D．卫星在太空中传递信号依靠电磁波，超声波无法在真空中传播，故D错误。 故选A。 11．下面关于材料、能源的说法中正确的是（　　） A．“超导材料”可以应用于任何用电器 B．核电站是利用核聚变释放的能量发电的 C．半导体可用于制造芯片，铜属于半导体 D．我国风力资源丰富，风能属于可再生能源 【答案】D 【详解】 A．超导材料的电阻为零，电流流过时不会产生热量，因此不能应用于利用电流热效应工作的用电器，如电饭锅、电热毯等，故A错误； B．目前的核电站都是利用可控的核裂变释放的能量来发电的，而不是核聚变，故B错误； C．半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，常用于制造芯片等电子元件，但铜是优良的导体，不属于半导体，故C错误； D．风能可以从自然界中源源不断地获得，属于可再生能源，故D正确。 故选D 。 12．近年来，我国科技创新能力日益凸显，各种新技术、新能源、新材料、新装置等科技成果不断涌现。下列说法正确的是（　　） A．航天器都有很大的太阳能电池板，太阳能主要来自于太阳内部发生的核聚变反应 B．智能化汽车车内的集成电路完全由超导材料制成 C．奋斗者号万米深潜器在海面下下沉时浮力减小 D．我国第六代战机使用石墨烯电池，给电池充电时，将化学能转化为电能 【答案】A 【详解】A．太阳内部氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能，太阳能电池板利用的太阳能就来源于此，故A正确； B．车内集成电路由硅等为主半导体材料制成，故B错误； C．深潜器在海面下下沉时，海水密度不变、排开海水体积等于自身体积不变，根据，浮力大小不变，故C错误； D．石墨烯电池充电时，是将电能转化为化学能储存起来，故D错误。 故选A。 13．我国为优化能源供给结构，正在大力推进清洁能源体系建设。下列关于能量、能源的说法，正确的是（     ） A．风能属于不可再生能源 B．太阳能属于清洁能源，太阳能热水器是将太阳能转化为内能 C．人类已经可以通过核聚变反应，实现对核能的和平利用 D．只要让煤充分燃烧，就可以做到无污染，它也可以成为清洁能源 【答案】B 【详解】A．风能可以源源不断地从自然界中获取，属于可再生能源，故A错误； B．太阳能在使用过程中不会对环境造成污染，属于清洁能源；太阳能热水器工作时，将太阳能转化为水的内能，故B正确； C．目前人类和平利用核能是通过核裂变反应，核聚变反应还未实现和平利用，故C错误； D．煤充分燃烧时仍会产生二氧化硫、氮氧化物等污染物，会对环境造成污染，不属于清洁能源，故D错误。 故选B。 14．为减少煤炭发电对环境的污染，可采取多种治理措施。下列措施中：①在燃烧前对煤炭进行‌洗选；②燃烧过程中采用低氮燃烧技术；③燃烧后通过脱硫装置，吸收烟气中的二氧化硫。可以采取的是（     ） A．①② B．②③ C．①③ D．①②③ 【答案】D 【详解】①煤炭中含硫，燃烧后生成，是酸雨的主要成因之一，洗选可降低硫含量，减少其排放，故①符合题意； ②低氮燃烧技术通过控制燃烧温度和空气配比，降低氮氧化合物的生成，减轻光化学烟雾和酸雨风险，故②符合题意； ③采用脱硫装置，吸收烟气中的二氧化硫，降低酸雨形成的几率，故③符合题意。 综上，①②③都符合题意，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 15．氢能公交车由氢燃料电池提供能量，通过电动机驱动车辆行驶。工作人员常利用夜间用电低谷期富余的电能来电解水，生成氢气并储存于储氢罐。氢燃料电池工作时，氢气进入电池内部发生反应产生电能，电池工作全程只产生水。下列说法正确的是（     ） A．氢燃料电池产生的电能属于一次能源 B．氢燃料电池的推广使用有利于保护环境 C．氢燃料电池利用氢原子核聚变产生电能 D．能量可以相互转化，所以能量转化没有方向性 【答案】B 【详解】A．氢燃料电池产生的电能是通过氢气和氧气的化学反应将化学能转化而来，属于二次能源，而不是一次能源，故A错误； B．由题可知，氢燃料电池工作时，电池工作全程只产生水，不会产生有害气体等污染物，所以氢燃料电池的推广使用有利于保护环境，故B正确； C．氢燃料电池是利用氢气和氧气之间的化学反应产生电能，将化学能转化为电能，故C错误； D．能量可以相互转化，但能量的转化是有方向性的，故D错误。 故选B。 16．下列事例中，可以表示能量转化或转移具有方向性的是（　　） A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能 B．内能可以自发地从高温物体传递给低温物体，但不能自发地从低温物体传递给高温物体 C．动能可以和重力势能相互转化 D．电能可以转化为内能，内能的一部分也可以转化为电能 【答案】B 【详解】A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能，只能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故A不符合题意； B．内能可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，说明能量转移具有方向性，故B符合题意； C．动能可以和重力势能相互转化，说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故C不符合题意； D．电能可以转化为内能，内能也可以部分地转化为电能，能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故D不符合题意。 故选B。 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共6小题，每空1分，共12分） 17．晋朝《博物志·戏术》中有关于冰透镜的记载：“削冰令圆，举以向日，以艾于后承其影，则得火”，这是利用了冰透镜对阳光有__________作用；太阳辐射出巨大的光和热，是因为太阳内部发生__________（填“核裂变”或“核聚变”）反应导致的。 【答案】 会聚 核聚变 【详解】冰透镜属于中间厚、边缘薄的凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用，可将太阳光会聚到一点，使该点温度升高，从而点燃艾草；太阳内部持续发生核聚变反应，氢原子核在超高温条件下聚合成氦原子核，过程中释放出巨大的能量，这些能量以光和热的形式向外辐射。 18．我国研制的大型太阳能无人机“启明星50”首飞成功。机翼表面覆盖太阳能电池板，太阳能是太阳内部核____________反应而来的，它既是清洁能源又是____________（填“可”或“不可”）再生能源。 【答案】 聚变 可 【详解】[1]太阳内部进行的是氢原子核聚合成氦原子核的核聚变反应。 [2]可再生能源是能够源源不断从自然界获取的能源，太阳能可持续从太阳获取，属于可再生能源。 19．提出“力不是维持物体运动的原因”的科学家是________________；卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子的________________结构模型。 【答案】 伽利略 核式 【详解】[1]根据物理学史，伽利略通过实验研究提出“力不是维持物体运动的原因”，纠正了亚里士多德认为力是维持物体运动原因的错误观点； [2]卢瑟福分析α粒子散射实验的现象后，推测原子中心有一个体积小、质量大的原子核，电子在核外空间绕核运动，进而提出原子的核式结构模型。 20．春节期间，国产AI——Deepseek突然在互联网上刷屏，一举打破了美国在AI领域的部分垄断局面，其出色的阅读和文案能力令众多网友惊叹。Deepseek在工作时将电能转化为其他形式的能量，电能属于___________次能源；Deepseek的通信模块利用电磁波传输信息，电磁波的传播___________介质。 【答案】 二次 不需要 【详解】电能无法直接从自然界获取，需通过其他能源转化而来，因此属于二次能源；电磁波的传播不需要介质，它可以在真空中传播。 21．多地高速物流园区批量投放氢能重卡，助力公路货运碳中和。车辆搭载氢燃料电池，依靠氢气和氧气化学反应发电，电池工作时将___________能转化为电能；氢气无法直接从自然界开采获取，属于___________（选填“一次”或“二次”）能源。 【答案】 化学 二次 【详解】[1]氢燃料电池依靠氢气和氧气的化学反应发电，反应过程中物质储存的化学能转化为电能，因此此处填化学。 [2]按照能源分类标准，一次能源可直接从自然界获取，二次能源需要通过一次能源转化得到。氢气无法直接从自然界开采获取，需借助其他能源制取，属于二次能源。 22．物理学的每一次重大发现，都极大推动了人类文明的进步。物理学家___________通过大量实验最先确定了电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系；20世纪初，物理学家们发现了核能，核能属于___________（填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 焦耳 不可再生 【详解】电流通过导体产生热量的规律即焦耳定律，是由物理学家焦耳通过大量实验最先确定的。 核能依赖的核燃料（如铀）储量有限，消耗后不能在短期内再生，因此属于不可再生能源。 三．实验题（本题共2小题，共16分） 23．图甲是道路两边的太阳能路灯，它由太阳能电池板、控制器、蓄电池组、LED发光二极管、灯杆及灯具外壳组成、它的结构示意图如图乙，工作时能量流程图如图丙。该灯杆顶端是太阳能电池板，白天光线强时，开关S打到b处，太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚光线弱时，开关S打到c处，蓄电池为LED 灯供电照明。 (1)图乙中，开关S打到b处，“铅酸蓄电池”在电路中相当于_________；开关S打到c处，“铅酸蓄电池”在电路中相当于_________（以上均选填“电源”或“用电器”）。 (2)图 丙中流程②是蓄电池给LED 灯供电过程，蓄电池的能量转化过程是蓄电池的________能转化为_______能。 (3)某兴趣小组想探究太阳能电池板吸收太阳能的多少与哪些因素有关，为此他们提出了如下猜想： 猜想1：与太阳能电池板的面积有关； 猜想2：与太阳能电池板的光照时间有关； 猜想3：与太阳能电池板的颜色有关。 根据以上猜想，他们把不同大小、涂有不同颜色的太阳能电池板正对太阳光照射不同的时间，然后再分别让它们对规格相同的小灯泡供电直到小灯泡熄灭（过程中电路及小灯泡完好无故障），并记录小灯泡发光时间于下表中： 序号 太阳能电池板的面积（m²） 光照时间 （min） 太阳能电池板表面所涂颜色 小灯泡发光时间 （s） 1 0.1 10 黑色 180 2 0.1 10 绿色 120 3 0.1 10 白色 30 4 0.2 10 黑色 360 5 0.3 10 黑色 540 6 0.1 20 黑色 360 7 0.1 30 黑色 540 ①要验证猜想1，需要分析表中 _____________（填表中的序号）三组数据； ②分析表中1、6、7三组数据， 可以验证猜想_______（选填“1”，“2”或“3”）是正确的。 ③分析表中数据还可得到：太阳能电池板表面涂层用 _______色最好。 ④小组同学提出了一个疑问：如果该地因天气原因光照时间较短，但仍想使太阳能电池板达到足够的发电量，请提出你的解决办法（写出一种即可）：__________________________________________________ 。 【答案】(1) 用电器 电源 (2) 化学 电 (3) 1、4、5 2 黑 增大太阳能电池板的面积 【详解】（1）[1]开关S打到b处，太阳能电池板为蓄电池充电，此时铅酸蓄电池消耗电能，相当于用电器。 [2]开关S打到c处，蓄电池为LED灯供电，此时铅酸蓄电池提供电能，相当于电源。 （2）蓄电池给LED灯供电时，将蓄电池内部的化学能转化为电能，为LED提供电力。 （3）[1]验证猜想1（与太阳能电池板的面积有关），需控制光照时间、颜色相同，面积不同，故需要分析1、4、5三组数据。 [2]表中1、6、7三组数据，面积、颜色相同，光照时间不同，可验证猜想2（与光照时间有关）。 [3]分析1、2、3组数据，面积、光照时间相同，黑色涂层的太阳能电池板使小灯泡发光时间最长，故太阳能电池板表面涂层用黑色最好。 [4]光照时间较短时，可通过增大太阳能电池板的面积，来吸收更多太阳能，从而达到足够发电量。所以解决办法可以是增大太阳能电池板的面积。 24．太空光伏电池是航天器的核心部件，它像一台“微型发电机”，能将太阳能直接转换为电能，但需要在地球大气层外的极端环境中保持良好性能。某实验小组想探究太空光伏电池的性能与哪些因素有关，提出了以下猜想： 猜想1：与电池工作温度有关 猜想2：与光照强度有关 实验思路：在每组设定的环境条件下进行实验，计算出太空光伏电池的输出功率。实验过程：将一块三结砷化镓电池（太空光伏电池的一种）与一个阻值恒定的电阻连接，共同置于模拟太空环境的实验舱中，进行实验后，将实验数据记录在下表中。 序号 光照强度E/（W·m-2） 电池工作温度T/℃ 输出功率P/W 1 600 28 0.86 2 1361 -100 1.76 3 1361 28 1.25 实验结论： (1)太阳能是___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。电能是___________（选填“一次”或“二次”）能源。 (2)在该实验中，比较___________的大小来评估太空光伏电池性能的优劣最合理。 (3)要验证猜想1是否正确，应选择序号为___________的两组数据进行分析，并可以初步得到结论：当光照强度相同时，___________。 (4)要验证猜想2是否正确，应选择序号为___________的两组数据进行分析，并可以初步得到结论：___________。 (5)太空光伏电池的输出功率还可能与哪些因素有关，请你提出一个可以探究的科学问题：___________。 【答案】(1) 可再生 二次 (2)太空光伏电池的输出功率 (3) 2、3 电池工作温度越低，太空光伏电池的输出功率越大 (4) 1、3 当电池工作温度相同时，光照强度越强，太空光伏电池的输出功率越大 (5)太空光伏电池的输出功率与电池的材料是否有关？ 【详解】（1）太阳能可源源不断从自然界获取，属于可再生能源；电能需要通过其他能源转化得到，无法直接从自然界获取，属于二次能源。 （2）根据题干实验设计，实验通过计算太空光伏电池的输出功率判断性能，因此用输出功率大小评估性能优劣最合理。 （3）验证猜想1：性能与工作温度有关，需用控制变量法保持光照强度相同，改变工作温度，因此选序号2、3的两组数据；根据数据可得结论：光照强度相同时，电池工作温度越低，输出功率越大。 （4）验证猜想2：性能与光照强度有关，需控制工作温度相同，改变光照强度，因此选序号1、3的两组数据；根据数据可得结论：工作温度相同时，光照强度越大，太空光伏电池的输出功率越大。 （5）提出合理的可探究问题即可，例如探究输出功率和电池材料、光照角度、电池面积等的关系都符合要求。 四．计算题（本题共3小题，共30分） 25．曲靖市某家庭安装了一台太阳能热水器。已知太阳能热水器接收太阳能的总有效面积为，每小时每平方米接收的太阳能约为，热水器内装有100kg水，水的初温为20℃。求： (1)若该热水器接收的太阳能全部被水吸收，照射2小时水温升高多少℃？[] (2)实际使用中，水温升高值往往比计算结果小，请写出两条原因。 【答案】(1)20℃ (2)太阳能热水器吸收太阳能时会有部分散失；水在升温过程中也会向周围散热；热水器表面反射部分太阳光等 【详解】（1）2小时接收的太阳能，水吸收的热量 水升高的温度 （2）实际使用中，水温升高值往往比计算结果小，因为太阳能热水器吸收太阳能时会有部分散失；水在升温过程中也会向周围散热；热水器表面反射部分太阳光等。 26．如图是带有电加热功能的太阳能热水器的结构简图。 (1)集热器可以吸收太阳辐射能量，使水温升高。 ①这是将________能转化为________能，太阳能是________（选填“可再生”“不可再生”）能源； ②热水器中水的质量为40 kg。某段时间内集热器接收到太阳辐射能量，使水温升高了25℃。已知，求该过程中热水器的能量转化效率________。 (2)电加热器的额定电压为220 V，额定功率为3300 W。为保护电路，需安装空气开关，现有C10和C16两种规格的空气开关，C10所允许的最大电流是10 A，C16所允许的最大电流是16 A，通过计算说明应选用哪种空气开关。 【答案】(1) 太阳 内 可再生 (2)应选用C16规格的空气开关 【详解】（1）[1][2]能量转化与能源判断：集热器吸收太阳光的能量，对水加热，将太阳能转化为水的内能。 [3]太阳能可以源源不断从自然界获得，因此属于可再生能源。 [4]水吸收的热量为 能量转化效率公式为 （2）电加热器正常工作的额定电流 因为 C10允许的最大电流小于电加热器的额定电流，无法满足工作要求，因此应选用允许最大电流为16A的C16规格空气开关。 27．太阳能光伏发电系统（简称光伏发电），是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的新型发电系统。某学校在教学楼顶安装了受光面积为，发电总功率为21kW的光伏发电系统，如图所示。 (1)一天的有效光照时间是10小时，该系统每天能发电多少千瓦时？ (2)若学校每间教室装有10盏40W的灯，和一套500W的多媒体播放系统，那么该发电系统可满足多少间教室同时全电功率上课？（结果保留整数） (3)已知太阳平均辐射到地面的辐射功率为，那么该发电系统的发电效率是多少？（结果百分号前保留整数） 【详解】（1）已知光伏发电系统的发电总功率为，有效光照时间，根据电功计算公式，代入数值可得每日发电量 （2）10盏的灯的总功率为 加上的多媒体系统，单间教室总功率为 再用系统总发电功率除以单间教室的用电功率，得到可同时供电的教室数 保留整数且不能超过系统总功率的负载上限，取整数23。 （3）太阳能辐射到该系统受光面积上的总入射功率：已知太阳辐射功率为，受光面积为，总入射功率为 发电效率为系统发电功率与太阳能入射总功率的比值，即 五．综合题（本题共2小题，共10分） 28．如图1所示是建立在戈壁滩上的熔盐塔式光热电站，其工作原理如图2所示。计算机控制1.2万多面定日镜的反射方向，持续地将太阳光聚集在高的吸热塔塔顶的吸热器上，单面定日镜面积约为。该地区每天平均日照时长约，辐射照度约。吸热器设计要求入口熔盐温度约290℃，出口熔盐温度约560℃。熔盐在吸热器吸热后向下流入高温熔盐罐，热泵将它打入蒸汽发生器，与其中的冷水进行热交换，产生高温高压的蒸汽，蒸汽推动汽轮发电机发电。经过蒸汽发生器的熔盐，放出热量后回到低温熔盐罐。该电站利用高温熔盐罐把多余的热量储存起来，夜晚再把储存的热量释放出来用于发电，可以实现连续稳定的电力输出。 (1)该熔盐发电站能量转移和转化情况是___ ，____，_____。 (2)该熔盐发电站单面定日镜每天获取的光能约_________kW·h。 (3)吸热塔建造的很高，你认为原因是_________。 (4)在选择熔盐时，下列属性符合要求的是 。 A．熔点高、粘度大、导热性差 B．熔点低、粘度小、导热性好 C．熔点高、粘度小、导热性好 D．熔点低、粘度大、导热性好 【答案】(1) 内能 内能 机械能 (2)874 (3)获得更多的光能 (4)B 【详解】（1）太阳光被聚集后加热熔盐，光能转化为熔盐的内能；内能加热水产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机转动，内能转化为汽轮机的机械能；汽轮机带动发电机发电，机械能转化为电能。 （2）总功率 每天日照，获取的光能约为 （3）电站需要在上万面定日镜布置在广阔地面上，高塔可以避免定日镜相互遮挡，让更多位置的定日镜都能将太阳光反射到塔顶吸热器，获得更多的光能。 （4）熔盐需要在290~560℃保持液态流动，因此熔点需要低于工作温度（即熔点低）；粘度小方便熔盐流动泵送；导热性好才能高效完成吸热和热交换，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 29．目前能源问题日渐严重，现在全世界都非常重视能源问题，一方面大力发展科学技术，努力开发和利用新能源；另一方面想方设法提高能源利用率，并重视节约能源。 尽管目前能源相当短缺，但是能源的开发前景是广阔的。 第一，地球上的水相当丰富，如果高效地把水分解成氢气和氧气，然后充分利用氢能，世界的能源问题可以得到解决。 第二，一旦可控核聚变能够实现，可以说将永远解决人类能源的需求。聚变的核燃料，储量非常丰富，假如地球上储量的1%被加以利用，依照现在的能源消耗计算，可满足人类未来几亿年对能源的需求。 第三，太阳能是取之不尽、用之不竭的，太阳内部不断地进行核反应，一年中辐射到地面的总能量为，等于全世界一年生产的总能量之和的两万多倍。但由于太阳能太分散，现在太阳能的利用规模很小，在到达地面的能量中，被人类直接利用的只有万分之零点一，如果提高光电转换效率，我们将可以大规模地直接利用太阳能发电。 第四，随着科技的发展，人类像发现核能一样，还会不断发现其他新能源并生产人造能源。 (1)出门随手关灯是为了___________。 (2)目前除了核聚变这一种核反应，还有的核反应是___________。目前人类___________（选填“是”或“不是”）采用核聚变来作为核电站的电能的生产方式。 (3)我国目前利用太阳能发电的技术世界领先，在发生光电转换的过程中我们___________（选填“能”或“不能”）把收集到的太阳能都转化为电能。 【答案】(1)节约能源 (2) 核裂变 不是 (3)不能 【详解】（1）出门随手关灯可减少不必要的电能消耗，其目的是节约能源，契合题干中重视节约能源的相关表述。 （2）[1]核反应主要包含核聚变与核裂变两种类型，因此除核聚变外的核反应为核裂变； [2]当前可控核聚变技术尚未实现商业化应用，核电站是依靠核裂变释放的能量来发电的，所以人类不是采用核聚变作为核电站电能的生产方式。 （3）在光电转换过程中会存在能量损耗，且现有光电转换效率并非100%，因此不能将收集到的太阳能全部转化为电能。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二十二章 能源与可持续发展 注意事项： 1．测试范围：人教版九年级全一册第22章。 2．考试时间：90分钟 试卷满分：100分。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共16小题，每小题2分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1．下列能源中，不是来自太阳的是（　　） A．风能 B．煤和石油 C．潮汐能 D．生物质能 2．济南“天下第一泉”趵突泉，泉水在冬季仍能保持约的恒温。该现象主要是由于深层地下水在运移过程中吸收了地热能，济南商河县利用地下热水直接供暖，成为全国首个“地热清洁供暖无烟城”，这体现了自然资源地热能在生活中的应用。以下有关说法中正确的是（　　） A．地热能是从地球内部深处释放的能量，属于可再生能源和清洁能源 B．煤、石油、天然气也埋藏在地下，属于可再生能源 C．冬季泉水温度高于气温，能量会自发地从空气传递到泉水中 D．利用地热能供暖的过程中，地热能转化为电能，再转化为内能 3．近年来，我国在航天、新能源、人工智能等方面取得重大成就。下列说法正确的是（　　） A．人工智能依托的专用芯片是由超导体材料制成的 B．北斗卫星导航系统是通过电磁波实现定位服务功能 C．“华龙一号”核电站通过核聚变将核能转化为电能 D．中国空间站依靠太阳能电池板供电，太阳能电池板是利用电磁感应原理工作的 4．随着中国人民生活水平的提高，各种小汽车相继走入了普通家庭。根据生活经验可知，家庭汽车中不能利用的能源是（     ） A．煤炭 B．汽油 C．天然气 D．电 5．2025年六五环境日主题为“美丽中国我先行”。为顺应美丽中国建设新趋势，能源利用需加快向绿色、低碳、循环方向转型。下列关于能量、能源的认识，说法正确的是（     ） A．电能和氢能都是二次能源，也是清洁能源 B．能量的总量保持不变，节能减排没有意义 C．核电站有泄漏风险，不应发展核能的使用 D．太阳内部原子核裂变，释放巨大的能量 6．我国大力发展清洁能源，下图为邯郸市某公司光伏发电项目，下列相关说法正确的是（     ） A．光伏发电站可以将电能转化为光能 B．按照能源分类，光伏发电利用的能源属于不可再生能源 C．随着科技发展，光伏发电站的能源利用率可达100% D．大力发展清洁能源有助于实现“碳达峰”“碳中和”目标 7．人民的生活离不开煤、石油、天然气这些①，由于这些②在自然界中越来越少且会排放污染物，人们正在寻找理想能源。因为氢能可直接由自然界中的水分解获得，所以叫它③。氢气燃烧之后产物只有水，清洁环保。我们期待氢能的深度开发，我们期待蓝天白云！以上叙述中①②③分别是指（　　） A．化石能源、不可再生能源、二次能源 B．二次能源、可再生能源、一次能源 C．可再生能源、一次能源、二次能源 D．化石能源、二次能源、不可再生能源 8．小雪同学下厨房做“西红柿炒蛋”这道菜时，联想到了下列的物理知识，其中正确的是（     ） A．切西红柿前先磨刀，是为了增大压力 B．菜香四溢说明分子在不停地做无规则运动 C．炒菜时使用了天然气，天然气是新能源 D．把鸡蛋往碗沿上一磕，蛋壳就破了，这说明力能改变物体的运动状态 9．张北素有“风的故乡，光的海洋”之称，凭借得天独厚的风能、太阳能资源，以光伏、风电项目产出绿电，点亮万家灯火。关于能源和可持续发展，下列说法正确的是（　　） A．风能、电能都属于一次能源 B．太阳能来源于太阳内部发生的核裂变 C．太阳能热水器可将太阳能转化为内能 D．风力发电代替火力发电，会造成酸雨 10．2025年12月27日，在西昌卫星发射中心，长征三号乙运载火箭拖着长长的尾焰拔地而起，300 s后，整流罩分离，风云四号03星准确进入预定轨道，火箭的第三级使用的燃料是液态氢。下列分析正确的是（     ） A．运载火箭上升过程中燃料燃烧产生的内能转化为机械能 B．液态氢在燃烧过程中热值不断减小 C．液态氢属于可再生能源 D．卫星传递信号是利用超声波 11．下面关于材料、能源的说法中正确的是（　　） A．“超导材料”可以应用于任何用电器 B．核电站是利用核聚变释放的能量发电的 C．半导体可用于制造芯片，铜属于半导体 D．我国风力资源丰富，风能属于可再生能源 12．近年来，我国科技创新能力日益凸显，各种新技术、新能源、新材料、新装置等科技成果不断涌现。下列说法正确的是（　　） A．航天器都有很大的太阳能电池板，太阳能主要来自于太阳内部发生的核聚变反应 B．智能化汽车车内的集成电路完全由超导材料制成 C．奋斗者号万米深潜器在海面下下沉时浮力减小 D．我国第六代战机使用石墨烯电池，给电池充电时，将化学能转化为电能 13．我国为优化能源供给结构，正在大力推进清洁能源体系建设。下列关于能量、能源的说法，正确的是（     ） A．风能属于不可再生能源 B．太阳能属于清洁能源，太阳能热水器是将太阳能转化为内能 C．人类已经可以通过核聚变反应，实现对核能的和平利用 D．只要让煤充分燃烧，就可以做到无污染，它也可以成为清洁能源 14．为减少煤炭发电对环境的污染，可采取多种治理措施。下列措施中：①在燃烧前对煤炭进行‌洗选；②燃烧过程中采用低氮燃烧技术；③燃烧后通过脱硫装置，吸收烟气中的二氧化硫。可以采取的是（     ） A．①② B．②③ C．①③ D．①②③ 15．氢能公交车由氢燃料电池提供能量，通过电动机驱动车辆行驶。工作人员常利用夜间用电低谷期富余的电能来电解水，生成氢气并储存于储氢罐。氢燃料电池工作时，氢气进入电池内部发生反应产生电能，电池工作全程只产生水。下列说法正确的是（     ） A．氢燃料电池产生的电能属于一次能源 B．氢燃料电池的推广使用有利于保护环境 C．氢燃料电池利用氢原子核聚变产生电能 D．能量可以相互转化，所以能量转化没有方向性 16．下列事例中，可以表示能量转化或转移具有方向性的是（　　） A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能 B．内能可以自发地从高温物体传递给低温物体，但不能自发地从低温物体传递给高温物体 C．动能可以和重力势能相互转化 D．电能可以转化为内能，内能的一部分也可以转化为电能 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共6小题，每空1分，共12分） 17．晋朝《博物志·戏术》中有关于冰透镜的记载：“削冰令圆，举以向日，以艾于后承其影，则得火”，这是利用了冰透镜对阳光有__________作用；太阳辐射出巨大的光和热，是因为太阳内部发生__________（填“核裂变”或“核聚变”）反应导致的。 18．我国研制的大型太阳能无人机“启明星50”首飞成功。机翼表面覆盖太阳能电池板，太阳能是太阳内部核____________反应而来的，它既是清洁能源又是____________（填“可”或“不可”）再生能源。 19．提出“力不是维持物体运动的原因”的科学家是________________；卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子的________________结构模型。 20．春节期间，国产AI——Deepseek突然在互联网上刷屏，一举打破了美国在AI领域的部分垄断局面，其出色的阅读和文案能力令众多网友惊叹。Deepseek在工作时将电能转化为其他形式的能量，电能属于___________次能源；Deepseek的通信模块利用电磁波传输信息，电磁波的传播___________介质。 21．多地高速物流园区批量投放氢能重卡，助力公路货运碳中和。车辆搭载氢燃料电池，依靠氢气和氧气化学反应发电，电池工作时将___________能转化为电能；氢气无法直接从自然界开采获取，属于___________（选填“一次”或“二次”）能源。 22．物理学的每一次重大发现，都极大推动了人类文明的进步。物理学家___________通过大量实验最先确定了电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系；20世纪初，物理学家们发现了核能，核能属于___________（填“可再生”或“不可再生”）能源。 三．实验题（本题共2小题，共16分） 23．图甲是道路两边的太阳能路灯，它由太阳能电池板、控制器、蓄电池组、LED发光二极管、灯杆及灯具外壳组成、它的结构示意图如图乙，工作时能量流程图如图丙。该灯杆顶端是太阳能电池板，白天光线强时，开关S打到b处，太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚光线弱时，开关S打到c处，蓄电池为LED 灯供电照明。 (1)图乙中，开关S打到b处，“铅酸蓄电池”在电路中相当于_________；开关S打到c处，“铅酸蓄电池”在电路中相当于_________（以上均选填“电源”或“用电器”）。 (2)图 丙中流程②是蓄电池给LED 灯供电过程，蓄电池的能量转化过程是蓄电池的________能转化为_______能。 (3)某兴趣小组想探究太阳能电池板吸收太阳能的多少与哪些因素有关，为此他们提出了如下猜想： 猜想1：与太阳能电池板的面积有关； 猜想2：与太阳能电池板的光照时间有关； 猜想3：与太阳能电池板的颜色有关。 根据以上猜想，他们把不同大小、涂有不同颜色的太阳能电池板正对太阳光照射不同的时间，然后再分别让它们对规格相同的小灯泡供电直到小灯泡熄灭（过程中电路及小灯泡完好无故障），并记录小灯泡发光时间于下表中： 序号 太阳能电池板的面积（m²） 光照时间 （min） 太阳能电池板表面所涂颜色 小灯泡发光时间 （s） 1 0.1 10 黑色 180 2 0.1 10 绿色 120 3 0.1 10 白色 30 4 0.2 10 黑色 360 5 0.3 10 黑色 540 6 0.1 20 黑色 360 7 0.1 30 黑色 540 ①要验证猜想1，需要分析表中 _____________（填表中的序号）三组数据； ②分析表中1、6、7三组数据， 可以验证猜想_______（选填“1”，“2”或“3”）是正确的。 ③分析表中数据还可得到：太阳能电池板表面涂层用 _______色最好。 ④小组同学提出了一个疑问：如果该地因天气原因光照时间较短，但仍想使太阳能电池板达到足够的发电量，请提出你的解决办法（写出一种即可）：_________________________________________ 。 24．太空光伏电池是航天器的核心部件，它像一台“微型发电机”，能将太阳能直接转换为电能，但需要在地球大气层外的极端环境中保持良好性能。某实验小组想探究太空光伏电池的性能与哪些因素有关，提出了以下猜想： 猜想1：与电池工作温度有关 猜想2：与光照强度有关 实验思路：在每组设定的环境条件下进行实验，计算出太空光伏电池的输出功率。实验过程：将一块三结砷化镓电池（太空光伏电池的一种）与一个阻值恒定的电阻连接，共同置于模拟太空环境的实验舱中，进行实验后，将实验数据记录在下表中。 序号 光照强度E/（W·m-2） 电池工作温度T/℃ 输出功率P/W 1 600 28 0.86 2 1361 -100 1.76 3 1361 28 1.25 实验结论： (1)太阳能是___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。电能是___________（选填“一次”或“二次”）能源。 (2)在该实验中，比较___________的大小来评估太空光伏电池性能的优劣最合理。 (3)要验证猜想1是否正确，应选择序号为___________的两组数据进行分析，并可以初步得到结论：当光照强度相同时，___________。 (4)要验证猜想2是否正确，应选择序号为___________的两组数据进行分析，并可以初步得到结论：___________。 (5)太空光伏电池的输出功率还可能与哪些因素有关，请你提出一个可以探究的科学问题：___________。 四．计算题（本题共3小题，共30分） 25．曲靖市某家庭安装了一台太阳能热水器。已知太阳能热水器接收太阳能的总有效面积为，每小时每平方米接收的太阳能约为，热水器内装有100kg水，水的初温为20℃。求： (1)若该热水器接收的太阳能全部被水吸收，照射2小时水温升高多少℃？[] (2)实际使用中，水温升高值往往比计算结果小，请写出两条原因。 26．如图是带有电加热功能的太阳能热水器的结构简图。 (1)集热器可以吸收太阳辐射能量，使水温升高。 ①这是将________能转化为________能，太阳能是________（选填“可再生”“不可再生”）能源； ②热水器中水的质量为40 kg。某段时间内集热器接收到太阳辐射能量，使水温升高了25℃。已知，求该过程中热水器的能量转化效率________。 (2)电加热器的额定电压为220 V，额定功率为3300 W。为保护电路，需安装空气开关，现有C10和C16两种规格的空气开关，C10所允许的最大电流是10 A，C16所允许的最大电流是16 A，通过计算说明应选用哪种空气开关。 27．太阳能光伏发电系统（简称光伏发电），是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的新型发电系统。某学校在教学楼顶安装了受光面积为，发电总功率为21kW的光伏发电系统，如图所示。 (1)一天的有效光照时间是10小时，该系统每天能发电多少千瓦时？ (2)若学校每间教室装有10盏40W的灯，和一套500W的多媒体播放系统，那么该发电系统可满足多少间教室同时全电功率上课？（结果保留整数） (3)已知太阳平均辐射到地面的辐射功率为，那么该发电系统的发电效率是多少？（结果百分号前保留整数） 五．综合题（本题共2小题，共10分） 28．如图1所示是建立在戈壁滩上的熔盐塔式光热电站，其工作原理如图2所示。计算机控制1.2万多面定日镜的反射方向，持续地将太阳光聚集在高的吸热塔塔顶的吸热器上，单面定日镜面积约为。该地区每天平均日照时长约，辐射照度约。吸热器设计要求入口熔盐温度约290℃，出口熔盐温度约560℃。熔盐在吸热器吸热后向下流入高温熔盐罐，热泵将它打入蒸汽发生器，与其中的冷水进行热交换，产生高温高压的蒸汽，蒸汽推动汽轮发电机发电。经过蒸汽发生器的熔盐，放出热量后回到低温熔盐罐。该电站利用高温熔盐罐把多余的热量储存起来，夜晚再把储存的热量释放出来用于发电，可以实现连续稳定的电力输出。 (1)该熔盐发电站能量转移和转化情况是___ ，____，_____。 (2)该熔盐发电站单面定日镜每天获取的光能约_________kW·h。 (3)吸热塔建造的很高，你认为原因是_________。 (4)在选择熔盐时，下列属性符合要求的是 。 A．熔点高、粘度大、导热性差 B．熔点低、粘度小、导热性好 C．熔点高、粘度小、导热性好 D．熔点低、粘度大、导热性好 29．目前能源问题日渐严重，现在全世界都非常重视能源问题，一方面大力发展科学技术，努力开发和利用新能源；另一方面想方设法提高能源利用率，并重视节约能源。 尽管目前能源相当短缺，但是能源的开发前景是广阔的。 第一，地球上的水相当丰富，如果高效地把水分解成氢气和氧气，然后充分利用氢能，世界的能源问题可以得到解决。 第二，一旦可控核聚变能够实现，可以说将永远解决人类能源的需求。聚变的核燃料，储量非常丰富，假如地球上储量的1%被加以利用，依照现在的能源消耗计算，可满足人类未来几亿年对能源的需求。 第三，太阳能是取之不尽、用之不竭的，太阳内部不断地进行核反应，一年中辐射到地面的总能量为，等于全世界一年生产的总能量之和的两万多倍。但由于太阳能太分散，现在太阳能的利用规模很小，在到达地面的能量中，被人类直接利用的只有万分之零点一，如果提高光电转换效率，我们将可以大规模地直接利用太阳能发电。 第四，随着科技的发展，人类像发现核能一样，还会不断发现其他新能源并生产人造能源。 (1)出门随手关灯是为了___________。 (2)目前除了核聚变这一种核反应，还有的核反应是___________。目前人类___________（选填“是”或“不是”）采用核聚变来作为核电站的电能的生产方式。 (3)我国目前利用太阳能发电的技术世界领先，在发生光电转换的过程中我们___________（选填“能”或“不能”）把收集到的太阳能都转化为电能。 / 学科网（北京）股份有限公司 $