第二十二章 能源与可持续发展（举一反三·单元复习讲义）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理单元复习讲义以“知识框架+知识精讲”构建能源与可持续发展的系统体系，通过情景导入结合分类表格、要点归纳呈现知识脉络，涵盖能源分类、新能源发展、节能方案三大核心知识点，突出核能不可再生、能源危机与环境问题等重难点及内在联系。 讲义亮点在于“情境化问题+分层练习”设计，如例2结合“人造太阳”考查核聚变体现科学思维，变式3-2通过节能小屋设计培养科学探究能力，课后作业含实验题（太阳能电池板能量吸收研究）和阅读题（人造太阳技术）落实科学态度与责任。节能方案答题模板等方法指导，助力不同学生掌握，支持教师精准教学。

第二十二章 能源与可持续发展 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+3个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 能源是社会发展的基石。我们每天都在消耗各种各样的能源，有的可以源源不断得到补充，有的消耗之后就无法再生。能源在造福人类的同时，也带来资源枯竭、环境污染等挑战。能源有哪些分类？ 知识归纳 【知识点1 能源利用的现状和面临的挑战】 1.能源分类 （1）一次能源： 从自然界获取。 煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能。 （2）二次能源：消耗一次能源得到，不能直接开采。电能、汽油、柴油、酒精（ 是最典型二次能源） （3）可再生能源：短期内可以源源不断从自然界得到补充的能源 、 、 、 。 （4）不可再生能源：消耗后短时间无法补充化石能源（ 、 、 ）、核能。 易错：核能属于不可再生能源。 （5）化石能源： 、 、 ，亿万年前动植物形成，属于一次、不可再生能源。 2.能源利用现状 （1）目前人类主要消耗能源：化石能源（ 、 、 ），占比最大。 （2）化石能源属于不可再生，储量有限，越用越少，出现 。 （3）社会发展，人类对能源的需求量急剧增长。 3.能源利用面临两大挑战 1.能源危机：化石能源储量有限、不可再生；社会能源消耗越来越大，资源日趋枯竭。 2.环境问题：化石能源大量燃烧带来污染。 （1）排放大量二氧化碳 → 温室效应，全球变暖 （2）排放二氧化硫、氮氧化物 → 酸雨 （3）产生粉尘废气 → 大气污染。 （4）核电站：核废料会产生核污染，需要妥善处理。 4.应对措施 （1）节约现有能源，提高能源利用率 （2）开发利用新能源、可再生能源（太阳能、风能等） 【例1】（25-26•九年级下·辽宁锦州•期末）能源家族中：①煤炭；②汽油；③石油；④天然气；⑤水能；⑥风能；⑦柴薪；⑧电能；⑨太阳能；⑩潮汐能；⑪核能，属于化石能源的是________；属于一次能源的是________；属于二次能源的是________。（均填序号） 【变式1-1】（25-26•九年级下·天津红桥•期末）与世界能源结构相比，我国的能源结构存在不足，如下图片所示。以下措施有利于优化我国能源结构的是（　　） A．继续发挥产煤大国的优势 B．减小石油和天然气的比重 C．严控核能、水能的开发 D．加大可再生能源的开发和利用力度 【变式1-2】（25-26•九年级下·河北承德•期末）在我国提出“碳达峰，碳中和”的双碳目标下，如图所示为燃煤电厂氮氧化物排放标准的变化情况。关于此图及相关背景知识的分析，说法正确的是（    ） A．燃煤电厂是利用了电动机生产电能 B．氮氧化物的排放不会造成酸雨污染 C．继续使用燃煤就不能实现双碳目标 D．提升排放标准助推了绿色能源利用 【知识点2 新能源的发展】 1.核能 （1）原子核由 和 组成，原子核分裂或者聚合释放巨大能量叫 。 （2）获取核能两种途径： 、 。 （3）核裂变（重核分裂） ①概念：质量较大的原子核分裂成几个质量较小的原子核，释放能量。 ②链式反应：铀核受中子轰击发生裂变，放出新中子，继续轰击其他铀核，持续反应。 ③可控链式反应： 、 。 ④不可控链式反应：原子弹。 ⑤核电站能量转化：核能→内能→机械能→电能 ⑥核能类别： 能源、 能源。 ⑦问题：核废料具有放射性，要特殊处理。 （4）核聚变（轻核聚合，热核反应） ①概念：质量很小的原子核，在超高温下结合成较重原子核，释放巨大能量。 ②应用：氢弹（不可控）；太阳内部持续发生核聚变。 ③现状：人类目前还无法实现可控核聚变发电。 2.太阳能 （1）太阳能量来源：太阳内部时刻发生 。 （2）太阳能分类： 、 。 （3）太阳能两大利用方式 ① 光热转换：太阳能热水器，太阳能→内能。 ② 光电转换：太阳能电池（光伏板），太阳能→电能。 （4）化石能源的由来：煤、石油、天然气，本质是远古生物储存下来的 。 （5）太阳能优点：可再生、清洁无污染、储量巨大。 缺点：受天气、昼夜季节影响，能量分散。 【例2】（25-26•九年级下·北京平谷•期末）在中国合肥EAST控制大厅，“人造太阳”正以上亿度在“燃烧”，比太阳中心的温度还要高近7倍，它的反应过程如图乙所示，该过程是通过___________（选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能。 【变式2-1】（25-26•九年级下·江西萍乡•期末）下列说法中正确的是（  ） A．煤、太阳能、天然气都是可再生能源 B．原子是由原子核和核外电子组成的 C．卫星通信、移动通信都是利用超声波来传递信息的 D．目前核电站获得核能的途径是核裂变 【变式2-2】（25-26•九年级下·吉林四平•期末）彩虹太阳能无人机（如图所示）机身轻巧，其机身的材料主要是我国自主研发的蒙皮材料，无人机的机身表面布满太阳能电池板，依靠太阳能提供全机能源。无人机有8个电动螺旋桨，电动螺旋桨在通电后高速旋转，不断将空气向后推，给无人机提供前进的推力。这种无人机一次飞行可长达数月甚至数年，就算完成持久性任务，也无须进行频繁地更替轮换，所以它被作为未来“准卫星”的雏形。将来可能广泛应用于重大自然灾害预警、常态化海域监管、应急抢险救灾、反恐维稳等公共事业领域，以及偏远地区互联网无线接入、移动通信、数字电视、广播等商业及产业类领域。 (1)彩虹太阳能无人机以太阳能作为驱动能源，太阳能属于______（填“可再生”或“不可再生”）能源； (2)彩虹太阳能无人机在白天将多余的能量储存在蓄电池中，在夜晚通过蓄电池将化学能转化为______能使无人机持续飞行； (3)彩虹太阳能无人机可用于偏远地区互联网无线接入、移动通信、数字电视、广播等商业及产业类领域，此时无人机是依靠______（选填“电磁波”或“超声波”）来传递信息的。 【知识点3 为节约能源设计方案】 1.核心原理： 。散失的热不能自动回收，所以会有能源危机，需要节 能。 2.节能两大思路 ① ，减少浪费。 ② 。 3.常用节能方案（答题直接套） 家庭：随手关灯、用节能电器、空调合理控温、使用太阳能设备。 社会：绿色出行、推广风电/太阳能、改进机器减少热损耗、余热再利用。 4.理想能源四条件：储量大、价格低、技术成熟、清洁安全。 5.可持续发展做法：节能提效 + 开发新能源 + 减少污染。 6. 易错点：节能≠节约能量，是节约 ，总能量永远守恒。 【例3】（25-26•九年级下·黑龙江大兴安岭•期末）在“建设节约型社会”的今天，下列做法不符合这种精神的是（　　） A．电视机只用遥控器关机而未断开电源 B．使用高效节能型的用电设备 C．离开房间时，随手关灯 D．夏季用空调时，把设定温度适当提高 【变式3-1】（25-26•九年级下·上海松江•期末）随着生活水平的不断提高，家用电器种类越来越多，电能的消耗也逐渐增大。实践小组对家庭用电情况产生了研究兴趣，并进行了调查研究。 任务一：小组成员对各自家庭2022年下半年的用电情况进行了调研，并制作了所调查家庭下半年每月平均电费统计表，表格如下。（电费价格不变） 月份 7 8 9 10 11 12 电费/元 90 80 50 76 68 86 任务二：根据表中数据在图中绘制出“电费﹣月份”图像。分析图像可以获取的信息是 ______（写出一条即可）； 任务三：节约能源应从点滴做起，请你提出一条节约用电的措施 ______（合理即可），并说明理由 ______。 【变式3-2】（25-26•九年级下·海南定安•期末）人们希望设计出依靠自然资源保持室内冬暖夏凉的建筑。如图是某同学设计的节能小屋简图，小屋的南面有一扇窗户，图中标注了夏至日、春（秋）分日、冬至日正午太阳所在的位置（用“○”表示太阳）。已知在春分日→夏至日→秋分日的半年内，每天正午太阳位于图中区域Ⅰ以内：在秋分日→冬至日→春分日的半年内，每天正午太阳位于图中区域Ⅱ以内。该同学希望太阳在区域Ⅰ以内时阳光不能射入窗户，在区域Ⅱ以内时能射入窗户。请回答下列问题： (1)这一设计是通过调节哪种能量的多少，来保持小屋内冬暖夏凉的？ (2)请根据设计目的，判断屋檐末端应沿虚线延伸到A点还是B点？请写出你作出此判断所依据的光学原理。 模块三 课后作业 一、单选题(共5题) 1.（25-26•九年级下·甘肃庆阳•期末）如图所示，某现代化火力发电厂采用先进技术：水蒸气进行二次加热，使它继续推动发电机发电，提高发电效率；在煤燃烧前经过洗选来去除杂质，在充分燃烧后，对排出的烟气进行脱硫、脱硝、除尘等净化处理，减少二氧化硫等污染物的排放，从而提高了发电效率，减少污染排放。下列关于其工作过程的说法中，‌错误的是‌（     ） A．对水蒸气进行二次加热，可以提高蒸汽的内能，从而提升汽轮机做功效率 B．二次加热后的蒸汽在推动汽轮机时，能量转化形式为内能转化为机械能 C．煤燃烧前洗选是为了提高热值，使单位质量的煤释放更多热量 D．烟气经过脱硫、脱硝处理，可有效减少酸雨的形成 2.（25-26•九年级下·河北石家庄•期末）全球首座第四代核电站华能石岛湾核电站投产，标志着我国核电技术已达世界领先水平。如图所示是核电站发电和供电流程图：以核反应堆来代替火力发电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量来加热水，推动汽轮机带动发电机旋转，从而产生电，下列有关说法正确的是（　　） A．核能和太阳能一样均属于一次能源，同时核能又属于可再生能源 B．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能 C．核电站发电原理与太阳释放能量的原理相同 D．核反应堆中发生的链式反应是不可控制的 3.（25-26•九年级下·吉林长春•期末）5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续航里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破（）。下列说法正确的是（　　） A．氢能转化的过程具有方向性 B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多 C．燃烧100kg的液氢一定能释放1.4×1010J的热量 D．氢能重卡的热机效率可高达100％ 4.（25-26•九年级下·辽宁盘锦•期末）关于能量和能源，下列说法错误的是（　　） A．电能必须通过消耗一次能源才能得到，是二次能源 B．我们今天使用的煤、石油、天然气，都是化石能源 C．能量的转化和转移是有方向性的 D．自然界的能量是守恒的，它既不能创生，也不会消灭，所以不用节约能源 5.（25-26•九年级下·内蒙古赤峰•期末）“能源和环境”是世界各国共同面临的问题，保护环境、节约能源要从我做起。下列说法中需要改正的是（ ） A．尽可能用太阳能热水器代替电热水器 B．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯 C．用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站 D．及时将生活垃圾、废电池装在一起丢入垃圾箱 二、多项选择题(共2题) 6.（25-26•九年级下·河南夏邑•期末）下列关于“绿色”能源的说法正确的是（　　） A．所谓“绿色”能源是指颜色是绿色的能源 B．氢燃料电池能量大而且环保 C．硅光电池能将电能转化为太阳能 D．锂离子电池具有体积小、重量轻等特点，被广泛应用于移动通信设备中 7.（25-26•九年级下·江西南昌•期末）由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长，开发新能源已成为全世界的重要课题。下列关于能源及其利用的说法正确的是（　　） A．随着科学技术的快速发展，我国已建成了利用核聚变能量发电的核电站 B．与煤炭、石油、天然气等能源相比，风能、水能、太阳能具有清洁环保的优点 C．核能是不可再生能源，而风能、水能是可再生能源 D．我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不重要 三、填空题(共6题) 8.（25-26•九年级下·山东东营•期末）波浪蕴含着巨大的能量，如果将波浪具有的能量充分利用，将会节省大量的煤炭、石油等资源。波浪具有能量，它属于______能源（选填“可再生”或“不可再生”）。波浪发电装置如图，它将波浪具有的_______能转化成电能。 9.（25-26•九年级下·福建漳州•期末）为了节约能源，我国大力提倡使用节能灯和LED灯。如图所示，要使发光二极管正常工作，A端是电源的______极。根据表格中的数据可知，正常工作10h，使用LED灯比使用日光灯可以节约电能__________度。 灯的名称 LED灯 日光灯 额定电压 24V 220V 额定功率 12W 40W 10.（25-26•九年级下·浙江湖州•期末）如图所示，飞机和汽车用的燃油，是由石油提炼来的，属于化石能源。它们不能直接利用太阳能、水能等。说明能源的利用是______（选填“有条件的”或“没条件的”）。 11.（25-26•九年级下·四川甘孜•期末）我国大力推广风力、水力发电，风能属于_______（选填“一次”或“二次”）能源，我国现有的核电站是利用核裂变释放核能，核能属于_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 12.（25-26•九年级下·广西防城港•期末）新能源的开发源于技术的进步，如图所示的潮汐发电站是将______能转化为电能，该能源属于______（选填“可”或“不可”）再生能源。 13.（25-26•九年级下·新疆博尔塔拉•期末）中国已建成多个燃煤电厂燃烧后二氧化碳捕集项目‌，其中最具代表性的是全球规模最大的煤电碳捕集示范工程——华能甘肃正宁电厂150万吨/年二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）示范工程。该项目于2025年9月25日正式投入商业运营，每年可捕集‌150万吨二氧化碳‌，相当于60万辆汽车一年的碳排放量，标志着我国CCUS技术实现从“万吨级示范”到“百万吨级工业化应用”的历史性飞跃。二氧化碳捕集工程的大量建设，减少了二氧化碳的排放，可以降低____________效应。 四、简答题(共2题) 14.（25-26•九年级下·广东汕尾•期末）汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染等问题。 材料一：如图是一辆小汽车行驶时的能耗分配图。汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大约只有13%用于驱动汽车前进，而其余87%的能量则被损耗掉了。 材料二：排出的尾气除了CO2、H2O外，还有CO、NO、NO2及未燃烧的碳氢化合物等有害气体。 结合材料： （1）对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。 （2）请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。 15.（25-26•九年级下·湖南张家界•期末）随着人类物质文明和精神文明不断增长，能源消耗量也越来越大。特别是近几十年来能耗增长趋势十分明显。如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93×107J/kg的标准煤来计算，1950年为26亿吨，1987年为110多亿吨，2007年达到160亿吨。能源消耗量这样迅速增长，会不会出现能源危机？面对能源消耗越来越大的趋势，我们应如何应对？ 五、实验题(共2题) 16.（25-26•九年级下·湖北孝感•期末）太阳能路灯因节能环保、安装方便等优点，得到了广泛的应用。图中这款路灯安装有太阳能电池板及蓄电池，白天对蓄电池充电，夜晚蓄电池给路灯供电。实践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，猜想如下： 猜想1：可能与太阳能电池板的光照时间有关； 猜想2：可能与太阳能电池板的面积有关； 根据以上猜想设计实验：他们在将蓄电池内电量用完后，用面积不同的太阳能电池板正对太阳光，照射一段时间对蓄电池充电，然后用蓄电池给LED灯供电直到LED灯熄灭，实验记录数据如表： 序号 电池板的面积/m2 光照时间/min LED灯的发光时间/min 1 0.1 10 30 2 0.1 20 60 3 0.1 30 90 4 0.2 10 60 5 0.3 10 90 (1)通过_________反映太阳能电池板吸收太阳能的多少； (2)分析_________三组实验可对猜想2进行验证； (3)近期，我国实现技术突破，研发出炫彩太阳能电池板，打造出日间遮阳、夜间照明等多功能的彩虹长廊。根据以上信息，请你提出一个可探究的科学问题__________。 17.（25-26•九年级下·广东东莞•期末）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，被称为太空能量“供应商”。电池板通常装有“向日器”，有了“向日器”，电池板就像向日葵一样迎着太阳转动。某兴趣小组为了研究影响太阳能电池产生电流大小的因素，他们用材料相同、面积分别为S和S’（ S<S’）的“电池板”进行实验，并改变电池板与光线的夹角θ，用电流表观察电流大小，实验过程如图所示。 (1)太阳能电池工作时，是把太阳能转化为______能。 (2)分析比较图甲与图乙可得：材料与光线夹角相同的电池板，______越大，产生的电流越大。 (3)分析比较______两图可得：太阳能电池板安装“向日器”时，要尽量使太阳光垂直照射电池板。 (4)如图丁所示为我国“天宫”与“天和”的组合体。帆板发电时，一部分电能直接供给组合体，另一部分电能则储存在柔性砷化镓薄膜电池里，供黑夜时使用。黑夜里的电池在供电时是把______能转化为______能。 (5)请提出一个还可能影响太阳能电池产生电流大小的因素：______。 六、计算题(共2题) 18.（25-26•九年级下·内蒙古鄂尔多斯•期末）为节约能源、保护环境，现把乡村大量农作物秸秆煤做成秸秆煤。若秸秆煤燃烧释放出的热量有40%被水吸收，现把50kg、20℃的水升高到60℃需要吸收_______J热量，需完全燃烧秸秆煤_______kg。新农村建设中，家中的暖气片用水做循环物质，主要是应用了水的比热容_______（选填“较大”或“较小”）的特性。[秸秆煤热值为2.4×107J/kg，水的比热容为] 19.（25-26•九年级下·黑龙江大庆•期末）小周同学家原来用无烟煤炉烧水，每天约用的热水。她参加“探究性学习”活动后，在老师指导和同学帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器。 (1)若这台热水器平均每天可将的水从加热到，这些水吸收的热量为多少?[水的比热容为] (2)若无烟煤燃烧放出的热量有水吸收，她家改用太阳能热水器后，平均每天可节约无烟煤多少千克?（无烟煤的热值为，结果保留整数） (3)请你说出使用太阳能热水器的优点。（至少说出一点） 七、阅读题(共1题) 20.（25-26•九年级下·宁夏银川•期末）阅读短文，回答问题。 人造太阳 目前全球各国科学家都在集中力量，寻求可控核聚变反应的技术突破，一旦实现，那人类的历史将会彻底改写．实现核聚变反应，必须将核聚变燃料加热至极高温度并予以有效约束。核聚变通常由三种方式来产生，分别是引力约束、惯性约束和磁约束。太阳就是典型的引力约束核聚变；氢弹则是一种惯性约束核聚变，是不可控制的热核聚变反应；磁约束核聚变是目前实现核聚变发电最有效的途径。中国环流器二号M装置（俗称“人造太阳”）是中国规模最大、参数最高的先进托卡马克装置，是中国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置，标志着我国核聚变堆的自主设计与建设跃上新台阶。 目前化石能源有枯竭的危险，还存在一定的环境污染，而“人造太阳”核聚变反应所需的原材料在地球上几乎取之不尽、用之不竭，生成物也没有危害，被认为是理想的“终极能源”。“人造太阳”非常复杂，要让上亿摄氏度高温与零下269摄氏度低温在1米内共存，上万个零部件，有一点点瑕疵，实验可能就会失败。“超高温”与“超低温”共存，“超强磁场”与“超大电流”并行，要在地球上造出“人造太阳”，必须要有性能极其特殊的材料承载。产生核聚变反应需要几千万摄氏度乃至上亿摄氏度的高温，常规材料无法承受这么高的温度，一个可行方案是用磁力将其约束在“磁笼子”里。上亿摄氏度的一团火球，碰到什么烧什么。“人造太阳”的腔体器壁材料是另一个难点，虽然有强磁场约束，仍然会有一些“不听话”的高温等离子体逃逸，打在器壁上造成损伤。自主研发的钨铜合金材料，热负荷能力提升到每平方米20兆瓦。我国科学家从无到有、刻苦攻关、后来居上，自立自强的精神，托起“人造太阳”的“核心超级材料”，这是一个巨大的技术跨越，把人类对核聚变能源的研究推向一个新高度。 (1)根据你所学过的知识可知，卢瑟福提出“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很小的结构”指的是_________。 (2)目前人类无法利用核聚变反应放出的热量来发电，最主要的原因是（　　） A．无法消除核聚变产生的核污染 B．无法实现核聚变反应 C．无法控制核聚变反应的速度 (3)该短文中提到的“化石能源”，种类有很多，请你写出其中利用广泛的例子之一：________。 (4)“人造太阳”的腔体器壁材料钨铜合金除了耐高压，还应具有________的特点。 (5)实现“超强磁场”与“超大电流”并行，最理想的导体材料是________。 (6)核聚变通常由三种方式来产生，分别是引力约束、惯性约束和________约束。目前人类利用最多的 核聚变能量来自__________核聚变方式。 (7)核能属于_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 第 10 页 共 14 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二十二章 能源与可持续发展 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+3个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 能源是社会发展的基石。我们每天都在消耗各种各样的能源，有的可以源源不断得到补充，有的消耗之后就无法再生。能源在造福人类的同时，也带来资源枯竭、环境污染等挑战。能源有哪些分类？ 知识归纳 【知识点1 能源利用的现状和面临的挑战】 1.能源分类 （1）一次能源：直接从自然界获取。 煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能。 （2）二次能源：消耗一次能源得到，不能直接开采。电能、汽油、柴油、酒精（电能是最典型二次能源） （3）可再生能源：短期内可以源源不断从自然界得到补充的能源 太阳能、风能、水能、地热能。 （4）不可再生能源：消耗后短时间无法补充化石能源（煤、石油、天然气）、核能。 易错：核能属于不可再生能源。 （5）化石能源：煤、石油、天然气，亿万年前动植物形成，属于一次、不可再生能源。 2.能源利用现状 （1）目前人类主要消耗能源：化石能源（煤、石油、天然气），占比最大。 （2）化石能源属于不可再生，储量有限，越用越少，出现能源危机。 （3）社会发展，人类对能源的需求量急剧增长。 3.能源利用面临两大挑战 1.能源危机：化石能源储量有限、不可再生；社会能源消耗越来越大，资源日趋枯竭。 2.环境问题：化石能源大量燃烧带来污染。 （1）排放大量二氧化碳 → 温室效应，全球变暖 （2）排放二氧化硫、氮氧化物 → 酸雨 （3）产生粉尘废气 → 大气污染。 （4）核电站：核废料会产生核污染，需要妥善处理。 4.应对措施 （1）节约现有能源，提高能源利用率 （2）开发利用新能源、可再生能源（太阳能、风能等） 【例1】（25-26•九年级下·辽宁锦州•期末）能源家族中：①煤炭；②汽油；③石油；④天然气；⑤水能；⑥风能；⑦柴薪；⑧电能；⑨太阳能；⑩潮汐能；⑪核能，属于化石能源的是________；属于一次能源的是________；属于二次能源的是________。（均填序号） 【答案】 ①③④ ①③④⑤⑥⑦⑨⑩⑪ ②⑧ 【详解】[1]化石能源是指由古代生物遗骸经数百万年地质作用形成的不可再生能源，煤、石油、天然气属于化石能源。 [2]煤炭、石油、天然气、水能、风能、柴薪、太阳能、潮汐能和核能可以从自然界直接获取，是一次能源。 [3]汽油和电能是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的能源，是二次能源。 【变式1-1】（25-26•九年级下·天津红桥•期末）与世界能源结构相比，我国的能源结构存在不足，如下图片所示。以下措施有利于优化我国能源结构的是（　　） A．继续发挥产煤大国的优势 B．减小石油和天然气的比重 C．严控核能、水能的开发 D．加大可再生能源的开发和利用力度 【答案】D 【详解】由图可以看出，我国能源以煤炭为主，煤炭污染大且属于不可再生能源，储量有限，所以应减少对煤炭、石油、天然气等化石能源的使用，增加对非化石能源的使用；对于核能这种不可再生能源，应在保证安全的情况下提倡使用，水能在有条件的地方应大力提倡。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【变式1-2】（25-26•九年级下·河北承德•期末）在我国提出“碳达峰，碳中和”的双碳目标下，如图所示为燃煤电厂氮氧化物排放标准的变化情况。关于此图及相关背景知识的分析，说法正确的是（    ） A．燃煤电厂是利用了电动机生产电能 B．氮氧化物的排放不会造成酸雨污染 C．继续使用燃煤就不能实现双碳目标 D．提升排放标准助推了绿色能源利用 【答案】D 【详解】A．燃煤电厂的工作原理是：燃烧煤将水的内能增加，产生高温高压的水蒸气，水蒸气推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机发电，发电机是利用电磁感应现象将机械能转化为电能的装置，而电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理将电能转化为机械能的装置，故A错误； B．酸雨主要是由于燃烧煤、石油等燃料，向大气中排放大量的二氧化硫和氮氧化物等酸性气体所造成的，因此，氮氧化物的排放会造成酸雨污染，故B错误； C．实现“双碳”目标主要是控制二氧化碳的排放，继续使用燃煤会排放大量二氧化碳，给实现双碳目标带来巨大挑战，但通过采用碳捕捉、碳封存等技术，可以减少二氧化碳的排放，并非绝对不能实现，故C错误； D．从图中可以看出，国家对燃煤电厂氮氧化物的排放标准越来越严格，这会增加燃煤发电的成本，从而在经济上促使能源企业更多地开发和利用太阳能、风能等污染小、碳排放少的绿色能源，助推了绿色能源的利用，故D正确。 故选D。 【知识点2 新能源的发展】 1.核能 （1）原子核由质子和中子组成，原子核分裂或者聚合释放巨大能量叫核能。 （2）获取核能两种途径：核裂变、核聚变。 （3）核裂变（重核分裂） ①概念：质量较大的原子核分裂成几个质量较小的原子核，释放能量。 ②链式反应：铀核受中子轰击发生裂变，放出新中子，继续轰击其他铀核，持续反应。 ③可控链式反应：核电站、核反应堆。 ④不可控链式反应：原子弹。 ⑤核电站能量转化：核能→内能→机械能→电能 ⑥核能类别：一次能源、不可再生能源。 ⑦问题：核废料具有放射性，要特殊处理。 （4）核聚变（轻核聚合，热核反应） ①概念：质量很小的原子核，在超高温下结合成较重原子核，释放巨大能量。 ②应用：氢弹（不可控）；太阳内部持续发生核聚变。 ③现状：人类目前还无法实现可控核聚变发电。 2.太阳能 （1）太阳能量来源：太阳内部时刻发生核聚变。 （2）太阳能分类：一次能源、可再生能源。 （3）太阳能两大利用方式 ① 光热转换：太阳能热水器，太阳能→内能。 ② 光电转换：太阳能电池（光伏板），太阳能→电能。 （4）化石能源的由来：煤、石油、天然气，本质是远古生物储存下来的太阳能。 （5）太阳能优点：可再生、清洁无污染、储量巨大。 缺点：受天气、昼夜季节影响，能量分散。 【例2】（25-26•九年级下·北京平谷•期末）在中国合肥EAST控制大厅，“人造太阳”正以上亿度在“燃烧”，比太阳中心的温度还要高近7倍，它的反应过程如图乙所示，该过程是通过___________（选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能。 【答案】核聚变 【详解】图乙中氘、氚两种轻原子核结合成氦原子核并释放能量，和太阳内部的反应原理一致，该过程属于核聚变，人造太阳利用核聚变释放核能。 【变式2-1】（25-26•九年级下·江西萍乡•期末）下列说法中正确的是（  ） A．煤、太阳能、天然气都是可再生能源 B．原子是由原子核和核外电子组成的 C．卫星通信、移动通信都是利用超声波来传递信息的 D．目前核电站获得核能的途径是核裂变 【答案】BD 【详解】A．煤、天然气不能够源源不断地从自然界获得或不可重复利用，是不可再生能源；但太阳能可以从自然界源源不断的获得，属于可再生能源，故A错误； B．原子是由位于原子中心的原子核和核外高速运转的电子组成的，故B正确； C．卫星通信、移动通信星导航系统主要靠电磁波来传递信息，故C错误； D．核电站是利用原子核裂变所释放的能量来发电，故D正确． 【变式2-2】（25-26•九年级下·吉林四平•期末）彩虹太阳能无人机（如图所示）机身轻巧，其机身的材料主要是我国自主研发的蒙皮材料，无人机的机身表面布满太阳能电池板，依靠太阳能提供全机能源。无人机有8个电动螺旋桨，电动螺旋桨在通电后高速旋转，不断将空气向后推，给无人机提供前进的推力。这种无人机一次飞行可长达数月甚至数年，就算完成持久性任务，也无须进行频繁地更替轮换，所以它被作为未来“准卫星”的雏形。将来可能广泛应用于重大自然灾害预警、常态化海域监管、应急抢险救灾、反恐维稳等公共事业领域，以及偏远地区互联网无线接入、移动通信、数字电视、广播等商业及产业类领域。 (1)彩虹太阳能无人机以太阳能作为驱动能源，太阳能属于______（填“可再生”或“不可再生”）能源； (2)彩虹太阳能无人机在白天将多余的能量储存在蓄电池中，在夜晚通过蓄电池将化学能转化为______能使无人机持续飞行； (3)彩虹太阳能无人机可用于偏远地区互联网无线接入、移动通信、数字电视、广播等商业及产业类领域，此时无人机是依靠______（选填“电磁波”或“超声波”）来传递信息的。 【答案】 可再生 电 电磁波 【详解】(1)[1]太阳能从自然界源源不断得到，是可再生能源。 (2)[2]夜晚蓄电池放电时，消耗电池内部的化学能，产生电能，是将电池内部的化学能转化为电能的过程。 (3)[3]无人机在实现互联网无线接入、移动通信、数字电视、广播等信息传输时是利用电磁波传递信息的。 【知识点3 为节约能源设计方案】 1.核心原理：能量守恒，但能量转化/转移有方向性。散失的热不能自动回收，所以会有能源危机，需要节 能。 2.节能两大思路 ①提高能源利用率，减少浪费。 ②开发清洁能源/新能源。 3.常用节能方案（答题直接套） 家庭：随手关灯、用节能电器、空调合理控温、使用太阳能设备。 社会：绿色出行、推广风电/太阳能、改进机器减少热损耗、余热再利用。 4.理想能源四条件：储量大、价格低、技术成熟、清洁安全。 5.可持续发展做法：节能提效 + 开发新能源 + 减少污染。 6. 易错点：节能≠节约能量，是节约可用能源，总能量永远守恒。 【例3】（25-26•九年级下·黑龙江大兴安岭•期末）在“建设节约型社会”的今天，下列做法不符合这种精神的是（　　） A．电视机只用遥控器关机而未断开电源 B．使用高效节能型的用电设备 C．离开房间时，随手关灯 D．夏季用空调时，把设定温度适当提高 【答案】A 【详解】A．电视机用遥控器关机而未断开电源仍然耗电，这样会浪费不必要的电能，不符合题意节约精神，故A符合题意； B．在工作效果相同的情况下，使用高效节能的用电设备，可以节约大量的电能，符合题意节约精神，故B不符合题意； C．人走灯灭可以节约电能，利于节约，故C不符合题意； D．夏季使用空调时，将设定温度适当调高，既不影响制冷效果，又能节约电能，故D不符合题意。 故选A。 【变式3-1】（25-26•九年级下·上海松江•期末）随着生活水平的不断提高，家用电器种类越来越多，电能的消耗也逐渐增大。实践小组对家庭用电情况产生了研究兴趣，并进行了调查研究。 任务一：小组成员对各自家庭2022年下半年的用电情况进行了调研，并制作了所调查家庭下半年每月平均电费统计表，表格如下。（电费价格不变） 月份 7 8 9 10 11 12 电费/元 90 80 50 76 68 86 任务二：根据表中数据在图中绘制出“电费﹣月份”图像。分析图像可以获取的信息是 ______（写出一条即可）； 任务三：节约能源应从点滴做起，请你提出一条节约用电的措施 ______（合理即可），并说明理由 ______。 【答案】 9月份的用电量最低 用电器不用时不要处于待机状态 待机状态下用电器也会消耗电能 【详解】（1）[1]由图像可得出：9月份的用电量最低，7月份的用电量最多等信息。 （2）[2][3]生活中节约用电的措施有：用电器不用时不要处于待机状态，因为待机状态下用电器也会消耗电能；再如：随手关灯、将空调的致冷温度调高一些等。 【变式3-2】（25-26•九年级下·海南定安•期末）人们希望设计出依靠自然资源保持室内冬暖夏凉的建筑。如图是某同学设计的节能小屋简图，小屋的南面有一扇窗户，图中标注了夏至日、春（秋）分日、冬至日正午太阳所在的位置（用“○”表示太阳）。已知在春分日→夏至日→秋分日的半年内，每天正午太阳位于图中区域Ⅰ以内：在秋分日→冬至日→春分日的半年内，每天正午太阳位于图中区域Ⅱ以内。该同学希望太阳在区域Ⅰ以内时阳光不能射入窗户，在区域Ⅱ以内时能射入窗户。请回答下列问题： (1)这一设计是通过调节哪种能量的多少，来保持小屋内冬暖夏凉的？ (2)请根据设计目的，判断屋檐末端应沿虚线延伸到A点还是B点？请写出你作出此判断所依据的光学原理。 【答案】(1)太阳能 (2)B点，光沿直线传播 【详解】（1）由题意可知，该设计利用太阳光沿直线传播，在不同时间太阳所在位置不同从而达到太阳光线是否射入窗户从而来保持屋内冬暖夏凉的效果，故利用的是太阳能。 （2）该同学希望太阳在区域Ⅰ以内时阳光不能射入窗户，在区域Ⅱ以内时能射入窗户。根据光沿直线传播 的原理由题意可知，屋檐末端应沿虚线延伸到B点。 模块三 课后作业 一、单选题(共5题) 1.（25-26•九年级下·甘肃庆阳•期末）如图所示，某现代化火力发电厂采用先进技术：水蒸气进行二次加热，使它继续推动发电机发电，提高发电效率；在煤燃烧前经过洗选来去除杂质，在充分燃烧后，对排出的烟气进行脱硫、脱硝、除尘等净化处理，减少二氧化硫等污染物的排放，从而提高了发电效率，减少污染排放。下列关于其工作过程的说法中，‌错误的是‌（     ） A．对水蒸气进行二次加热，可以提高蒸汽的内能，从而提升汽轮机做功效率 B．二次加热后的蒸汽在推动汽轮机时，能量转化形式为内能转化为机械能 C．煤燃烧前洗选是为了提高热值，使单位质量的煤释放更多热量 D．烟气经过脱硫、脱硝处理，可有效减少酸雨的形成 【答案】C 【详解】A．对水蒸气进行二次加热，即“二次再热”技术，能提升蒸汽的温度和内能，使其在推动汽轮机时做功能力更强，从而‌提高发电效率‌，符合热机优化原理，故A正确； B．蒸汽推动汽轮机运动的过程中，高温高压蒸汽的‌内能‌转化为汽轮机的‌机械能‌，故B正确； C．煤燃烧前洗选的主要目的是‌去除杂质，如硫、灰分‌，以减少污染排放和设备腐蚀，并不能提高煤的热值，故C错误； D．脱硫可减少二氧化硫排放，脱硝可减少氮氧化物排放，二者都是形成‌酸雨‌的主要前体物质，因此该处理能有效减轻酸雨污染，故D正确。 本题选择描述错误选项，故选 C。 2.（25-26•九年级下·河北石家庄•期末）全球首座第四代核电站华能石岛湾核电站投产，标志着我国核电技术已达世界领先水平。如图所示是核电站发电和供电流程图：以核反应堆来代替火力发电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量来加热水，推动汽轮机带动发电机旋转，从而产生电，下列有关说法正确的是（　　） A．核能和太阳能一样均属于一次能源，同时核能又属于可再生能源 B．核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能 C．核电站发电原理与太阳释放能量的原理相同 D．核反应堆中发生的链式反应是不可控制的 【答案】B 【详解】A．核能和太阳能都可以直接从自然界获取，属于一次能源；核能需要用到铀，像铀矿这类矿物能源，一旦消耗就很难再生，是不可再生能源，故A错误； B．核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，使之变成蒸汽，蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮机带着发电机旋转，从而产生电，能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能，故B正确； C．核电站发电原理是利用核裂变释放的能量，太阳释放能量的原理是利用核聚变释放的能量，则核电站发电原理与太阳释放能量的原理不相同，故C错误； D．核电站发电是利用核反应堆中发生可控的链式反应释放的能量来发电的，故D错误。 故选B。 3.（25-26•九年级下·吉林长春•期末）5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续航里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破（）。下列说法正确的是（　　） A．氢能转化的过程具有方向性 B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多 C．燃烧100kg的液氢一定能释放1.4×1010J的热量 D．氢能重卡的热机效率可高达100％ 【答案】A 【详解】A．能量的转化和转移是有方向性的，氢能转化也不例外，故A 正确； B．用液氢作燃料是因为液氢热值大，在完全燃烧等质量的燃料时，放出的热量更多，且热量是过程量，不能“含有”，故B错误； C．完全燃烧100kg的液氢放出的热量 液氢在燃烧时很难达到完全燃烧，故不一定能释放的热量，故C错误； D．任何热机的效率都不可能达到100%，因为在能量转化过程中总会有能量的损耗，故D错误。 故选A。 4.（25-26•九年级下·辽宁盘锦•期末）关于能量和能源，下列说法错误的是（　　） A．电能必须通过消耗一次能源才能得到，是二次能源 B．我们今天使用的煤、石油、天然气，都是化石能源 C．能量的转化和转移是有方向性的 D．自然界的能量是守恒的，它既不能创生，也不会消灭，所以不用节约能源 【答案】D 【详解】A．电能不能直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到，是二次能源，故A正确，不符合题意； B．我们今天使用的煤、石油、天然气，都是远古时期的动植物在岩石中形成的化石，所以是化石能源，故B正确，不符合题意； CD．自然界的能量是守恒的，它既不能创生，也不会消灭，但由于能量转化和转移都是具有方向性的，因而人类可利用的资源是有限的，所以我们仍然要注意节约能源，故C正确，不符合题意，故D错误，符合题意。 故选D。 5.（25-26•九年级下·内蒙古赤峰•期末）“能源和环境”是世界各国共同面临的问题，保护环境、节约能源要从我做起。下列说法中需要改正的是（ ） A．尽可能用太阳能热水器代替电热水器 B．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯 C．用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站 D．及时将生活垃圾、废电池装在一起丢入垃圾箱 【答案】D 【详解】A．用太阳能热水器代替电热水器可以节约部分电能，做法正确，不需修改。故A不符合题意； B．及时关掉水龙头可以节约水资源，人走关灯可以减少灯泡工作时间，减少对电能的消耗，做法正确，不需修改。故B不符合题意； C．把洗脸水用来冲厕所可以节约水资源，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站可以起到废物利用的作用，做法正确，不需修改。故C不符合题意； D．生活垃圾和废电池应该分类分装，这样会减少电池对环境的破坏，原做法不妥，需要修改。故D符合题意。 故选D。 二、多项选择题(共2题) 6.（25-26•九年级下·河南夏邑•期末）下列关于“绿色”能源的说法正确的是（　　） A．所谓“绿色”能源是指颜色是绿色的能源 B．氢燃料电池能量大而且环保 C．硅光电池能将电能转化为太阳能 D．锂离子电池具有体积小、重量轻等特点，被广泛应用于移动通信设备中 【答案】BD 【详解】A．“绿色”能源是指对环境污染小的能源，与颜色无关，故A错误； B．氢燃料电池是使用氢制造成储存能量的电池，储存能量大，并且工作时只会产生水和热，对环境无污染，故B正确； C． 硅光电池可以通过由太阳能向电能的转化，供用电器进行工作，故C错误； D．锂离子电池是一种主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作的二次电池，体积小、重量轻，被广泛应用于移动通信设备中，如智能手机笔记本电脑等，故D正确。 故选BD。 7.（25-26•九年级下·江西南昌•期末）由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长，开发新能源已成为全世界的重要课题。下列关于能源及其利用的说法正确的是（　　） A．随着科学技术的快速发展，我国已建成了利用核聚变能量发电的核电站 B．与煤炭、石油、天然气等能源相比，风能、水能、太阳能具有清洁环保的优点 C．核能是不可再生能源，而风能、水能是可再生能源 D．我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不重要 【答案】BC 【详解】A．由于核裂变是可控的，故核电站中的核反应堆就是通过核裂变过程中释放核能带动发电机发电的。故A错误； B．与煤炭、石油、天然气等能源相比，风能、水能、太阳能是新型的无污染的能源，是取之不尽的能源，可直接利用且对环境的污染小，前景广阔，故B正确； C．核能是一种使用之后在短时间内无法在自然界中再次产生的能源，是不可再生能源，风能、水能等能源，在自然界中是可以短时间再生的能源，为可再生能源，故C正确； D．煤、石油这些化石能源，都属于不可再生能源，储量是有限的，所以要节约资源，故D错误。 故选BC。 三、填空题(共6题) 8.（25-26•九年级下·山东东营•期末）波浪蕴含着巨大的能量，如果将波浪具有的能量充分利用，将会节省大量的煤炭、石油等资源。波浪具有能量，它属于______能源（选填“可再生”或“不可再生”）。波浪发电装置如图，它将波浪具有的_______能转化成电能。 【答案】 可再生 机械 【详解】[1][2]波浪具有的能量可以从自然界源源不断获得，是可再生能源；在利用波浪发电时，波浪的机械能转化为电能。 9.（25-26•九年级下·福建漳州•期末）为了节约能源，我国大力提倡使用节能灯和LED灯。如图所示，要使发光二极管正常工作，A端是电源的______极。根据表格中的数据可知，正常工作10h，使用LED灯比使用日光灯可以节约电能__________度。 灯的名称 LED灯 日光灯 额定电压 24V 220V 额定功率 12W 40W 【答案】 正 0.28 【详解】[1]发光二极管具有单向导电性，由图可知，要使发光二极管正常工作，电流要从发光二极管的左侧流入，即A端为电源的正极。 [2]正常工作10h，日光灯消耗的电能 LED灯消耗的电能 使用LED灯比使用日光灯可以节约电能 10.（25-26•九年级下·浙江湖州•期末）如图所示，飞机和汽车用的燃油，是由石油提炼来的，属于化石能源。它们不能直接利用太阳能、水能等。说明能源的利用是______（选填“有条件的”或“没条件的”）。 【答案】有条件的 【详解】目前飞机、汽车无法直接利用太阳能、水能提供动力，只能使用石油提炼得到的化石燃油，这说明人类对能源的利用会受到技术、应用设备、使用场景的限制，因此能源的利用是有条件的。 11.（25-26•九年级下·四川甘孜•期末）我国大力推广风力、水力发电，风能属于_______（选填“一次”或“二次”）能源，我国现有的核电站是利用核裂变释放核能，核能属于_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 一次 不可再生 【详解】[1]风能是从自然界直接取得的，没有经过加工转换，因此属于一次能源。 [2]利用核能的方式主要有核裂变和核聚变，目前核电站均是利用可控核裂变释放的核能来发电的，消耗后短期内不能从自然界得到补充的能源是不可再生能源，常见的不可再生能源有：煤、石油、天然气、核能等。 12.（25-26•九年级下·广西防城港•期末）新能源的开发源于技术的进步，如图所示的潮汐发电站是将______能转化为电能，该能源属于______（选填“可”或“不可”）再生能源。 【答案】 机械 可 【详解】[1]潮汐发电站是利用潮汐的机械能（主要是水的动能和重力势能）来推动水轮机转动，进而带动发电机发电，所以是将机械能转化为电能。 [2]潮汐能是由月球和太阳的引力作用产生的，这种能源可以不断地从自然界中得到补充，属于可再生能源。 13.（25-26•九年级下·新疆博尔塔拉•期末）中国已建成多个燃煤电厂燃烧后二氧化碳捕集项目‌，其中最具代表性的是全球规模最大的煤电碳捕集示范工程——华能甘肃正宁电厂150万吨/年二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）示范工程。该项目于2025年9月25日正式投入商业运营，每年可捕集‌150万吨二氧化碳‌，相当于60万辆汽车一年的碳排放量，标志着我国CCUS技术实现从“万吨级示范”到“百万吨级工业化应用”的历史性飞跃。二氧化碳捕集工程的大量建设，减少了二氧化碳的排放，可以降低____________效应。 【答案】温室 【详解】温室效应是大气保温效应的俗称。大量的二氧化碳，即温室气体，这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度透过性，而对地球发射出来的长波辐射具有高度吸收性，能强烈吸收地面辐射中的红外线，导致地球温度上升，即温室效应。而当温室效应不断积累，导致地气系统吸收与发射的能量不平衡，能量不断在地气系统累积，从而使全球变暖。二氧化碳的大量排放，会导致“温室效应”；二氧化碳捕集工程会收集大量二氧化碳，从而减少二氧化碳的排放量，降低“温室效应”。 四、简答题(共2题) 14.（25-26•九年级下·广东汕尾•期末）汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染等问题。 材料一：如图是一辆小汽车行驶时的能耗分配图。汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大约只有13%用于驱动汽车前进，而其余87%的能量则被损耗掉了。 材料二：排出的尾气除了CO2、H2O外，还有CO、NO、NO2及未燃烧的碳氢化合物等有害气体。 结合材料： （1）对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。 （2）请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。 【答案】（1）见解析；（2）见解析 【详解】（1）汽车行驶时的能量转化分析∶汽车的化学能转化为气体内能，然后再转化为活塞的机械能，最后为汽车机械能，转化率很低；损耗途径分析∶绝大部分是以热能形式损失的，部分是未完全燃烧的碳氢化合物损失，有少量是汽油蒸发损失。 （2）技术改进建议∶减少散热器、排气管和汽油机的热损失；减少汽油的蒸发；使汽油充分燃烧；研制和使用混合动力或者纯电动的新能源汽车。 15.（25-26•九年级下·湖南张家界•期末）随着人类物质文明和精神文明不断增长，能源消耗量也越来越大。特别是近几十年来能耗增长趋势十分明显。如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93×107J/kg的标准煤来计算，1950年为26亿吨，1987年为110多亿吨，2007年达到160亿吨。能源消耗量这样迅速增长，会不会出现能源危机？面对能源消耗越来越大的趋势，我们应如何应对？ 【答案】能源消耗的迅速增长，会出现能源危机。人类只有不断开发太阳能、核能、地热能等新能源，逐步用新能源取代各类化石能源，才能够解决人类将来面临的能源危机。 【详解】略。 五、实验题(共2题) 16.（25-26•九年级下·湖北孝感•期末）太阳能路灯因节能环保、安装方便等优点，得到了广泛的应用。图中这款路灯安装有太阳能电池板及蓄电池，白天对蓄电池充电，夜晚蓄电池给路灯供电。实践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，猜想如下： 猜想1：可能与太阳能电池板的光照时间有关； 猜想2：可能与太阳能电池板的面积有关； 根据以上猜想设计实验：他们在将蓄电池内电量用完后，用面积不同的太阳能电池板正对太阳光，照射一段时间对蓄电池充电，然后用蓄电池给LED灯供电直到LED灯熄灭，实验记录数据如表： 序号 电池板的面积/m2 光照时间/min LED灯的发光时间/min 1 0.1 10 30 2 0.1 20 60 3 0.1 30 90 4 0.2 10 60 5 0.3 10 90 (1)通过_________反映太阳能电池板吸收太阳能的多少； (2)分析_________三组实验可对猜想2进行验证； (3)近期，我国实现技术突破，研发出炫彩太阳能电池板，打造出日间遮阳、夜间照明等多功能的彩虹长廊。根据以上信息，请你提出一个可探究的科学问题__________。 【答案】(1)LED灯的发光时间 (2)1、4、5 (3)太阳能电池板吸收太阳能的多少与电池板颜色是否有关？ 【详解】（1）由题意可知，太阳能电池板吸收太阳能的多少是通过LED灯的发光时间来体现的，发光时间越长，说明吸收的太阳能越多。 （2）根据控制变量法的要求，要验证猜想2，应改变电池板的面积相同，保证光照时间相同，故表中1、4、5三组实验的数据符合要求。 （3）由题意可知，利用不同颜色的太阳能电池板构成顶棚，可打造彩虹长廊，因此可提出的科学探究问题是：太阳能电池板吸收太阳能的多少与电池板颜色是否有关？ 17.（25-26•九年级下·广东东莞•期末）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，被称为太空能量“供应商”。电池板通常装有“向日器”，有了“向日器”，电池板就像向日葵一样迎着太阳转动。某兴趣小组为了研究影响太阳能电池产生电流大小的因素，他们用材料相同、面积分别为S和S’（ S<S’）的“电池板”进行实验，并改变电池板与光线的夹角θ，用电流表观察电流大小，实验过程如图所示。 (1)太阳能电池工作时，是把太阳能转化为______能。 (2)分析比较图甲与图乙可得：材料与光线夹角相同的电池板，______越大，产生的电流越大。 (3)分析比较______两图可得：太阳能电池板安装“向日器”时，要尽量使太阳光垂直照射电池板。 (4)如图丁所示为我国“天宫”与“天和”的组合体。帆板发电时，一部分电能直接供给组合体，另一部分电能则储存在柔性砷化镓薄膜电池里，供黑夜时使用。黑夜里的电池在供电时是把______能转化为______能。 (5)请提出一个还可能影响太阳能电池产生电流大小的因素：______。 【答案】(1)电 (2)面积 (3)甲、丙 (4) 化学 电 (5)电池板的厚度（或电池板的温度） 【详解】（1）太阳能电池工作时，需要有光照，才能产生电流，故是将太阳能转化为电能。 （2）图甲、图乙中电池板与光线的夹角相同，面积不同，故探究的是“电流大小与面积的关系”，由实验现象可得，电池板的面积越大，电流越大。 （3）图甲、图丙中面积相同，但是电池板与光线的夹角不同，故探究的是“电流大小与电池板与光线的夹角的关系”，由实验现象可得，电池板与光线的夹角越大，电流越大，故太阳能电池板安装“向日器”时，要尽量使太阳光垂直照射电池板。 （4）黑夜里工作时，是利用砷化镓薄膜电池中提供的电能进行工作，是将砷化镓薄膜电池中的化学物质储存的能量转化为电能，即是将化学能转化为电能。 （5）不同的电池板的厚度不同，电池板在阳光的照射下温度会升高，这些自身的不同可能会影响到产生电流的大小。 六、计算题(共2题) 18.（25-26•九年级下·内蒙古鄂尔多斯•期末）为节约能源、保护环境，现把乡村大量农作物秸秆煤做成秸秆煤。若秸秆煤燃烧释放出的热量有40%被水吸收，现把50kg、20℃的水升高到60℃需要吸收_______J热量，需完全燃烧秸秆煤_______kg。新农村建设中，家中的暖气片用水做循环物质，主要是应用了水的比热容_______（选填“较大”或“较小”）的特性。[秸秆煤热值为2.4×107J/kg，水的比热容为] 【答案】 8.4×106 0.875 较大 【详解】[1]由可知，水吸收的热量为 [2]已知秸秆煤燃烧释放出的热量有40%被水吸收，所以秸秆煤燃烧释放出的热量为 需完全燃烧秸秆煤的质量为 [3]水的比热容较大，等质量的水与其它物质相比，在相同时间内水可以放出更多的热量。 19.（25-26•九年级下·黑龙江大庆•期末）小周同学家原来用无烟煤炉烧水，每天约用的热水。她参加“探究性学习”活动后，在老师指导和同学帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器。 (1)若这台热水器平均每天可将的水从加热到，这些水吸收的热量为多少?[水的比热容为] (2)若无烟煤燃烧放出的热量有水吸收，她家改用太阳能热水器后，平均每天可节约无烟煤多少千克?（无烟煤的热值为，结果保留整数） (3)请你说出使用太阳能热水器的优点。（至少说出一点） 【答案】(1) (2) (3)清洁环保无污染，节约能源 【详解】（1）水吸收的热量 （2）无烟煤燃烧放出的热量 节约无烟煤的质量 （3）太阳能热水器是将太阳能转化为内能，水吸收热量，温度升高，供人使用，对环境无污染，也可节约能源使用太阳能热水器的优点：清洁环保无污染，节约能源。 七、阅读题(共1题) 20.（25-26•九年级下·宁夏银川•期末）阅读短文，回答问题。 人造太阳 目前全球各国科学家都在集中力量，寻求可控核聚变反应的技术突破，一旦实现，那人类的历史将会彻底改写．实现核聚变反应，必须将核聚变燃料加热至极高温度并予以有效约束。核聚变通常由三种方式来产生，分别是引力约束、惯性约束和磁约束。太阳就是典型的引力约束核聚变；氢弹则是一种惯性约束核聚变，是不可控制的热核聚变反应；磁约束核聚变是目前实现核聚变发电最有效的途径。中国环流器二号M装置（俗称“人造太阳”）是中国规模最大、参数最高的先进托卡马克装置，是中国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置，标志着我国核聚变堆的自主设计与建设跃上新台阶。 目前化石能源有枯竭的危险，还存在一定的环境污染，而“人造太阳”核聚变反应所需的原材料在地球上几乎取之不尽、用之不竭，生成物也没有危害，被认为是理想的“终极能源”。“人造太阳”非常复杂，要让上亿摄氏度高温与零下269摄氏度低温在1米内共存，上万个零部件，有一点点瑕疵，实验可能就会失败。“超高温”与“超低温”共存，“超强磁场”与“超大电流”并行，要在地球上造出“人造太阳”，必须要有性能极其特殊的材料承载。产生核聚变反应需要几千万摄氏度乃至上亿摄氏度的高温，常规材料无法承受这么高的温度，一个可行方案是用磁力将其约束在“磁笼子”里。上亿摄氏度的一团火球，碰到什么烧什么。“人造太阳”的腔体器壁材料是另一个难点，虽然有强磁场约束，仍然会有一些“不听话”的高温等离子体逃逸，打在器壁上造成损伤。自主研发的钨铜合金材料，热负荷能力提升到每平方米20兆瓦。我国科学家从无到有、刻苦攻关、后来居上，自立自强的精神，托起“人造太阳”的“核心超级材料”，这是一个巨大的技术跨越，把人类对核聚变能源的研究推向一个新高度。 (1)根据你所学过的知识可知，卢瑟福提出“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很小的结构”指的是_________。 (2)目前人类无法利用核聚变反应放出的热量来发电，最主要的原因是（　　） A．无法消除核聚变产生的核污染 B．无法实现核聚变反应 C．无法控制核聚变反应的速度 (3)该短文中提到的“化石能源”，种类有很多，请你写出其中利用广泛的例子之一：________。 (4)“人造太阳”的腔体器壁材料钨铜合金除了耐高压，还应具有________的特点。 (5)实现“超强磁场”与“超大电流”并行，最理想的导体材料是________。 (6)核聚变通常由三种方式来产生，分别是引力约束、惯性约束和________约束。目前人类利用最多的 核聚变能量来自__________核聚变方式。 (7)核能属于_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】(1)原子核 (2)C (3)煤 (4)耐高温 (5)超导体 (6) 磁 引力约束 (7)不可再生 【详解】（1）原子是由原子核和核外电子组成，原子核体积很小，质量大，卢瑟福提出，“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很小的结构”指的是原子核； （2）目前人类无法利用核聚变反应放出的热量来发电，最主要的原因是无法控制核聚变反应的速度，故选C。 （3）化石能源是在短时间内不能形成的能源，煤、石油和天然气均属于化石能源。 （4）“人造太阳”非常复杂，要让上亿摄氏度高温与零下269摄氏度低温1米内共存，所以腔体器壁材料钨铜合金除了耐高压外，还应具有耐高温的特点。 （5）要实现超强磁场与超大电流，同时减少能量损耗，最理想的材料是电阻为零的超导体。题干中提到的超低温（零下269摄氏度）也为超导现象的实现提供了条件。 （6）[1][2]由材料可知，核聚变通常由三种方式来产生，分别是引力约束、惯性约束和磁约束；根据题中信息，产生太阳能的引力约束聚变方式是目前人类利用最多的核聚变能量。 （7）因为核能会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，所以核能属于不可再生能源。 第 16 页 共 21 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $