21.2～3 跨学科：能源的开发与利用、材料的利用与开发（高效培优·讲义）物理新教材沪科版九年级全一册

本初中物理讲义聚焦能源与材料的开发利用，系统梳理能源分类（可再生与不可再生）、核能原理（裂变与聚变）、新能源特点，以及材料分类（天然与人造）、导电性材料（导体、半导体、绝缘体）、新材料（超导、纳米材料）等核心知识点，构建从基础到应用的知识脉络。 该资料以分类对比、特性绑定等方法强化概念辨析，通过“避坑指南”归纳易错点（如核能不可再生、超导体不用于发热设备），结合真题与跨学科实例培养科学思维与社会责任，课中辅助教师高效授课，课后助力学生查漏补缺，提升知识应用能力。

第21.2节 跨学科：能源的开发与利用 第21.3节 跨学科：材料的利用与开发 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 人类对能源的利用 考点二 开发核能与重视核安全 考点三 开发新能源 考点四 人类早期对材料的利用 考点五 导电性材料的利用与开发 考点六 开发新材料 03 避坑指南·解题通法 角度01 能源分类 角度02 核反应类型 角度03 导电材料 角度04 新材料应用 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 掌握能源的定义、分类及人类能源利用的发展历程，能精准区分可再生与不可再生能源。 2. 熟知核裂变、核聚变的原理、区别及应用，掌握核能发电流程，树立核安全意识。 3. 了解太阳能、风能、氢能等常见新能源的特点、能量转化形式与实际应用。 4. 明晰材料的分类及人类材料利用的发展阶段，理解材料革新对社会发展的推动作用。 5. 掌握导体、半导体、绝缘体的导电特性、常见材料及生活应用，明确三者的转化关系。 6. 熟练掌握超导材料、纳米材料的核心特性、优缺点及应用场景，攻克新材料高频考点。 1. 分类对比法：将能源、导电材料、新材料分组对比记忆，区分易混淆概念，杜绝知识点混淆。 2. 特性绑定法：每种材料、能源对应专属特性与应用，形成固定答题模型，快速解题。 3. 易错归纳法：总结核反应类型、超导体应用、能源分类等高频易错点，精准避坑。 4. 跨学科结合法：结合环保、科技发展常识，解答能源与材料综合应用题。 考点01 人类对能源的利用 1. 能源 凡是能够为人类生产、生活、学习提供 能量 的物质资源，都称为能源。能源是人类社会生存发展、科技进步的重要物质基础，人类的一切活动都离不开能源的支撑。 2.分类 （1）可再生能源：在自然界中可以源源不断得到、短期内能够持续补充的能源。具有 清洁 、储量大、 可循环利用 的特点。常见种类：太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能、生物质能、氢能。 （2）不可再生能源：经过漫长地质年代形成，消耗后短期内无法从 自然界再生 ，储量有限、越用越少的能源。常见种类：煤、石油、天然气（化石能源）、核燃料（铀矿）。 3. 人类利用能源的发展历程 第一阶段：柴薪时代。人类主要利用木材、草木等生物质能，满足取暖、烹饪等基础生存需求，生产力水平较低。 第二阶段：化石能源时代。煤炭、石油、天然气大规模开发利用，蒸汽机、内燃机普及，推动工业革命，人类生产力飞速提升，是目前社会的主要供能能源。 第三阶段：新能源时代。随着化石能源枯竭、环境污染加剧，人类开始大力开发清洁、可持续的新能源，是未来能源发展的核心方向。 4. 传统能源利用的弊端 化石能源大量燃烧，会产生二氧化硫、氮氧化物、粉尘等污染物，造成空气污染、酸雨；大量排放二氧化碳，加剧温室效应、全球气候变暖；同时化石能源储量有限，长期过度开采会引发严重的能源危机。 【深化点拨】 1. 能源分类关键看能否短期再生，与是否清洁、是否高效无绝对关联，是考试唯一判断标准。 2. 化石能源本质是远古生物固定的太阳能，属于间接储存的太阳能。 3. 核能（铀矿）属于不可再生能源，是学生高频易错点，严禁归类为可再生新能源。 1．（24-25九年级下·湖南娄底·阶段检测）了解能源分类对实现能源可持续发展有重要意义，下列属于可再生能源的一组是（     ） A．煤炭、沼气 B．石油、潮汐能 C．风能、水能 D．柴薪、天然气 【答案】C 【解析】可再生能源指可短期内从自然界持续获得的能源； A．煤炭为不可再生能源，故A不符合题意； B．石油为不可再生能源，故B不符合题意； C．风能、水能均可短期内从自然界持续获取，属于可再生能源，故C符合题意； D．天然气为不可再生能源，故D不符合题意。 故选C。 2．（2026·广西贺州·一模）下列关于能源、通讯、材料的说法正确的是（    ） A．电能可以由自然界中的各种能源转化而来，不需要节约 B．太阳能电池板是用超导体材料制成的 C．煤、石油、天然气称为化石能源，属于一次能源 D．卫星通讯是靠的是超声波 【答案】C 【解析】A．电能属于二次能源，它是由自然界中的各种能源（如煤炭、水能、风能、太阳能等）转化而来的。虽然电能可以由多种能源转化，但地球上的能源是有限的，并且大量使用电能会造成能源的浪费和环境的污染，所以仍然需要节约电能，故A错误； B．太阳能电池板其核心材料是半导体，如硅等，故B错误； C．煤、石油、天然气称为化石能源，是直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源，属于一次能源，故C正确； D．卫星通讯是靠的是电磁波传递信息，故D错误。 故选C。 3．（2026·海南·二模）“地球一小时”是世界自然基金会应对全球气候变化所提出的一项全球性节能活动，提倡于每年3月最后一个星期六晚上熄灯一小时。这个活动就是通过熄灯的方式来减少通电______从而减少电能消耗，共同表达呵护地球家园的决心。火力发电站所使用的煤炭属于_________能源（选填“可再生”或“不可再生”）。 【答案】时间 不可再生 【解析】由电能公式可知，用电器功率不变时，减少通电时间可减少电能消耗； 煤炭属于化石能源，短时间内无法从自然界得到补充，属于不可再生能源。 4．（25-26九年级下·吉林长春·中考复习）小明家安装了一套光伏储能系统，光伏板把太阳能转化成电能储存在蓄电池中，蓄电池为家里的用电器供电。 (1)从能源与可持续发展角度看，太阳能属于__________能源。光伏板相当于电路中的__________（选填“电源”或“用电器”）； (2)小明家的空调和电水壶之间是__________联的。电水壶烧水的过程中，水的内能是通过__________方式增加的。 【答案】(1)可再生 电源 (2)并 热传递 【解析】（1） 太阳能可从自然界源源不断获取，属于可再生能源，且使用时无污染，也属于清洁能源；光伏板将太阳能转化为电能，为电路提供电能，因此在电路中相当于电源。 （2） 家庭电路中各用电器工作时互不影响，所以空调和电水壶之间是并联连接；烧水时，热量从电水壶传递到水中，使水的内能增加，该过程是通过热传递的方式改变水的内能。 考点02 开发核能与重视核安全 1. 核能 原子核内部蕴藏着巨大的能量，统称为核能（原子能）。当原子核发生 分裂 或 聚合 时，会瞬间释放出巨大的能量，能量密度远高于化石能源。 2. 核能的两种释放方式 （1）核裂变：一个较重的原子核（铀核）在中子轰击下，分裂成多个质量较小的原子核，同时释放巨大能量，还会产生新的中子。 链式反应：核裂变产生的中子持续轰击其他铀核，使裂变反应持续、自主进行。可控链式反应用于核电站发电；不可控链式反应用于原子弹爆炸。 （2）核聚变：两个质量较轻的原子核（氘、氚），在超高温、超高压条件下聚合为一个较重的原子核，释放的能量远大于核裂变。目前无法实现人工可控，不可控核聚变用于氢弹爆炸；太阳发光发热的能量来源就是核聚变。 3. 核能发电原理与优缺点 工作流程：核裂变释放内能→加热水产生高温高压蒸汽→推动汽轮机转动（内能转化为机械能）→带动发电机发电（机械能转化为电能）。 优点：能量巨大、发电效率高；不排放废气、粉尘，无大气污染，缓解化石能源危机。 缺点：设备造价高、技术要求高；产生放射性核废料，处理难度大；存在核泄漏安全隐患。 4. 核安全常识 核辐射会破坏人体细胞、损伤免疫系统、危害生命健康；核废料具有长期放射性，必须专业密封、深埋处理，严禁随意丢弃；核电站配备多重安全防护系统，正常运行时安全可靠。 【深化点拨】 1. 解题核心口诀：裂变通、聚变恒，核电站、核发电、原子弹均为裂变；氢弹、太阳为聚变。 2. 人类目前只能可控利用核裂变，可控核聚变仍处于科研试验阶段，未商用。 3. 核能清洁是指无大气污染，并非零污染，核废料放射性污染是核能最大隐患。 1．（23-24九年级上·山西大同·阶段检测）核潜艇是利用原子核反应释放出的核能来工作的，下列说法正确的是（     ） A．核潜艇中的核反应堆发生的是核裂变，核能属于可再生能源 B．核潜艇中的核反应堆发生的是核裂变，核能属于不可再生能源 C．核潜艇中的核反应堆发生的是核聚变，核能属于可再生能源 D．核潜艇中的核反应堆发生的是核聚变，核能属于不可再生能源 【答案】B 【解析】目前人类可控制的核反应为核裂变，核潜艇核反应堆属于可控核反应，核能消耗后无法在短时间内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故ACD错误，B正确。 故选B。 2．（2026·新疆昌吉·三模）从海水中开采的氢核（氘、氚）所利用的核能属于（     ） A．核裂变 B．核聚变 C．核衰变 D．化学反应 【答案】B 【解析】A．核裂变是重原子核分裂为轻原子核的核反应，是当前核电站、原子弹的能量来源，不符合氘氚的核能利用方式，故A不符合题意； B．氘、氚为轻原子核，二者结合为较重原子核的核反应为核聚变，故B符合题意； C．核衰变是原子核自发发生的放射性变化，不是人工开采氘氚利用核能的方式，故C不符合题意； D．化学反应仅涉及原子的重新组合，原子核本身不会发生改变，而核能释放过程中原子核种类发生了变化，不属于化学反应，故D不符合题意。 故选B。 3．（2026·河北石家庄·模拟预测）新一代人造太阳“中国环流三号”启动新一轮物理实验，是我国目前规模最大、参数最高的先进磁约束托卡马克装置。人造太阳利用高温高压等离子体来模拟太阳内部的条件，从而实现核________（选填“裂变”或“聚变”）释放巨大的核能，核能属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】聚变 不可再生 【解析】太阳的能量来源于内部氢原子核在超高温下发生的聚变反应，人造太阳正是模拟太阳的能量产生机制，因此是通过核聚变释放核能。 核能的消耗依赖铀等核燃料，这类核燃料在自然界中的储量有限，消耗后短时间内无法从自然界得到补充，因此属于不可再生能源。 4．（2026·广东清远·一模）核电站利用核___________释放能量；太阳内部进行核___________释放能量；能量在转化过程中总量保持___________。 【答案】裂变 聚变 不变 【解析】核电站的核心设备是核反应堆，是通过可控的核裂变反应来释放核能发电的。 太阳内部时刻在发生轻原子核结合成较重原子核的反应，这种核反应叫做核聚变，也叫热核反应，是太阳向外辐射巨大能量的来源。 根据能量守恒定律，能量只会在不同形式之间转化、或在不同物体之间转移，整个过程中能量的总量始终保持不变。 5．（2026·陕西西安·模拟预测）如图甲乙所示，是释放核能的两种方式。核电站利用图____（选填 “甲” 或 “乙”）方式释放的能量发电，所产生的电能是____（选填 “一次” 或 “二次”）能源。核能发电是利用核能来加热水，用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动涡轮机转动，从而带动发电机发电。核能发电过程中的能量转化如图丙所示，图中②处的能量形式是________。 【答案】甲 二次 机械能 【解析】甲为核裂变过程，乙为核聚变过程，核电站利用核裂变释放能量发电； 电能需由其他形式的能转化得到，属于二次能源； 高温高压蒸汽推动汽轮机转动，将内能转化为机械能，故②处的能量形式为机械能。 考点03 开发新能源 1. 新能源 新能源是指新近被人类开发利用、或正在积极研究推广的清洁能源，大多属于可再生能源，具备环保、可持续的优势，是替代化石能源的核心能源。 2. 常见新能源及能量转化 （1）太阳能：地球最主要的能源源泉，储量无限、清洁无污染。利用方式：太阳能热水器（太阳能→内能）、太阳能光伏电池（太阳能→电能）。缺点：受昼夜、天气、地域限制，稳定性差。 （2）风能：空气流动产生的动能，可再生、零污染。利用方式：风力发电（风能→电能），适合在沿海、高原等风力充足地区建设。 （3）水能与潮汐能：水流、潮汐涨落具备机械能，可用于水力发电、潮汐发电，清洁稳定、可循环利用。 （4）地热能：来自地球内部的热能，可直接用于供暖、洗浴，也可地热发电，受地域限制较大。 （5）氢能：目前最清洁的能源，氢气燃烧产物只有水，无任何污染，热值高，广泛用于航天、新能源汽车，缺点是储存、运输难度大。 3. 新能源的共同特点 优点：清洁环保、低碳无污染、可再生、可持续发展；缺点：受自然条件限制、发电不稳定、开发成本较高、技术要求高。 【深化点拨】 1. 地球上绝大多数能源（化石能源、风能、水能、生物质能）的根本来源都是太阳能。 2. 新能源不等于万能能源，受环境限制明显，目前无法完全替代化石能源。 3. 氢能属于二次能源，需要通过电解水等方式制取，不属于天然一次能源。 1．（2026·河北邯郸·三模）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 【解析】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。 2．（25-26九年级上·河南驻马店·期中）如图为一种新型节能路灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板，“腰佩”节能灯。下列关于节能灯的设计的解释合理的是（　　） A．小风扇是给太阳能电池板散热的 B．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能 C．太阳能电池板将太阳能转化为电能 D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 【答案】C 【解析】A．小风扇的作用不是给太阳能电池板散热，它是用来利用风力发电的，故A不符合题意； B．小风扇作为风力发电机，是将风的机械能转化为电能，而非把电能转化为机械能，故B不符合题意； C．太阳能电池板的工作原理就是将接收到的太阳能直接转化为电能，用来给路灯供电或者储存在蓄电池中，故C符合题意； D．蓄电池放电时，是将储存的化学能转化为电能给节能灯供电；充电过程才是电能转化为化学能，故D不符合题意。 故选C。 3．（2026·河南信阳·三模）人工智能时代离不开充足电力支撑，下列发电方式中，利用不可再生能源发电的是（     ） A．核能发电 B．潮汐能发电 C．地热能发电 D．太阳能发电 【答案】A 【解析】像潮汐能、太阳能、地热能、水能等能源，可以从自然界中源源不断得到补充，属于可再生能源；像核能、煤炭、石油等能源，在短期内无法从自然界得到补充，属于不可再生能源。所以A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．（2026·河南平顶山·三模）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 【解析】[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。 5．（2026·广东清远·二模）如图所示是某路口安装的一种太阳能路灯。太阳能属于一种_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，用_________材料制成的具有_________（选填“单向”或“双向”）导电性LED（发光二极管）信号灯能在夜间发光，提醒着人们注意安全。 【答案】可再生 半导体 单向 【解析】太阳能可源源不断地从自然界获取，短时间内能够得到补充，所以太阳能属于可再生能源。 LED（发光二极管）是典型的半导体器件，是由半导体材料制作而成的，半导体材料制成的发光二极管具有单向导电性。 6．（25-26九年级下·吉林·单元测试）波浪能，即海洋波浪能，是一种取之不尽、用之不竭的新能源，无污染。据科学家推测，地球上海洋波浪蕴藏的电能高达90万亿千瓦，近年来，在各国开发新能源的计划中，波浪能的利用已占有一席之地。 (1)海洋波浪能为人类提供__________，故它是一种__________。 (2)海洋波浪能来自__________，是一种__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】(1)电能 新能源 (2)海洋波浪 可再生 【解析】（1）[1][2]从题目中 “地球上海洋波浪蕴藏的电能高达 90 万亿千瓦” 可知，海洋波浪能能够为人类提供电能。而电能是目前广泛应用的能源形式之一，并且波浪能是近年来受到关注、正在开发利用的新型能源，所以它是一种新能源。 （2）[1][2]海洋波浪能的形成与海洋的运动等自然现象有关，其能量来源是海洋波浪（海洋中波浪的动能等形式的能量）。可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，波浪能 “取之不尽、用之不竭”，能够持续从自然界获取，所以是一种可再生能源。 考点04 人类早期对材料的利用 1. 材料的分类 天然材料：直接从自然界获取，无需人工加工合成的材料。常见：木材、石料、棉花、兽皮、陶土、竹子。特点：取材方便、工艺简单、性能单一。 人造材料：通过人工冶炼、加工、合成制成的材料。常见：金属合金、塑料、玻璃、陶瓷、化纤。特点：性能可控、用途广泛、适配各类工业生产。 2. 人类材料利用的发展历程 （1）石器时代：人类利用天然石料、木材制作简易工具，满足狩猎、劳作等基础生存需求，工具性能简陋。 （2）青铜时代：人类掌握金属冶炼技术，青铜合金硬度高、耐腐蚀，制作的器具、兵器大幅提升生产力，是材料文明的第一次飞跃。 （3）铁器时代：铁材料储量大、强度高、性价比高，广泛用于农具、机械、建筑，奠定了近代工业发展的材料基础。 3. 材料发展的意义 材料是科技与工业的基础，人类文明的进步史就是材料的开发与升级史，材料性能的提升直接推动生产工具革新、科技产业发展。 【深化点拨】 1. 天然材料和人造材料无优劣之分，仅适用场景不同，做题不可主观判定好坏。 2. 早期材料开发核心是从天然取用→人工改造→精准合成的发展规律。 1．（25-26八年级下·陕西渭南·期末）纳米材料具备诸多优异性能，将其制成耐磨切削刀具，主要利用了它的（     ） A．硬度大 B．弹性好 C．延展性差 D．隔热好 【答案】A 【解析】耐磨切削刀具需要能切割其他材料、保持耐磨损的特性，硬度大的材料耐磨损能力强，符合切削刀具的使用要求，因此将纳米材料制成耐磨切削刀具，主要利用了它硬度大的性质。 故选A。 2．（2026·云南昆明·一模）下列关于材料、信息与能源叙述正确的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．核电站是利用原子核发生聚变来获取能量 C．光纤通信是利用激光在光纤中沿直线传播传递信息 D．计算机和手机里面的集成电路主要是由纳米材料制成 【答案】A 【解析】A．可再生能源指可以源源不断从自然界获取的能源，太阳能可以持续获得，属于可再生能源，故A正确； B．目前核电站是利用原子核裂变释放的能量发电，故B错误； C．光纤通信是利用激光在光纤内壁不断反射传递信息，不是沿直线传播，故C错误； D．计算机、手机的集成电路主要由半导体材料制成，故D错误。 故选A。 3．（26-27九年级上·北京·课后作业）气凝胶是当今世界上密度最小的固体，具有隔热性好、绝缘能力强、坚固耐用等特点。下列物体不适合用气凝胶制作的是（     ） A．飞船返回舱隔热板 B．用电器的外壳 C．输电导线 D．保温杯隔热层 【答案】C 【解析】AD．气凝胶具有隔热性好的特点，适合用来作为飞船返回舱隔热板或保温杯隔热层，故AD不符合题意； B．气凝胶具有绝缘能力强的特点，适合用来作为用电器的外壳，故B不符合题意； C．气凝胶具有绝缘能力强的特点，不适合用来制作输电导线，故C符合题意。 故选C。 4．（24-25八年级下·陕西西安·阶段检测）某大学开发出一种耐高温达的纳米线膜材料，具有极高的高温热稳定性且隔热性能优异，很轻、绝缘性能好，可工业化应用。下列物品中，不能应用该材料制作的是（     ） A．消防员防护服 B．家用灭火毯 C．飞机上的机身保温层 D．电饭锅发热盘的电热丝 【答案】D 【解析】ABC．消防员防护服、家用灭火毯、飞机机身保温层均需要耐高温、隔热的性能，与该材料特性匹配，故ABC不符合题意； D．电饭锅发热盘的电热丝利用电流热效应工作，必须为导体，该材料绝缘性能好，属于绝缘体，无法导电产生热量，不能制作电热丝，故D符合题意。 故选D。 考点05 导电性材料的利用与开发 1. 材料的导电分类依据 根据材料内部自由电荷的多少、导电能力的强弱，将材料分为导体、半导体、绝缘体三类，导电能力可随温度、压力、光照等外界条件改变。 2. 导体 （1）定义：容易导电的物体，内部含有大量可自由移动的电荷。常见材料：铜、铝、银、铁等金属，石墨、人体、大地、酸碱盐溶液。 （2）应用：制作输电导线、电路金属触点、导电元件。 3. 绝缘体 （1）定义：不容易导电的物体，内部几乎没有自由移动的电荷，电阻极大。常见材料：塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、干木头、纯水。 （2）应用：导线绝缘外皮、电器外壳、绝缘垫片，保障用电安全。 4. 半导体 （1）定义：导电性能介于导体和绝缘体之间的特殊材料，导电性能可通过温度、光照、掺杂杂质人为调控。常见材料：硅、锗、砷化镓。 （2）特性：①单向导电性（二极管专属）；②光敏、热敏特性；③可集成制作芯片。 （3）应用：二极管、三极管、集成电路、手机电脑芯片、光敏电阻、温控开关。 【深化点拨】 1. 导体与绝缘体无绝对界限，条件改变可相互转化（如：高温下玻璃可导电、潮湿木头变为导体）。 2. 单向导电性是二极管核心考点：正向导通、反向断路，常用于电路整流、指示灯。 3. 所有智能电子设备的核心芯片，基础材料均为硅（半导体）。 1．（2026·陕西渭南·三模）3月5日，由我国科学家牵头的全球首个气溶胶预报人工智能模型AI-GAMFS在国际学术期刊《自然》正式发布。人工智能模型AI-GAMFS的后台高算力芯片是由以下哪种材料制成的（     ） A．半导体 B．导体 C．绝缘体 D．超导体 【答案】A 【解析】芯片的核心部件是由半导体硅制成的，故选A 。 2．（2026·海南海口·二模）2025年12月，国防科技大学超导磁悬浮实验车时速达700公里，创全球纪录。核心材料为车载高温超导磁体。超导材料具有的特征是（　　） A．高弹性 B．零电阻性 C．低塑性 D．高绝缘性 【答案】B 【解析】超导材料的核心特征是在临界温度以下，电阻突然降为零，即零电阻性。这是超导现象的本质特征，也是超导材料区别于普通导体的关键。其他选项中，高弹性、低塑性属于材料的机械性能，高绝缘性与超导的零电阻特性矛盾，均不是超导材料的特征。故选B。 3．（2026·山西运城·一模）国家超级计算太原中心“太行一号”主机采用了全浸没相变液冷技术，将服务器核心部件直接浸没在电子氟化液中，氟化液可以吸收电脑产生的热量。纯净氟化液应属于（　　） A．导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体 【答案】B 【解析】服务器的核心部件是带电工作的电路元件，若用来浸没它的氟化液能导电，会引发电路短路，导致设备故障。 纯净氟化液需要满足不导电的要求，同时实现吸收热量降温的作用，因此纯净氟化液属于绝缘体。故选B。 4．（2026·河南开封·一模）材料科学的发展正在影响着我们的生活，下列关于材料的应用说法正确的是（　　） A．超导材料可制作电饭锅的发热盘 B．常用密度大的新材料制作航空器 C．利用半导体材料可制成多种芯片 D．利用光导纤维的导电性制作光缆 【答案】C 【解析】A．超导材料电阻为零，电流通过时不会发热，因此不能制作电饭锅的发热盘，故A错误； B．航空器材需要减轻自重，应选用密度小的材料，故B错误； C．半导体材料是制作芯片的核心材料，可制成多种芯片，故C正确； D．光导纤维利用的是光的反射传递信息，不是导电性，故D错误； 故选C。 考点06 开发新材料 1. 超导材料 （1）超导现象：部分材料在极低温度环境下，电阻突然变为零的现象。特性： 零电阻 、 完全抗磁性 。 （2）应用优势：零电阻实现无损耗远距离输电，彻底杜绝输电能耗；抗磁性可制作磁悬浮列车，实现无摩擦高速运行。 （3）局限：目前仅低温超导技术成熟，常温超导尚未普及，无法大规模民用；无电流热效应，不能制作任何发热元件。 2. 纳米材料 （1）定义：材料基本单元尺寸在1～100nm之间的新型材料，尺寸极小，具备宏观材料没有的特殊性能。 （2）特性：硬度大、强度高、耐腐蚀、耐高温、吸附性强、超轻、防水防尘。 （3）应用场景：纳米陶瓷刀具、航空航天防护涂层、自清洁玻璃、纳米芯片、气凝胶隔热材料、医用吸附材料。 3. 新型仿生材料 模仿生物结构研发的新型材料，如模仿荷叶纳米结构的自清洁防水涂层，具备防尘、防污、疏水特性，广泛用于建筑、汽车、航天领域。 【深化点拨】 1. 超导体零电阻、无热效应，绝对不能用于灯丝、电热丝、电熨斗、烤箱等发热电器。 2. 纳米材料是按尺寸定义的材料类别，不是单一物质，多种材料均可制成纳米形态。 3. 新材料核心优势是性能升级，适配高端科技领域，是现代科技发展的重要基础。 1．（2026·河南濮阳·一模）如图所示，银纳米线具有高导电性、高导热性、高透光率与优异柔韧性等特点，在柔性电子、能源、传感、医疗等领域有着广泛的应用前景。下列关于银纳米线应用前景的推测不合理的是（　　） A．用于制作柔性导线 B．用于制造航天器隔热组件 C．用于制造手机折叠屏 D．用于制作相机镜头 【答案】B 【解析】A．银纳米线的高导电性+优异柔韧性，符合柔性导线的需求，推测合理，故A不符合题意； B．航天器隔热组件需要导热性差的材料，而银纳米线是高导热性，无法满足隔热要求，推测不合理，故B符合题意； C．手机折叠屏需要材料具备柔韧性和透光性，符合银纳米线的特点，推测合理，故C不符合题意； D．相机镜头需要材料具备高透光率，符合银纳米线的特点，推测合理，故D不符合题意。 故选B。 2．（2026·重庆·三模）当下我国科创水平持续提升，各类新技术、新能源、新材料以及新型设备相继取得突破性成果。下列说法正确的是（     ） A．“北斗卫星”导航系统是利用电磁波传递信息的 B．“天河二号”超级计算机的芯片是用超导体制成的 C．“东风-5C”导弹所用的液体燃料燃烧时热值变大 D．“嫦娥五号”从月球带回月壤，月壤到达地球后质量变大 【答案】A 【解析】A．电磁波可以在真空中传播，北斗卫星导航系统正是利用电磁波传递信息，故A正确； B．超级计算机的芯片是由半导体材料制成的，不是超导体制成，故B错误； C．热值是燃料本身的固有特性，只和燃料的种类有关，和燃烧状态无关，因此燃料燃烧时热值不变，故C错误； D．质量是物体的固有属性，不随位置的改变而变化，因此月壤从月球到达地球后质量不变，故D错误。 故选A。 3．（2026·辽宁沈阳·一模）我国超导技术已经得到实际应用，未来将进一步造福人类。超导体的基本特性有（      ） A．绝缘性强 B．导热性强 C．磁性强 D．零电阻 【答案】D 【解析】超导体在特定低温条件下，电阻会突然消失，这就是零电阻特性，也是它最核心的基本特性。 而绝缘性强、导热性强、磁性强都不是超导体的基本特性。 故选D。 4．（2025·云南楚雄·二模）纳米技术是现代高科技的热门领域，1米等于_________纳米。纳米材料在许多领域都有广泛应用，如纳米陶瓷具有良好的耐磨性和硬度，这是因为纳米颗粒的_________（选填“体积”或“表面积”）较小，使得其内部结构更加紧密。 【答案】109 体积 【解析】由长度单位换算关系可知；纳米颗粒的尺度极小，自身的体积很小，颗粒间的排布可以更加紧密，让纳米陶瓷整体的内部结构更致密，因此具备更优异的硬度和耐磨性。 角度01 能源分类 判断依据只看再生能力：化石能源、核能=不可再生；太阳能、风能、水能、氢能=可再生。切记：清洁能源≠可再生能源，不可再生能源≠污染能源。 1．（24-25九年级上·山东济南·阶段检测）下列属于不可再生能源的是（　　） A．水能 B．风能 C．天然气 D．太阳能 【答案】C 【解析】ABD．水能、风能、太阳能均可在自然界中持续获得，属于可再生能源，故ABD不符合题意； C．天然气为化石能源，消耗后短时间内无法从自然界得到补充，属于不可再生能源，故C符合题意。 故选C。 2．（25-26九年级上·山东泰安·阶段检测）下列关于能源的说法，正确的是（　　） ①煤、石油和天然气是当今人类利用的主要能源，它们是不可再生能源 ②天然气是一种清洁能源，人类可以无尽地开发利用 ③如果大量利用太阳能，可能使太阳能在短期内消耗殆尽 ④水能和风能可以在短期内从自然界里得到补充，是可再生能源 A．①④ B．②③ C．①② D．①③ 【答案】A 【解析】①煤、石油和天然气是当今人类利用的主要化石能源，它们的形成需要漫长的地质年代，短时间内无法从自然界得到补充，属于不可再生能源，故正确； ②天然气是不可再生能源，储量有限，人类不能无尽地开发利用，故错误； ③太阳能来自太阳内部的核聚变反应，能量源源不断，属于可再生能源，不会在短期内消耗殆尽，故错误； ④水能和风能可以在短期内从自然界里得到补充，符合可再生能源的定义，故正确。 综上，①④正确，故A正确，BCD错误。 故选A。 3．（25-26九年级下·河南周口·期中）2025年我国“嫦娥六号”探测器完成月球采样返回任务，探测器与地面控制中心是通过______传递信息的；探测器在月球上使用的太阳能电池板将太阳能转化为______能，太阳能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】电磁波 电 可再生 【解析】太空为真空环境，声波无法在真空中传播，而电磁波能够在真空中传播，因此探测器与地面控制中心依靠电磁波传递信息。 太阳能电池板的功能是将太阳能转化为电能，以此为探测器提供运行所需的能量。 可再生能源是指可以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。 4．（2025·吉林白山·模拟预测）中国空间站的建造和运营对科学研究具有重大意义，空间站每90分钟绕行地球一圈，相对于地球它是__________（选填“运动”或“静止”）的。空间站的能量补给靠的是太阳能电池板，它能将太阳能转化成__________能，太阳内部一直发生着核__________（“聚变”或“裂变”）反应，释放大量的能量。太阳能是__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】运动 电 聚变 可再生 【解析】在空间站绕地球转动时，空间站相对于地球的位置持续发生改变，因此是运动的。 太阳能电池板的作用是将太阳能转化为电能，以此为空间站提供能量补给。 太阳内部的氢原子核在高温高压的环境下发生核聚变反应，释放出大量能量。 太阳能可以源源不断从自然界获取，因此属于可再生能源。 角度02 核反应类型 分裂（一变多）=核裂变（核电站、原子弹、可控利用）；聚合（多变一）=核聚变（氢弹、太阳、不可控），考试百分百适配。 5．（24-25九年级下·湖南岳阳·阶段检测）近年来，我国在信息和能源等高科技领域取得了巨大成就。近期取得重大技术突破的华为6G通信是利用________传递信息的，秦山核电站是利用________（选填“核聚变”或“核裂变”）的链式反应发电的。 【答案】电磁波 核裂变 【解析】6G属于无线通信技术，无线通信利用电磁波传递信息。 目前核聚变技术尚不可控，秦山核电站是利用可控的核裂变的链式反应发电的。 6．（24-25九年级上·河南郑州·期末）我们知道，分子是由原子构成的，原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的_______在核外运动。原子核发生________（填“裂变”或“聚变”）时释放的能量，是当今核电站获取能量的主要方式。 【答案】电子 裂变 【解析】原子由位于中心的原子核和在核外绕核运动的电子构成；目前人类可控的核裂变技术已经成熟，核电站是通过控制原子核的裂变反应来释放核能发电的，而核聚变暂时还无法实现可控的大规模商用发电。 7．（2025·甘肃酒泉·一模）日本大地震导致福岛核电站损坏，造成了核灾难。我们知道核能高效，但有利也有弊，福岛核电站的核反应堆是原子核的__________变；太阳释放出的巨大能量来源于太阳核心的__________变。 【答案】裂 聚 【解析】[1]目前人类可控制用于核电站发电的核能，来自原子核的裂变反应。 [2]太阳内部持续发生氢原子核的聚变反应，这是太阳释放巨大能量的来源。 8．（2026·河北衡水·模拟预测）4月1日，新型“人造太阳”FLAME再次点火，实现等离子体放电，如图所示，FLAME体积小、成本低，未来可点亮一座城，其模拟太阳内发生的______（选填“核聚变”或“核裂变”）释放出巨大能量。核能是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】核聚变 不可再生 【解析】在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能，属于核聚变；核能所消耗的核燃料在短时间内无法从自然界得到补充，因此核能属于不可再生能源。 角度03 导电材料 金属、石墨必为导体；塑料、玻璃、橡胶必为绝缘体；硅、锗、芯片、二极管必为半导体，条件变化可改变导电性能。 9．（2026·海南省直辖县级单位·三模）三折叠手机采用自研的麒麟系列芯片，此芯片主要材料是（　　） A．导体 B．半导体 C．绝缘体 D．超导体 【答案】B 【解析】半导体的导电性介于导体和绝缘体之间，可通过掺杂等工艺改变其导电性能，能制作芯片中的集成电路，是芯片的主要材料，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 10．（24-25九年级下·北京·开学考试）下列物体在通常情况下属于导体的是（     ） A．陶瓷杯 B．物理课本 C．塑料刻度尺 D．不锈钢刻度尺 【答案】D 【解析】ABC．陶瓷、纸质物理课本、塑料为常见绝缘体，故ABC不符合题意； D．不锈钢刻度尺是金属，金属是导体，故D符合题意。 故选D。 11．（25-26九年级上·甘肃临夏·期中）下列生活物品中属于绝缘体的是（     ） A．铁钉 B．不锈钢勺 C．铅笔芯 D．陶瓷碗 【答案】D 【解析】容易导电的物体是导体，不容易导电的物体是绝缘体。 A．铁钉属于金属，金属是导体，故A错误； B．不锈钢勺为金属材质，属于导体，故B错误； C．铅笔芯主要成分为石墨，石墨是导体，故C错误； D．陶瓷属于常见绝缘体，故D正确。 故选D。 12．（24-25八年级下·江苏扬州·阶段检测）铜常被用来制造导线，这主要是因为它具有良好的________；铁锅的把手是用木头做的，这是因为木头的________差。 【答案】导电性 导热性 【解析】导线的作用是传导电流，铜作为金属，具备良好的导电性，适合用来制作导线。 铁锅把手需要避免使用者被高温烫伤，选用木头是因为木头的导热性差，能有效阻隔热量传递，防止把手快速升温烫手。 角度04 新材料应用 超导体只用于输电、磁悬浮，不用于发热设备；纳米材料主打高强度、耐腐蚀、自清洁，无导电万能、磁吸等附加特性。 13．（2025·甘肃陇南·二模）纳米陶瓷具有耐高温、低密度、高断裂韧性、抗腐蚀性、耐磨性和完全无磁性等特点，克服了工程陶瓷的许多不足。下列物品中不适合使用纳米陶瓷制作的是（   ） A．纳米陶瓷刀 B．航空发动机扇叶外表涂层 C．银行卡芯片 D．装浓硫酸的容器 【答案】C 【解析】A．纳米陶瓷耐磨性、高断裂韧性好，适合制作刀具，故A不符合题意； B．纳米陶瓷耐高温、低密度，用作航空发动机扇叶涂层可以兼顾耐热和减重的要求，故B不符合题意； C．银行卡芯片需使用半导体材料实现信息存储、处理等功能，纳米陶瓷不具备半导体相关性能，无法满足芯片的功能需求，不适合制作该物品，故C符合题意； D．纳米陶瓷抗腐蚀性强，不会和浓硫酸发生反应，适合作为盛放浓硫酸的容器，故D不符合题意。 故选C。 14．（2026·陕西宝鸡·一模）科学家约翰·克拉克、米歇尔·德沃雷特、约翰·马丁尼斯在超导领域取得了突破性进展，他们利用超导体构建了电路，实现不同量子态之间的隧穿。下列不能用超导体材料制作的是（　　） A．输电线 B．电动机线圈 C．电热丝 D．发电机线圈 【答案】C 【解析】电热丝是利用电流的热效应工作的元件，需要依靠电阻将电能转化为内能来发热。如果用超导体（）制作电热丝，根据焦耳定律，将不会产生任何热量，无法实现加热功能，因此不能用超导体制成。 故选C。 15．（25-26九年级上·广西南宁·阶段检测）如果某种超导材料能应用于实际，最适合用来制作（　　） A．电炉丝 B．输电导线 C．小灯泡灯丝 D．变阻器的电阻丝 【答案】B 【解析】ACD．制作电炉丝、灯丝、变阻器的电阻丝所选的材料必须具有一定的阻值，电阻不能为零，故ACD不符合题意； B．因为输电线有一定的电阻，所以电线输送电能时，要存在一定的能量损耗，如果输电线的电阻为0，那么就不会有能量损耗。所以超导材料最适合做输电导线，故B符合题意。 故选B。 16．（25-26八年级上·广东阳江·期末）新材料越来越多地进入我们的学习、工作和生活，并正在改变我们的生活方式，提高我们的生活质量，促进社会的进步和发展。目前，各种新材料层出不穷，这里主要研究纳米材料、半导体材料和超导体材料。 (1)某芯片的制造工艺达到7nm，7nm=________m，“芯片”所用的主要材料是半导体，利用该材料制成的二极管具有________导电性。 (2)5G通信与折叠屏手机领域都运用了石墨烯等纳米材料。石墨烯在室温下电流的流动速度比一般导体都大，说明它的________好；另外，利用石墨烯制作成的电子元件很容易散热，这说明它的导热性________（选填“好”或“不好”）。 (3)我们在超导材料方面的研究也取得了一定的突破。当温度降到一定程度下，铜氧化物超导材料的电阻会突然接近于________，电流几乎通行无阻。该材料可适用于________等领域。 【答案】(1) 单向 (2)导电性 好 (3)零 远距离输电 【解析】（1）[1]因为长度单位换算关系为，所以。 [2]“芯片”所用主要材料是半导体，利用半导体材料制成的二极管具有单向导电性。 （2）[1]石墨烯在室温下电流的流动速度比一般导体都大，根据导电性的相关知识，这说明它的导电性好。 [2]利用石墨烯制作成的电子元件很容易散热，依据导热性的概念，这说明它的导热性好。 （3）[1]当温度降到一定程度下，铜氧化物超导材料的电阻会突然接近于零，此时电流几乎通行无阻。 [2]由于超导材料电阻为零，电能在传输过程中不会有能量损耗，所以该材料可适用于远距离输电等领域。 【例1】（2026·江苏常州·中考真题）风能属于（     ） A．可再生能源、清洁能源 B．可再生能源、非清洁能源 C．不可再生能源、清洁能源 D．不可再生能源、非清洁能源 【答案】A 【解析】风能可在短期内从自然界源源不断获取，属于可再生能源；风能在使用过程中无污染物排放，对环境友好，属于清洁能源。故选A。 【变式1-1】（2026·四川巴中·中考真题）下列选项中属于新能源的是（     ） A．石油 B．潮汐能 C．煤炭 D．天然气 【答案】B 【解析】ACD．石油、煤炭、天然气均为已大规模长期使用的化石类常规能源，故ACD不符合题意； B．潮汐能是依托海洋潮汐运动开发的、近些年才逐渐被推广利用的清洁能源，属于新能源，故B符合题意。 故选B。 【变式1-2】（2026·山东东营·中考真题）下列属于可再生能源的是（     ） A．水能 B．天然气 C．核能 D．电能 【答案】A 【解析】可再生能源指可短时间从自然界源源不断获得的一次能源。 A．水能可从自然界持续获取，属于可再生能源，故A符合题意； B．天然气为化石能源，短时间内无法自然形成，属于不可再生能源，故B不符合题意； C．核能的核燃料为不可再生矿产，短时间无法再生，属于不可再生能源，故C不符合题意； D．电能是二次能源，由其他能源转化得到，不属于可再生或不可再生能源的分类范畴，故D不符合题意。 故选A。 【变式1-3】（2026·吉林长春·中考真题）下列能源中属于可再生能源的是（     ） A．煤 B．石油 C．太阳能 D．天然气 【答案】C 【解析】ABD．煤、石油、天然气都属于化石能源，消耗后短时间内无法从自然界补充，为不可再生能源，故ABD不符合题意； C．太阳能可源源不断从自然界获得，属于可再生能源，故C符合题意。 故选C。 【例2】（2026·宁夏·中考真题）近年来我国在科技领域取得非凡成就，下列成果与对应物理知识不匹配的是（　　 ） A．“华龙一号”核电站反应堆——核聚变 B．空间太阳能电站无线传能技术——电磁波传递能量 C．兆瓦级浮空风力发电系统浮空器内充氦气——氦气密度小 D．“天都一号”利用激光测量地月空间距离——激光强度高，方向性好 【答案】A 【解析】A. 核电站反应堆利用可控核裂变释放能量，并非核聚变，对应知识不匹配，故A符合题意； B. 无线传能技术通过电磁波传递能量，对应匹配，故B不符合题意； C. 氦气密度小于空气密度，充入浮空器可获得足够浮力升空，对应匹配，故C不符合题意； D. 激光具有方向性好、强度高的特点，适合远距离测距，对应匹配，故D不符合题意。 故选A。 【变式2-1】（2026·四川乐山·中考真题）关于能源和信息，下列说法中正确的是（     ） A．石油属于可再生能源 B．光纤通信利用电流传输信息 C．北斗卫星利用电磁波提供导航服务 D．太阳能电池板将电能转化为太阳能 【答案】C 【解析】A．石油是化石能源，短期内无法从自然界获得补充，属于不可再生能源，故A错误； B．光纤通信利用激光（电磁波）在光导纤维中传输信息，故B错误； C．电磁波可在真空中传播，北斗卫星通过电磁波与地面传递信息，提供导航服务，故C正确； D．太阳能电池板的能量转化是太阳能转化为电能，故D错误。 故选C。 【变式2-2】（2026·甘肃兰州·中考真题）近年来，中国在科技领域已取得显著成就。下列说法正确的是（     ） A．江苏、广东沿海建成了海上风电集群，风能是不可再生能源 B．“人造太阳”东方超环是可控核裂变实验装置 C．超导限流器是利用电流的热效应工作的 D．“悟空”号暗物质粒子探测卫星利用电磁波将信号传回地球 【答案】D 【解析】A．风能可从自然界源源不断获得，属于可再生能源，故A错误； B．“人造太阳”东方超环是可控核聚变实验装置，故B错误； C．超导材料电阻为0，由焦耳定律公式可知，电流通过超导材料时产生的热量为0，因此超导限流器不利用电流热效应工作，故C错误； D．电磁波可在真空中传播，“悟空”号探测卫星利用电磁波将信号传回地球，故D正确。 故选D。 【变式2-3】（2026·湖北武汉·中考真题）“十四五”时期，我国核电装机容量1.25亿千瓦，居世界第一，核电累计发电量超过2万亿千瓦时，等效减排二氧化碳超过15.3亿吨。关于核能，下列说法正确的是（     ） A．核能是二次能源 B．核能是一种新能源 C．核能是可再生能源 D．目前核电站是通过聚变利用核能的 【答案】B 【解析】A．一次能源可以从自然界直接获得，而二次能源不能从自然界直接获得，需要通过消耗一次能源来获得，核能直接取自于地壳中的核物质，由这些核物质提炼而来，是一次能源，故A错误； B．常规能源是人类利用多年且广泛使用的能源，如煤、石油、电能等；新能源是新近才开始使用的能源，如核能、太阳能、地热能、潮汐能，故B正确； C．可再生能源是短时间内可以从自然界源源不断获得的能源，核能是利用放射性核燃料来释放能量的，而这些物质在地球上的储量是一定的，因此，属不可再生能源，故C错误； D．目前核电站是通过核裂变来获取核能的，核聚变还未实现可控商用，故D错误。 故选B。 【例3】（2026·四川乐山·中考真题）2026年3月，我国T1200级超高强度碳纤维实现全球首次百吨级量产。该材料同时具备密度小、绝缘性好、耐高温、耐腐蚀、强度高、耐拉伸等优异物理属性。该材料不适合用于制作（     ） A．羽毛球拍 B．高压输电线 C．飞机机翼 D．深海探测器外壳 【答案】B 【解析】ACD．该材料同时具备密度小、绝缘性好、耐高温、耐腐蚀、强度高、耐拉伸等优异物理属性，羽毛球拍需强度高、耐拉伸；飞机机翼需密度小、强度高；深海探测器外壳需耐腐蚀、强度高，故ACD不符合题意； B．高压输电线需要利用导体的导电性传输电能，题干明确该材料绝缘性好，属于绝缘体，无法导电，因此不适合制作高压输电线；故B符合题意。 故选B。 【变式3-1】（2026·广东·中考真题）在如图所示的自制简易电动机中，采用铜丝制作支架，这主要是利用了铜的（     ） A．导电性 B．导热性 C．磁性 D．弹性 【答案】A 【解析】简易电动机工作时需要将电源的电流输送到线圈，铜制支架一方面支撑线圈，另一方面作为导体接通电路，这主要利用了铜良好的导电性。铜本身没有磁性，该制作过程也不需要利用铜的导热性、弹性，故选A。 【变式3-2】（2026·河南·中考真题）制作下列物品选用的材料，应用其具有良好导热性的是（　　） A．用塑料制作电工钳把手 B．用橡胶制作汽车轮胎 C．用铁制作家用的炒菜锅 D．用铜制作静电消除器 【答案】C 【解析】A．电工钳把手用塑料制作，是利用塑料绝缘性好的特点，防止触电，故A不符合题意； B．橡胶做汽车轮胎，利用橡胶弹性好、耐磨性强的特性，故B不符合题意； C．铁做炒菜锅，是利用铁导热性良好的特点，能快速传递热量把菜炒熟，故C符合题意； D．铜制作静电消除器，利用的是铜导电性好的特点，故D不符合题意。 故选C 。 【变式3-3】（2026·山西·中考真题）我国科研团队研发了一种新材料——超级铜箔，这种材料只要指甲盖大小就能承受九万牛拉力，电子通过时受到的阻力很小，还具有热传导效率极高的特点，解决了将超高强度、高导电性、高导热性集于一体的难题。这种材料可用于制作（     ） A．电工操作时使用的绝缘手套 B．消防员在灭火时穿的隔热服 C．生活中常用电炉内的电炉丝 D．机器人关节处的可弯折导线 【答案】D 【解析】A．绝缘手套需要由绝缘材料制成以防止触电，而超级铜箔导电性极好，属于导体，不适合制作绝缘手套，故A不符合题意； B．隔热服需要由导热性能差的材料制成以阻挡热量，而超级铜箔热传导效率极高，导热性太好，不适合制作隔热服，故B不符合题意； C．电炉丝利用电流热效应工作，需要电阻率大的材料，而超级铜箔电子通过阻力很小即电阻小，通电产热少，不适合制作电炉丝，故C不符合题意； D．机器人关节处的导线需要承受拉力且导电性好，超级铜箔具有超高强度和高导电性的特点，非常适合制作此类导线，故D符合题意。 故选D。 【例4】（2026·宁夏·中考真题）我国自主研发的T1200级超高强度碳纤维，是目前全球强度最高的工业化量产碳纤维，拉伸强度可达（拉伸强度等于最大拉力与横截面积之比，此处用字母表示），其密度仅为普通钢材的。这根强劲的“中国丝”凭着超细、超轻、耐高温、抗腐蚀、高强度等特性成为多领域的重要材料。 (1)某工业部件用T1200级碳纤维制造，体积为，求该部件的质量。（取普通钢材密度为） (2)用这种碳纤维制成一根横截面积为的细绳，理论上能承受的最大拉力是多少？若一辆货车的总质量为，至少需要几根这种细绳（并排使用）才能吊起这辆货车？（不计绳子自重，g取10 N/kg） (3)你认为可以将这种材料用在什么设备上，为什么？（任选一特性举例） 【答案】(1)40kg (2)8000N，7根这种细绳 (3)用于航空航天材料，因为它的密度小，可以减小质量 【解析】（1）碳纤维的密度 所以该部件的质量 （2）理论上能承受的最大拉力 一辆货车的总重力 所以需要这样的绳子数 即至少需要7根这样的细绳才能吊起这辆货车。 （3）略 【变式4-1】（2026·江苏宿迁·中考真题）汽油机是燃油汽车的动力来源之一，汽油由石油分离而成，石油属于___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。如图甲所示是汽油机的___________冲程，如图乙所示是某台汽油机工作时的能量数据，若完全燃烧6kg的汽油，汽油机损失的能量为___________J，这些能量最多能使1t水温度升高___________℃[，]。 【答案】不可再生 压缩 46 【解析】石油为化石能源，短时间内不可再生，属于不可再生能源。 由图甲可知，汽油机两气门均关闭，活塞向上运动，故为压缩冲程。 汽油完全燃烧放出的总热量为 损失的能量为 可以使水升高的温度为 【变式4-2】（2026·江苏无锡·中考真题）图甲是全球单机发电功率最大的漂浮式风电平台“三峡领航号”，2026年5月在南海深远海海域完成安装。其风力发电机额定发电功率为，叶轮每转一圈发电。该平台首次采用国产高性能聚酯纤维缆借助锚链和吸力锚固定于海底，聚酯纤维缆浸没在海水中，设计使用寿命30年，在海水中近乎悬浮，单根最大能承受拉力，当平台受到风浪冲击时，它可通过自身的弹性形变，大幅削弱冲击对装备结构的影响。 (1)风能是_________（填“可再生”或“不可再生”）能源。 (2)关于国产高性能聚酯纤维缆的物理属性，下列说法不正确的是_________。 A．耐海水腐蚀 B．密度远比海水大 C．强度高 D．弹性好 (3)如图乙所示，风力发电机叶轮旋转时，叶片顶端划过形成的圆形面积称为扫风面积。“三峡领航号”发电机的扫风面积为50000m2，若风以的速度垂直吹向它的扫风面，风力发电机在额定功率下工作，该海域的空气密度取，则叶轮转一圈，通过扫风面积的空气质量为多少？ 【答案】(1)可再生 (2)B (3) 【解析】（1）风能可从自然界源源不断获得，属于可再生能源。 （2）A．聚酯纤维缆在海水中设计使用寿命为30年，说明其耐海水腐蚀，故A正确； B．聚酯纤维缆在海水中近乎悬浮，说明其密度与海水密度相近，并非远比海水大，故B错误； C．单根聚酯纤维缆最大能承受拉力，说明其强度高，故C正确； D．聚酯纤维缆可通过自身弹性形变削弱冲击对装备的影响，说明其弹性好，故D正确。 故选B。 （3）叶轮转一圈的时间为 叶轮转一圈的时间内，风吹过的距离为 通过扫风面积的空气体积为 通过扫风面积的空气质量为 ⚡基础速刷 1．（2026·青海·中考真题）青海省丰富的风能和太阳能形成了青海“好风光”。下列与它们同属可再生能源的是（　　） A．煤炭 B．石油 C．水能 D．天然气 【答案】C 【解析】ABD．煤炭、石油、天然气均为化石能源，消耗后短期内不能从自然界得到补充，属于不可再生能源，故ABD不符合题意； C．水能可以源源不断从自然界获得，属于可再生能源，与风能、太阳能类别相同，故C符合题意。 故选C。 2．（24-25八年级上·河北承德·阶段检测）我们生活在能量的世界里。下列有关能量的说法正确的是（     ） A．只有运动的物体才有能量，静止的物体没有能量 B．追溯能量的来源，生活中大部分能量来自太阳 C．能量的形式单一 D．能量只能发生转化，不能发生转移 【答案】B 【解析】A．静止的物体也可以具有能量，比如高处静止的重物具有重力势能，静止的燃料具有化学能，并非只有运动的物体才有能量。故A错误； B．我们生活里的大部分能量，比如化石能源的化学能、风能、水能、生物质能等，本质上都来自太阳能，是远古或现在的能量通过各种形式转化储存的太阳能。故B正确； C．能量的形式多种多样，常见的有机械能、内能、电能、化学能、核能等，形式并不单一。故C错误； D．能量既可以发生转化（比如电能转化为光能），也可以发生转移（比如热传递过程中内能从高温物体转移到低温物体）。故D错误。 故选B。 3．（2026·山东潍坊·三模）人类的生存和发展与能源有着密切的关系。关于能源和能量，下列说法正确的是（　　） A．能量的转化和转移是具有方向性的 B．石油是一种较为理想的清洁能源 C．核电站利用核聚变发电 D．太阳能是不可再生能源 【答案】A 【解析】A．能量的转化和转移具有方向性，比如热量只能自发从高温物体传向低温物体，无法反向自发传递，故A正确； B．石油燃烧会产生大量有害气体与粉尘，不属于清洁能源，故B错误； C．核电站利用可控核裂变释放的能量发电，故C错误； D．太阳能可从自然界源源不断地获取，属于可再生能源，故D错误。 故选A。 4．（23-24八年级上·河北唐山·阶段检测）太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一。关于太阳能的利用，下列说法不正确的是（     ） A．绿色植物将太阳能转化为化学能 B．太阳能热水器将太阳能转化为水的内能 C．太阳能交通信号灯将太阳能转化为电能，电能再转化为信号灯的光能 D．首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能 【答案】D 【解析】A.绿色植物的光合作用将太阳能转化为化学能，故A正确； B.太阳能热水器将太阳能转化为水的内能，故B正确； C. 太阳能交通信号灯先将太阳能转化为电能，电能再转化为信号灯的光能，故C正确； D.太阳能飞机需先将太阳能转化为电能，电能再转化为飞机的机械能，并非太阳能直接转化为机械能，故D错误。 题目要求选不正确的，故选D。 5．（25-26九年级上·河北邯郸·期中）如图所示，是“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”电 池板， “脚踩”蓄电池，“腰”挎照明灯，下列解释合理的是（     ） A．光电池板是将光能转化为电能 B．小风扇将电能转化为机械能 C．照明灯是将光能转化为电能 D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 【答案】A 【解析】A．光电池板工作时消耗光能产生电能，将光能转化为电能，故A符合题意； B．小风扇是风力发电机，工作时消耗机械能产生电能，将机械能转化为电能，故B不符合题意； C．照明灯工作时消耗电能产生光能，将电能转化为光能，故C不符合题意； D．蓄电池在夜晚放电时，消耗化学能产生电能，将化学能转化为电能，故D不符合题意。 故选A。 6．（25-26八年级上·陕西西安·阶段检测）下列四幅图中不能说明光具有能量的是（     ） A．太阳能热水器 B．植物的光合作用 C．太阳能电池 D．光的色散 【答案】D 【解析】A. 太阳能热水器将光能转化为内能，说明光具有能量，故A不符合题意； B. 植物的光合作用将光能转化为化学能，说明光具有能量，故B不符合题意； C. 太阳能电池将光能转化为电能，说明光具有能量，故C不符合题意； D. 光的色散是光的折射现象，不能说明光具有能量，故D符合题意。 故选D。 7．（23-24九年级上·湖北武汉·阶段检测）随着人们的生活水平的提高，汽车走进千家万户。关于汽油机的知识说法正确的是（　　） A．热机消耗的燃料越多，效率就越低 B．汽油机压缩冲程将机械能转化为内能 C．精心保养可使热机的效率达到100% D．排出的尾气对环境没有任何污染 【答案】B 【解析】A．热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，其高低不仅与燃料消耗的多少有关，还与做有用功的多少有关，故A错误； B．汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动，对气缸内混合气体做功，气缸内混合气体内能增大，温度变高，是将活塞的机械能转化为混合气体的内能，故B正确； C．热机工作时总存在摩擦、要做额外功等，所以无论如何精心保养，热机的效率都不可能达到100%，故C错误； D．热机排出的尾气中含有一氧化碳、氮氧化物等有害物质，会对环境造成污染，故D错误。 故选B。 8．（25-26九年级上·广东河源·阶段检测）龙川县博物馆有馆藏文物3156件。下列文物属于导体的是（     ） A．战国青铜剑 B．唐代石砚 C．唐青釉四耳高身罐 D．恐龙蛋化石 【答案】A 【解析】A．青铜是金属，金属易导电属于导体，故A符合题意； B．石砚为岩石制品，属于绝缘体，故B不符合题意； C．青釉四耳高身罐是陶瓷制品，属于绝缘体，故C不符合题意； D．恐龙蛋化石属于绝缘体，故D不符合题意。 故选A。 9．（25-26九年级上·四川泸州·阶段检测）“新材料”是相对于传统材料而言的，新材料的使用对推动社会进步正在发挥着越来越大的作用，下列关于“新材料”描述不正确的是（     ） A．在远距离输送电方面若能采用“超导材料”可以大大降低由电阻引起的电能损耗 B．“超导材料”可以应用于电饭锅并使其效率提高 C．“半导体材料”的导电性会受温度、光照、杂质等外界因素的影响 D．“半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片 【答案】B 【解析】A．超导材料电阻为0，由焦耳定律可知，输电时产生的热量为0，可降低电能损耗，故A正确； B．电饭锅利用电流热效应工作，需要电阻发热产热，超导材料电阻为0，由可知其通电时不产生热量，无法用于电饭锅，故B错误； C．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，其导电性很容易受温度、光照、杂质等外界因素影响，故C正确； D．手机、电视、电脑的芯片、晶体管等核心元件都是利用半导体材料制作的，半导体在这类电子设备中应用非常广泛，故D正确。 本题选择不正确的，故选B。 10．（25-26八年级下·广东广州·期末）第十五届全运会开幕式上的巨型“鳌鱼”，如图所示．这一幕“鳌”游天海是传统非遗与现代科技的完美融合．为实现轻量化升级，制作团队用碳纤维替代传统竹篾制作“鳌鱼”的骨架．选用碳纤维的主要原因是碳纤维比竹篾（     ） A．熔点高 B．密度小 C．比热容大 D．导热性能好 【答案】B 【解析】 由可知，在骨架体积一定时，质量与密度成正比。为实现轻量化，即减小骨架的质量，需选用密度较小的材料，故碳纤维比竹篾密度小，故B正确，ACD错误。 故选 B。 11．（2026·河南周口·模拟预测）市场上畅销一种折叠手机，其屏幕是由一种钻石玻璃制成，能完全折叠，其特点超轻、超薄、超硬（如图），还具有防水和防油功能，同时还能散热让手机保持较低的温度，关于这种材料，下列说法错误的是（     ） A．钻石玻璃能被弯折是因为其韧性好 B．钻石玻璃导热性较差，且不导电 C．钻石玻璃超轻，说明其密度较小 D．能作为手机屏幕，说明钻石玻璃的透光性较好 【答案】B 【解析】A．韧性好的材料可承受弯折不易断裂，钻石玻璃能够完全折叠弯折，说明其韧性好，故A正确； B．题干明确说明该材料能散热，可使手机保持较低温度，说明该材料导热性较好，故B错误； C．“超轻”是指相同体积下该材料质量更小，根据密度公式，体积一定时，质量越小密度越小，说明其密度较小，故C正确； D．手机屏幕需要透过光线才能显示内容，该材料可作为手机屏幕，说明其透光性较好，故D正确。 本题要求选择说法错误的，故选B。 12．（2026·河南平顶山·三模）剪纸是我国民间的传统手工艺术。剪纸过程中手艺人常用与塑料棒摩擦过的带电羊毛刷清理剪纸碎屑。下列说法正确的是（     ） A．羊毛刷与塑料棒摩擦过程中创造了电荷 B．羊毛刷带负电，塑料棒得到了电子 C．羊毛刷能清理纸屑是因为带电体能吸引轻小物体 D．摩擦后的羊毛刷在潮湿环境中清理纸屑效果更好 【答案】C 【解析】A．摩擦起电的本质是电荷发生转移，并不是创造了电荷，故A错误； B．羊毛对核外电子的束缚能力弱于塑料，二者摩擦时，羊毛刷失去电子带正电，塑料棒得到电子带负电，故B错误； C．带电体可以吸引轻小物体，因此带电的羊毛刷能吸引剪纸碎屑，故C正确； D．潮湿的空气和水分更容易导电，羊毛刷所带电荷容易被导走，带电量减少，清理纸屑效果更差，故D错误。 故选C。 13．（2026·江苏常州·中考真题）2026年5月，神舟二十三号携带钙钛矿太阳能电池板进入太空进行实验，该电池板发电时，将___________能转化为电能。实验进程相关信息由___________波传回地球。 【答案】太阳 电磁 【解析】由太阳能电池的能量转化规律可知，其发电时将太阳能转化为电能；因真空不能传声，电磁波可在真空中传播，故实验进程相关信息由电磁波传回地球。 14．（2026·江苏常州·中考真题）意外撞击导致一只长耳鸮软组织挫伤，翅膀上一根飞羽断裂成两截。动物医生用酒精清洗伤口，空气中弥漫着酒精气味，从分子角度而言，是因为______________________；再用一根表面粗糙的轴，将轴插入左、右半根羽毛的中空管道，如图所示，轴表面粗糙是为了___________，轴材料应具备的物理属性是___________。很快，长耳鸮重返蓝天。 【答案】分子在不停地做无规则运动 增大摩擦力 硬度大 【解析】空气中弥漫着酒精气味，是扩散现象，表明分子在不停地做无规则运动；增大接触面粗糙程度可增大摩擦力；轴起连接支撑作用，材料需具备较大硬度。 15．（2026·江苏常州·中考真题）随着温度为-161.5℃的液态甲烷燃料从我国某型火箭底部逐渐注入，火箭壳体自下而上迅速出现了霜且越变越厚，霜的出现属于___________（物态变化名）现象，该现象说明火箭壳体材料具备的物理属性是___________。低温燃料加注完成后，火箭应在短时间内发射，原因是：______________________。火箭升空过程中，内部燃料越来越少，此过程中液态甲烷的热值___________。 【答案】凝华 导热性好 防止液态甲烷持续吸热汽化，造成燃料损耗或储箱压力过大引发危险 不变 【解析】霜是空气中的气态水蒸气直接变为固态冰晶附着在壳体表面，物质由气态直接变为固态的物态变化叫做凝华。 因液态甲烷温度极低，壳体外可迅速达到水蒸气凝华的温度，说明壳体导热性好。 因液态甲烷温度远低于环境温度，会持续吸热汽化，长时间停放会导致燃料损耗、储箱压力过高，故需短时间发射。 热值是燃料的固有特性，只和燃料的种类有关，和燃料的质量、体积多少没有关系，所以液态甲烷质量减少时热值保持不变。 🚀能力跃升 16．（2026·四川眉山·中考真题）关于信息、能源和材料，下列说法正确的是（     ） A．能源是取之不尽、用之不竭的 B．手机芯片的材料主要是半导体 C．水能和太阳能都是不可再生能源 D．北斗卫星定位系统，利用了超声波传递信息 17．（26-27九年级上·全国·课后作业）在工业时代热机被广泛使用，燃料燃烧产生的排放物给环境带来了压力。下列说法不正确的是（     ） A．热机排出的二氧化碳引起温室效应，对地球表面的热平衡有较大影响 B．提高热机效率，对于控制和减少热机使用中产生的污染有积极作用 C．尽量乘坐公共交通工具、减少食物浪费、节约用电等都属于“低碳”生活行为 D．使用太阳能发电、风能发电来全面取代火力发电，从而降低碳排放 18．（25-26九年级上·辽宁铁岭·阶段检测）如图所示，这是小明家新购置的某品牌智能电冰箱，该智能电冰箱具有以下功能：通过WiFi连接互联网进行远程控制，内置LED灯照明，具备智能断电保护功能。下列说法不正确的是（     ） A．智能电冰箱是利用电磁波来实现远程控制的 B．电冰箱内置的LED灯是由半导体材料制成的 C．智能电冰箱使用的电能属于二次能源 D．智能电冰箱使用三脚插头，是为了防止电流过大时烧坏压缩机 19．（2025·湖北宜昌·模拟预测）如图是一种白玉兰造型的新型5G智慧路灯。它可实现智能照明、5G基站、信息交互、等多种功能，将来可服务于城市物联网、无人驾驶等应用。下列有关说法正确的是（     ） A．白玉兰路灯在工作过程中会有部分电能转化为内能 B．白玉兰路灯利用电能来工作，电能属于一次能源 C．在真空中，5G信号的传播速度比4G信号的传播速度快 D．5G通信技术主要是利用超声波传递信息的 20．（23-24九年级上·北京·阶段检测）下列有关能量转化和能源的说法中正确的是（     ） A．蓄电池充电时，电能转化为内能 B．手机在打电话时，手机电池的化学能转化为电能 C．根据能量守恒定律，能源的利用率应该是100% D．由于能量既不能消灭也不能创生，所以节约能源没什么用 21．（2023·湖南·三模）近年来，我国在材料、能源等领域取得了辉煌的成就，下列相关说法正确的是（     ） A．量子计算机中的电子器件都是由超导体制成的 B．水力、风力、火力发电都是利用了不可再生能源 C．新能源汽车的动力部件是电动机，其工作原理与内燃机的工作原理相同 D．秦山核电站是利用核裂变释放的能量来发电的 22．（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）如图所示是一款太阳能智慧路灯杆，它不仅能照明，还有Wi-Fi、视频监控、信息发布、一键报警等功能，手机没电时也可以用它充电。下列说法正确的是（     ） A．路灯杆利用太阳能发电是将电能转换为光能 B．为手机充电时，手机电池相当于电路中的电源 C．路上的一排智慧路灯同时亮，同时灭，判断其应串联接入供电网络 D．智慧灯杆中的芯片不可能用超导材料制成 23．（23-24九年级上·北京·阶段检测）图甲所示的是中国科技馆“模拟避雷针”的实验展台。当参与者按下“有避雷针”按钮时，从高压发生器尖端涌出的白色闪电，会径直劈向大楼模型顶部的避雷针上，大楼不会受到任何影响；当参与者按下“无避雷针”按钮时，避雷针收缩到大楼内部，白色闪电劈向大楼，大楼内部泛起红光，燃起“熊熊大火”，如图乙为上述情景的示意图。下列说法中正确的是（     ） A．制作避雷针的材料为绝缘体 B．云层放电时创造了电荷 C．图乙中闪电发生时，与避雷针相连的金属线中的电流方向是从避雷针指向云层 D．图乙中闪电发生时，与避雷针相连的金属线中的电流方向是从云层指向避雷针 24．（25-26九年级上·湖南衡阳·阶段检测）LED即发光二极管，LED具有单向导电性，电流只有从其较长引脚A流入，从较短引脚B流出，LED才能发光，此时电路导通；若电流反向通过LED则无法导通。如图甲所示电路，闭合开关，小灯泡和LED都发光，则电源的______（选填“左”或“右”）端为电源负极；若将电源正负极对调，闭合开关，小灯泡______（选填“能”或“不能”）发光。如图乙所示是一种定时课间音乐播放装置的原理图，“定时开关”到达设定时间时，所控制的播放器开始播放音乐。为了满足设计要求，应将“定时开关”接在虚线框______（填“a”或“b”）处，电源接在另一处。 25．（2026·山东·中考真题）我国某科技公司发射的太空算力卫星，将数据中心“搬”到太空，利用太阳能电池板发电，在太空完成计算、存储等任务，并将数据传回地球，其在轨运行示意图如图所示。 (1)太阳能是__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 (2)卫星携带的算力芯片工作时，电能转化为内能，但这些内能无法自发地再转化为电能，说明能量的转化具有__________。在能量转化和转移的过程中，能量的总量_______。 (3)数据信息传回地球利用的是__________ (4)目前发射卫星使用的推进剂主要有液氢、偏二甲肼等。完全燃烧时，液氢产生的热量比等质量的偏二甲肼产生的热量多，这说明液氢的__________大。 26．（26-27九年级上·陕西西安·期末）要实现中国2030年前“碳达峰”的目标，需大力发展风力发电，如图所示，风力发电站将_____________转化为电能。在发电过程中存在能量损耗，但这些能量却不能自发地转化为可利用的能源，说明能量的转化具有_____________性。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，属于二次能源的是_____________（填序号）。获取核能有两条途径——重核的裂变和轻核的聚变，如图所示，图甲表示的是_____________。（填“核裂变”或“核聚变”）。其中图_____________（选填“甲”或“乙”）展示的是制造氢弹的原理。 🌟思维挑战 27．（2026·江苏苏州·一模）如图甲，是小明接收到的快递物流信息，小明对“低碳智慧物流”产生了兴趣。 (1)经调查发现：早在去年，苏州某产业园已安装约1800块高效单晶硅组件，建立了光伏电站，该电站在运营期间累计可提供“绿电”3000万度，相当于完全燃烧标煤_____万吨所释放的能量，由于太阳能为______，践行了能源绿色低碳发展理念； (2)包裹卸货后是通过传送带送到分拣处的，如图乙所示，当皮带轮顺时针启动时，皮带在A点受到的摩擦力方向为_____；当包裹与传送带一起水平匀速运动时，包裹受到的摩擦力大小为_____N；为防止皮带轮与传送带打滑，可把左右两个皮带轮间的距离调_____； (3)智能机器人自动分拣快递包裹系统被赋予“惊艳世界的中国黑科技”称号。如图丙所示，工作人员将包裹放在机器人“黄人一号”的水平托盘上后，“黄人一号”扫码读取包裹目的地信息，经过数据分析后生成最优路线，在水平工作面上把的包裹沿直线运至高的常熟分拣口，运送过程中“黄人一号”对包裹的支持力对该包裹做功为_____J，翻转托盘将包裹投入分拣口后准备沿AB路线返回供包台，此时“黄人一号”探测到“黄人二号”自C点沿CB方向以2 m/s的速度匀速直线驶向昆山分拣口，已知机器人长、宽均为0.8m，AB间距离为3.6m，BC间距离为5.2m，且AB、BC分别在机器人左右对称轴上，两机器人要不发生碰撞，“黄人一号”通过AB段的平均速度应控制在_____区间内。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第21.2节 跨学科：能源的开发与利用 第21.3节 跨学科：材料的利用与开发 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 人类对能源的利用 考点二 开发核能与重视核安全 考点三 开发新能源 考点四 人类早期对材料的利用 考点五 导电性材料的利用与开发 考点六 开发新材料 03 避坑指南·解题通法 角度01 能源分类 角度02 核反应类型 角度03 导电材料 角度04 新材料应用 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 掌握能源的定义、分类及人类能源利用的发展历程，能精准区分可再生与不可再生能源。 2. 熟知核裂变、核聚变的原理、区别及应用，掌握核能发电流程，树立核安全意识。 3. 了解太阳能、风能、氢能等常见新能源的特点、能量转化形式与实际应用。 4. 明晰材料的分类及人类材料利用的发展阶段，理解材料革新对社会发展的推动作用。 5. 掌握导体、半导体、绝缘体的导电特性、常见材料及生活应用，明确三者的转化关系。 6. 熟练掌握超导材料、纳米材料的核心特性、优缺点及应用场景，攻克新材料高频考点。 1. 分类对比法：将能源、导电材料、新材料分组对比记忆，区分易混淆概念，杜绝知识点混淆。 2. 特性绑定法：每种材料、能源对应专属特性与应用，形成固定答题模型，快速解题。 3. 易错归纳法：总结核反应类型、超导体应用、能源分类等高频易错点，精准避坑。 4. 跨学科结合法：结合环保、科技发展常识，解答能源与材料综合应用题。 考点01 人类对能源的利用 1. 能源 凡是能够为人类生产、生活、学习提供 的物质资源，都称为能源。能源是人类社会生存发展、科技进步的重要物质基础，人类的一切活动都离不开能源的支撑。 2.分类 （1）可再生能源：在自然界中可以源源不断得到、短期内能够持续补充的能源。具有 、储量大、 的特点。常见种类：太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能、生物质能、氢能。 （2）不可再生能源：经过漫长地质年代形成，消耗后短期内无法从 ，储量有限、越用越少的能源。常见种类：煤、石油、天然气（化石能源）、核燃料（铀矿）。 3. 人类利用能源的发展历程 第一阶段：柴薪时代。人类主要利用木材、草木等生物质能，满足取暖、烹饪等基础生存需求，生产力水平较低。 第二阶段：化石能源时代。煤炭、石油、天然气大规模开发利用，蒸汽机、内燃机普及，推动工业革命，人类生产力飞速提升，是目前社会的主要供能能源。 第三阶段：新能源时代。随着化石能源枯竭、环境污染加剧，人类开始大力开发清洁、可持续的新能源，是未来能源发展的核心方向。 4. 传统能源利用的弊端 化石能源大量燃烧，会产生二氧化硫、氮氧化物、粉尘等污染物，造成空气污染、酸雨；大量排放二氧化碳，加剧温室效应、全球气候变暖；同时化石能源储量有限，长期过度开采会引发严重的能源危机。 【深化点拨】 1. 能源分类关键看能否短期再生，与是否清洁、是否高效无绝对关联，是考试唯一判断标准。 2. 化石能源本质是远古生物固定的太阳能，属于间接储存的太阳能。 3. 核能（铀矿）属于不可再生能源，是学生高频易错点，严禁归类为可再生新能源。 1．（24-25九年级下·湖南娄底·阶段检测）了解能源分类对实现能源可持续发展有重要意义，下列属于可再生能源的一组是（     ） A．煤炭、沼气 B．石油、潮汐能 C．风能、水能 D．柴薪、天然气 2．（2026·广西贺州·一模）下列关于能源、通讯、材料的说法正确的是（    ） A．电能可以由自然界中的各种能源转化而来，不需要节约 B．太阳能电池板是用超导体材料制成的 C．煤、石油、天然气称为化石能源，属于一次能源 D．卫星通讯是靠的是超声波 3．（2026·海南·二模）“地球一小时”是世界自然基金会应对全球气候变化所提出的一项全球性节能活动，提倡于每年3月最后一个星期六晚上熄灯一小时。这个活动就是通过熄灯的方式来减少通电______从而减少电能消耗，共同表达呵护地球家园的决心。火力发电站所使用的煤炭属于_________能源（选填“可再生”或“不可再生”）。 4．（25-26九年级下·吉林长春·中考复习）小明家安装了一套光伏储能系统，光伏板把太阳能转化成电能储存在蓄电池中，蓄电池为家里的用电器供电。 (1)从能源与可持续发展角度看，太阳能属于__________能源。光伏板相当于电路中的__________（选填“电源”或“用电器”）； (2)小明家的空调和电水壶之间是__________联的。电水壶烧水的过程中，水的内能是通过__________方式增加的。 考点02 开发核能与重视核安全 1. 核能 原子核内部蕴藏着巨大的能量，统称为核能（原子能）。当原子核发生 或 时，会瞬间释放出巨大的能量，能量密度远高于化石能源。 2. 核能的两种释放方式 （1）核裂变：一个较重的原子核（铀核）在中子轰击下，分裂成多个质量较小的原子核，同时释放巨大能量，还会产生新的中子。 链式反应：核裂变产生的中子持续轰击其他铀核，使裂变反应持续、自主进行。可控链式反应用于核电站发电；不可控链式反应用于原子弹爆炸。 （2）核聚变：两个质量较轻的原子核（氘、氚），在超高温、超高压条件下聚合为一个较重的原子核，释放的能量远大于核裂变。目前无法实现人工可控，不可控核聚变用于氢弹爆炸；太阳发光发热的能量来源就是核聚变。 3. 核能发电原理与优缺点 工作流程：核裂变释放内能→加热水产生高温高压蒸汽→推动汽轮机转动（内能转化为机械能）→带动发电机发电（机械能转化为电能）。 优点：能量巨大、发电效率高；不排放废气、粉尘，无大气污染，缓解化石能源危机。 缺点：设备造价高、技术要求高；产生放射性核废料，处理难度大；存在核泄漏安全隐患。 4. 核安全常识 核辐射会破坏人体细胞、损伤免疫系统、危害生命健康；核废料具有长期放射性，必须专业密封、深埋处理，严禁随意丢弃；核电站配备多重安全防护系统，正常运行时安全可靠。 【深化点拨】 1. 解题核心口诀：裂变通、聚变恒，核电站、核发电、原子弹均为裂变；氢弹、太阳为聚变。 2. 人类目前只能可控利用核裂变，可控核聚变仍处于科研试验阶段，未商用。 3. 核能清洁是指无大气污染，并非零污染，核废料放射性污染是核能最大隐患。 1．（23-24九年级上·山西大同·阶段检测）核潜艇是利用原子核反应释放出的核能来工作的，下列说法正确的是（     ） A．核潜艇中的核反应堆发生的是核裂变，核能属于可再生能源 B．核潜艇中的核反应堆发生的是核裂变，核能属于不可再生能源 C．核潜艇中的核反应堆发生的是核聚变，核能属于可再生能源 D．核潜艇中的核反应堆发生的是核聚变，核能属于不可再生能源 2．（2026·新疆昌吉·三模）从海水中开采的氢核（氘、氚）所利用的核能属于（     ） A．核裂变 B．核聚变 C．核衰变 D．化学反应 3．（2026·河北石家庄·模拟预测）新一代人造太阳“中国环流三号”启动新一轮物理实验，是我国目前规模最大、参数最高的先进磁约束托卡马克装置。人造太阳利用高温高压等离子体来模拟太阳内部的条件，从而实现核________（选填“裂变”或“聚变”）释放巨大的核能，核能属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 4．（2026·广东清远·一模）核电站利用核___________释放能量；太阳内部进行核___________释放能量；能量在转化过程中总量保持___________。 5．（2026·陕西西安·模拟预测）如图甲乙所示，是释放核能的两种方式。核电站利用图____（选填 “甲” 或 “乙”）方式释放的能量发电，所产生的电能是____（选填 “一次” 或 “二次”）能源。核能发电是利用核能来加热水，用产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动涡轮机转动，从而带动发电机发电。核能发电过程中的能量转化如图丙所示，图中②处的能量形式是________。 考点03 开发新能源 1. 新能源 新能源是指新近被人类开发利用、或正在积极研究推广的清洁能源，大多属于可再生能源，具备环保、可持续的优势，是替代化石能源的核心能源。 2. 常见新能源及能量转化 （1）太阳能：地球最主要的能源源泉，储量无限、清洁无污染。利用方式：太阳能热水器（太阳能→内能）、太阳能光伏电池（太阳能→电能）。缺点：受昼夜、天气、地域限制，稳定性差。 （2）风能：空气流动产生的动能，可再生、零污染。利用方式：风力发电（风能→电能），适合在沿海、高原等风力充足地区建设。 （3）水能与潮汐能：水流、潮汐涨落具备机械能，可用于水力发电、潮汐发电，清洁稳定、可循环利用。 （4）地热能：来自地球内部的热能，可直接用于供暖、洗浴，也可地热发电，受地域限制较大。 （5）氢能：目前最清洁的能源，氢气燃烧产物只有水，无任何污染，热值高，广泛用于航天、新能源汽车，缺点是储存、运输难度大。 3. 新能源的共同特点 优点：清洁环保、低碳无污染、可再生、可持续发展；缺点：受自然条件限制、发电不稳定、开发成本较高、技术要求高。 【深化点拨】 1. 地球上绝大多数能源（化石能源、风能、水能、生物质能）的根本来源都是太阳能。 2. 新能源不等于万能能源，受环境限制明显，目前无法完全替代化石能源。 3. 氢能属于二次能源，需要通过电解水等方式制取，不属于天然一次能源。 1．（2026·河北邯郸·三模）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 2．（25-26九年级上·河南驻马店·期中）如图为一种新型节能路灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板，“腰佩”节能灯。下列关于节能灯的设计的解释合理的是（　　） A．小风扇是给太阳能电池板散热的 B．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能 C．太阳能电池板将太阳能转化为电能 D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 3．（2026·河南信阳·三模）人工智能时代离不开充足电力支撑，下列发电方式中，利用不可再生能源发电的是（     ） A．核能发电 B．潮汐能发电 C．地热能发电 D．太阳能发电 4．（2026·河南平顶山·三模）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。 5．（2026·广东清远·二模）如图所示是某路口安装的一种太阳能路灯。太阳能属于一种_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，用_________材料制成的具有_________（选填“单向”或“双向”）导电性LED（发光二极管）信号灯能在夜间发光，提醒着人们注意安全。 6．（25-26九年级下·吉林·单元测试）波浪能，即海洋波浪能，是一种取之不尽、用之不竭的新能源，无污染。据科学家推测，地球上海洋波浪蕴藏的电能高达90万亿千瓦，近年来，在各国开发新能源的计划中，波浪能的利用已占有一席之地。 (1)海洋波浪能为人类提供__________，故它是一种__________。 (2)海洋波浪能来自__________，是一种__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 考点04 人类早期对材料的利用 1. 材料的分类 天然材料：直接从自然界获取，无需人工加工合成的材料。常见：木材、石料、棉花、兽皮、陶土、竹子。特点：取材方便、工艺简单、性能单一。 人造材料：通过人工冶炼、加工、合成制成的材料。常见：金属合金、塑料、玻璃、陶瓷、化纤。特点：性能可控、用途广泛、适配各类工业生产。 2. 人类材料利用的发展历程 （1）石器时代：人类利用天然石料、木材制作简易工具，满足狩猎、劳作等基础生存需求，工具性能简陋。 （2）青铜时代：人类掌握金属冶炼技术，青铜合金硬度高、耐腐蚀，制作的器具、兵器大幅提升生产力，是材料文明的第一次飞跃。 （3）铁器时代：铁材料储量大、强度高、性价比高，广泛用于农具、机械、建筑，奠定了近代工业发展的材料基础。 3. 材料发展的意义 材料是科技与工业的基础，人类文明的进步史就是材料的开发与升级史，材料性能的提升直接推动生产工具革新、科技产业发展。 【深化点拨】 1. 天然材料和人造材料无优劣之分，仅适用场景不同，做题不可主观判定好坏。 2. 早期材料开发核心是从天然取用→人工改造→精准合成的发展规律。 1．（25-26八年级下·陕西渭南·期末）纳米材料具备诸多优异性能，将其制成耐磨切削刀具，主要利用了它的（     ） A．硬度大 B．弹性好 C．延展性差 D．隔热好 2．（2026·云南昆明·一模）下列关于材料、信息与能源叙述正确的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．核电站是利用原子核发生聚变来获取能量 C．光纤通信是利用激光在光纤中沿直线传播传递信息 D．计算机和手机里面的集成电路主要是由纳米材料制成 3．（26-27九年级上·北京·课后作业）气凝胶是当今世界上密度最小的固体，具有隔热性好、绝缘能力强、坚固耐用等特点。下列物体不适合用气凝胶制作的是（     ） A．飞船返回舱隔热板 B．用电器的外壳 C．输电导线 D．保温杯隔热层 4．（24-25八年级下·陕西西安·阶段检测）某大学开发出一种耐高温达的纳米线膜材料，具有极高的高温热稳定性且隔热性能优异，很轻、绝缘性能好，可工业化应用。下列物品中，不能应用该材料制作的是（     ） A．消防员防护服 B．家用灭火毯 C．飞机上的机身保温层 D．电饭锅发热盘的电热丝 考点05 导电性材料的利用与开发 1. 材料的导电分类依据 根据材料内部自由电荷的多少、导电能力的强弱，将材料分为导体、半导体、绝缘体三类，导电能力可随温度、压力、光照等外界条件改变。 2. 导体 （1）定义：容易导电的物体，内部含有大量可自由移动的电荷。常见材料：铜、铝、银、铁等金属，石墨、人体、大地、酸碱盐溶液。 （2）应用：制作输电导线、电路金属触点、导电元件。 3. 绝缘体 （1）定义：不容易导电的物体，内部几乎没有自由移动的电荷，电阻极大。常见材料：塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、干木头、纯水。 （2）应用：导线绝缘外皮、电器外壳、绝缘垫片，保障用电安全。 4. 半导体 （1）定义：导电性能介于导体和绝缘体之间的特殊材料，导电性能可通过温度、光照、掺杂杂质人为调控。常见材料：硅、锗、砷化镓。 （2）特性：①单向导电性（二极管专属）；②光敏、热敏特性；③可集成制作芯片。 （3）应用：二极管、三极管、集成电路、手机电脑芯片、光敏电阻、温控开关。 【深化点拨】 1. 导体与绝缘体无绝对界限，条件改变可相互转化（如：高温下玻璃可导电、潮湿木头变为导体）。 2. 单向导电性是二极管核心考点：正向导通、反向断路，常用于电路整流、指示灯。 3. 所有智能电子设备的核心芯片，基础材料均为硅（半导体）。 1．（2026·陕西渭南·三模）3月5日，由我国科学家牵头的全球首个气溶胶预报人工智能模型AI-GAMFS在国际学术期刊《自然》正式发布。人工智能模型AI-GAMFS的后台高算力芯片是由以下哪种材料制成的（     ） A．半导体 B．导体 C．绝缘体 D．超导体 2．（2026·海南海口·二模）2025年12月，国防科技大学超导磁悬浮实验车时速达700公里，创全球纪录。核心材料为车载高温超导磁体。超导材料具有的特征是（　　） A．高弹性 B．零电阻性 C．低塑性 D．高绝缘性 3．（2026·山西运城·一模）国家超级计算太原中心“太行一号”主机采用了全浸没相变液冷技术，将服务器核心部件直接浸没在电子氟化液中，氟化液可以吸收电脑产生的热量。纯净氟化液应属于（　　） A．导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体 4．（2026·河南开封·一模）材料科学的发展正在影响着我们的生活，下列关于材料的应用说法正确的是（　　） A．超导材料可制作电饭锅的发热盘 B．常用密度大的新材料制作航空器 C．利用半导体材料可制成多种芯片 D．利用光导纤维的导电性制作光缆 考点06 开发新材料 1. 超导材料 （1）超导现象：部分材料在极低温度环境下，电阻突然变为零的现象。特性： 、 。 （2）应用优势：零电阻实现无损耗远距离输电，彻底杜绝输电能耗；抗磁性可制作磁悬浮列车，实现无摩擦高速运行。 （3）局限：目前仅低温超导技术成熟，常温超导尚未普及，无法大规模民用；无电流热效应，不能制作任何发热元件。 2. 纳米材料 （1）定义：材料基本单元尺寸在1～100nm之间的新型材料，尺寸极小，具备宏观材料没有的特殊性能。 （2）特性：硬度大、强度高、耐腐蚀、耐高温、吸附性强、超轻、防水防尘。 （3）应用场景：纳米陶瓷刀具、航空航天防护涂层、自清洁玻璃、纳米芯片、气凝胶隔热材料、医用吸附材料。 3. 新型仿生材料 模仿生物结构研发的新型材料，如模仿荷叶纳米结构的自清洁防水涂层，具备防尘、防污、疏水特性，广泛用于建筑、汽车、航天领域。 【深化点拨】 1. 超导体零电阻、无热效应，绝对不能用于灯丝、电热丝、电熨斗、烤箱等发热电器。 2. 纳米材料是按尺寸定义的材料类别，不是单一物质，多种材料均可制成纳米形态。 3. 新材料核心优势是性能升级，适配高端科技领域，是现代科技发展的重要基础。 1．（2026·河南濮阳·一模）如图所示，银纳米线具有高导电性、高导热性、高透光率与优异柔韧性等特点，在柔性电子、能源、传感、医疗等领域有着广泛的应用前景。下列关于银纳米线应用前景的推测不合理的是（　　） A．用于制作柔性导线 B．用于制造航天器隔热组件 C．用于制造手机折叠屏 D．用于制作相机镜头 2．（2026·重庆·三模）当下我国科创水平持续提升，各类新技术、新能源、新材料以及新型设备相继取得突破性成果。下列说法正确的是（     ） A．“北斗卫星”导航系统是利用电磁波传递信息的 B．“天河二号”超级计算机的芯片是用超导体制成的 C．“东风-5C”导弹所用的液体燃料燃烧时热值变大 D．“嫦娥五号”从月球带回月壤，月壤到达地球后质量变大 3．（2026·辽宁沈阳·一模）我国超导技术已经得到实际应用，未来将进一步造福人类。超导体的基本特性有（      ） A．绝缘性强 B．导热性强 C．磁性强 D．零电阻 4．（2025·云南楚雄·二模）纳米技术是现代高科技的热门领域，1米等于_________纳米。纳米材料在许多领域都有广泛应用，如纳米陶瓷具有良好的耐磨性和硬度，这是因为纳米颗粒的_________（选填“体积”或“表面积”）较小，使得其内部结构更加紧密。 角度01 能源分类 判断依据只看再生能力：化石能源、核能=不可再生；太阳能、风能、水能、氢能=可再生。切记：清洁能源≠可再生能源，不可再生能源≠污染能源。 1．（24-25九年级上·山东济南·阶段检测）下列属于不可再生能源的是（　　） A．水能 B．风能 C．天然气 D．太阳能 2．（25-26九年级上·山东泰安·阶段检测）下列关于能源的说法，正确的是（　　） ①煤、石油和天然气是当今人类利用的主要能源，它们是不可再生能源 ②天然气是一种清洁能源，人类可以无尽地开发利用 ③如果大量利用太阳能，可能使太阳能在短期内消耗殆尽 ④水能和风能可以在短期内从自然界里得到补充，是可再生能源 A．①④ B．②③ C．①② D．①③ 3．（25-26九年级下·河南周口·期中）2025年我国“嫦娥六号”探测器完成月球采样返回任务，探测器与地面控制中心是通过______传递信息的；探测器在月球上使用的太阳能电池板将太阳能转化为______能，太阳能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 4．（2025·吉林白山·模拟预测）中国空间站的建造和运营对科学研究具有重大意义，空间站每90分钟绕行地球一圈，相对于地球它是__________（选填“运动”或“静止”）的。空间站的能量补给靠的是太阳能电池板，它能将太阳能转化成__________能，太阳内部一直发生着核__________（“聚变”或“裂变”）反应，释放大量的能量。太阳能是__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 角度02 核反应类型 分裂（一变多）=核裂变（核电站、原子弹、可控利用）；聚合（多变一）=核聚变（氢弹、太阳、不可控），考试百分百适配。 5．（24-25九年级下·湖南岳阳·阶段检测）近年来，我国在信息和能源等高科技领域取得了巨大成就。近期取得重大技术突破的华为6G通信是利用________传递信息的，秦山核电站是利用________（选填“核聚变”或“核裂变”）的链式反应发电的。 6．（24-25九年级上·河南郑州·期末）我们知道，分子是由原子构成的，原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的_______在核外运动。原子核发生________（填“裂变”或“聚变”）时释放的能量，是当今核电站获取能量的主要方式。 7．（2025·甘肃酒泉·一模）日本大地震导致福岛核电站损坏，造成了核灾难。我们知道核能高效，但有利也有弊，福岛核电站的核反应堆是原子核的__________变；太阳释放出的巨大能量来源于太阳核心的__________变。 8．（2026·河北衡水·模拟预测）4月1日，新型“人造太阳”FLAME再次点火，实现等离子体放电，如图所示，FLAME体积小、成本低，未来可点亮一座城，其模拟太阳内发生的______（选填“核聚变”或“核裂变”）释放出巨大能量。核能是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 角度03 导电材料 金属、石墨必为导体；塑料、玻璃、橡胶必为绝缘体；硅、锗、芯片、二极管必为半导体，条件变化可改变导电性能。 9．（2026·海南省直辖县级单位·三模）三折叠手机采用自研的麒麟系列芯片，此芯片主要材料是（　　） A．导体 B．半导体 C．绝缘体 D．超导体 10．（24-25九年级下·北京·开学考试）下列物体在通常情况下属于导体的是（     ） A．陶瓷杯 B．物理课本 C．塑料刻度尺 D．不锈钢刻度尺 11．（25-26九年级上·甘肃临夏·期中）下列生活物品中属于绝缘体的是（     ） A．铁钉 B．不锈钢勺 C．铅笔芯 D．陶瓷碗 12．（24-25八年级下·江苏扬州·阶段检测）铜常被用来制造导线，这主要是因为它具有良好的________；铁锅的把手是用木头做的，这是因为木头的________差。 角度04 新材料应用 超导体只用于输电、磁悬浮，不用于发热设备；纳米材料主打高强度、耐腐蚀、自清洁，无导电万能、磁吸等附加特性。 13．（2025·甘肃陇南·二模）纳米陶瓷具有耐高温、低密度、高断裂韧性、抗腐蚀性、耐磨性和完全无磁性等特点，克服了工程陶瓷的许多不足。下列物品中不适合使用纳米陶瓷制作的是（   ） A．纳米陶瓷刀 B．航空发动机扇叶外表涂层 C．银行卡芯片 D．装浓硫酸的容器 14．（2026·陕西宝鸡·一模）科学家约翰·克拉克、米歇尔·德沃雷特、约翰·马丁尼斯在超导领域取得了突破性进展，他们利用超导体构建了电路，实现不同量子态之间的隧穿。下列不能用超导体材料制作的是（　　） A．输电线 B．电动机线圈 C．电热丝 D．发电机线圈 15．（25-26九年级上·广西南宁·阶段检测）如果某种超导材料能应用于实际，最适合用来制作（　　） A．电炉丝 B．输电导线 C．小灯泡灯丝 D．变阻器的电阻丝 16．（25-26八年级上·广东阳江·期末）新材料越来越多地进入我们的学习、工作和生活，并正在改变我们的生活方式，提高我们的生活质量，促进社会的进步和发展。目前，各种新材料层出不穷，这里主要研究纳米材料、半导体材料和超导体材料。 (1)某芯片的制造工艺达到7nm，7nm=________m，“芯片”所用的主要材料是半导体，利用该材料制成的二极管具有________导电性。 (2)5G通信与折叠屏手机领域都运用了石墨烯等纳米材料。石墨烯在室温下电流的流动速度比一般导体都大，说明它的________好；另外，利用石墨烯制作成的电子元件很容易散热，这说明它的导热性________（选填“好”或“不好”）。 (3)我们在超导材料方面的研究也取得了一定的突破。当温度降到一定程度下，铜氧化物超导材料的电阻会突然接近于________，电流几乎通行无阻。该材料可适用于________等领域。 【例1】（2026·江苏常州·中考真题）风能属于（     ） A．可再生能源、清洁能源 B．可再生能源、非清洁能源 C．不可再生能源、清洁能源 D．不可再生能源、非清洁能源 【变式1-1】（2026·四川巴中·中考真题）下列选项中属于新能源的是（     ） A．石油 B．潮汐能 C．煤炭 D．天然气 【变式1-2】（2026·山东东营·中考真题）下列属于可再生能源的是（     ） A．水能 B．天然气 C．核能 D．电能 【变式1-3】（2026·吉林长春·中考真题）下列能源中属于可再生能源的是（     ） A．煤 B．石油 C．太阳能 D．天然气 【例2】（2026·宁夏·中考真题）近年来我国在科技领域取得非凡成就，下列成果与对应物理知识不匹配的是（　　 ） A．“华龙一号”核电站反应堆——核聚变 B．空间太阳能电站无线传能技术——电磁波传递能量 C．兆瓦级浮空风力发电系统浮空器内充氦气——氦气密度小 D．“天都一号”利用激光测量地月空间距离——激光强度高，方向性好 【变式2-1】（2026·四川乐山·中考真题）关于能源和信息，下列说法中正确的是（     ） A．石油属于可再生能源 B．光纤通信利用电流传输信息 C．北斗卫星利用电磁波提供导航服务 D．太阳能电池板将电能转化为太阳能 【变式2-2】（2026·甘肃兰州·中考真题）近年来，中国在科技领域已取得显著成就。下列说法正确的是（     ） A．江苏、广东沿海建成了海上风电集群，风能是不可再生能源 B．“人造太阳”东方超环是可控核裂变实验装置 C．超导限流器是利用电流的热效应工作的 D．“悟空”号暗物质粒子探测卫星利用电磁波将信号传回地球 【变式2-3】（2026·湖北武汉·中考真题）“十四五”时期，我国核电装机容量1.25亿千瓦，居世界第一，核电累计发电量超过2万亿千瓦时，等效减排二氧化碳超过15.3亿吨。关于核能，下列说法正确的是（     ） A．核能是二次能源 B．核能是一种新能源 C．核能是可再生能源 D．目前核电站是通过聚变利用核能的 【例3】（2026·四川乐山·中考真题）2026年3月，我国T1200级超高强度碳纤维实现全球首次百吨级量产。该材料同时具备密度小、绝缘性好、耐高温、耐腐蚀、强度高、耐拉伸等优异物理属性。该材料不适合用于制作（     ） A．羽毛球拍 B．高压输电线 C．飞机机翼 D．深海探测器外壳 【变式3-1】（2026·广东·中考真题）在如图所示的自制简易电动机中，采用铜丝制作支架，这主要是利用了铜的（     ） A．导电性 B．导热性 C．磁性 D．弹性 【变式3-2】（2026·河南·中考真题）制作下列物品选用的材料，应用其具有良好导热性的是（　　） A．用塑料制作电工钳把手 B．用橡胶制作汽车轮胎 C．用铁制作家用的炒菜锅 D．用铜制作静电消除器 【变式3-3】（2026·山西·中考真题）我国科研团队研发了一种新材料——超级铜箔，这种材料只要指甲盖大小就能承受九万牛拉力，电子通过时受到的阻力很小，还具有热传导效率极高的特点，解决了将超高强度、高导电性、高导热性集于一体的难题。这种材料可用于制作（     ） A．电工操作时使用的绝缘手套 B．消防员在灭火时穿的隔热服 C．生活中常用电炉内的电炉丝 D．机器人关节处的可弯折导线 【例4】（2026·宁夏·中考真题）我国自主研发的T1200级超高强度碳纤维，是目前全球强度最高的工业化量产碳纤维，拉伸强度可达（拉伸强度等于最大拉力与横截面积之比，此处用字母表示），其密度仅为普通钢材的。这根强劲的“中国丝”凭着超细、超轻、耐高温、抗腐蚀、高强度等特性成为多领域的重要材料。 (1)某工业部件用T1200级碳纤维制造，体积为，求该部件的质量。（取普通钢材密度为） (2)用这种碳纤维制成一根横截面积为的细绳，理论上能承受的最大拉力是多少？若一辆货车的总质量为，至少需要几根这种细绳（并排使用）才能吊起这辆货车？（不计绳子自重，g取10 N/kg） (3)你认为可以将这种材料用在什么设备上，为什么？（任选一特性举例） 【变式4-1】（2026·江苏宿迁·中考真题）汽油机是燃油汽车的动力来源之一，汽油由石油分离而成，石油属于___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。如图甲所示是汽油机的___________冲程，如图乙所示是某台汽油机工作时的能量数据，若完全燃烧6kg的汽油，汽油机损失的能量为___________J，这些能量最多能使1t水温度升高___________℃[，]。 【变式4-2】（2026·江苏无锡·中考真题）图甲是全球单机发电功率最大的漂浮式风电平台“三峡领航号”，2026年5月在南海深远海海域完成安装。其风力发电机额定发电功率为，叶轮每转一圈发电。该平台首次采用国产高性能聚酯纤维缆借助锚链和吸力锚固定于海底，聚酯纤维缆浸没在海水中，设计使用寿命30年，在海水中近乎悬浮，单根最大能承受拉力，当平台受到风浪冲击时，它可通过自身的弹性形变，大幅削弱冲击对装备结构的影响。 (1)风能是_________（填“可再生”或“不可再生”）能源。 (2)关于国产高性能聚酯纤维缆的物理属性，下列说法不正确的是_________。 A．耐海水腐蚀 B．密度远比海水大 C．强度高 D．弹性好 (3)如图乙所示，风力发电机叶轮旋转时，叶片顶端划过形成的圆形面积称为扫风面积。“三峡领航号”发电机的扫风面积为50000m2，若风以的速度垂直吹向它的扫风面，风力发电机在额定功率下工作，该海域的空气密度取，则叶轮转一圈，通过扫风面积的空气质量为多少？ ⚡基础速刷 1．（2026·青海·中考真题）青海省丰富的风能和太阳能形成了青海“好风光”。下列与它们同属可再生能源的是（　　） A．煤炭 B．石油 C．水能 D．天然气 2．（24-25八年级上·河北承德·阶段检测）我们生活在能量的世界里。下列有关能量的说法正确的是（     ） A．只有运动的物体才有能量，静止的物体没有能量 B．追溯能量的来源，生活中大部分能量来自太阳 C．能量的形式单一 D．能量只能发生转化，不能发生转移 3．（2026·山东潍坊·三模）人类的生存和发展与能源有着密切的关系。关于能源和能量，下列说法正确的是（　　） A．能量的转化和转移是具有方向性的 B．石油是一种较为理想的清洁能源 C．核电站利用核聚变发电 D．太阳能是不可再生能源 4．（23-24八年级上·河北唐山·阶段检测）太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一。关于太阳能的利用，下列说法不正确的是（     ） A．绿色植物将太阳能转化为化学能 B．太阳能热水器将太阳能转化为水的内能 C．太阳能交通信号灯将太阳能转化为电能，电能再转化为信号灯的光能 D．首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能 5．（25-26九年级上·河北邯郸·期中）如图所示，是“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”电 池板， “脚踩”蓄电池，“腰”挎照明灯，下列解释合理的是（     ） A．光电池板是将光能转化为电能 B．小风扇将电能转化为机械能 C．照明灯是将光能转化为电能 D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 6．（25-26八年级上·陕西西安·阶段检测）下列四幅图中不能说明光具有能量的是（     ） A．太阳能热水器 B．植物的光合作用 C．太阳能电池 D．光的色散 7．（23-24九年级上·湖北武汉·阶段检测）随着人们的生活水平的提高，汽车走进千家万户。关于汽油机的知识说法正确的是（　　） A．热机消耗的燃料越多，效率就越低 B．汽油机压缩冲程将机械能转化为内能 C．精心保养可使热机的效率达到100% D．排出的尾气对环境没有任何污染 8．（25-26九年级上·广东河源·阶段检测）龙川县博物馆有馆藏文物3156件。下列文物属于导体的是（     ） A．战国青铜剑 B．唐代石砚 C．唐青釉四耳高身罐 D．恐龙蛋化石 9．（25-26九年级上·四川泸州·阶段检测）“新材料”是相对于传统材料而言的，新材料的使用对推动社会进步正在发挥着越来越大的作用，下列关于“新材料”描述不正确的是（     ） A．在远距离输送电方面若能采用“超导材料”可以大大降低由电阻引起的电能损耗 B．“超导材料”可以应用于电饭锅并使其效率提高 C．“半导体材料”的导电性会受温度、光照、杂质等外界因素的影响 D．“半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片 10．（25-26八年级下·广东广州·期末）第十五届全运会开幕式上的巨型“鳌鱼”，如图所示．这一幕“鳌”游天海是传统非遗与现代科技的完美融合．为实现轻量化升级，制作团队用碳纤维替代传统竹篾制作“鳌鱼”的骨架．选用碳纤维的主要原因是碳纤维比竹篾（     ） A．熔点高 B．密度小 C．比热容大 D．导热性能好 11．（2026·河南周口·模拟预测）市场上畅销一种折叠手机，其屏幕是由一种钻石玻璃制成，能完全折叠，其特点超轻、超薄、超硬（如图），还具有防水和防油功能，同时还能散热让手机保持较低的温度，关于这种材料，下列说法错误的是（     ） A．钻石玻璃能被弯折是因为其韧性好 B．钻石玻璃导热性较差，且不导电 C．钻石玻璃超轻，说明其密度较小 D．能作为手机屏幕，说明钻石玻璃的透光性较好 12．（2026·河南平顶山·三模）剪纸是我国民间的传统手工艺术。剪纸过程中手艺人常用与塑料棒摩擦过的带电羊毛刷清理剪纸碎屑。下列说法正确的是（     ） A．羊毛刷与塑料棒摩擦过程中创造了电荷 B．羊毛刷带负电，塑料棒得到了电子 C．羊毛刷能清理纸屑是因为带电体能吸引轻小物体 D．摩擦后的羊毛刷在潮湿环境中清理纸屑效果更好 13．（2026·江苏常州·中考真题）2026年5月，神舟二十三号携带钙钛矿太阳能电池板进入太空进行实验，该电池板发电时，将___________能转化为电能。实验进程相关信息由___________波传回地球。 14．（2026·江苏常州·中考真题）意外撞击导致一只长耳鸮软组织挫伤，翅膀上一根飞羽断裂成两截。动物医生用酒精清洗伤口，空气中弥漫着酒精气味，从分子角度而言，是因为______________________；再用一根表面粗糙的轴，将轴插入左、右半根羽毛的中空管道，如图所示，轴表面粗糙是为了___________，轴材料应具备的物理属性是___________。很快，长耳鸮重返蓝天。 15．（2026·江苏常州·中考真题）随着温度为-161.5℃的液态甲烷燃料从我国某型火箭底部逐渐注入，火箭壳体自下而上迅速出现了霜且越变越厚，霜的出现属于___________（物态变化名）现象，该现象说明火箭壳体材料具备的物理属性是___________。低温燃料加注完成后，火箭应在短时间内发射，原因是：______________________。火箭升空过程中，内部燃料越来越少，此过程中液态甲烷的热值___________。 🚀能力跃升 16．（2026·四川眉山·中考真题）关于信息、能源和材料，下列说法正确的是（     ） A．能源是取之不尽、用之不竭的 B．手机芯片的材料主要是半导体 C．水能和太阳能都是不可再生能源 D．北斗卫星定位系统，利用了超声波传递信息 【答案】B 【解析】A．能源分为可再生能源和不可再生能源，煤、石油等不可再生能源储量有限，并非取之不尽、用之不竭，故A错误； B．半导体的导电性介于导体与绝缘体之间，手机芯片的核心材料是半导体（如硅），故B正确； C．水能和太阳能可以从自然界源源不断地获取，属于可再生能源，故C错误； D．超声波无法在真空中传播，北斗卫星定位系统利用电磁波传递信息，故D错误。 故选 B。 17．（26-27九年级上·全国·课后作业）在工业时代热机被广泛使用，燃料燃烧产生的排放物给环境带来了压力。下列说法不正确的是（     ） A．热机排出的二氧化碳引起温室效应，对地球表面的热平衡有较大影响 B．提高热机效率，对于控制和减少热机使用中产生的污染有积极作用 C．尽量乘坐公共交通工具、减少食物浪费、节约用电等都属于“低碳”生活行为 D．使用太阳能发电、风能发电来全面取代火力发电，从而降低碳排放 【答案】D 【解析】A．热机燃烧化石燃料会排放大量二氧化碳，二氧化碳是主要的温室气体，其积累会导致温室效应，进而影响地球表面的热平衡，故A正确，不符合题意； B．提高热机效率意味着在输出相同功的情况下，消耗更少的燃料，从而减少废气和污染物的排放，对控制和减少污染有积极作用，故B正确，不符合题意； C．“低碳”生活指减少二氧化碳排放的生活方式。乘坐公共交通、减少食物浪费、节约用电等行为都能间接减少能源消耗和碳排放，属于“低碳”行为，故C正确，不符合题意； D．太阳能、风能属于清洁能源，用它们发电可以降低碳排放，但目前太阳能、风能受天气、昼夜变化影响大，发电稳定性不足，且储能技术还不够成熟，无法全面取代火力发电，故D错误，符合题意。 故选 D。 18．（25-26九年级上·辽宁铁岭·阶段检测）如图所示，这是小明家新购置的某品牌智能电冰箱，该智能电冰箱具有以下功能：通过WiFi连接互联网进行远程控制，内置LED灯照明，具备智能断电保护功能。下列说法不正确的是（     ） A．智能电冰箱是利用电磁波来实现远程控制的 B．电冰箱内置的LED灯是由半导体材料制成的 C．智能电冰箱使用的电能属于二次能源 D．智能电冰箱使用三脚插头，是为了防止电流过大时烧坏压缩机 【答案】D 【解析】A．WiFi远程控制是依靠电磁波传递信息的，故A正确； B．LED灯的核心发光元件是发光二极管，二极管属于半导体材料制成的器件，故B正确； C．电能是由煤炭、水能等一次能源转化而来的，属于二次能源，故C正确； D．电冰箱使用三脚插头，是为了将冰箱的金属外壳与大地相连，当冰箱漏电时可以避免人体触电，并不是为了防止电流过大烧坏压缩机，故D错误。 本题要求选择不正确的，故选D。 19．（2025·湖北宜昌·模拟预测）如图是一种白玉兰造型的新型5G智慧路灯。它可实现智能照明、5G基站、信息交互、等多种功能，将来可服务于城市物联网、无人驾驶等应用。下列有关说法正确的是（     ） A．白玉兰路灯在工作过程中会有部分电能转化为内能 B．白玉兰路灯利用电能来工作，电能属于一次能源 C．在真空中，5G信号的传播速度比4G信号的传播速度快 D．5G通信技术主要是利用超声波传递信息的 【答案】A 【解析】A．路灯工作时，电流通过电路元件会产生热量，部分电能转化为内能，故A正确； B．电能无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到，属于二次能源，故B错误； C．5G信号和4G信号都是电磁波，在真空中的传播速度相同，均为，故C错误； D．5G通信技术是利用电磁波传递信息的，故D错误。 故选A。 20．（23-24九年级上·北京·阶段检测）下列有关能量转化和能源的说法中正确的是（     ） A．蓄电池充电时，电能转化为内能 B．手机在打电话时，手机电池的化学能转化为电能 C．根据能量守恒定律，能源的利用率应该是100% D．由于能量既不能消灭也不能创生，所以节约能源没什么用 【答案】B 【解析】A．蓄电池充电时消耗电能，将电能转化为化学能储存，故A错误； B．手机打电话时电池对外供电，化学能转化为电能，故B正确； C．能量利用过程中总有部分能量耗散为无法利用的能量，能源利用率不可能达到100%，与能量守恒定律不矛盾，故C错误； D．虽然能量总量守恒，但能量的转化、转移是有方向性的，可被人类利用的能源会越来越少，因此节约能源十分必要，故D错误。 故选B。 21．（2023·湖南·三模）近年来，我国在材料、能源等领域取得了辉煌的成就，下列相关说法正确的是（     ） A．量子计算机中的电子器件都是由超导体制成的 B．水力、风力、火力发电都是利用了不可再生能源 C．新能源汽车的动力部件是电动机，其工作原理与内燃机的工作原理相同 D．秦山核电站是利用核裂变释放的能量来发电的 【答案】D 【解析】A．半导体材料是指介于导体和绝缘体之间的一类材料，具有电导率和导电性变化范围较大的特点，量子计算机中的电子器件主要是由半导体材料制成的，故A错误； B．水力、风力、利用的是水能、风能，水能和风能短期内可以从自然界不断获取，属于可再生能源，火力发电利用的是煤炭的内能，属于不可再生能源，故B错误； C．新能源汽车的动力部件是电动机，其工作原理是通电导体在磁场中受力运动，将电能转化为机械能，内燃机的工作原理是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，二者工作原理不同，故C错误； D．核裂变是可控的，秦山核电站是利用核裂变释放的能量来发电的，故D正确。 故选D。 22．（25-26九年级上·江苏苏州·阶段检测）如图所示是一款太阳能智慧路灯杆，它不仅能照明，还有Wi-Fi、视频监控、信息发布、一键报警等功能，手机没电时也可以用它充电。下列说法正确的是（     ） A．路灯杆利用太阳能发电是将电能转换为光能 B．为手机充电时，手机电池相当于电路中的电源 C．路上的一排智慧路灯同时亮，同时灭，判断其应串联接入供电网络 D．智慧灯杆中的芯片不可能用超导材料制成 【答案】D 【解析】A．太阳能发电是将太阳能转化为电能，故A错误； B．为手机充电时，手机电池消耗电能，相当于电路中的用电器，故B错误； C．路灯同时亮灭但互不影响，是并联接入供电网络，由干路开关控制，故C错误； D．芯片主要由半导体材料制成，超导材料电阻为零，不能用于制作芯片，故D正确。 故选D。 23．（23-24九年级上·北京·阶段检测）图甲所示的是中国科技馆“模拟避雷针”的实验展台。当参与者按下“有避雷针”按钮时，从高压发生器尖端涌出的白色闪电，会径直劈向大楼模型顶部的避雷针上，大楼不会受到任何影响；当参与者按下“无避雷针”按钮时，避雷针收缩到大楼内部，白色闪电劈向大楼，大楼内部泛起红光，燃起“熊熊大火”，如图乙为上述情景的示意图。下列说法中正确的是（     ） A．制作避雷针的材料为绝缘体 B．云层放电时创造了电荷 C．图乙中闪电发生时，与避雷针相连的金属线中的电流方向是从避雷针指向云层 D．图乙中闪电发生时，与避雷针相连的金属线中的电流方向是从云层指向避雷针 【答案】C 【解析】A．避雷针需将电荷导入大地，制作材料应为导体，故A错误； B．电荷不能被创造，只能发生转移，故B错误； CD．由图乙可知云层带负电，闪电发生时，负电荷从云层经避雷针流向大地，电流方向与负电荷定向移动方向相反，所以金属线中的电流方向是从避雷针指向云层，故C正确，D错误。 故选C。 24．（25-26九年级上·湖南衡阳·阶段检测）LED即发光二极管，LED具有单向导电性，电流只有从其较长引脚A流入，从较短引脚B流出，LED才能发光，此时电路导通；若电流反向通过LED则无法导通。如图甲所示电路，闭合开关，小灯泡和LED都发光，则电源的______（选填“左”或“右”）端为电源负极；若将电源正负极对调，闭合开关，小灯泡______（选填“能”或“不能”）发光。如图乙所示是一种定时课间音乐播放装置的原理图，“定时开关”到达设定时间时，所控制的播放器开始播放音乐。为了满足设计要求，应将“定时开关”接在虚线框______（填“a”或“b”）处，电源接在另一处。 【答案】左 不能 b 【解析】闭合开关后，小灯泡和LED都发光，则电流应从LED长引脚A流入，从短引脚B流出，则在图甲中，电源的右端为电源正极，左端为负极。 电源正负极对调后，电流反向流过LED，由于LED的单向导电性，反向时电路无法导通，整个电路为断路，因此小灯泡不能发光。 若a处为电源，b处为定时开关，定时开关闭合时，播放器被短路；当定时开关在达到设定的时刻，会自动断开，此时灯泡与播放器串联，播放器开始播放音乐；若b处为电源，a处为定时开关，则灯泡与播放器并联，且播放器一直工作，不受定时开关的控制。故a处应该为电源，b处为定时开关。 25．（2026·山东·中考真题）我国某科技公司发射的太空算力卫星，将数据中心“搬”到太空，利用太阳能电池板发电，在太空完成计算、存储等任务，并将数据传回地球，其在轨运行示意图如图所示。 (1)太阳能是__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 (2)卫星携带的算力芯片工作时，电能转化为内能，但这些内能无法自发地再转化为电能，说明能量的转化具有__________。在能量转化和转移的过程中，能量的总量_______。 (3)数据信息传回地球利用的是__________ (4)目前发射卫星使用的推进剂主要有液氢、偏二甲肼等。完全燃烧时，液氢产生的热量比等质量的偏二甲肼产生的热量多，这说明液氢的__________大。 【答案】(1)可再生 (2)方向性 保持不变 (3)电磁波 (4)热值 【解析】（1）太阳能可以从自然界源源不断得到补充，属于可再生能源。 （2）电能转化为内能后，这些内能无法自发地再转化为电能，说明能量的转化具有方向性。 根据能量守恒定律，在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 （3）太空与地球之间是真空，电磁波可以在真空中传播，故数据信息传回地球利用的是电磁波。 （4）由可知，完全燃烧相同质量的燃料，液氢产生的热量更多，说明液氢的热值大。 26．（26-27九年级上·陕西西安·期末）要实现中国2030年前“碳达峰”的目标，需大力发展风力发电，如图所示，风力发电站将_____________转化为电能。在发电过程中存在能量损耗，但这些能量却不能自发地转化为可利用的能源，说明能量的转化具有_____________性。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，属于二次能源的是_____________（填序号）。获取核能有两条途径——重核的裂变和轻核的聚变，如图所示，图甲表示的是_____________。（填“核裂变”或“核聚变”）。其中图_____________（选填“甲”或“乙”）展示的是制造氢弹的原理。 【答案】风能/机械能 方向 ②⑧ 核裂变 乙 【解析】风力发电是利用流动的空气（即风）的机械能推动发电机转动发电，因此将风能（机械能）转化为电能。 能量转化过程中，损耗的能量无法自发重新转化为可被利用的能源，说明能量的转化具有方向性。 二次能源定义：无法直接从自然界获取，必须通过一次能源加工转换才能得到。题干中：②汽油由石油提炼加工得到，⑧电能由其他能源转化得到，二者属于二次能源，其余都可直接从自然界获得，属于一次能源，因此填。 核裂变是重原子核分裂为多个较轻原子核的反应，甲图中一个大原子核分裂为多个较小原子核，因此甲表示核裂变。 核聚变是轻原子核结合为较重原子核、释放能量的反应，氢弹利用核聚变原理制成；乙图为两个轻核结合成较重核，因此氢弹原理对应图乙。 🌟思维挑战 27．（2026·江苏苏州·一模）如图甲，是小明接收到的快递物流信息，小明对“低碳智慧物流”产生了兴趣。 (1)经调查发现：早在去年，苏州某产业园已安装约1800块高效单晶硅组件，建立了光伏电站，该电站在运营期间累计可提供“绿电”3000万度，相当于完全燃烧标煤_____万吨所释放的能量，由于太阳能为______，践行了能源绿色低碳发展理念； (2)包裹卸货后是通过传送带送到分拣处的，如图乙所示，当皮带轮顺时针启动时，皮带在A点受到的摩擦力方向为_____；当包裹与传送带一起水平匀速运动时，包裹受到的摩擦力大小为_____N；为防止皮带轮与传送带打滑，可把左右两个皮带轮间的距离调_____； (3)智能机器人自动分拣快递包裹系统被赋予“惊艳世界的中国黑科技”称号。如图丙所示，工作人员将包裹放在机器人“黄人一号”的水平托盘上后，“黄人一号”扫码读取包裹目的地信息，经过数据分析后生成最优路线，在水平工作面上把的包裹沿直线运至高的常熟分拣口，运送过程中“黄人一号”对包裹的支持力对该包裹做功为_____J，翻转托盘将包裹投入分拣口后准备沿AB路线返回供包台，此时“黄人一号”探测到“黄人二号”自C点沿CB方向以2 m/s的速度匀速直线驶向昆山分拣口，已知机器人长、宽均为0.8m，AB间距离为3.6m，BC间距离为5.2m，且AB、BC分别在机器人左右对称轴上，两机器人要不发生碰撞，“黄人一号”通过AB段的平均速度应控制在_____区间内。 【答案】(1)0.36 可再生能源 (2)向右 0 大 (3)0 小于1m/s或大于2m/s 【解析】（1）先换算3000万度电的能量 完全燃烧煤的质量 太阳能属于可再生能源（或一次能源、清洁能源），践行了能源绿色低碳发展理念。 （2）皮带轮顺时针启动时，皮带在A点相对于轮子有向右运动的趋势，所以摩擦力方向为水平向右。 当包裹与传送带一起水平匀速运动时，包裹和传送带之间没有相对运动趋势，所以摩擦力大小为0。 为防止皮带打滑，可把左右两个皮带轮间的距离增大，增大皮带的张紧程度，增大压力来增大摩擦力。 （3）“黄人一号”对包裹的支持力方向竖直向上，包裹在水平方向移动，在支持力的方向上没有移动距离，所以支持力对该包裹做功为0J。 当“黄人一号”较慢时，若两机器人恰好相碰，则有 解得，“黄人一号”的速度为 当“黄人一号”较快时，若两机器人恰好相碰，则有 解得，“黄人一号”的速度为 故两机器人要不发生碰撞，“黄人一号”通过AB段的平均速度应控制在小于1m/s或大于2m/s的区间内。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $