第二十二章 能源与可持续发展 单元练习--2026-2027学年人教版物理九年级全一册

物理　九年级全一册 第二十二章　能源与可持续发展 （时间：90分钟　　分值：100分） 一、选择题（本大题共11个小题，共36分。1~8小题为单选题，每小题的四个选项中，只有一个选项符合题意，每小题3分；9~11小题为多选题，每小题的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题意，每小题4分，全选对的得4分，选对但不全的得1分，有错选或不选的不得分。） 1．如图，两个圆圈表示两种能源分类方式。下列能源中，属于A处表示的能源的是（　　） A．电能 B．风能 C．化石能源 D．现代核电站利用的核能 2．下列有关能量和能源的说法中，正确的是（　　） A．制造永动机能解决能源危机 B．能量是守恒的，我们不需要节约能源 C．所有的能源都是可再生能源 D．在许多情况下，能量的转化具有方向性 3．核电站工作的原理可用下列示意图表示，关于核电站的说法错误的是（　　） A．核能属于不可再生能源 B．核电站是利用可控的核裂变发电的 C．核电站可以将核能全部转化为电能 D．核电站先将核能转化为内能，再转化为电能 4．如图所示，光伏发电从原本的国家项目走进了许多农村家庭，很多房屋的屋顶上安装了光伏发电板，基本能够满足一个家庭的日常用电。下列关于利用太阳能的说法正确的是（　　） A．太阳能是太阳内部氢原子核发生裂变释放的能量 B．光伏发电板可以将太阳能全部转化成电能供人们使用 C．湿衣服在阳光下比在阴凉处干得快，表明温度越高分子运动越剧烈 D．光伏发电板数量越多，能提供的电压就越大，光伏发电板的连接方式为并联 5．2025年3月，新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现原子核和电子温度均突破1亿摄氏度，标志着我国可控核聚变技术取得重大进展。下列说法正确的是（　　） A．原子核不带电 B．聚变产生的核能是不可再生能源 C．原子核由电子和质子构成 D．“中国环流三号”运行时同原子弹爆炸时所发生的核反应相同，只是前者更加平稳可控 6．下面关于信息、能源、材料的说法正确的是（　　） A．太空中的载人飞船是通过超声波把实时信息传递回地球的 B．火力发电不符合“节能减排”的要求，应该即刻关停 C．使用“超导材料”可以有效地减少电能损失，所以可以应用于各种家用电器 D．太阳能具有环保无污染的特点，应大力开发应用 7．现代社会提倡节约用水，加强水资源保护。下列做法中错误的是（　　） A．用洗完衣服的水拖地，再用来冲厕所 B．刷牙时不关水龙头 C．不向河水中排放工业污水 D．水龙头放水时漏水，应及时修好 8．下列关于能源的说法正确的是（　　） A．天然气是一种清洁的能源，人类可以无尽地开发利用 B．汽油可以作为“玉兔号”在月球上的工作能源 C．电能是最重要的二次能源 D．如果大量利用太阳能，可以使太阳能在短期内消耗殆尽 9．为落实“健全绿色低碳发展机制”“促进绿色低碳循环发展经济体系建设”，下列说法正确的是（　　） A．输电线如果用半导体材料制作，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗 B．新能源汽车比燃油车的能量转化效率低 C．使用节水装置，是因为地球上淡水资源有限，我们需要节约用水 D．自然界中的能量是守恒的，但是能量转化具有方向性，所以我们仍需要节约能源 10．为保护环境，我们倡导低碳、节能的日常生活习惯。下列做法符合这一理念的是（　　） A．尽量购买节能型的家用电器 B．要及时除去电冰箱内壁的霜 C．手机充完电后及时将充电器从插座上取下 D．长时间不看电视时尽量使其处于待机状态 11．某市空气中PM2.5的来源分布图如图所示，PM2.5是指直径小于或等于2.5 μm的细颗粒物，其在空气中的浓度越高，就代表空气污染越严重。为减少PM2.5的排放，改善空气质量，下列措施正确的是（　　） A．植树造林，增大城市绿地面积 B．开发使用太阳能、核能等新能源 C．加大火力发电投入，扩大火力发电规模 D．推行城市公共自行车系统，打造绿色交通 二、填空题（本大题共5个小题，每空2分，共30分。） 12．原子通常由原子核和_______构成的，原子核带_______电。铀235原子核模型示意图如图所示，利用中子轰击该原子核，能诱发其发生________（选填“裂变”或“聚变”）反应。 13．某品牌电动汽车能够使用功率为100 kW的快速充电桩，也可使用功率为1 kW的普通家用插座充电。使用快速充电桩充电0.5 h后，电动汽车能获取______kW·h电能。电动汽车在行驶过程中，电动机将电能主要转化为______能，电能是______（选填“一次”或“二次”）能源。 14．我国在“人造太阳”的项目中取得重大突破，实现了1 000 s以上的长时间运行。“人造太阳”是利用氢核________（选填“裂变”或“聚变”）来获得巨大能量的，核能属于_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。若1 g氢核聚变能放出6.3×107 J的能量，相当于完全燃烧_______m3天然气释放的能量。（天然气的热值取3.6×107 J/m3） 15．利用太阳能的三种方式的示意图如图所示。图中空白方框①处应填的物理名称是_______；②处应填的物理名称是_______；③处应填的物理名称是_______。 16．图甲是“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”原理示意图，其反应原理与太阳类似，通过________（选填“裂变”或“聚变”）释放巨大的核能；图乙为核电站发电流程图，核电站发电过程中的能量转化是________→内能→________→电能。 三、科普阅读题（本大题共1个小题；共6分。） 17．阅读短文，回答问题。 月球太阳能电站 “嫦娥六号”的成功发射引发了人们探索月球的兴趣。随着对月球了解的深入，一些科学家预言：月球必将成为人类未来的能源基地。按照一些科学家的设想，利用月球正面太阳光充足、地域广阔的特点，在月球上建设大型太阳能电站，可克服在地球上受天气影响、提供的功率小等的缺点。在月球上产生的电能经微波转换器转换成微波，并通过天线将电能以微波的形式向地面发送，地面接收站通过天线把微波能还原成电能，如图所示，这样就解决了电能的输送问题。 我国的“嫦娥”系列登月车利用太阳能电池提供能量。太阳能电池板的工作原理是：当太阳光照射到组成太阳能电池的叠在一起的两片不同的半导体表面时，会产生光电效应，从而使电路中产生电流。 （1）太阳能是________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。太阳发出的巨大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的_________（选填“聚变”或“裂变”）反应。 （2）月球太阳能电站相对于月球表面是_________（选填“运动”或“静止”）的。若从月球发出的微波信号经1.28 s到达地球，则月球与地球间的距离约为__________m。（微波在真空和空气中的传播速度均取3.0×105 km/s） （3）登月车的太阳能电池工作时的能量转化情况：把太阳能转化为________能。 （4）若月球太阳能电站的总发电功率为6×109 kW，利用微波传输电能的输电效率为80%，则地面接收站1 h接收到的电能相当于完全燃烧________ kg煤放出的热量。（煤的热值取3.0×107 J/kg） 四、计算题（本大题共3个小题；第18小题6分，第19小题10分，第20小题12分，共28分。） 18．一种太阳能LED路灯的电路图如图所示，光控开关S白天与触点a接触，太阳能电池板为蓄电池充电；晚上与触点b接触，蓄电池给路灯供电，路灯每晚平均工作10 h，太阳光照射太阳能电池板5 h能使规格是“24 V　30 W”的路灯正常工作3个晚上。 （1）求路灯正常工作时每晚消耗的电能。 （2）若太阳能电池板的光电转换效率为18%，求电池板吸收太阳能的功率。 19．某油电混合动力汽车是一种新型节能汽车。这种油电混合动力汽车的内燃机工作时，给汽车提供动力的同时，也给动力蓄电池组充电。已知某型号油电混合动力汽车所用的动力蓄电池组储存的最大电能是1×108 J，该车以80 km/h的速度匀速直线行驶1 h，行驶过程中所受阻力大小为900 N，此过程中动力蓄电池组的电能也增加了最大电能的20%，内燃机共消耗燃油6.25 L。（燃油的热值取q=4.6×107 J/kg，燃油的密度取0.8×103 kg/m3） （1）上述过程消耗的燃油完全燃烧放出的热量为多少？ （2）牵引力做的功是多少？ （3）该油电混合动力汽车内燃机的效率是多少？ 20．我国的核电事业发展迅速，已经建成数座核电站，其中广东大亚湾核电站每年发电量的约70%供应香港，30%供应广东。在保证输送功率不变的情况下，远距离输电采取高压输电的方式。图1是核电站的工作原理图和远距离输电示意图。 （1）核电站利用的是_________（选填“裂变”或“聚变”）反应释放的能量；发电机的原理是___________。 （2）关于远距离输电，下列表述正确的是______。 A．提高输电电压可以减小输电线电阻，从而减小输电损失 B．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小 C．若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，将不需要采用高压输电方式 （3）若核电站输出的电功率为2×107 W，用10 kV的高压进行输电，且此时输电线的电阻为5 Ω，输电线上的热损耗功率为________W；在输送功率不变时，若改用1 000 kV的电压输电，则此时导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比为________｡ （4）远距离输电时某处发生了短路，为确定短路位置，检修员利用电压表､电流表和电源接成如图2所示的电路进行测量，已知甲､乙两地的每根输电线每千米的电阻为0.2 Ω，电压表示数为3 V，电流表示数为0.5 A，则短路位置到甲地的距离为_______km｡ 参考答案 1．【答案】B 【解析】电能不能直接从自然界中获取，所以电能不是一次能源，故A不符合题意；风能可以直接从自然界中获取，属于一次能源，风能也是可再生能源，故B符合题意；化石能源是一次能源，但是不可再生能源，故C不符合题意；现代核电厂利用的核能是一次能源，但是不可再生能源，故D不符合题意。 2．【答案】D 【解析】永动机违背了能量守恒定律，是不可能制成的，故A错误；能量是守恒的，能量的转化和转移具有一定方向性，是有条件的，因此我们必须节约能源，故B错误；化石能源是不可再生能源，故C错误；在许多情况下，能量的转化具有方向性，如燃料燃烧时将化学能转化为内能，但这些内能却无法再直接转化为化学能，故D正确。 3．【答案】C 【解析】核燃料不能不断地从自然界中获取，所以核能属于不可再生能源，故A正确，不符合题意；核电站是利用可控的核裂变发电，故B正确，不符合题意；核电站在工作时，每一级能量转化过程都有能量损失，所以不可能将核能全部转化为电能，故C错误，符合题意；核电站在整个发电过程中，先将核能转化为内能，再转化为发电机的机械能，最终转化为电能，故D正确，不符合题意。 4．【答案】C 【解析】太阳能是太阳内部氢原子核发生聚变释放的能量，故A错误；光电转化率不可能是百分之百，光伏发电板不可能将太阳能全部转化成电能供人们使用，故B错误；湿衣服在阳光下比在阴凉处干得快，阳光下温度较高，水分子运动较剧烈，表明温度越高分子运动越剧烈，故C正确；光伏发电板数量越多，能提供的电压就越大，光伏发电板的连接方式为串联，串联电路的电压等于各部分电压之和，而并联电路中各支路两端的电压相等，故D错误。 5．【答案】B 【解析】原子核中的质子带正电，故A错误；核燃料是不可再生的，故B正确；原子核是由质子和中子组成的，故C错误；“中国环流三号”运行时，利用的是核聚变，原子弹利用的是核裂变，所发生的核反应不相同，故D错误。 6．【答案】D 【解析】太空中的载人飞船是通过电磁波把实时信息传递回地球的，故A错误；火力发电厂在电力供应中占据重要地位，尤其是在电力需求紧张的情况下，关停火力发电厂可能会导致电力供应不足，因此，不能简单地因为火力发电不符合“节能减排”的要求就立即关停，故B错误；超导材料电阻为零，电流流过导体时，导体不发热，利用电流的热效应工作的用电器都不能正常使用，故C错误；太阳能具有环保无污染的特点，应大力开发应用，可以保护环境，实现人与自然和谐共存，故D正确。 7．【答案】B 【解析】用洗完衣服的水拖地，再用来冲厕所，实现废水再利用，可以节约水资源，故A正确，不符合题意；刷牙时不关水龙头，自来水流走，造成水资源浪费，故B错误，符合题意；不向河水中排放工业污水可以有效保护水资源，故C正确，不符合题意；水龙头放水时漏水，会造成水资源浪费，应及时修理，故D正确，不符合题意。 8．【答案】C 【解析】天然气是我们在开采石油时开采出来的，是不可再生能源，不可能被无尽地开发利用，故A错误；汽油燃烧时需要氧气，月球表面是真空，因此不能用汽油作为“玉兔号”在月球上的工作能源，故B错误；电能可以通过化石能源、太阳能、风能、水能、核能等转化而来，属于最重要的二次能源，故C正确；太阳能属于可再生能源，可以源源不断地从太阳获得，短期内不会消耗殆尽，故D错误。 9．【答案】CD 【解析】电流通过导体时会产生热量，利用超导材料输电可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗，故A错误；燃油车在燃烧汽油（或柴油）的过程中会产生大量的能量损失，而新能源汽车则通过高效的能量转换和回收系统，将能源利用率提高到更高的水平，故B错误；地球上水的储量虽然很多，但是淡水资源非常紧张，因此我们需要节约用水，故C正确；自然界中的能量虽然是守恒的，但是能量在转化过程中，一部分能量不能再次利用，所以我们仍然需要节约能源，故D正确。 10．【答案】ABC 【解析】尽量购买节能型的家用电器，这样可以节约能源，故A符合题意；要及时除去电冰箱内壁的霜，可以减少电能的浪费，故B符合题意；手机充完电后及时将充电器从插座上取下，以免消耗电能，故C符合题意；长时间不看电视时不能使其处于待机状态，应切断电源，故D不符合题意。 11．【答案】ABD 【解析】植树造林，增大城市绿地面积，可以净化环境，减小空气污染，故A符合题意；开发使用太阳能、核能等新能源，可以减少化石能源的利用，减小空气污染，故B符合题意；加大火力发电投入，扩大火力发电规模，会使得空气污染越来越厉害，故C不符合题意；推行城市公共自行车系统，打造绿色交通，减少机动车辆的使用，减少空气污染，故D符合题意。 12．【答案】核外电子　　正　　裂变 【解析】原子通常由原子核和核外电子组成，原子核带正电，核外电子带负电。用中子轰击铀235原子核，铀235原子核会发生裂变，并释放核能。 13．【答案】50　　机械　　二次 【解析】由可知，使用快速充电桩充电0.5 h后，电动汽车能获取的电能 W=Pt=100 kW×0.5 h=50 kW·h 电动汽车在行驶过程中，电动机将电能主要转化为机械能，电能属于二次能源｡ 14．【答案】聚变　　不可再生　　1.75 【解析】“人造太阳”是利用氢核聚变来获得巨大能量的。核燃料无法在短时间内再生，所以核能属于不可再生能源。由公式Q=Vq得，完全燃烧天然气的体积 所以1 g氢核聚变放出的能量相当于完全燃烧1.75 m3的天然气释放的能量。 15．【答案】内能　　光电转换　　化学能 【解析】利用太阳能热水器属于光热转换，将太阳能转化成内能，把水加热。利用太阳能电池属于光电转换，将太阳能直接转化成电能。绿色植物的光合作用属于光化转换，将太阳能转化成化学能，供植物生存。 16．【答案】聚变　　核能　　机械能 【解析】核能分为核裂变和核聚变产生的能量，“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”的反应原理与太阳类似，通过核聚变释放巨大的核能。核电站发电过程中，先将核能转化为高温水蒸气的内能，由高温水蒸气推动汽轮机转动，从而带动发电机发电，则核电站发电过程中的能量转化是：核能→内能→机械能→电能。 17．【答案】（1）可再生　　聚变　　（2）静止　　3.84×108　　（3）电　　 （4）5.76×108 【解析】（1）太阳能可以从自然界源源不断地获取，属于可再生能源。太阳能来自太阳内部的氢原子核在超高温下发生聚变而释放的核能。 （2）在月球上建设的大型太阳能电站相对于月球表面位置不变，是静止的。月球与地球间的距离 s=vt=3×108 m/s×1.28 s=3.84×108 m （3）在太阳光照射下，太阳能电池将太阳能转化为电能｡ （4）地面接收站1 h接收到的电能 W=ηPt=80%×6×109×103 W×3 600 s=1.728×1016 J 相当于完全燃烧的煤的质量 18．【答案】（1）1.08×106 J　　（2）1 000 W 【解析】（1）路灯正常工作时每晚消耗的电能 W=Pt=30 W×10×3 600 s=1.08×106 J （2）太阳光照射太阳能电池板5 h转化的电能 W总=3W =3×1.08×106 J=3.24×106 J 电池板吸收的太阳能 电池板吸收太阳能的功率 19．【答案】（1）2.3×108 J　　（2）7.2×107 J　　（3）40% 【解析】（1）由得，内燃机共消耗燃油的质量 m=ρV=0.8×103 kg/m3×6.25×10-3 m3=5 kg 燃油完全燃烧放出的热量 Q放=mq=5 kg×4.6×107 J/kg=2.3×108 J （2）牵引力做的功 W=Fs=900 N×80 km/h×1 h=900 N×80 km=900 N×80×103 m=7.2×107 J （3）蓄电池组增加的电能 W电=1×108 J×20%=2×107 J 该油电混合动力汽车内燃机的效率 20．【答案】（1）裂变　　电磁感应　　（2）C　　（3）2×107　　1∶104　　（4）15 【解析】（1）核电站利用的是裂变反应释放的能量，发电机利用了电磁感应原理｡ （2）在输送电功率不变时，提高输电电压，由P=UI知，输电线的电流变小，输电线电阻不变｡若能研制出常温下的超导体，输电导线将没有电阻，输电过程中没有电能损耗，就不需要高压输电，故A错误，C正确｡在输送电压一定时，输送的电功率越大，由P=UI可知输电线的电流越大，在输电线电阻不变时，由P=I2R知输电过程中损耗的电功率越大，则损失的电能越大，故B错误｡ （3）输电电流 输电线上的热损耗功率 P′=I2R=（2×103 A）2×5 Ω=2×107 W 若改用1 000 kV的电压输电，则此时导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比为 （4）由图2可知，电压表测短路位置到甲地导线两端的电压，电流表测电路中的电流，由欧姆定律可得短路位置到甲地导线的总电阻 每根输电线每千米的电阻为0.2 Ω，则短路位置到甲地导线的总长度 因为有两根导线，所以短路位置到甲地的距离 L′=L=×30 km=15 km 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