17.3 能源与可持续发展（举一反三·讲义）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

17.3 能源与可持续发展 目录 知识框架 1 知识精讲 1 【知识点1 可再生能源与不可再生能源】 2 【知识点2 核能】 2 【知识点3 太阳能】 4 【知识点4 地热能】 5 课后作业 5 图17-3-1所示为中国制造的EAST装置（东方超环），被称为中国的“人造太阳”，科学家们正在进行这种可控核聚变技术的研究。之所以称它为“人造太阳”，是因为它的反应原理和太阳内部的反应类似。“人造太阳”是解决人类能源危机的一条新途径吗？知识归纳 【知识点1 可再生能源与不可再生能源】 1. 可再生能源 自然界中有些能源可以源源不断地得到补充，或能在较短周期内再生，比如 等，这些能源称为可再生能源。 2. 不可再生能源 有些能源的形成需要漫长的时间，越用越少，也不能在短期内从自然界得到补充，比如 都是古代生物的残骸通过长期的地质变迁形成的，这类能源称为不可再生能源。 【例1】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 【变式1-1】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 【变式1-2】AI时代的核心资源是电力，下列利用不可再生能源发电的是（    ） A．太阳能发电 B．潮汐能发电 C．地热能发电 D．核能发电 【知识点2 核能】 1. 化石能源对环境造成的影响 化石能源的过度使用也是造成环境变化与污染的主要因素。大量化石能源的消耗，引起温室气体排放，使大气中温室气体浓度增加、温室效应增强，导致全球气候变暖。同时，化石能源消耗过程中还带来了大量的有害气体和烟尘排放，也是造成大气污染的重要原因。 2. 常见的清洁能源 通过科技的创新，目前主要的清洁能源有： 、 、地热能等。 3. 核能 核能是通过核反应使原子核发生变化时所释放的能量，通常指重核 或轻核 所释放的巨大能量（选填“裂变”或“聚变”）。 （1）裂变：科学家们发现用中子轰击铀核，能使其分裂成几个中等质量的核，同时释放巨大的能量。原子核裂变时，不但会释放巨大的能量，还会伴随2～3个中子产生，新的中子又会使其他原子核继续裂变。 铀核裂变示意图 （2）核电站：利用裂变产生的核能发电，它的核心设备是 。核反应堆是原子核发生链式反应的场所，它能够控制链式反应的速度，缓慢、平稳地释放 的装置。 （3）聚变：如果将某些质量很 的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成新的原子核——氦核，也会释放出巨大的 ，这就是聚变。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。 【例2】原子核由______和中子组成。其中中子______（选填“带正电”、“带负电”或“不带电”）；如图所示，目前核电站利用原子核______（选填“裂变”或“聚变”）释放的能量发电。 【变式2-1】近年来，中国在能源发展领域取得了举世瞩目的成就： “华龙一号”是我国自主研发的第三代核电技术，核电站的核反应堆使用________（选填“核聚变”或“核裂变”）技术，写出整个过程的能量转换：核能→_________→_________→电能。 【变式2-2】2025年3月28日，据报道新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现原子核和电子温度均突破一亿摄氏度，综合参数大幅跃升，中国的可控核聚变技术取得重大进展。“中国环流三号”与当下的核电站获得核能的途径是_____（选填“相同”或“不同”）的，核能是_____（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【知识点3 太阳能】 太阳是一个巨大而炙热的星球，它的主要成分是氢和氦。在太阳的中心区域不断发生着核 变，几乎每秒就有6亿多吨氢聚变成氦，同时源源不断地释放出巨大的能量。 人类利用太阳能的方式主要是发电。太阳能发电的形式一般有 发电和 发电。 1. 光伏发电：是利用太阳能电池将 能直接转化为 能。 2. 光热发电：是通过光学聚焦的方式将太阳能聚集起来，产生高温高压的蒸汽来驱动 。 【例3】如图所示，是“风光互补”景观照明灯，底部的蓄电池可以储存电能。这种景观照明灯在储能时的能量转化是_____能和光能先转化为____能，再转化为化学能，在照明时将电能转化为_____能。 【变式3-1】农村地区的很多住户都安装了太阳能庭院灯，如图所示。白天太阳能电池板吸收光能储存电能，夜晚庭院灯的照明灯与驱蚊灯交替工作，为村民提供便利。 （1）太阳能庭院灯可通过遥控器控制开关，遥控器是利用______波传递信号的； （2）照明灯与驱蚊灯是______（选填“串联”或“并联”）的。照明灯工作时，电能转化为______能和内能； （3）太阳能是太阳内部发生______（选填“核裂变”或“核聚变”）释放的能量。 【变式3-2】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 【知识点4 地热能】 1. 地热能：地球内部的温度高达几千摄氏度， 如此高的温度必然蕴藏着巨大的能量，这种来自地表下面的能量就是 能。 2. 地热能的应用：地热能除了可直接用于发电，发电后的热排水还可实现供暖、种植、养殖、旅游等综合利用，是清洁的零碳能源。 【例4】地热能是由地壳抽取的天然热能，我国的地热资源开发，经过多年的技术积累，地热发电效益显著提升。地热发电实际上就是把地下的热能转化为________能，然后再将其转化为_________能的能量转化过程。 【变式4-1】下列能源中直接或间接来源于太阳能的是（　　） A．地热能 B．潮汐能 C．风能 D．核能 【变式4-2】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 1. 下列能源，属于不可再生能源的是（     ） A．风能 B．地热能 C．核能 D．水能 2. 采用不可再生能源发电的是（     ） A．风力发电 B．光伏发电 C．潮汐发电 D．核能发电 3．太阳是人类的“能源之母”，下列地球上的能源中，来自太阳的是（　　） A．地热能 B．煤、石油、天然气 C．潮汐能 D．核能 4．为纪念我国第一颗原子弹和第一颗氢弹的诞生，彰显热爱祖国、艰苦创业、勇攀高峰的“两弹一星”精神，原子城被确定为全国爱国主义教育示范基地，如图所示。下列关于原子弹和氢弹的说法中错误的是（　　） A．氢弹利用了核聚变 B．原子弹利用了核裂变 C．核废料没有污染 D．原子核由质子和中子组成 5. 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 6. 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 7．电能便于输送和转化，运用广泛，但电能无法从自然界中直接获取，通常是由其它形式的能转化而来。下列发电方式中，通过消耗可再生能源获取电能的是（　　） A．利用核能发电 B．利用太阳能发电 C．燃烧煤炭发电 D．燃烧天然气发电 8．（多选题）如图所示，2025年9月，在中国空间站“天和”核心舱上，一款大面积、高效率的柔性三结砷化镓（化合物半导体材料）太阳能电池翼成功完成了在轨验证。下列相关说法正确的是（     ） A．太阳能电池翼将太阳能主要转化为内能 B．太阳能来源于太阳内部的核聚变 C．砷化镓的导电性要比金属更好 D．太阳能是可再生能源 9．太阳光在真空中的传播速度是________m/s，太阳能是_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；如图所示是我国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，其反应原理与太阳能的释放类似，通过核_________变，释放巨大的核能。 10. 核电站利用核能发电，核裂变反应堆里通过核______（选填“裂变”或“聚变”）的方式释放能量，核能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 11. 如图所示，这是在我省敦煌建造的熔盐塔式光热电站，其利用的太阳能属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能来源于太阳内部的氢原子核在超高温下发生的核_________（选填“聚变”或“裂变”）释放出的巨大核能。 12. “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”）。 13．如图所示是太阳能LED照明路灯，LED是一种发光二极管，它是由_______选填（“半导体”、“导体”或“绝缘体”）材料制成的。太阳能清洁无污染，它是太阳内部的氢原子核发生__________（填“裂变”或“聚变”）释放出的巨大能量。太阳能可以通过太阳能电池转化为电能，再以______能的方式存储在蓄电池里。 14．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。 15. 黄河小浪底水利枢纽，发电时将水的_________能转化为电能。水能是一种清洁的可再生能源，请再列举一种可再生能源：__________。 16．黄旭华院士是中国核潜艇之父，共和国勋章获得者，为祖国的核潜艇事业隐姓埋名三十年，最终带领团队研制出中国第一艘核潜艇。核潜艇的动力来源于一座核反应堆，核反应类型与核电站采用的核反应类型相同，属于__________（选填“核聚变”或“核裂变”），反应过程主要利用图中_________（选填“a”或“b”）的过程获得能量，核能是一种__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 17. 近年来，中国在能源发展领域取得了举世瞩目的成就： (1)“华龙一号”是我国自主研发的第三代核电技术，核电站的核反应堆使用___________（选填“核聚变”或“核裂变”）技术，写出整个过程的能量转换：核能→___________→___________→电能。远距离输电时，为了减小输送过程中的损耗，通常采用___________输电的办法。 (2)2025年10月1日，我国人造太阳“夸父启明”成功落座安徽合肥，预计2027年竣工，有望成为人类历史上首个通过___________（选填“核裂变”或“核聚变”）实现发电的装置。 18．太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进了千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器接收太阳能总有效面积为2m2，1m2面积上1h接收到的太阳能平均为2.52×106J，若阳光照射该热水器5h，可以使质量为80kg的水温度升高30℃。[c水＝4.2×103J/（kg·℃），求： （1）太阳能热水器是将太阳能转化为________能，利用太阳能的优点是________。 （2）水吸收的热量； （3）2m2的面积上5h总共接收到的太阳能E太或者Q太； （4）该太阳能热水器的效率。 19. 公路上，风车穿过云端，绝美又浪漫。太行风车天路融合了现代风电技术和传统山水之美，自开通以来，吸引众多游客观光打卡。据查询，太行风车天路共装有50台额定发电功率为2.5MW的风电机组，装机总容量为125MW，为我国实现清洁能源转型和可持续发展目标提供有力支持。 （1）风能是__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；风力发电的过程是将空气的_______转化为电能的过程。 （2）将总质量为200t的发电机及叶片由地面吊装至100m高的塔架上，至少需要对发电机和叶片做多少功？（g取10N/kg） （3）若太行风车天路所有风电机组按照额定功率工作1h，这些获得的电能全部由燃煤发电提供，将消耗多少吨煤炭？（燃煤发电的效率按40%计算，煤炭的热值取） （4）分别写出风力发电的一条优点和一条缺点。 20. 图是某校安装的风光互补路灯。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者兼备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用。（路灯的电能只由蓄电池供给）图为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中电池板的辐射功率是指太阳光照射到太阳能电池板上的辐射功率。光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，风力发电机的额定输出功率是指风速达到额定风速时风力发电机的输出功率。（蓄电池充电时效率为，放电时能量损失不计） 太阳能电池板 风力发电机 蓄电池 电池板的辐射功率 转化效率 额定发电 风速 额定输出 电功率 电池容量 额定电压 （1）太阳能是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源；风力发电机是根据______原理工作的。 （2）该校有盏标有“ ”字样的路灯，假设路灯每晚正常工作，一个月按天算，该路灯一个月消耗的电能是多少？ （3）白天无风时，若太阳光照射到电池板表面上的功率为，照射小时，太阳能电池板输出的电能为多少？ （4）在风速为6m/s的晚上，风力发电机与1盏路灯同时工作，发电机开始工作时蓄电池余留电量为，则在风力发电机工作结束时蓄电池储存的电能是多少？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 17.3 能源与可持续发展 目录 知识框架 1 知识精讲 1 【知识点1 可再生能源与不可再生能源】 2 【知识点2 核能】 3 【知识点3 太阳能】 5 【知识点4 地热能】 6 课后作业 7 图17-3-1所示为中国制造的EAST装置（东方超环），被称为中国的“人造太阳”，科学家们正在进行这种可控核聚变技术的研究。之所以称它为“人造太阳”，是因为它的反应原理和太阳内部的反应类似。“人造太阳”是解决人类能源危机的一条新途径吗？知识归纳 【知识点1 可再生能源与不可再生能源】 1. 可再生能源 自然界中有些能源可以源源不断地得到补充，或能在较短周期内再生，比如风能、水能、 太阳能等，这些能源称为可再生能源。 2. 不可再生能源 有些能源的形成需要漫长的时间，越用越少，也不能在短期内从自然界得到补充，比如煤、石油、天然气都是古代生物的残骸通过长期的地质变迁形成的，这类能源称为不可再生能源。 【例1】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 【详解】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。 【变式1-1】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 【详解】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。 【变式1-2】AI时代的核心资源是电力，下列利用不可再生能源发电的是（    ） A．太阳能发电 B．潮汐能发电 C．地热能发电 D．核能发电 【答案】D 【详解】A．太阳能发电利用的是太阳能，太阳能属于可再生能源，因为太阳能可以源源不断地从太阳获得，故A不符合题意。 B．潮汐能发电利用的是潮汐能，潮汐能是由月球和太阳的引力作用产生的，是一种可再生能源，它可以随着天体的运行不断产生，故B不符合题意。 C．地热能发电利用的是地热能，地热能是来自地球内部的热能，属于可再生能源，因为地球内部的热能会持续存在并不断释放，故C不符合题意。 D．核能发电利用的是核能，核能所使用的核燃料在地球上的储量是有限的，且形成过程极其漫长，属于不可再生能源，所以核能发电是利用不可再生能源发电的，故D符合题意。 故选D。 【知识点2 核能】 1. 化石能源对环境造成的影响 化石能源的过度使用也是造成环境变化与污染的主要因素。大量化石能源的消耗，引起温室气体排放，使大气中温室气体浓度增加、温室效应增强，导致全球气候变暖。同时，化石能源消耗过程中还带来了大量的有害气体和烟尘排放，也是造成大气污染的重要原因。 2. 常见的清洁能源 通过科技的创新，目前主要的清洁能源有：核能、太阳能、地热能等。 3. 核能 核能是通过核反应使原子核发生变化时所释放的能量，通常指重核裂变或轻核聚变所释放的巨大能量（选填“裂变”或“聚变”）。 （1）裂变：科学家们发现用中子轰击铀核，能使其分裂成几个中等质量的核，同时释放巨大的能量。原子核裂变时，不但会释放巨大的能量，还会伴随2～3个中子产生，新的中子又会使其他原子核继续裂变。 铀核裂变示意图 （2）核电站：利用裂变产生的核能发电，它的核心设备是核反应堆。核反应堆是原子核发生链式反应的场所，它能够控制链式反应的速度，缓慢、平稳地释放核能的装置。 （3）聚变：如果将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成新的原子核——氦核，也会释放出巨大的核能，这就是聚变。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。 【例2】原子核由______和中子组成。其中中子______（选填“带正电”、“带负电”或“不带电”）；如图所示，目前核电站利用原子核______（选填“裂变”或“聚变”）释放的能量发电。 【答案】 质子 不带电 裂变 【详解】原子核由质子和中子组成。质子带正电 ，中子不带电，它们共同构成原子核。 目前核电站是利用原子核裂变释放的能量来发电的。核聚变目前还不能很好地被人类控制用于发电。 【变式2-1】近年来，中国在能源发展领域取得了举世瞩目的成就： “华龙一号”是我国自主研发的第三代核电技术，核电站的核反应堆使用________（选填“核聚变”或“核裂变”）技术，写出整个过程的能量转换：核能→_________→_________→电能。 【答案】 核裂变 内能 机械能 【详解】核电站都是利用较重原子核（如铀）分裂成较轻原子核时释放的巨大能量，这个过程叫做核裂变，所以核电站的核反应堆使用核裂变技术。 核反应堆：核燃料发生裂变，释放出核能，这些能量被用来加热水，产生高温高压蒸汽，将核能转化为水的内能； 汽轮机：高温高压的蒸汽推动汽轮机叶片转动，将内能转化为汽轮机的机械能； 发电机：汽轮机带动发电机转子转动，通过电磁感应产生电流，将机械能转化为电能； 因此整个过程的能量转换：核能→内能→机械能→电能。 【变式2-2】2025年3月28日，据报道新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现原子核和电子温度均突破一亿摄氏度，综合参数大幅跃升，中国的可控核聚变技术取得重大进展。“中国环流三号”与当下的核电站获得核能的途径是_____（选填“相同”或“不同”）的，核能是_____（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 不同 不可再生 【详解】核电站获取核能的方式是核裂变，“中国环流三号”利用的是核聚变，二者获得核能的途径不同。 核能依赖的核燃料储量有限，消耗后无法在短期内从自然界得到补充，因此属于不可再生能源。 【知识点3 太阳能】 太阳是一个巨大而炙热的星球，它的主要成分是氢和氦。在太阳的中心区域不断发生着核聚变，几乎每秒就有6亿多吨氢聚变成氦，同时源源不断地释放出巨大的能量。 人类利用太阳能的方式主要是发电。太阳能发电的形式一般有光伏发电和光热发电。 1. 光伏发电：是利用太阳能电池将太阳能直接转化为电能。 2. 光热发电：是通过光学聚焦的方式将太阳能聚集起来，产生高温高压的蒸汽来驱动发电。 【例3】如图所示，是“风光互补”景观照明灯，底部的蓄电池可以储存电能。这种景观照明灯在储能时的能量转化是_____能和光能先转化为____能，再转化为化学能，在照明时将电能转化为_____能。 【答案】 风/机械 电 光 【详解】由风力发电机的能量转化规律可知，风（或机械）能可转化为电能；由太阳能电池板的能量转化规律可知，光能可转化为电能，故储能时风（或机械）能与光能先转化为电能；后续多余的电能会输入蓄电池，转化为化学能储存起来。 照明时，照明灯工作消耗电能，发光，则照明时照明灯将电能转化为光能。 【变式3-1】农村地区的很多住户都安装了太阳能庭院灯，如图所示。白天太阳能电池板吸收光能储存电能，夜晚庭院灯的照明灯与驱蚊灯交替工作，为村民提供便利。 （1）太阳能庭院灯可通过遥控器控制开关，遥控器是利用______波传递信号的； （2）照明灯与驱蚊灯是______（选填“串联”或“并联”）的。照明灯工作时，电能转化为______能和内能； （3）太阳能是太阳内部发生______（选填“核裂变”或“核聚变”）释放的能量。 【答案】（1）电磁 （2）并联 光 （3）核聚变 【详解】（1）遥控器利用了红外线，红外线属于电磁波的一种，故遥控器通过电磁波发送信号控制灯的开关。 （2）照明灯与驱蚊灯交替工作，说明它们能够独立工作，因此是并联的；照明灯工作时，电能主要转化为光能，同时还有一部分转化为内能。 （3）太阳内部不断发生核聚变，释放出大量能量，形成太阳能。 【变式3-2】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 【详解】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。 【知识点4 地热能】 1. 地热能：地球内部的温度高达几千摄氏度， 如此高的温度必然蕴藏着巨大的能量，这种来自地表下面的能量就是地热能。 2. 地热能的应用：地热能除了可直接用于发电，发电后的热排水还可实现供暖、种植、养殖、旅游等综合利用，是清洁的零碳能源。 【例4】地热能是由地壳抽取的天然热能，我国的地热资源开发，经过多年的技术积累，地热发电效益显著提升。地热发电实际上就是把地下的热能转化为________能，然后再将其转化为_________能的能量转化过程。 【答案】 机械 电 【详解】地热发电站发电时，先利用地下井获取的地热能将水加热成水蒸气，高温高压的水蒸气推动汽轮机转动做功，将水蒸气的内能转化为机械能，汽轮机带动发电机工作，将机械能转化为电能。 【变式4-1】下列能源中直接或间接来源于太阳能的是（　　） A．地热能 B．潮汐能 C．风能 D．核能 【答案】C 【详解】A．地热能是由地壳抽取的天然热能，故A不符合题意； B．潮汐能是指海面涨落过程中所获得的能量，故B不符合题意； C．风能的形成，依赖于太阳能，故C符合题意； D．核能是通过核反应从原子核释放的能量，故D不符合题意。 故选C。 【变式4-2】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。 1. 下列能源，属于不可再生能源的是（     ） A．风能 B．地热能 C．核能 D．水能 【答案】C 【详解】ABD．风能、地热能、水能可以源源不断从自然界获得，都属于可再生能源，故ABD不符合题意； C．核能所用核燃料在自然界中储量有限，消耗后短期内无法得到补充，属于不可再生能源，故C符合题意。 故选C。 2. 采用不可再生能源发电的是（     ） A．风力发电 B．光伏发电 C．潮汐发电 D．核能发电 【答案】D 【详解】ABC．风力发电采用的是风能，光伏发电采用的是光能，潮汐发电采用的是潮汐能，它们都可以源源不断地从自然界中获得，都属于可再生能源，故ABC不符合题意； D．核能发电采用的是核能，核燃料消耗后短时间内不能再生，属于不可再生能源，故D符合题意。 故选D。 3．太阳是人类的“能源之母”，下列地球上的能源中，来自太阳的是（　　） A．地热能 B．煤、石油、天然气 C．潮汐能 D．核能 【答案】B 【详解】A．地热能来自地球内部的熔融岩和放射性元素衰变释放的内能，和太阳能量无关，故A不符合题意； B．煤、石油、天然气是远古时代的动植物遗体经过漫长地质年代演化形成的化石能源，而远古动植物的生长依赖光合作用固定的太阳能，本质是存储下来的太阳能，来源为太阳，故B符合题意； C．潮汐能是月球、太阳等天体对地球的引力作用产生的能量，核心成因是天体引力，并非直接来自太阳的能量输出，故C不符合题意； D．核能是通过核燃料发生核裂变或核聚变反应释放的能量，核燃料来自地球自身的矿产资源，和太阳能量无关，故D不符合题意。 故选B。 4．为纪念我国第一颗原子弹和第一颗氢弹的诞生，彰显热爱祖国、艰苦创业、勇攀高峰的“两弹一星”精神，原子城被确定为全国爱国主义教育示范基地，如图所示。下列关于原子弹和氢弹的说法中错误的是（　　） A．氢弹利用了核聚变 B．原子弹利用了核裂变 C．核废料没有污染 D．原子核由质子和中子组成 【答案】C 【详解】A．氢弹利用了轻核的核聚变，故A正确，不符合题意； B．原子弹利用了重核的核裂变，故B正确，不符合题意； C．一旦发生核泄漏事件，核废料会产生放射性污染，故C错误，符合题意； D．原子核是由质子和中子组成的，故D正确，不符合题意。 故选C。 5. 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 【详解】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。 6. 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 【详解】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。 7．电能便于输送和转化，运用广泛，但电能无法从自然界中直接获取，通常是由其它形式的能转化而来。下列发电方式中，通过消耗可再生能源获取电能的是（　　） A．利用核能发电 B．利用太阳能发电 C．燃烧煤炭发电 D．燃烧天然气发电 【答案】B 【详解】ACD．核能、煤、天然气属于不可再生能源，利用这三种能源发电属于消耗不可再生能源获取电能，故ACD不符合题意； B．太阳能是可再生能源，太阳能发电，是利用可再生能源获取电能，故B符合题意。 故选B。 8．（多选题）如图所示，2025年9月，在中国空间站“天和”核心舱上，一款大面积、高效率的柔性三结砷化镓（化合物半导体材料）太阳能电池翼成功完成了在轨验证。下列相关说法正确的是（     ） A．太阳能电池翼将太阳能主要转化为内能 B．太阳能来源于太阳内部的核聚变 C．砷化镓的导电性要比金属更好 D．太阳能是可再生能源 【答案】BD 【详解】A．太阳能电池翼是将太阳能主要转化为电能，为空间站供电，故A错误； B．太阳内部氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的能量，太阳能就来源于太阳内部的核聚变，故B正确； C．砷化镓是半导体材料，半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，金属是导体，导电性比半导体更好，故C错误； D．太阳能可以源源不断从自然界获得，属于可再生能源，故D正确。 故选 BD。 9．太阳光在真空中的传播速度是________m/s，太阳能是_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；如图所示是我国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，其反应原理与太阳能的释放类似，通过核_________变，释放巨大的核能。 【答案】 可再生 聚 【详解】真空中光速为。太阳能可以源源不断地从自然界获取，属于可再生能源。太阳的能量释放来自核聚变反应，“人造太阳”东方超环的原理和太阳能释放机制一致，是通过核聚变来释放巨大核能的。 10. 核电站利用核能发电，核裂变反应堆里通过核______（选填“裂变”或“聚变”）的方式释放能量，核能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 裂变 不可再生 【详解】[1]核电站的核反应堆依靠可控核裂变释放能量发电，核聚变目前尚未实现可控化的大规模发电应用，因此此处填裂变。 [2]不可再生能源是指无法在短期内从自然界获取补充的能源，核燃料的形成周期极长、储量有限，消耗后难以快速再生，所以核能属于不可再生能源。 11. 如图所示，这是在我省敦煌建造的熔盐塔式光热电站，其利用的太阳能属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能来源于太阳内部的氢原子核在超高温下发生的核_________（选填“聚变”或“裂变”）释放出的巨大核能。 【答案】 可再生 聚变 【详解】太阳能可以在自然界里源源不断地得到的能源，属于可再生能源。 太阳内部的氢原子核会在超高温下聚合为氦原子核，释放出巨大的核能，这就是太阳能的来源。 12. “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 【详解】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。 13．如图所示是太阳能LED照明路灯，LED是一种发光二极管，它是由_______选填（“半导体”、“导体”或“绝缘体”）材料制成的。太阳能清洁无污染，它是太阳内部的氢原子核发生__________（填“裂变”或“聚变”）释放出的巨大能量。太阳能可以通过太阳能电池转化为电能，再以______能的方式存储在蓄电池里。 【答案】 半导体 聚变 化学 【详解】发光二极管是由半导体材料制成的，二极管具有单向导电的性质。 在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能。 由蓄电池充电时的能量转化可知，电能转化为化学能，以化学能的方式存储在蓄电池里。 14．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 【详解】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。 15. 黄河小浪底水利枢纽，发电时将水的_________能转化为电能。水能是一种清洁的可再生能源，请再列举一种可再生能源：__________。 【答案】 机械 太阳能 【详解】水力发电时，水的机械能（包含重力势能与动能）驱动发电机运转，发电机将机械能转化为电能； 可再生能源是可从自然界源源不断获取的能源，除水能外，太阳能、风能、生物质能、潮汐能等都属于这类能源，任选其一作答即可。 16．黄旭华院士是中国核潜艇之父，共和国勋章获得者，为祖国的核潜艇事业隐姓埋名三十年，最终带领团队研制出中国第一艘核潜艇。核潜艇的动力来源于一座核反应堆，核反应类型与核电站采用的核反应类型相同，属于__________（选填“核聚变”或“核裂变”），反应过程主要利用图中_________（选填“a”或“b”）的过程获得能量，核能是一种__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 核裂变 a 不可再生 【详解】目前核潜艇、核电站的核反应堆，都是利用可控核裂变获得能量； 核裂变是指重原子核被中子轰击后，分裂为多个较轻原子核、同时释放能量的过程；核聚变是指轻原子核结合为较重原子核的过程。图a是核裂变过程，图b是核聚变过程，因此选a； 核燃料消耗后，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。 17. 近年来，中国在能源发展领域取得了举世瞩目的成就： (1)“华龙一号”是我国自主研发的第三代核电技术，核电站的核反应堆使用___________（选填“核聚变”或“核裂变”）技术，写出整个过程的能量转换：核能→___________→___________→电能。远距离输电时，为了减小输送过程中的损耗，通常采用___________输电的办法。 (2)2025年10月1日，我国人造太阳“夸父启明”成功落座安徽合肥，预计2027年竣工，有望成为人类历史上首个通过___________（选填“核裂变”或“核聚变”）实现发电的装置。 【答案】(1) 核裂变 内能 机械能 高压 (2)核聚变 【详解】（1）核电站是利用可控的核裂变的链式反应发电的。 核电站的能量流程为：核反应堆将核能转化为内能，内能通过汽轮机转化为机械能，再通过发电机转化为电能。 在输送电功率不变的情况下，电压越高，线路中的电流越小，由焦耳定律可知，高压输电能减少线路上电能的损失。 （2）太阳内部发生核聚变释放能量。“人造太阳”实验装置“夸父启明”是通过核聚变实现发电的装置。 18．太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进了千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器接收太阳能总有效面积为2m2，1m2面积上1h接收到的太阳能平均为2.52×106J，若阳光照射该热水器5h，可以使质量为80kg的水温度升高30℃。[c水＝4.2×103J/（kg·℃），求： （1）太阳能热水器是将太阳能转化为________能，利用太阳能的优点是________。 （2）水吸收的热量； （3）2m2的面积上5h总共接收到的太阳能E太或者Q太； （4）该太阳能热水器的效率。 【答案】（1）内 清洁无污染 （2）根据物体吸热公式可得水吸收的热量 （3）太阳能热水器接收到的太阳能为 （4）热水器效率 【详解】（1）太阳能热水器工作时将太阳能转化为水的内能；太阳能属于清洁能源，具有无污染、可再生等优点。 （2）水吸收的热量为 （3）2m²面积5h接收的总太阳能为 （4）太阳能热水器的效率为 19. 公路上，风车穿过云端，绝美又浪漫。太行风车天路融合了现代风电技术和传统山水之美，自开通以来，吸引众多游客观光打卡。据查询，太行风车天路共装有50台额定发电功率为2.5MW的风电机组，装机总容量为125MW，为我国实现清洁能源转型和可持续发展目标提供有力支持。 （1）风能是__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；风力发电的过程是将空气的_______转化为电能的过程。 （2）将总质量为200t的发电机及叶片由地面吊装至100m高的塔架上，至少需要对发电机和叶片做多少功？（g取10N/kg） （3）若太行风车天路所有风电机组按照额定功率工作1h，这些获得的电能全部由燃煤发电提供，将消耗多少吨煤炭？（燃煤发电的效率按40%计算，煤炭的热值取） （4）分别写出风力发电的一条优点和一条缺点。 【答案】（1）可再生 机械能 （2） （3） （4）优点：清洁环保，缺点：发电功率不稳定 【分析】第一问根据可再生能源和不可再生能源的定义及风力发电的能量转化过程分析；第二问的最小功为克服其重力做功，根据和计算；第三问根据和及计算；第四问结合风能的特点，分别梳理风力发电的优势与局限性。 【详解】（1）风能可以在自然界源源不断得到补充，属于可再生能源；风力发电时流动的空气带动发电机转子转动，将空气的机械能转化为电能。 （2）发电机及叶片的总质量为 发电机及叶片总重力为 吊装时对发电机及叶片做的最小功等于克服其重力所做的功，为 （3）总功率为 获得电能为 煤燃烧时释放的热量 需要煤的质量 （4）优点：清洁无污染，不会排放化石能源燃烧的废气；风能可再生，节约化石能源等。 缺点：发电功率不稳定，受风速、天气影响大；建设风电场需要占用较大土地面积等。 20. 图是某校安装的风光互补路灯。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者兼备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用。（路灯的电能只由蓄电池供给）图为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中电池板的辐射功率是指太阳光照射到太阳能电池板上的辐射功率。光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，风力发电机的额定输出功率是指风速达到额定风速时风力发电机的输出功率。（蓄电池充电时效率为，放电时能量损失不计） 太阳能电池板 风力发电机 蓄电池 电池板的辐射功率 转化效率 额定发电 风速 额定输出 电功率 电池容量 额定电压 （1）太阳能是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源；风力发电机是根据______原理工作的。 （2）该校有盏标有“ ”字样的路灯，假设路灯每晚正常工作，一个月按天算，该路灯一个月消耗的电能是多少？ （3）白天无风时，若太阳光照射到电池板表面上的功率为，照射小时，太阳能电池板输出的电能为多少？ （4）在风速为6m/s的晚上，风力发电机与1盏路灯同时工作，发电机开始工作时蓄电池余留电量为，则在风力发电机工作结束时蓄电池储存的电能是多少？ 【答案】（1）可再生 电磁感应 （2） （3） （4） 【详解】（1）太阳能是可以源源不断地从自然界获取，属于可再生能源； 风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机发电，把风的机械能转化为电能，这是电磁感应现象。 （2）该路灯一个月消耗的电能为 （3）太阳能电池板输出的电能为 （4）风力发电机提供给蓄电池的电能为 发电机开始工作时蓄电池余留电量为 路灯消耗的电能为 风力发电机工作结束时蓄电池储存的电能为 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $