第22.2节 新能源的发展（高效培优·讲义）物理新教材人教版九年级全一册

第22.2节 新能源的发展 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 核能 考点02 太阳能 03 避坑指南·解题通法 角度01 裂变及其应用 角度02 聚变及其应用 角度03 太阳能的来源 角度04 太阳能的利用 角度05 水能和风能 角度06 潮汐能与地热能 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.知道核能，了解核裂变、核聚变原理。 2.了解核电站是利用核裂变释放能量。 3.认识太阳能及其两种利用途径。 4.了解核能、太阳能的优势与局限。 1.对比区分核裂变、核聚变的不同特点。 2.联系实例，理解核能和平利用方式。 3.分类识记太阳能的转化形式。 4.辩证分析新能源的利弊。 知识导图 考点01 核能 1、原子的结构 （1）原子位于其中心的原子核和绕原子核高速运动核外电子组成，原子核比原子小得多，其半径只相当于原子的十万分之一。 （2）原子核几乎集中了原子的全部质量。 （3）原子核带正电，电子带负电，它们所带的电荷量相等，整个原子呈电中性，对外不显示电性。 （4）原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟核外电子相等，中子不带电。从质量上讲，质子与中子质量几乎相等，一个质子的质量大约是电子质量的1836倍。质子和中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。 2、核能 （1）质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，要使他们它们分裂或结合极其困难，因此原子核十分牢固。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。释放核能的方式有两种：核裂变、核聚变。 （2）核能是直接从自然界获得的，属于一次能源。核能也属于新能源。 3、裂变：用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，这就是裂变中的链式反应（如下图）。1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。 4、裂变的利用 （1）核电站 ①核反应堆及核电站的工作原理：控制链式反应的速度，使核能能够缓慢、平稳地释放的装置，叫做核反应堆。核反应堆是核电站的核心设备，它以铀为燃料。利用核反应堆中放出的核能先生成高温蒸汽，在驱动汽轮机带动发电机发电。 ②核反应堆中的能量转化 ③核电站的特点 a.消耗的热量少，产生的能量巨大； b.产生废渣少，对大气基本无污染； c.核反应会产生危害极大的射线，因而要采取严格的安全措施。 （2）原子弹：链式反应如果不加控制，大量原子核就会再一瞬间发生裂变，释放出极大的能量，以致引起威力强大的爆炸。原子弹就是根据这一原理制成的。 5、聚变（热核反应）：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组成）与氚核（由一个质子和两个中子组成），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。聚变反应要求一开始就要有很高的温度，因此核聚变也称为热核反应。 （1）聚变的应用：大量氢核的聚变，可以在瞬间放出惊人的能量。氢弹就是利用核聚变原理制造的已知比原子弹威力还要大的核武器。迄今，人们还不能像控制核裂变那样，使核聚变在人工控制条件下进行。科学家经过几十年的艰苦探索，已经取得一定进展，但要真正安全、和平的利用核聚变所释放的核能，还要做长期艰苦的努力。 （2）可控核聚变释放的核能作为一种新能源，具有显著的特点 ①燃料丰富且运营成本低，核聚变的燃料之一—氘核在海水中大量存在，足以功全世界使用几百亿年。 ②不污染环境，是一种真正的清洁能源。 （3）裂变与聚变的比较 比较 裂变 聚变 定义 较大的原子核分裂为较小的原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大一种的过程 条件 用中子轰击较大的原子核 超高温 释放核能大小 巨大 更加巨大 知否可以控制 可利用核反应堆控制链式反应的速度 目前，核聚变速度还不能认为控制 应用 原子弹、核电站 氢弹 （4）核能的特点 核能的优点 （1）储量丰富，核能总量十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足； （2）核燃料能量密集，便于储运； （3）不排放污染气体，不会造成空气污染； （4）不排放二氧化碳气体，不会加重地球温室效应。 核能的缺点 （1）核能属于一次能源，会越用越少； （2）一旦发生核泄漏，会对地球生物造成严重的危害； （3）核反应堆中会产生核废料，在治理核废料过程中，代价较高。 选址及废物处理 （1）核电站一般建在能源需求量大，而且能源十分缺乏的地区； （2）核电站建在离人群较远的地方，避免对人畜造成伤害； （3）核废料要特殊处理后深埋在人烟稀少的地方。 【深化点拨】 核能的利用：核能是一种非常有用的能源，它还可以用于以下领域 （1）发电：核能可以用于发电，核电站以核裂变的方式产生热能然后利用蒸汽轮机发电。 （2）医疗：核能可以用于医疗领域，例如医用同位素可以用于放射性治疗和诊断。 （3）工业：核能可以用于工业生产，例如核稳定器可以用于改善铸造和裂解，核技术也可以用于石油开采和乳制品生产。 （4）农业：核能可以用于农业，例如用于食品辐照、昆虫灭蝇、土地改良和肉类保鲜。 （5）研究和科学：核能可以用于研究和科学，例如用于核物理实验、天文观测和地球科学研究。 1．2025年3月3日，中国地质勘探队传来消息称，在我国内蒙古白云鄂博发现超级钍矿，它可以为新型核电站提供核能，能够为中国提供大量能源，估计足够中国使用8万年。下列说法正确的是（　　） A．核能是化学能 B．使用核能没有任何安全风险 C．核电站是利用裂变的链式反应发电的 D．核电站使用核能一定会对环境带来严重污染 【答案】C 【详解】A．核能是原子核结构发生变化时释放的能量，化学能是化学反应中分子重组释放的能量，二者本质不同，故A错误； B．核能使用过程中若发生核泄漏会存在辐射等安全风险，故B错误； C．核电站是利用可控的核裂变链式反应释放的能量发电，符合事实，故C正确； D．核电站按规范运营、妥善处理核废料时，不会对环境造成严重污染，“一定会”的表述错误，故D错误。 故选C。 2．核动力破冰船利用核________（选填“聚变”或“裂变”）提供能量，核能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。已知某种汽油的热值是，现有该汽油0.02kg，完全燃烧放出的热量是_______J。 【答案】 裂变 不可再生 【详解】核动力破冰船的核反应堆是利用可控的核裂变反应释放核能来提供能量的，目前人类还未掌握可控核聚变的大规模商用技术。 核能的原料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。 完全燃烧汽油放出的热量为 考点02 太阳能 1、太阳能的产生—氢核聚变：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。因此可以讲，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，所以说，太阳是一个巨大的“核能火炉”。 2、太阳能的传递—热辐射：太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约6000℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。 3、太阳的寿命：太阳这个巨大的“核能火炉”已经燃烧了近50亿年，目前它正处于壮年，要再过50亿年才会燃尽自己的核燃料。可以说，太阳能几乎是取之不尽用之不竭的。 4、太阳是人类能源的宝库：地球上除核能、地热能和潮汐能以外的能源基本上都来自于太阳能，所以说太阳是人类的能源宝库。 5、太阳能的利用：太阳能的利用就是将太阳能转化为其他形式的能。 （1）太阳能的间接利用：由于化石能源、水能、风能、生物质能等都来源于太阳能，所以人类利用这些能源，实际上都是间接地利用太阳能。 （2）太阳能的直接利用：目前直接利用太阳能方式主要有：一种是光热转换，一种是光点转换。 6.太阳能的优缺点：能直接利用太阳能作为一种新能源，有一定的缺点，但具有其他能源不可比拟的优点。 优点 清洁无污染 太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来任何污染 分布广、获取方便 太阳能分布广，不需要挖掘、开采和运输 持久、可再生 太阳能取之不尽用之不竭，太阳能内部的热核反应还足以持续50亿年之久，是人类可以利用的最丰富的新能源 缺点 分散 太阳能到达地球上时非常分散，接收装置需要有相当大的接收面积，提高了接收装置的造价 不稳定 太阳能的利用受天气、昼夜、地理位置的影响很大，而且还必须有储存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使经济效益降低 转换效率低 太阳能的转换效率较低 【深化点拨】 1．太阳能利用的解题思路点拨：随着技术的进步和成本的降低，太阳能利用的效率和可靠性不断提高。未来，太阳能技术将继续朝着更高效率、更低成本的方向发展，同时解决储能问题也是未来发展的关键。 2．太阳能的转化的解题思路点拨 （1）地球上几乎所有的能源都来自太阳能（除：核能、地热能、潮汐能）。 （2）需掌握人类对太阳能的利用主要是将太阳能转化为内能和电能，如太阳能热水器、太阳能电池等。 1．如图展示的是“风光互补”景观照明灯，其最上端是一台风力发电机，灯柱上还配有太阳能电池板发电，底部的蓄电池可以储存电能。下列说法正确的是（     ） A．在太阳光照射下，太阳能电池板将太阳能转化成化学能 B．风力发电机工作时将电能转化为机械能 C．照明时，蓄电池将化学能转化为电能为灯泡供电 D．照明时，灯泡将化学能转化为光能和内能 【答案】C 【详解】A．在太阳光照射下，太阳能电池板工作，它是将太阳能转化为电能，故A错误； B．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错误； C．照明时，蓄电池向外供电，其内部发生化学变化，将储存的化学能转化为电能，为灯泡等用电器提供能量，故C正确； D．照明时，灯泡工作，是消耗电能，将电能转化为光能和内能，故D错误。 故选C。 2．屋顶光伏发电利用太阳能加热水箱中的水。水的比热容_______；质量为的水温度升高，吸收热量_______（写表达式），大量使用太阳能有利于_______（选填“减排”或“增排”）二氧化碳。 【答案】 减排 【详解】水的比热容为 物体温度变化时吸收的热量表达式为 太阳能使用过程中不会像化石燃料那样燃烧排放二氧化碳，因此大量使用太阳能有利于减少二氧化碳的排放。 3．太阳能清洁无污染，取之不尽，用之不竭，是未来理想的能源之一。在该地用太阳能热水器将质量为100kg、初温为30℃的水加热到60℃需要5h，此次太阳能热水器5h工作所吸收的热量相当于0.63m3的天然气完全燃烧所释放的热量，已知天然气的热值q=4.0×107J/m3。 (1)这些水吸收了多少热量？ (2)太阳能热水器5h接收到的能量是多少？ (3)太阳能热水器的加热效率是多少？ 【详解】（1）由题可知，水的比热容 ，质量 ，温度变化 ，所以由 可得水吸收的热量 （2）太阳能热水器接收的能量等于天然气完全燃烧释放的热量，所以由 可得 （3）太阳能热水器的效率为水吸收的热量与接收的总能量之比，即 新能源的发展的综合应用及解题步骤 1.核能利用方式的辨析（裂变vs聚变） （1）核裂变： 定义：重原子核（如铀-235）分裂成两个或多个中等质量原子核的过程。 特点：目前人类已实现可控链式反应。 应用：核电站（核心设备：核反应堆）、原子弹（不可控裂变）。 （2）核聚变： 定义：轻原子核（如氘、氚）结合成较重原子核的过程。 特点：释放能量比裂变更大，目前人类尚未实现商业化的可控聚变（仍处于实验阶段，如“人造太阳”）。 应用：氢弹（不可控聚变）、太阳内部能量来源。 （3）解题技巧：看到“核电站”选“裂变”；看到“太阳发光发热”或“氢弹”选“聚变”。 2.太阳能转化途径的判断 （1）光热转换：利用集热器把水等物质加热。 实例：太阳能热水器。 转化：太阳能→内能。 （2）光电转换：利用太阳能电池把太阳能转化为电能。 实例：计算器上的硅光电池、太阳能路灯、人造卫星帆板。 转化：太阳能→电能。 （3）光化转换：通过光合作用储存能量。 实例：植物生长。 转化：太阳能→化学能。 3.能源来源的追溯 （1）来自太阳能的： 化石能源（煤、石油、天然气）：古代生物固定的太阳能。 生物质能：植物光合作用储存的能量。 水能、风能：太阳辐射导致地球表面受热不均，引起大气流动（风）和水循环。 （2）不来自太阳能的： 核能：来自原子核内部结构的变化。 地热能：来自地球内部放射性元素的衰变。 潮汐能：主要来自月球和太阳对地球的引力（主要是月球）。 （3）解题口诀：除了“核、地、潮”，其余大多跟太阳跑。 4.新能源特点的归纳与分析 （1）共同优点：通常属于可再生能源，且在使用过程中污染较小或无污染（清洁能源）。 （2）具体特性： 风能/水能：本质上是太阳能的转化形式，受天气和季节影响大（不稳定）。 地热能：稳定性好，但受地理位置限制（多在板块交界处）。 （3）解题应用：若题目询问“未来理想能源”的特征，应包含：储量丰富（可再生）、价格便宜、技术成熟、安全清洁。 角度01 裂变及其应用 1．关于能源、信息、新材料和航天，下列说法正确的是（     ） A．煤是可再生能源 B．核潜艇是利用核聚变来获取动力的 C．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生裂变释放出巨大的核能 D．中国航天员王亚平进行“天宫课堂”授课时，依靠电磁波与地面之间进行信息传递 【答案】D 【详解】A．煤是化石燃料，形成需要数百万年，属于不可再生能源，故A错误； B．核潜艇的动力来源是核反应堆，目前所有商业和军用核反应堆均基于核裂变技术，而非核聚变，故B错误； C．太阳内部的能量来源于氢原子核的核聚变，而非裂变。在极高温度和压力下，氢核聚变为氦核并释放巨大能量，故C错误； D．太空中是真空环境，声波无法传播，而电磁波可以在真空中传播，因此航天员与地面之间的通信必须依靠电磁波（如无线电波）进行信息传递，王亚平在“天宫课堂”授课时正是通过电磁波与地面实现实时互动，故D正确。 故选 D。 2．信息、能源、材料被称为现代文明的三大支柱，下列说法正确的是（     ） A．智能手机利用超声波传递信息 B．超导材料电阻为零，可用于制作家用电热水壶的电热丝 C．我国建成了世界上最大的球面射电望远镜—“天眼”，它利用电磁波观测天体 D．我国“人造太阳”实现1亿摄氏度持续千秒运行，该装置利用核裂变反应释放能量 【答案】C 【详解】A．智能手机利用电磁波传递信息，故A错误； B．电热丝利用电流热效应工作，由可知，超导材料电阻为0，通电时不产生热量，无法制作电热丝，故B错误； C．射电望远镜通过接收天体发出的电磁波观测天体，故C正确； D．“人造太阳”利用核聚变反应释放能量，故D错误。 故选C。 3．目前人们正致力于开发太阳能、核能、风能、海洋能、氢能……其中核能是__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站利用原子核__________（选填“聚变”或“裂变”）释放的能量发电，发电机的原理是__________________。 【答案】 不可再生 裂变 电磁感应现象 【详解】核能的消耗依赖核燃料，这类核燃料在自然界中短时间内无法得到补充，因此属于不可再生能源。 目前人类可控的大规模核能释放形式是原子核的裂变，核电站正是利用可控的核裂变链式反应释放能量发电，核聚变目前还无法实现可控的大规模商用发电。 发电机是基于电磁感应现象工作的，即闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，将机械能转化为电能。 角度02 聚变及其应用 4．可控核聚变大科学装置实现“亿度”运行是2025年中国十大科技进展之一，可控核聚变是未来利用核能的重要途径。下列说法正确的是（     ） A．核能来自太阳的辐射能 B．当前核电站是利用核聚变来发电的 C．核电站可直接将核能转化为电能 D．装置温度升高到上亿摄氏度的过程中，微观粒子的无规则运动加剧 【答案】D 【详解】A．核能是原子核发生裂变或聚变时释放的能量，并非来自太阳辐射能，故A错误； B．当前核电站是利用核裂变释放的能量发电，故B错误； C．核电站能量转化过程为核能→内能→机械能→电能，不能直接将核能转化为电能，故C错误； D．温度是微观粒子无规则运动剧烈程度的标志，温度越高，微观粒子无规则运动越剧烈，装置温度升高到上亿摄氏度时，微观粒子无规则运动加剧，故D正确。 故选D。 5．原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国自主设计、建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫作核________（选填“裂”或“聚”）变。 【答案】 不可再生 聚 【详解】因核不能在短期内从自然界得到补充，故属于不可再生能源。 由图示核反应的微观过程可知，是氘原子核和氚原子核两个轻原子核，结合成质量较大的氦原子核的过程，这种轻核结合的核反应叫作核聚变。 6．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。 角度03 太阳能的来源 7．2024年6月25日14时7分，嫦娥六号返回器准确着陆在内蒙古四子王旗预定区域，实现世界首次月球背面采样返回。下列说法正确的是（　　 ） A．嫦娥六号在月球上工作时利用的太阳能是通过核聚变获得的 B．嫦娥六号工作系统中芯片的主要材料是超导体 C．嫦娥六号在月球背面采集的样品到达地球后质量变小 D．嫦娥六号返回器在大气层内下落过程中重力势能只转化为动能 【答案】A 【详解】A．太阳的能量来源于内部氢原子核发生核聚变，故我们从太阳获取的太阳能本质是太阳通过核聚变产生的，故A正确； B．芯片的主要材料是半导体，故B错误； C．质量是物质本身的一种属性，不随位置、状态和形状的改变而改变，故嫦娥六号在月球背面采集的样品到达地球后质量不变，故C错误； D．返回器在大气层内下落的过程中，需要克服空气阻力做功，故重力势能一部分转化为动能，一部分转化为内能，故D错误。 故选A。 8．宇宙很大，它是由物质组成的，常见物质是由分子、_____构成的，太阳内部氢原子核在超高温下发生____，释放出巨大的能量。太阳能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】 原子 核聚变 可再生 【详解】常见的物质是由分子、原子构成的。 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。 太阳能可以源源不断地从大自然获取，属于可再生能源. 角度04 太阳能的利用 9．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。下列说法不正确的是（     ） A．该路灯杆属于直接利用太阳能的一种 B．晚上路灯工作时将化学能转化为电能使灯发光 C．照明灯消耗的电能是一次能源 D．Wi-Fi主要是利用电磁波传递信息的 【答案】C 【详解】A．该路灯杆通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，属于直接利用太阳能，故A正确； B．晚上路灯工作时，蓄电池放电，将化学能转化为电能供灯发光，故B正确； C．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C错误； D． 利用无线电波传递信息，无线电波属于电磁波，故D正确。 本题选择描述错误的，故选C。 10．图中展示的是一款太阳能风光互补路灯。灯柱上配有一个风力发电机和两块太阳能电池板，底部的蓄电池可以储存电能。下列关于能量转化方向的说法，正确的是（     ） A．风力发电机正常工作时把电能转化为机械能 B．太阳能电池板发电过程中太阳能转化为化学能 C．白天，底部的蓄电池将化学能转化为电能 D．晚上，照明灯将电能转化为光能 【答案】D 【详解】A．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A错误； B．太阳能电池板消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能，故B错误； C．白天，底部的蓄电池充电时，消耗电能，将电能转化为化学能，故C错误； D．照明灯工作时，消耗电能发光，是将电能转化为光能，故D正确。 故选D。 11．算力中心是指集中提供计算能力的基础设施，由于算力中心消耗电能巨大，且太阳能在太空中利用率高，未来人们计划在太空建设算力中心，并配备太阳能发电站，实现电能就近供应。太阳能是太阳内部氢原子核在超高温下发生___________（选填“裂变”或“聚变”）释放的能量；太阳能既是清洁能源，又是___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能电池板工作时将太阳能转化为______能。 【答案】 聚变 可再生 电 【详解】太阳内部的能量源于氢原子核的核聚变反应，在超高温环境下，氢原子核结合为较重的氦原子核，同时释放出巨大能量； 太阳能可持续从太阳获取，不会因使用而枯竭，属于可再生能源； 太阳能电池板工作时，会将接收的太阳能转化为电能。 12．近年来，光伏发电和风力发电盛行，其中光伏发电是将____________能转化为电能，风力发电是将____________能转化为电能，电能输送到千家万户后，使家里的风扇转动给我们带来凉爽，其中风扇是将电能转化为____________能。 【答案】 太阳 机械 机械 【详解】光伏发电是利用太阳能电池板（光伏电池）吸收太阳光，将太阳辐射能直接转化为电能的技术。因此，光伏发电是将太阳（或光）能转化为电能； 风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电，其是将风的机械（或风）能转化为电能； 家里的风扇通电后，电动机带动扇叶转动，产生风。在这个过程中，风扇消耗了电能，主要使扇叶获得了转动的动能（属于机械能）。因此，风扇是将电能转化为机械（或动）能。 13．资料表明，晴天地面附近垂直于太阳的表面接收到的太阳能平均为，即在1s内每平方米的面积上接收到的太阳能是。某品牌太阳能热水器可以将接收到太阳能的42%用来给水加热，其集热器接收阳光垂直照射的有效面积为，现向贮水箱中注入100kg、20℃的水，晴天晒在阳光下8h，则贮水箱中水的温度可升高到多少？[假定水的质量保持不变，] 【详解】由题意，光照时间 热水器接收的太阳能 水吸收的热量 由得水升高的温度 水的末温 角度05 水能和风能 14．风是我们生活中最常见的大气现象，蕴含着很多物理知识。下列有关风的说法中，错误的是（　　） A．风是空气相对于地面的水平运动，其方向受水平气压梯度力和地球自转等因素影响 B．在城市热岛效应中，城市气温高，气压低，风从郊区吹向城市 C．在季风气候区，夏季风从陆地吹向海洋，带来干燥天气 D．风能是太阳能的一种间接形式，可以通过风力发电机将风能转化为电能 【答案】C 【详解】A．风是空气相对于地面的水平运动，其形成的直接原因是水平气压梯度力，同时还会受地球自转偏向力、摩擦力等因素影响，故A正确，不符合题意； B．城市热岛效应中，城市气温高，空气受热膨胀，近地面气压低；郊区气温低，气压高，因此风从郊区吹向城市，故B正确，不符合题意； C．季风气候中，陆地的比热容小，夏季陆地升温快，气压低，海水的比热容较大，海洋升温慢，气压高，夏季风从海洋吹向陆地，会带来湿润的降水天气；反之，冬季风才是从陆地吹向海洋，带来干燥天气，故C错误，符合题意； D．风能来源于太阳能辐射导致的大气运动，是太阳能的一种间接形式，风力发电可将风能转化为电能，故D正确，不符合题意。 故选C。 15．春假期间，同学们外出踏青，闻到阵阵花香，是因为具有香味的物质分子跑到了空气中，这是一种__________现象。沿途看到风力发电机高高耸立山头，巨大的叶片随风转动。请你写出一条风力发电的优点：__________。 【答案】扩散 清洁无污染 【详解】[1]具有香味的物质分子在永不停息地做无规则运动，会进入空气中，这种不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散现象； [2]风力发电依靠风能转化为电能，风能属于可再生能源，且发电过程不会产生有害污染物，所以其优点可写清洁无污染，也可表述为可再生、节约传统化石能源等合理内容。 角度06 潮汐能与地热能 16．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。 17．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。 【例1】（2026·黑龙江大庆·中考真题）下列说法中正确的是（     ） A．电磁波频率越高在真空中传播的速度越大 B．世界上已经利用核聚变的原理建成了很多核能发电站 C．扩散现象只在气体和液体中发生，在固体中不发生 D．钱学森为我国“两弹一星”事业做出了杰出贡献 【答案】D 【详解】A．所有电磁波在真空中的传播速度都是定值，等于光速，和频率高低无关，故A错误； B．目前已建成的核电站都是利用核裂变的可控链式反应发电，故B错误； C．扩散现象是分子无规则运动的体现，气体、液体、固体之间都可以发生扩散，比如长期堆煤的墙角，墙体内部会变黑就是固体的扩散现象，故C错误； D．钱学森是我国“两弹一星”功勋奖章获得者，为我国两弹一星事业做出了极其杰出的贡献，故D正确。 故选D。 【深化点拨】 （1）考查电磁波传播特点，真空中各类电磁波传播速度相同，与频率无关。 （2）考查核能利用方式，目前核电站利用可控核裂变释放能量，核聚变发电还未大规模商用。 （3）考查扩散现象，一切物质的分子都在运动，固体、液体、气体都可以发生扩散。 （4）考查物理学史，了解我国 “两弹一星” 相关科学家的贡献。 【变式1-1】（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 【详解】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1-2】（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 【详解】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1-3】（2026·陕西·中考真题）关于科学技术的应用，下列分析不正确的是（     ） A．中国空间站所用的太阳能帆板将太阳能转化为电能 B．掘进隧道所用的盾构机的机头材料具有硬度大、耐高温的特性 C．三峡水利枢纽工程中的船闸是利用连通器原理工作的 D．“人造太阳”是利用氘核和氚核发生核裂变释放能量的 【答案】D 【详解】A．太阳能帆板可将太阳能转化为电能，为空间站提供运行所需能源，故A正确； B．盾构机机头掘进时会与岩石摩擦生热产生高温，同时需要破碎岩石，因此机头材料需具备硬度大、耐高温的特性，故B正确； C．三峡水利枢纽的船闸满足连通器“上端开口、底部相互连通”的结构特点，是利用连通器原理工作的，故C正确； D．“人造太阳”是利用氘核和氚核发生核聚变释放能量的，核裂变是重核分裂为较轻原子核的反应，故D错误。 本题选择描述错误的，故选D。 【例2】（2026·江苏淮安·中考真题）为贯彻新发展理念，我国大力发展太阳能产业。如图甲所示为公共设施中的太阳能路灯，实践小组查阅有关资料，得知此款太阳能路灯的相关参数如下表所示。 主要电学元件 铭牌技术参数 太阳能电池板 最大发电功率/W 80 蓄电池 额定容量/（A·h） 40 额定电压/V 12 LED灯具 额定功率/W 30 额定电压/V 12 (1)请根据以上信息求： ①该LED灯具正常发光时的电流； ②太阳能电池板以最大发电功率工作1.5 h向蓄电池提供的电能。 (2)请在图乙中设计符合以下要求的电路：通过一个光敏单刀双掷开关，实现白天太阳能电池板给蓄电池充电、夜晚蓄电池给LED灯具提供电能照明。（太阳能电池板符号为“”，LED灯具符号可用“”替代，光敏单刀双掷开关符号为“”） (3)结合题中信息，针对太阳能路灯的组成与整体结构、推广价值、创新设想等方面，表达自己的观点并简要说明理由： ①________________________________； ②________________________________； ③________________________________。 【答案】(1)①2.5 A②0.12 kW·h (2) (3) 整体结构：路灯配有蓄电池，可以保证阴天、夜间正常照明 推广价值：太阳能路灯利用太阳能发电，清洁无污染，节约化石能源 创新设想：可以增加人体感应模块，实现人来灯亮、人走灯灭，进一步节约电能 【详解】（1）LED灯具正常发光时的电流 太阳能电池板最大发电功率 太阳能电池板以最大发电功率工作1.5h向蓄电池提供的电能 （2）光敏单刀双掷开关的动端为公共接线端：白天触点：将太阳能电池板和蓄电池顺向连接，形成充电回路，此时LED灯具不接入电路；夜晚触点：将蓄电池和LED灯具顺向连接，形成供电回路，此时太阳能电池板不接入工作回路。 （3）略 【深化点拨】 （1）考查电能、电功率相关概念，会读懂用电器铭牌上各项参数的物理含义。 （2）考查能量转化，理解太阳能路灯里太阳能、电能、化学能之间的转化过程。 （3）考查电路设计，根据工作需求，利用单刀双掷开关切换两条独立工作支路。 （4）考查新能源的应用，结合太阳能路灯的真实情境，将电学知识和新能源结合。 【变式2-1】（2026·河南·中考真题）（多选）某同学对学校的科技赋能建设项目进行了研究，下列说法正确的是（　　） A．装在楼顶的太阳能电池板利用的太阳能，来自太阳内部核聚变 B．装在操场周围的风力发电照明灯利用的风能，属于可再生能源 C．装有AI学习系统的设备所用芯片，主要是由超导材料制成的 D．利用新配备的天文望远镜观测到的月球，距离地球约 【答案】AB 【详解】A．太阳的能量来自内部氢原子核的核聚变反应，故A正确； B．风能可以源源不断从自然界获得，属于可再生能源，故B正确； C．制造芯片的主要材料是半导体，故C错误； D．月球与地球的平均距离约为，故D错误。 故选AB。 【变式2-2】（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 【详解】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。 【变式2-3】（2026·宁夏·中考真题）阅读材料，完成下列问题。 库布其沙漠光伏治沙项目，光伏板高架安装，遮挡阳光减少地表水分__________（填物态变化名称），板下种草、放牧养殖“光伏羊”，如图。为提高效率，利用无人机巡检。定期清洗光伏板，清洗水有利于牧草生长，牧草通过光合作用将太阳能转化为__________能，羊群食用牧草获得能量。晴天太阳光平均辐射功率为每平方米，单块光伏板有效受光面积，光电转化效率20%。 (1)将文中划线处内容补充完整__________、__________。 (2)无人机某次巡检飞行，耗时，计算本次巡检时的平均速度。 (3)晴天日照10 h，单块光伏板可输出电能__________。 (4)光伏项目除发电外，对生态环境、资源利用等领域有什么积极意义？（任选一方面作答） 【答案】(1) 汽化 化学 (2)2m/s (3)3.2 (4) ①牧草生长增大湿地面积，可局部减小温差 ②太阳能是一种清洁能源，其发电过程中不会产生温室气体 ③太阳能是一种可再生能源，其资源储量充足，可以长期地供应电力 ④光伏发电可以大大减少能源损耗，提高能源利用效率 ⑤与化石能源相比不会导致地表沉降 ⑥光伏电站的建设可以提高土地利用率，促进植被恢复，改善生态环境 ⑦养殖“光伏羊”可以增加牧民收入 ⑧支架桩基受力面积大可稳固沙地 ⑨板面阻挡气流、降低近地面风速抑制风沙 【详解】（1）地表水分由液态变为气态的过程是汽化，遮挡阳光可减慢水分的汽化； 牧草通过光合作用将太阳能转化为化学能。 （2）由题可知，无人机的平均速度为 （3）单块光伏板接收的太阳能总功率 单块光伏板的输出电功率 单块光伏板输出的电能 ⚡基础速刷 1．下列事例中，属于机械能转化为内能的是（     ） A．用打气筒给自行车打气，打气筒壁发热 B．冬天对着手哈气，手会变热 C．给试管中的水加热，试管塞冲出 D．太阳能热水器中的水变热 【答案】A 【详解】A．用打气筒打气时，活塞对筒内气体做功，机械能转化为气体的内能，符合机械能转化为内能的要求，故A符合题意； B．冬天哈气暖手是通过热传递改变内能，属于内能的转移，无能量形式转化，故B不符合题意； C．试管塞冲出时，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，是内能转化为机械能，故C不符合题意； D．太阳能热水器中水变热是太阳能转化为水的内能，无机械能参与，故D不符合题意。 故选A。 2．人类在探索宇宙、征服自然的过程中，涌现出许多杰出的物理学家，他们的名字与成就一同被载入史册，被历代人所铭记。下列物理学家与其对应的成就描述正确的是（     ） A．哥白尼——提出地心说 B．伽利略——驳斥牛顿错误的运动学观点 C．托里拆利——测出了大气压强的值 D．阿基米德——系统性总结光的色散现象 【答案】C 【详解】A．哥白尼提出日心说，而非地心说，故A错误； B．伽利略生活的年代早于牛顿，不可能驳斥牛顿的观点，其运动学研究为牛顿运动定律奠定了基础，故B错误； C．托里拆利通过实验首次测出了大气压强的数值，故C正确； D．系统研究光的色散现象的是牛顿，阿基米德的主要贡献包括杠杆原理和浮力相关的阿基米德原理，故D错误。 故选C。 3．近年来风能和太阳能发电逐渐增多。为增加供电稳定性，需要储能系统进行调节。研究发现可利用“深井拉铁”技术储存电能，还能实现废旧矿井的再利用。如图所示，用电低峰时，电动机利用多余电能将重物提升至高处；用电高峰时，重物下降带动发电机发电。下列说法正确的是（     ） A．利用风能和太阳能可以发电，说明能量可以凭空产生 B．用电低峰时重物上升，机械能转化为电能 C．用电高峰时重物下降，电能转化为机械能 D．重物质量一定井越深，能储存的电能越多 【答案】D 【详解】A．根据能量守恒定律，能量不能凭空产生，风能和太阳能发电是将风能、太阳能转化为电能，并非能量凭空产生，故A错误； B．用电低峰时电动机工作提升重物，消耗电能增加机械能，是电能转化为机械能，故B错误； C．用电高峰时重物下降带动发电机发电，消耗机械能产生电能，是机械能转化为电能，故C错误； D．重物质量一定，井越深即提升高度越大，重物具有的重力势能越大，下降时能转化的电能越多，故D正确。 故选D。 4．街道两旁的普通路灯，傍晚时同时亮起，凌晨同时熄灭，这些路边灯是并联的；有的路段安装的是太阳能路灯，晴天，电池板将太阳能转化为___________能，并向蓄电池充电，此时的蓄电池相当于电路中的___________（选填“电源”或“用电器”）。 【答案】 电 用电器 【详解】太阳能电池板的作用是将接收到的太阳能直接转化为电能；给蓄电池充电时，蓄电池是在消耗电能、将电能转化为化学能储存起来，符合用电器“消耗电能”的特征，因此此时蓄电池属于电路中的用电器。 5．为了保护地球，人们一直在从自然界中寻找清洁的“绿色能源”。氢燃料就是一种绿色能源，用氢做燃料的最大好处，是在现有的燃料中，它的______最大。太阳能是另一种清洁能源，在太阳内部，每时每刻都发生着______（选填“核裂变”、“核聚变”或“化学反应”），源源不断地为太阳系提供着光和热。 【答案】 热值 核聚变 【详解】由燃料热值的属性可知，现有常见燃料中氢的热值最大；太阳内部时刻发生核聚变反应释放大量能量。 6．安装了太阳能板的无人机可以大大提高续航能力，前景非常广阔。遥控无人机精准飞行作业，是利用________波来传递信息的；太阳能作为可再生能源，太阳内部时刻发生核________（选填“聚变”或“裂变”）；无人机上的轻薄太阳能电池板，能把太阳能转化为电能，电能属于________（选填“一次”或“二次”）能源。 【答案】 电磁波 聚变 二次 【详解】无线遥控依靠电磁波传递信息；太阳内部时刻发生核聚变释放能量；因太阳能电池板，能把太阳能转化为电能，说明电能需由一次能源转化得到，属于二次能源。 🚀能力跃升 7．如图所示，2026年3月16日，长征七号遥七运载火箭将我国首颗“太空加油站”卫星——“湖科大二号”送入预定轨道。“湖科大二号”可通过机械臂与目标卫星对接，为目标卫星补充燃料。下列说法正确的是（     ） A．火箭加速升空过程中，火箭外壳与大气摩擦，其内能增大，这是通过做功的方式改变了火箭外壳的内能 B．火箭燃料燃烧时，化学能全部转化为机械能，没有能量损失 C．“湖科大二号”在轨运行时，其携带的太阳能电池板是将内能转化为电能 D．补充燃料后，目标卫星燃料舱中燃料的热值增大 【答案】A 【详解】A．火箭外壳与大气摩擦时，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，使火箭外壳内能增大，这是通过做功的方式改变物体内能，故A正确； B．火箭燃料燃烧时，化学能先转化为内能，内能再转化为机械能，过程中会有部分内能随废气散失、存在热量损耗，不可能将化学能全部转化为机械能，故B错误； C．太阳能电池板的作用是将太阳能转化为电能，并非将内能转化为电能，故C错误; D．热值是燃料的固有特性，只和燃料的种类有关，和燃料的质量多少无关，补充燃料后燃料种类没有改变，热值不会增大，故D错误。 故选A。 8．新情境近年来，我国科技创新能力日益凸显，各种新技术、新能源、新材料、新装置等科技成果不断涌现。下列说法正确的是（     ） A．“天宫”空间站有很大的太阳能电池板，太阳能来自于太阳内部发生的核裂变反应 B．我国实现了珠穆朗玛峰峰顶5G网络覆盖，5G信号传递利用了电磁波 C．全球单体规模最大的青海亿储格尔木光热电站用熔盐作为储热介质，利用了熔盐比热容较小的特点 D．化石能源、太阳能和核能都是不可再生能源 【答案】B 【详解】A．太阳能来自太阳内部的核聚变反应，故A错误； B．5G信号属于电磁波，移动通信的信号传递利用电磁波，故B正确； C．光热电站用熔盐做储热介质，是利用了熔盐比热容大的特点，由可知，相同质量的熔盐和其他物质相比，升高相同温度可以吸收更多热量，储热能力更强，故C错误； D．太阳能可源源不断从自然界获得，属于可再生能源，故D错误。 故选B。 9．如图为生物质能发电站及其发电流程的示意图。农作物秸秆和垃圾在焚烧炉中焚烧产生的热量加热锅炉中的水，使其成为过热水蒸气，水蒸气推动汽轮机转动，带动发电机发电。下列说法中不正确的是（     ） A．生物质能属于不可再生能源 B．在锅炉外侧覆盖保温层，可以提高汽轮机的效率 C．发电机是利用电磁感应原理发电的 D．电能属于二次能源 【答案】A 【详解】A．生物质依靠农作物、生活垃圾制取，短时间内可以再生，属于可再生能源，故A错误； B．锅炉外侧加保温层，减少热量散失，更多热量转化为水蒸气的内能，提升整体能量利用率，提高汽轮机效率，故B正确； C．发电机工作原理是电磁感应现象，闭合电路的导体切割磁感线产生感应电流，故C正确； D．电能无法直接从自然界获取，必须通过其他形式能量转化得到，属于二次能源，故D正确。 本题选择描述错误的，故选A。 10．中国“核潜艇之父”黄旭华先生设计的第一代核潜艇于1988年成功下潜至水下300m处，核潜艇是利用________（填“核裂变”或“核聚变”）提供动力的。当海水密度相同时，在海面下核潜艇下潜的过程中所受到的浮力将________。 【答案】 核裂变 不变 【详解】核潜艇依靠可控核裂变反应提供动力，核裂变是可人为控制的链式反应，能稳定输出能量。 海面下核潜艇下潜过程中，海水密度不变，核潜艇始终浸没在海水中，排开海水的体积保持不变，由可知，核潜艇下潜的过程中所受到的浮力将不变。 11．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。 12．太阳能热水器把太阳能转化为内能，某品牌太阳能热水器每小时平均接收的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中体积为50L、初温为20℃的水温度升高了40℃，求： (1)热水器中的水吸收的热量Q；[] (2)热水器5小时内接收到的太阳能E； (3)热水器的效率； 【详解】（1）先求水的质量 水吸收的热量 （2）5小时接收的总太阳能 （3）热水器效率为水吸收热量与接收总太阳能的比值 🌟思维挑战 13．下列关于材料、能源和信息说法中正确的是（   ） A．太阳是人类能源的宝库，内部每时每刻都发生着剧烈的核聚变 B．超导材料既可用于制作远距离输电导线，又可用于制作电炉的电阻丝 C．太阳能、风能与天然气都是可再生、清洁、无污染能源 D．北斗导航系统是利用超声波进行定位和导航的 【答案】A 【详解】A．太阳内部的氢原子核在高温高压下不断发生核聚变，释放出巨大的能量，这些能量以光和热的形式辐射到地球，是地球上大部分能源的最终来源，比如化石能源、风能、水能等都间接来自太阳能，故A正确； B．超导材料的特点是在特定低温下电阻为零，用它制作远距离输电导线可以减少电能损耗；但电炉的电阻丝是利用电流的热效应工作的，需要电阻较大的材料，超导材料电阻为零，无法产生热量，不能用来制作电阻丝，故B错误； C．太阳能和风能是可再生能源，且清洁无污染；但天然气是化石能源，属于不可再生能源，燃烧时会产生二氧化碳等气体，不属于完全无污染的能源，故C错误； D．北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的，因为电磁波可以在真空中传播，能实现卫星与地面之间的信号传输；而超声波是声波，需要介质传播，无法在真空中传递信息，故D错误。 故选A。 14．下列说法正确的有（　　） ①太空中需要3颗地球同步卫星才能几乎实现全球卫星通信； ②微波炉是应用电流的热效应来工作的； ③电磁波能够在真空中传播，而声音不能在真空中传播； ④能量的转移与转化具有方向性，因此要注意节约能源； ⑤随着科学技术的快速发展，我国已建立了利用核聚变发电的核电站； ⑥“5G”移动通信技术中的5G芯片是由超导体材料制成的，铜是磁性材料可以被磁化。 A．①③④ B．①③⑤ C．①④⑥ D．②③④ 【答案】A 【详解】①由于超短波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，同时在传输过程中信号存在衰减等。因此，人们用通信卫星作中继站。目前，用3颗同步卫星就可以覆盖全球，故①正确； ②微波炉就是用微波来煮饭烧菜的。微波是一种电磁波，即微波炉是应用电磁波工作，故②错误； ③光和电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，声音的传播需要介质，声音不能在真空中传播，故③正确； ④能量的转移与转化具有方向性，有些能量使用以后不可能再被利用，所以要节约资源，故④正确； ⑤目前已建成的核电站的能量来自于重核的裂变，而不是轻核聚变，故⑤错误； ⑥5G芯片是由半导体材料制成的，铜不是磁性材料，不可以被磁化，故⑥错误。 综上所述，正确的是①③④。 故选A。 15．核潜艇的动力来源于核反应堆中发生的核______变获得的核能；如图所示，一艘核潜艇悬浮在A处，此时指挥台顶部距离海平面深度为100m、面积为2000cm2的观察窗受到海水的压力为________N；若某段时间内，潜艇沿着OP水平直线方向从低密度海水区域匀速潜入高密度海水区域，则在B点的动能________（选填“大于”、“小于”或“等于”）在C点的动能。（低密度海水密度取） 【答案】 裂 小于 【详解】[1]核潜艇的动力来源与核电站的能源来源相同，都来自于核裂变。 [2]观察窗所受的压强 观察窗受到的压力 [3]潜艇浸没在海水中，排开海水的体积在B和C点的相同，而B的海水密度比C点的小，据阿基米德原理知，B点潜艇所受的浮力比C点的小，则潜艇在B点的重力比C点的小，质量比C点的小，两点的速度相同时，B点的动能小于C点的动能。 16．“智能光伏温室”是通过太阳能发电为温室提供能源的新系统，其能源系统由太阳能电池板、储能电池及用电设备组成。太阳能电池板的光电转化效率是，日均有效光照时间是5h，晴天时的光照强度；LED补光灯每天工作6h（补充光照），其功率为；恒温加热器每天工作8h（维持恒温），其功率：灌溉水泵每次工作，消耗电能，每日运行2次。晴天时，太阳能电池板需同时为当日用电供电，并为储能电池充电，以确保园区能满足至少连续3个阴雨天的用电需求。假设阴雨天光伏电池不工作，园区所需电能全部由储能电池供给，储能电池充电效率为、放电效率为，不计其他能量损失，则： (1)该生态园一天的用电量是多少kW⋅h？（不含给储能电池充电消耗的电能） (2)储能电池至少需要储存多少kW⋅h的电能才能满足连续3个阴雨天的用电需求？ (3)太阳能电池板一天需要为园区至少输出多少kW⋅h的电能才能满足设计要求？ (4)若园区可用屋顶面积为80m2，至少还需要扩建多大面积的地面太阳能电池板？ 【详解】（1）该生态园一天的用电量是LED补光灯、恒温加热器和灌溉水泵消耗电能的总和。 LED补光灯一天消耗的电能 恒温加热器一天消耗的电能 灌溉水泵一天消耗的电能 该生态园一天的总用电量 （2）首先计算3个阴雨天所需消耗的总电能 储能电池放电效率为90%，储能电池至少需要储存的电能为 （3）晴天时，太阳能电池板输出的电能一部分满足当日用电，另一部分为储能电池充电。 储能电池充电所需的电能为 太阳能电池板一天需要输出的总电能为当日用电量与充电所需电能之和 （4）设太阳能电池板的总面积为。太阳能电池板接收到的太阳能转化为电能的公式为 其中，光照强度，日均有效光照时间，光电转化效率。可求得所需的总面积 已知园区可用屋顶面积为，则需要扩建的地面太阳能电池板面积为 17．风光互补发电系统是一种将太阳能和风能转化为电能的装置，该系统无空气污染、无噪音、不产生废弃物，是一种自然、清洁的能源。该系统已经在路灯，野外作业的渔船，山区牧民家等大规模普及。李叔叔的渔船上安装了“风光互补发电”装置，利用太阳能电池板和风力发电机发电，以节省燃油，此装置由风力发电机、太阳能电池板、充电器、蓄电池等组成。 (1)“风光互补发电”装置的发电功率为500W，正常工作2h可产生多少电能？ (2)如图1所示是不同发电方式的排放量，若在100艘渔船上安装这套“风光互补发电”装置，则与燃油发电相比，利用风能正常发电8h至少减少排放多少千克？ (3)如图2所示是某公司开发生产的“风光互补路灯”，该路灯只需要晒晒太阳吹吹风就能工作，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，二者皆备时同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用。为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止，放电剩余20%左右即停止电能输出。下表为该型号风光互补路灯系统配置方案。则： 风力发电机 太阳能电池组件 最小启动风速 1.0m/s 太阳能电池 36W 最小充电风速 2.0m/s 太阳能转换效率 15% 最大限制风速 12.0m/s 蓄电池 500Ah-12V 最大输出功率 400W 大功率LED路灯 80W-12V ①当风速为6.0m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W，在这种情况下，将蓄电池的电量由20%充至90%需要多长时间？ ②如果当地垂直于太阳光的平面而得到的太阳辐射最大强度约为，要想太阳能电池的最大功率达到36W，太阳能电池板的面积至少要多大？ 【详解】（1）由题意得，发电功率，工作时间，可产生电能 （2）100艘渔船风力发电8h的总电能 如图1所示，燃油发电排放系数，风力发电排放系数，减少的排放质量 （3）①由表格得，蓄电池额定电压，容量 蓄电池总储存电能 将电量由20%充至90%，需要充入的电能 此时风力发电机输出功率，所以需要时间 ②如果当地垂直于太阳光的平面而得到的太阳辐射最大强度约为，太阳能电池板的面积为S，则太阳辐射总功率 若想太阳能电池的最大功率达到，由题意可知，太阳能转换效率 解得，则太阳能电池板的面积至少为。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第22.2节 新能源的发展 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 核能 考点02 太阳能 03 避坑指南·解题通法 角度01 裂变及其应用 角度02 聚变及其应用 角度03 太阳能的来源 角度04 太阳能的利用 角度05 水能和风能 角度06 潮汐能与地热能 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.知道核能，了解核裂变、核聚变原理。 2.了解核电站是利用核裂变释放能量。 3.认识太阳能及其两种利用途径。 4.了解核能、太阳能的优势与局限。 1.对比区分核裂变、核聚变的不同特点。 2.联系实例，理解核能和平利用方式。 3.分类识记太阳能的转化形式。 4.辩证分析新能源的利弊。 知识导图 考点01 核能 1、原子的结构 （1）原子位于其中心的原子核和绕原子核高速运动核外电子组成，原子核比原子小得多，其半径只相当于原子的十万分之一。 （2）原子核几乎集中了原子的全部质量。 （3）原子核带正电，电子带负电，它们所带的电荷量相等，整个原子呈电中性，对外不显示电性。 （4）原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟核外电子相等，中子不带电。从质量上讲，质子与中子质量几乎相等，一个质子的质量大约是电子质量的1836倍。质子和中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。 2、核能 （1）质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，要使他们它们分裂或结合极其困难，因此原子核十分牢固。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。释放核能的方式有两种：核裂变、核聚变。 （2）核能是直接从自然界获得的，属于一次能源。核能也属于新能源。 3、裂变：用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，这就是裂变中的链式反应（如下图）。1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。 4、裂变的利用 （1）核电站 ①核反应堆及核电站的工作原理：控制链式反应的速度，使核能能够缓慢、平稳地释放的装置，叫做核反应堆。核反应堆是核电站的核心设备，它以铀为燃料。利用核反应堆中放出的核能先生成高温蒸汽，在驱动汽轮机带动发电机发电。 ②核反应堆中的能量转化 ③核电站的特点 a.消耗的热量少，产生的能量巨大； b.产生废渣少，对大气基本无污染； c.核反应会产生危害极大的射线，因而要采取严格的安全措施。 （2）原子弹：链式反应如果不加控制，大量原子核就会再一瞬间发生裂变，释放出极大的能量，以致引起威力强大的爆炸。原子弹就是根据这一原理制成的。 5、聚变（热核反应）：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组成）与氚核（由一个质子和两个中子组成），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。聚变反应要求一开始就要有很高的温度，因此核聚变也称为热核反应。 （1）聚变的应用：大量氢核的聚变，可以在瞬间放出惊人的能量。氢弹就是利用核聚变原理制造的已知比原子弹威力还要大的核武器。迄今，人们还不能像控制核裂变那样，使核聚变在人工控制条件下进行。科学家经过几十年的艰苦探索，已经取得一定进展，但要真正安全、和平的利用核聚变所释放的核能，还要做长期艰苦的努力。 （2）可控核聚变释放的核能作为一种新能源，具有显著的特点 ①燃料丰富且运营成本低，核聚变的燃料之一—氘核在海水中大量存在，足以功全世界使用几百亿年。 ②不污染环境，是一种真正的清洁能源。 （3）裂变与聚变的比较 比较 裂变 聚变 定义 较大的原子核分裂为较小的原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大一种的过程 条件 用中子轰击较大的原子核 超高温 释放核能大小 巨大 更加巨大 知否可以控制 可利用核反应堆控制链式反应的速度 目前，核聚变速度还不能认为控制 应用 原子弹、核电站 氢弹 （4）核能的特点 核能的优点 （1）储量丰富，核能总量十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足； （2）核燃料能量密集，便于储运； （3）不排放污染气体，不会造成空气污染； （4）不排放二氧化碳气体，不会加重地球温室效应。 核能的缺点 （1）核能属于一次能源，会越用越少； （2）一旦发生核泄漏，会对地球生物造成严重的危害； （3）核反应堆中会产生核废料，在治理核废料过程中，代价较高。 选址及废物处理 （1）核电站一般建在能源需求量大，而且能源十分缺乏的地区； （2）核电站建在离人群较远的地方，避免对人畜造成伤害； （3）核废料要特殊处理后深埋在人烟稀少的地方。 【深化点拨】 核能的利用：核能是一种非常有用的能源，它还可以用于以下领域 （1）发电：核能可以用于发电，核电站以核裂变的方式产生热能然后利用蒸汽轮机发电。 （2）医疗：核能可以用于医疗领域，例如医用同位素可以用于放射性治疗和诊断。 （3）工业：核能可以用于工业生产，例如核稳定器可以用于改善铸造和裂解，核技术也可以用于石油开采和乳制品生产。 （4）农业：核能可以用于农业，例如用于食品辐照、昆虫灭蝇、土地改良和肉类保鲜。 （5）研究和科学：核能可以用于研究和科学，例如用于核物理实验、天文观测和地球科学研究。 1．2025年3月3日，中国地质勘探队传来消息称，在我国内蒙古白云鄂博发现超级钍矿，它可以为新型核电站提供核能，能够为中国提供大量能源，估计足够中国使用8万年。下列说法正确的是（　　） A．核能是化学能 B．使用核能没有任何安全风险 C．核电站是利用裂变的链式反应发电的 D．核电站使用核能一定会对环境带来严重污染 2．核动力破冰船利用核________（选填“聚变”或“裂变”）提供能量，核能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。已知某种汽油的热值是，现有该汽油0.02kg，完全燃烧放出的热量是_______J。 考点02 太阳能 1、太阳能的产生—氢核聚变：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。因此可以讲，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，所以说，太阳是一个巨大的“核能火炉”。 2、太阳能的传递—热辐射：太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约6000℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。 3、太阳的寿命：太阳这个巨大的“核能火炉”已经燃烧了近50亿年，目前它正处于壮年，要再过50亿年才会燃尽自己的核燃料。可以说，太阳能几乎是取之不尽用之不竭的。 4、太阳是人类能源的宝库：地球上除核能、地热能和潮汐能以外的能源基本上都来自于太阳能，所以说太阳是人类的能源宝库。 5、太阳能的利用：太阳能的利用就是将太阳能转化为其他形式的能。 （1）太阳能的间接利用：由于化石能源、水能、风能、生物质能等都来源于太阳能，所以人类利用这些能源，实际上都是间接地利用 。 （2）太阳能的直接利用：目前直接利用太阳能方式主要有：一种是光热转换，一种是光点转换。 6.太阳能的优缺点：能 太阳能作为一种新能源，有一定的缺点，但具有其他能源不可比拟的优点。 优点 清洁无污染 太阳能是一种 ，使用时不会带来任何污染 分布广、获取方便 太阳能分布广，不需要挖掘、开采和运输 持久、可再生 太阳能 ，太阳能内部的热核反应还足以持续50亿年之久，是人类可以利用的最丰富的新能源 缺点 分散 太阳能到达地球上时非常分散，接收装置需要有相当大的接收面积，提高了接收装置的造价 不稳定 太阳能的利用受天气、昼夜、地理位置的影响很大，而且还必须有储存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使经济效益降低 转换效率低 太阳能的转换效率较低 【深化点拨】 1．太阳能利用的解题思路点拨：随着技术的进步和成本的降低，太阳能利用的效率和可靠性不断提高。未来，太阳能技术将继续朝着更高效率、更低成本的方向发展，同时解决储能问题也是未来发展的关键。 2．太阳能的转化的解题思路点拨 （1）地球上几乎所有的能源都来自太阳能（除：核能、地热能、潮汐能）。 （2）需掌握人类对太阳能的利用主要是将太阳能转化为内能和电能，如太阳能热水器、太阳能电池等。 1．如图展示的是“风光互补”景观照明灯，其最上端是一台风力发电机，灯柱上还配有太阳能电池板发电，底部的蓄电池可以储存电能。下列说法正确的是（     ） A．在太阳光照射下，太阳能电池板将太阳能转化成化学能 B．风力发电机工作时将电能转化为机械能 C．照明时，蓄电池将化学能转化为电能为灯泡供电 D．照明时，灯泡将化学能转化为光能和内能 2．屋顶光伏发电利用太阳能加热水箱中的水。水的比热容_______；质量为的水温度升高，吸收热量_______（写表达式），大量使用太阳能有利于_______（选填“减排”或“增排”）二氧化碳。 3．太阳能清洁无污染，取之不尽，用之不竭，是未来理想的能源之一。在该地用太阳能热水器将质量为100kg、初温为30℃的水加热到60℃需要5h，此次太阳能热水器5h工作所吸收的热量相当于0.63m3的天然气完全燃烧所释放的热量，已知天然气的热值q=4.0×107J/m3。 (1)这些水吸收了多少热量？ (2)太阳能热水器5h接收到的能量是多少？ (3)太阳能热水器的加热效率是多少？ 新能源的发展的综合应用及解题步骤 1.核能利用方式的辨析（裂变vs聚变） （1）核裂变： 定义：重原子核（如铀-235）分裂成两个或多个中等质量原子核的过程。 特点：目前人类已实现可控链式反应。 应用：核电站（核心设备：核反应堆）、原子弹（不可控裂变）。 （2）核聚变： 定义：轻原子核（如氘、氚）结合成较重原子核的过程。 特点：释放能量比裂变更大，目前人类尚未实现商业化的可控聚变（仍处于实验阶段，如“人造太阳”）。 应用：氢弹（不可控聚变）、太阳内部能量来源。 （3）解题技巧：看到“核电站”选“裂变”；看到“太阳发光发热”或“氢弹”选“聚变”。 2.太阳能转化途径的判断 （1）光热转换：利用集热器把水等物质加热。 实例：太阳能热水器。 转化：太阳能→内能。 （2）光电转换：利用太阳能电池把太阳能转化为电能。 实例：计算器上的硅光电池、太阳能路灯、人造卫星帆板。 转化：太阳能→电能。 （3）光化转换：通过光合作用储存能量。 实例：植物生长。 转化：太阳能→化学能。 3.能源来源的追溯 （1）来自太阳能的： 化石能源（煤、石油、天然气）：古代生物固定的太阳能。 生物质能：植物光合作用储存的能量。 水能、风能：太阳辐射导致地球表面受热不均，引起大气流动（风）和水循环。 （2）不来自太阳能的： 核能：来自原子核内部结构的变化。 地热能：来自地球内部放射性元素的衰变。 潮汐能：主要来自月球和太阳对地球的引力（主要是月球）。 （3）解题口诀：除了“核、地、潮”，其余大多跟太阳跑。 4.新能源特点的归纳与分析 （1）共同优点：通常属于可再生能源，且在使用过程中污染较小或无污染（清洁能源）。 （2）具体特性： 风能/水能：本质上是太阳能的转化形式，受天气和季节影响大（不稳定）。 地热能：稳定性好，但受地理位置限制（多在板块交界处）。 （3）解题应用：若题目询问“未来理想能源”的特征，应包含：储量丰富（可再生）、价格便宜、技术成熟、安全清洁。 角度01 裂变及其应用 1．关于能源、信息、新材料和航天，下列说法正确的是（     ） A．煤是可再生能源 B．核潜艇是利用核聚变来获取动力的 C．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生裂变释放出巨大的核能 D．中国航天员王亚平进行“天宫课堂”授课时，依靠电磁波与地面之间进行信息传递 2．信息、能源、材料被称为现代文明的三大支柱，下列说法正确的是（     ） A．智能手机利用超声波传递信息 B．超导材料电阻为零，可用于制作家用电热水壶的电热丝 C．我国建成了世界上最大的球面射电望远镜—“天眼”，它利用电磁波观测天体 D．我国“人造太阳”实现1亿摄氏度持续千秒运行，该装置利用核裂变反应释放能量 3．目前人们正致力于开发太阳能、核能、风能、海洋能、氢能……其中核能是__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站利用原子核__________（选填“聚变”或“裂变”）释放的能量发电，发电机的原理是__________________。 角度02 聚变及其应用 4．可控核聚变大科学装置实现“亿度”运行是2025年中国十大科技进展之一，可控核聚变是未来利用核能的重要途径。下列说法正确的是（     ） A．核能来自太阳的辐射能 B．当前核电站是利用核聚变来发电的 C．核电站可直接将核能转化为电能 D．装置温度升高到上亿摄氏度的过程中，微观粒子的无规则运动加剧 5．原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国自主设计、建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫作核________（选填“裂”或“聚”）变。 6．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。 角度03 太阳能的来源 7．2024年6月25日14时7分，嫦娥六号返回器准确着陆在内蒙古四子王旗预定区域，实现世界首次月球背面采样返回。下列说法正确的是（　　 ） A．嫦娥六号在月球上工作时利用的太阳能是通过核聚变获得的 B．嫦娥六号工作系统中芯片的主要材料是超导体 C．嫦娥六号在月球背面采集的样品到达地球后质量变小 D．嫦娥六号返回器在大气层内下落过程中重力势能只转化为动能 8．宇宙很大，它是由物质组成的，常见物质是由分子、_____构成的，太阳内部氢原子核在超高温下发生____，释放出巨大的能量。太阳能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 角度04 太阳能的利用 9．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。下列说法不正确的是（     ） A．该路灯杆属于直接利用太阳能的一种 B．晚上路灯工作时将化学能转化为电能使灯发光 C．照明灯消耗的电能是一次能源 D．Wi-Fi主要是利用电磁波传递信息的 10．图中展示的是一款太阳能风光互补路灯。灯柱上配有一个风力发电机和两块太阳能电池板，底部的蓄电池可以储存电能。下列关于能量转化方向的说法，正确的是（     ） A．风力发电机正常工作时把电能转化为机械能 B．太阳能电池板发电过程中太阳能转化为化学能 C．白天，底部的蓄电池将化学能转化为电能 D．晚上，照明灯将电能转化为光能 11．算力中心是指集中提供计算能力的基础设施，由于算力中心消耗电能巨大，且太阳能在太空中利用率高，未来人们计划在太空建设算力中心，并配备太阳能发电站，实现电能就近供应。太阳能是太阳内部氢原子核在超高温下发生___________（选填“裂变”或“聚变”）释放的能量；太阳能既是清洁能源，又是___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能电池板工作时将太阳能转化为______能。 12．近年来，光伏发电和风力发电盛行，其中光伏发电是将____________能转化为电能，风力发电是将____________能转化为电能，电能输送到千家万户后，使家里的风扇转动给我们带来凉爽，其中风扇是将电能转化为____________能。 13．资料表明，晴天地面附近垂直于太阳的表面接收到的太阳能平均为，即在1s内每平方米的面积上接收到的太阳能是。某品牌太阳能热水器可以将接收到太阳能的42%用来给水加热，其集热器接收阳光垂直照射的有效面积为，现向贮水箱中注入100kg、20℃的水，晴天晒在阳光下8h，则贮水箱中水的温度可升高到多少？[假定水的质量保持不变，] 角度05 水能和风能 14．风是我们生活中最常见的大气现象，蕴含着很多物理知识。下列有关风的说法中，错误的是（　　） A．风是空气相对于地面的水平运动，其方向受水平气压梯度力和地球自转等因素影响 B．在城市热岛效应中，城市气温高，气压低，风从郊区吹向城市 C．在季风气候区，夏季风从陆地吹向海洋，带来干燥天气 D．风能是太阳能的一种间接形式，可以通过风力发电机将风能转化为电能 15．春假期间，同学们外出踏青，闻到阵阵花香，是因为具有香味的物质分子跑到了空气中，这是一种__________现象。沿途看到风力发电机高高耸立山头，巨大的叶片随风转动。请你写出一条风力发电的优点：__________。 角度06 潮汐能与地热能 16．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 17．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。 【例1】（2026·黑龙江大庆·中考真题）下列说法中正确的是（     ） A．电磁波频率越高在真空中传播的速度越大 B．世界上已经利用核聚变的原理建成了很多核能发电站 C．扩散现象只在气体和液体中发生，在固体中不发生 D．钱学森为我国“两弹一星”事业做出了杰出贡献 【深化点拨】 （1）考查电磁波传播特点，真空中各类电磁波传播速度相同，与频率无关。 （2）考查核能利用方式，目前核电站利用可控核裂变释放能量，核聚变发电还未大规模商用。 （3）考查扩散现象，一切物质的分子都在运动，固体、液体、气体都可以发生扩散。 （4）考查物理学史，了解我国 “两弹一星” 相关科学家的贡献。 【变式1-1】（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1-2】（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1-3】（2026·陕西·中考真题）关于科学技术的应用，下列分析不正确的是（     ） A．中国空间站所用的太阳能帆板将太阳能转化为电能 B．掘进隧道所用的盾构机的机头材料具有硬度大、耐高温的特性 C．三峡水利枢纽工程中的船闸是利用连通器原理工作的 D．“人造太阳”是利用氘核和氚核发生核裂变释放能量的 【例2】（2026·江苏淮安·中考真题）为贯彻新发展理念，我国大力发展太阳能产业。如图甲所示为公共设施中的太阳能路灯，实践小组查阅有关资料，得知此款太阳能路灯的相关参数如下表所示。 主要电学元件 铭牌技术参数 太阳能电池板 最大发电功率/W 80 蓄电池 额定容量/（A·h） 40 额定电压/V 12 LED灯具 额定功率/W 30 额定电压/V 12 (1)请根据以上信息求： ①该LED灯具正常发光时的电流； ②太阳能电池板以最大发电功率工作1.5 h向蓄电池提供的电能。 (2)请在图乙中设计符合以下要求的电路：通过一个光敏单刀双掷开关，实现白天太阳能电池板给蓄电池充电、夜晚蓄电池给LED灯具提供电能照明。（太阳能电池板符号为“”，LED灯具符号可用“”替代，光敏单刀双掷开关符号为“”） (3)结合题中信息，针对太阳能路灯的组成与整体结构、推广价值、创新设想等方面，表达自己的观点并简要说明理由： ①________________________________； ②________________________________； ③________________________________。 【深化点拨】 （1）考查电能、电功率相关概念，会读懂用电器铭牌上各项参数的物理含义。 （2）考查能量转化，理解太阳能路灯里太阳能、电能、化学能之间的转化过程。 （3）考查电路设计，根据工作需求，利用单刀双掷开关切换两条独立工作支路。 （4）考查新能源的应用，结合太阳能路灯的真实情境，将电学知识和新能源结合。 【变式2-1】（2026·河南·中考真题）（多选）某同学对学校的科技赋能建设项目进行了研究，下列说法正确的是（　　） A．装在楼顶的太阳能电池板利用的太阳能，来自太阳内部核聚变 B．装在操场周围的风力发电照明灯利用的风能，属于可再生能源 C．装有AI学习系统的设备所用芯片，主要是由超导材料制成的 D．利用新配备的天文望远镜观测到的月球，距离地球约 【变式2-2】（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。 【变式2-3】（2026·宁夏·中考真题）阅读材料，完成下列问题。 库布其沙漠光伏治沙项目，光伏板高架安装，遮挡阳光减少地表水分__________（填物态变化名称），板下种草、放牧养殖“光伏羊”，如图。为提高效率，利用无人机巡检。定期清洗光伏板，清洗水有利于牧草生长，牧草通过光合作用将太阳能转化为__________能，羊群食用牧草获得能量。晴天太阳光平均辐射功率为每平方米，单块光伏板有效受光面积，光电转化效率20%。 (1)将文中划线处内容补充完整__________、__________。 (2)无人机某次巡检飞行，耗时，计算本次巡检时的平均速度。 (3)晴天日照10 h，单块光伏板可输出电能__________。 (4)光伏项目除发电外，对生态环境、资源利用等领域有什么积极意义？（任选一方面作答） ⚡基础速刷 1．下列事例中，属于机械能转化为内能的是（     ） A．用打气筒给自行车打气，打气筒壁发热 B．冬天对着手哈气，手会变热 C．给试管中的水加热，试管塞冲出 D．太阳能热水器中的水变热 2．人类在探索宇宙、征服自然的过程中，涌现出许多杰出的物理学家，他们的名字与成就一同被载入史册，被历代人所铭记。下列物理学家与其对应的成就描述正确的是（     ） A．哥白尼——提出地心说 B．伽利略——驳斥牛顿错误的运动学观点 C．托里拆利——测出了大气压强的值 D．阿基米德——系统性总结光的色散现象 3．近年来风能和太阳能发电逐渐增多。为增加供电稳定性，需要储能系统进行调节。研究发现可利用“深井拉铁”技术储存电能，还能实现废旧矿井的再利用。如图所示，用电低峰时，电动机利用多余电能将重物提升至高处；用电高峰时，重物下降带动发电机发电。下列说法正确的是（     ） A．利用风能和太阳能可以发电，说明能量可以凭空产生 B．用电低峰时重物上升，机械能转化为电能 C．用电高峰时重物下降，电能转化为机械能 D．重物质量一定井越深，能储存的电能越多 4．街道两旁的普通路灯，傍晚时同时亮起，凌晨同时熄灭，这些路边灯是并联的；有的路段安装的是太阳能路灯，晴天，电池板将太阳能转化为___________能，并向蓄电池充电，此时的蓄电池相当于电路中的___________（选填“电源”或“用电器”）。 5．为了保护地球，人们一直在从自然界中寻找清洁的“绿色能源”。氢燃料就是一种绿色能源，用氢做燃料的最大好处，是在现有的燃料中，它的______最大。太阳能是另一种清洁能源，在太阳内部，每时每刻都发生着______（选填“核裂变”、“核聚变”或“化学反应”），源源不断地为太阳系提供着光和热。 6．安装了太阳能板的无人机可以大大提高续航能力，前景非常广阔。遥控无人机精准飞行作业，是利用________波来传递信息的；太阳能作为可再生能源，太阳内部时刻发生核________（选填“聚变”或“裂变”）；无人机上的轻薄太阳能电池板，能把太阳能转化为电能，电能属于________（选填“一次”或“二次”）能源。 🚀能力跃升 7．如图所示，2026年3月16日，长征七号遥七运载火箭将我国首颗“太空加油站”卫星——“湖科大二号”送入预定轨道。“湖科大二号”可通过机械臂与目标卫星对接，为目标卫星补充燃料。下列说法正确的是（     ） A．火箭加速升空过程中，火箭外壳与大气摩擦，其内能增大，这是通过做功的方式改变了火箭外壳的内能 B．火箭燃料燃烧时，化学能全部转化为机械能，没有能量损失 C．“湖科大二号”在轨运行时，其携带的太阳能电池板是将内能转化为电能 D．补充燃料后，目标卫星燃料舱中燃料的热值增大 8．新情境近年来，我国科技创新能力日益凸显，各种新技术、新能源、新材料、新装置等科技成果不断涌现。下列说法正确的是（     ） A．“天宫”空间站有很大的太阳能电池板，太阳能来自于太阳内部发生的核裂变反应 B．我国实现了珠穆朗玛峰峰顶5G网络覆盖，5G信号传递利用了电磁波 C．全球单体规模最大的青海亿储格尔木光热电站用熔盐作为储热介质，利用了熔盐比热容较小的特点 D．化石能源、太阳能和核能都是不可再生能源 9．如图为生物质能发电站及其发电流程的示意图。农作物秸秆和垃圾在焚烧炉中焚烧产生的热量加热锅炉中的水，使其成为过热水蒸气，水蒸气推动汽轮机转动，带动发电机发电。下列说法中不正确的是（     ） A．生物质能属于不可再生能源 B．在锅炉外侧覆盖保温层，可以提高汽轮机的效率 C．发电机是利用电磁感应原理发电的 D．电能属于二次能源 10．中国“核潜艇之父”黄旭华先生设计的第一代核潜艇于1988年成功下潜至水下300m处，核潜艇是利用________（填“核裂变”或“核聚变”）提供动力的。当海水密度相同时，在海面下核潜艇下潜的过程中所受到的浮力将________。 11．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。 12．太阳能热水器把太阳能转化为内能，某品牌太阳能热水器每小时平均接收的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中体积为50L、初温为20℃的水温度升高了40℃，求： (1)热水器中的水吸收的热量Q；[] (2)热水器5小时内接收到的太阳能E； (3)热水器的效率； 🌟思维挑战 13．下列关于材料、能源和信息说法中正确的是（   ） A．太阳是人类能源的宝库，内部每时每刻都发生着剧烈的核聚变 B．超导材料既可用于制作远距离输电导线，又可用于制作电炉的电阻丝 C．太阳能、风能与天然气都是可再生、清洁、无污染能源 D．北斗导航系统是利用超声波进行定位和导航的 14．下列说法正确的有（　　） ①太空中需要3颗地球同步卫星才能几乎实现全球卫星通信； ②微波炉是应用电流的热效应来工作的； ③电磁波能够在真空中传播，而声音不能在真空中传播； ④能量的转移与转化具有方向性，因此要注意节约能源； ⑤随着科学技术的快速发展，我国已建立了利用核聚变发电的核电站； ⑥“5G”移动通信技术中的5G芯片是由超导体材料制成的，铜是磁性材料可以被磁化。 A．①③④ B．①③⑤ C．①④⑥ D．②③④ 15．核潜艇的动力来源于核反应堆中发生的核______变获得的核能；如图所示，一艘核潜艇悬浮在A处，此时指挥台顶部距离海平面深度为100m、面积为2000cm2的观察窗受到海水的压力为________N；若某段时间内，潜艇沿着OP水平直线方向从低密度海水区域匀速潜入高密度海水区域，则在B点的动能________（选填“大于”、“小于”或“等于”）在C点的动能。（低密度海水密度取） 16．“智能光伏温室”是通过太阳能发电为温室提供能源的新系统，其能源系统由太阳能电池板、储能电池及用电设备组成。太阳能电池板的光电转化效率是，日均有效光照时间是5h，晴天时的光照强度；LED补光灯每天工作6h（补充光照），其功率为；恒温加热器每天工作8h（维持恒温），其功率：灌溉水泵每次工作，消耗电能，每日运行2次。晴天时，太阳能电池板需同时为当日用电供电，并为储能电池充电，以确保园区能满足至少连续3个阴雨天的用电需求。假设阴雨天光伏电池不工作，园区所需电能全部由储能电池供给，储能电池充电效率为、放电效率为，不计其他能量损失，则： (1)该生态园一天的用电量是多少kW⋅h？（不含给储能电池充电消耗的电能） (2)储能电池至少需要储存多少kW⋅h的电能才能满足连续3个阴雨天的用电需求？ (3)太阳能电池板一天需要为园区至少输出多少kW⋅h的电能才能满足设计要求？ (4)若园区可用屋顶面积为80m2，至少还需要扩建多大面积的地面太阳能电池板？ 17．风光互补发电系统是一种将太阳能和风能转化为电能的装置，该系统无空气污染、无噪音、不产生废弃物，是一种自然、清洁的能源。该系统已经在路灯，野外作业的渔船，山区牧民家等大规模普及。李叔叔的渔船上安装了“风光互补发电”装置，利用太阳能电池板和风力发电机发电，以节省燃油，此装置由风力发电机、太阳能电池板、充电器、蓄电池等组成。 (1)“风光互补发电”装置的发电功率为500W，正常工作2h可产生多少电能？ (2)如图1所示是不同发电方式的排放量，若在100艘渔船上安装这套“风光互补发电”装置，则与燃油发电相比，利用风能正常发电8h至少减少排放多少千克？ (3)如图2所示是某公司开发生产的“风光互补路灯”，该路灯只需要晒晒太阳吹吹风就能工作，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，二者皆备时同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用。为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止，放电剩余20%左右即停止电能输出。下表为该型号风光互补路灯系统配置方案。则： 风力发电机 太阳能电池组件 最小启动风速 1.0m/s 太阳能电池 36W 最小充电风速 2.0m/s 太阳能转换效率 15% 最大限制风速 12.0m/s 蓄电池 500Ah-12V 最大输出功率 400W 大功率LED路灯 80W-12V ①当风速为6.0m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W，在这种情况下，将蓄电池的电量由20%充至90%需要多长时间？ ②如果当地垂直于太阳光的平面而得到的太阳辐射最大强度约为，要想太阳能电池的最大功率达到36W，太阳能电池板的面积至少要多大？ 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $