資源簡介

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2024年中考物理一輪單元復習學思講測全攻略學案（人教版全國通用）
單元22 能源與可持續發展
1. 列舉常見的不可再生能源和可再生能源。
2. 知道核能的特點和核能利用可能帶來的問題。
3. 從能源開發與利用的角度體會可持續發展的重要性。
通過完成填空的自主學習方式深化對考點知識的理解
考點1. 能源問題
1.能源的種類
（1）化石能源：我們今天使用的煤、石油、天然氣，是千百萬年前埋在地下的動、植物經過漫長的地質年代形成的，所以稱為化石能源。
（2）生物質能：由生命物質提供的能量稱為生物質能。生物質能是化學能源的一種，可以理解成機體物質發生化學變化時釋放的能量。
（3）太陽能：由太陽輻射提供的能量。
（4）風能、水能：都屬于自然界提供的機械能。
（5）地熱能：由地球內部提供的能量。
2.一次能源和二次能源
像化石能源這樣可以直接從自然界中獲得的能源，我們稱為一次能源。我們使用的電能，無法從自然界直接獲取，必須通過消耗一次能源才能得到，所以稱電能這樣的能源為二次能源。
常見的一次能源有：煤、石油、天然氣、風能、水能、太陽能、地熱能、核能等。
常見的二次能源有：電能、汽油、柴油等。
注意：辨別一次能源和二次能源的依據
一次能源是可以直接從自然價獲得的能源；二次能源是由一次能源經過加工轉換而得到的，如電能、煤氣、焦炭、汽油、柴油等。區分一次能源和二次能源的關鍵是看其是否經過加工轉換。
3.人類廣泛使用電能的原因：電能是由其他形式的能轉化而來的二次能源。由于電能便于輸送和轉化，又加上現代社會離不開各種各樣的用電器，所以電能的利用是人類進入現代文明社會的標志。人們使用不同的用電器，根據需要將電能轉化為其他各種形式的能量。
4.談談21世紀的能源趨勢
（1）能源危機：由于世界人口的急劇增加和經濟的不斷發展，能源的消耗持續增長。特別是近幾十年來，能源消耗增長速度明顯加快。所以開發新能源、更好地利用已知能源，是全球范圍內的重要課題。
（2）解決能源問題的出路：隨著第三次能源革命序幕的拉開，核能成為主要能源。同時人類正著力開發取之不盡、用之不竭的太陽能，并取得了重大成就。核能、太陽能的開發和利用為人類的能源問題找到了新的出路。面對目前的能源趨勢，解決能源問題的主要出路有：一是提高能源的利用率，做到科學開發，節約使用；二是開發和利用新能源，如太陽能、風能、地熱能等。
考點2. 核能問題
1.核能。質子、中子依靠強大的核力緊密的結合在一起，因此原子核十分牢固，要使它們分裂或結合是極其困難的。但是，一旦質量較大的原子核發生分裂或質量較小的原子核相互結合，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能。
2.核能屬于一次能源，也屬于新能源，釋放核能的方式有兩種：核裂變和核聚變。
裂變與聚變的比較
比較 裂變 聚變
定義 較大原子核分裂為較小原子核的過程 質量很小的原子核結合成較大原子核的過程
條件 用中子轟擊較大原子核 超高溫
釋放核能大小 巨大 更加巨大
是否可控制 可利用核反應堆控制鏈式反應的速度 目前，核聚變速度還不能認為控制
應用 原子彈、核電站 氫彈
3.核能的利用特點
核能的優點 ①核能十分巨大，它能極大的補充人類能源的不足，使用核能大大節約了常規能源②核能能夠解決能源分布不均衡的問題
核能的缺點 ①核能屬于一次能源，且會越用越少②核能存在核污染，產生核輻射，會對地球生物造成傷害③核反應堆中會產生核廢料，在治理核廢料過程中，代價較高
核電站應用地域 ①核電站一般建在能源需求量大，而且能源十分缺乏的地區②核電站建在離人群較遠的地區，避免對人畜造成傷害
考點3. 太陽能問題
1.太陽的構造：從內到外依次是太陽核心、輻射層、對流層、太陽大氣。
2.太陽能的由來——氫核聚變。在太陽內部，氫原子核在超高溫下發生聚變，釋放出巨大的核能。因此可以講，太陽核心每時每刻都在發生氫彈爆炸，所以說太陽是一個巨大的“核能火爐”。
3.太陽能的傳遞——熱輻射。太陽核心的溫度高達1500萬攝氏度，太陽核心釋放的能量向外擴散可以傳送到太陽表面。太陽表面溫度約為6000℃，就像一個高溫氣體組成的海洋。大部分太陽能以熱和光的形式向四周輻射開去。
4.太陽是人類能源的寶庫
（1）地球上除核能、地熱能和潮汐能以外所有的能量都來自太陽，所以說太陽是人類能源的寶庫。
（2）化石能源的形成：遠古時期陸地和海洋中的植物，通過光合作用，將太陽能轉化為生物體的化學能。在它們死后，軀體埋在地下和海底，腐爛了。滄海桑田，經過幾百萬年的沉積、化學變化、地層的運動，在高壓下漸漸變成了煤和石油。在石油形成過程中還放出天然氣。今天我們開采的化石燃料來獲取能量，實際上是在開采上萬年前地球所接收的太陽能。
5.太陽能的利用。利用太陽能的四個渠道
（1）綠色植物的“光化轉換”。通過植物的光合作用（被植物、微生物吸收）將太陽能儲存起來，再以草木、沼氣、煤、石油、天然氣等形式釋放出來，實現光能轉化為化學能。
（2）空氣水分的“光機轉換”。由于太陽的熱輻射，使大氣和水分升騰循環，再通過風、水等形式釋放出來，實現光能轉化為機械能。
（3）被海洋吸收，成為海洋內能。
（4）直接被人們利用。
人們直接利用太陽能的方式有兩種：①集熱器的“光熱轉換”，實現太陽能轉化為內能；②太陽能電池的“光電轉換”，實現太陽能轉化為電能。
6.太陽能的優缺點
（1）優點：太陽能作為一種新能源，它具有一些普通能源不可比擬的優點。
①太陽能取之不盡，用之不竭，太陽內部的熱核反應足以持續50億年，是人類可以利用的最豐富的永久性資源。
②太陽能分布廣闊，不需要挖掘、開采和運輸，投入少收益大。
③太陽能是一種清潔能源，使用時不會帶來任何污染。
（2）缺點：太陽能雖然具有傳統能源所沒有的優點，但也有一些缺點給利用上帶來一些困難。
①太陽能到達地球上非常分散，需要裝置有相當大的接收面積，提高了接收裝置的造價。
②太陽能的利用受氣候、晝夜的影響很大。因此必須有貯存裝置，這不僅增加了技術上的困難，也使造價增加。目前雖然已經制成多種貯存系統，但總是不夠理想，具體應用也有一定困難。
③太陽能轉換效率很低。
考點4. 能源與可持續發展
1．能源消耗對環境的影響，主要體現在以下幾個方面：
（1）能源消耗會造成熱污染。化石能源在使用時會產生大量的內能，其中被利用的內能只是其中的一部分，還有相當一部分沒有被利用，從而造成了熱污染。汽車尾氣就是造成城市熱島效應的原因之一。
（2）大量燃燒化石能源會造成空氣污染和溫室效應的加劇。如燃燒石油和天然氣、煤等會產生大量的CO2、SO2、氮氧化物等氣體，除污染空氣和加劇溫室效應外，還會形成酸雨，導致水、土壤酸化，對植物、建筑物、金屬構件等造成危害。
（3）一些欠發達國家用柴薪能源除會造成空氣污染、產生廢物外，還會加劇水土流失和沙漠化。
（4）作為第三次能源革命的標志——核能的開發和利用，也不是絕對清潔和安全的，處理不當會造成有害輻射。
2．人類不應當無限制的向大自然索取，我們必須在提升物質文明的同時，保持與自然、環境的和諧與平衡。
不要因為利用能源時會對環境造成污染而停止使用能源，也不要因為能源的利用促進了文明和社會的發展而對環境造成嚴重污染。使用能源和保護環境可以做到有機的統一和諧的發展。要解決這個問題，當然離不開科學技術的進步和社會的發展。
3.不能再生能源和可再生能源
化石能源、核能等能源會越用越少，不能在短期內從自然界得到補充，這類能源稱為不可再生能源。想水能、風能、太陽能、生物質能等可以在 自然界里源源不斷的得到，所以我們把它們稱為可再生能源。
常見的不可再生能源有：煤、石油、天然氣、核能等。
常見的可再生能源有：風能、水能、太陽能、生物質能等。
注意：我們說講的“可再生能源”和“不可再生能源”都是針對一次能源而言的，即只有對自然界中自然存在，可直接取用的能源來講，才能說其屬于“可再生能源”或“不可再生能源”。
4.未來的理想能源必須滿足的四個條件
未來理想能源能夠大規模替代石油、煤和天然氣等不可再生能源。必須滿足以下幾個條件。
第一，必須足夠豐富，可以保證長期使用；
第二，必須足夠便宜，可以保證多數人用得起；
第三，相關的技術必須成熟，可以保證大規模使用；
第四，必須足夠安全清潔，可以保證不會污染環境。
把握能源的分類是判斷能源類型的好方法
分 類標 準 類型 區別標準 實例
產生方式 一次能源 可以從自然界直接獲取 風能、地熱能、核能、太陽能等。
二次能源 不可以從自然界直接獲取 電能等。
是否可再生 可再生能源 可以從自然界源源不斷地得到。 風能、太陽能、生物質能等。
不可再生能源 消耗后不可在短期內從自然界補充。 化石能源、核能等。
構成 化石能源 經過漫長的地質年代形成。 煤、石油、天然氣等。
生物質能 由生命物質提供的能量。 動植物體內存儲的化學能等。
考點1. 能源及其分類
【例題1】 新一代“人造太陽”裝置在成都建成并實現首次放電。“人造太陽”利用______ 選填“聚變”或“裂變”，這種方式釋放的核能具有不產生高放射性核廢料的優點，屬于______ 選填“可再生”或“不可再生”能源。
【答案】聚變 不可再生
【解析】“人造太陽”利用核聚變的原理工作的；核能不能源源不斷從自然界獲得，是不可再生能源。
考點2. 核能與太陽能
【例題3】“華龍一號”是我國核電走向世界的“國家名片”，2021年1月30日在福建福清投入商業運行，這對助力碳達峰、實現碳中和具有重要意義。“華龍一號”核電站反應堆內的核反應是（　　）
A．可控的裂變 B．不可控的裂變
C．可控的聚變 D．不可控的聚變
【答案】A
【解析】核裂變是質量較大的原子核在中子轟擊下發生鏈式反應，并釋放巨大能量的現象。
核裂變的鏈式反應加以控制就可以使核能平穩釋放，可控制地進行核反應的裝置稱為核反應堆，核電站就是利用核反應堆提供能量的。
考點3. 能源與可持續發展
【例題3】（2023黑龍江牡丹江）下列屬于不可再生能源的是（　　）
A. 核能 B. 太陽能 C. 風能 D. 地熱能
【答案】A
【解析】能夠源源不斷的從自然界得到的能源叫可再生能源；短期內不能從自然界得到補充的能源叫不可再生能源。核能短期內不能從自然界得到補充，為不可再生能源，而太陽能、風能和地熱能能夠源源不斷的從自然界得到，為可再生能源。故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。
《能源與可持續發展》單元綜合素養精準達標模擬檢測試卷
（答題時間90分鐘，試卷滿分100分）
一、選擇題（本道大題有12小題，每小題3分，共36分）
1. （2022湖北隨州）2022年2月俄烏軍事沖突開始以來，石油、煤、天然氣的供應在國際市場上一下子緊張起來，許多國家正在謀求長遠的多種能源出路。下面有關能源的說法正確的是（　　）
A. 煤屬于核能范疇，用煤發電是通過鏈式反應完成的
B. 天然氣可以直接從自然界獲取，屬于一次能源，而石油是二次能源
C. 石油、煤、天然氣都是化石能源
D. 風能、石油、太陽能可以從自然界中源源不斷地得到，屬于可再生能源
【答案】C
【解析】A．煤屬于化石能源，用煤發電是通過煤炭燃燒的化學能轉化為內能推動汽輪機產生機械能再通過轉子在磁場中轉動轉化成電能，故A錯誤；
BC．石油、煤、天然氣都化石能源，都可以直接從自然界獲取，屬于一次能源，故B錯誤，C正確；
D．風能、太陽能可以從自然界中源源不斷地得到，屬于可再生能源，而石油的儲量是有限的，在短時間內不可再生，不能從自然界持續不斷地得到，屬于不可再生能源，故D錯誤。故選C。
2.現有煤、石油、天然氣、風能、水能、太陽能、地熱能、核能以及電能。下列觀點錯誤的是（ ）
A.天然氣是化石能源 B.地熱能屬于一次能源
C.電能屬于二次能源 D.核能屬于二次能源
【答案】D
【解析】（1）煤、石油、天然氣是千百萬年前埋在地下的動植物經過漫長的地質年代形成的，是化石能源。
（2）可以直接從自然界獲得的能源，稱為一次能源。所以化石能源以及風能、水能、太陽能、地熱能、核能都屬于一次能源。
（3）電能需要由其他形式的能轉化而來，最終還要轉化為其他形式的能，為人類所利用，造福于人類。電能無法從自然界直接獲得，須經過消耗一次能源才能得到，電能是二次能源。
3. 中國成功研發出了先進核裂變能——釷基熔鹽堆的第4代核反應堆發電技術，于2021年9月底在甘肅武威啟動試運行，創造了又一項奇跡，其技術應用屬于世界首次。釷基熔鹽堆具有產生的核廢料非常少、使用氟化鹽作為冷卻劑無需耗費大量水資源和熱轉換效率高等顯著優點。下列有關釷基熔鹽堆的說法正確的是（　　）
A. 釷基熔鹽堆不產生核廢料
B. 釷基熔鹽堆需要大量水作冷卻劑，因此不可以建在內陸
C. 釷基熔鹽堆的熱轉換效率比傳統的核反應堆還要低
D. 釷基熔鹽堆是利用核裂變放出的能量
【答案】D
【解析】A．由題意可知，釷基熔鹽堆具有產生的核廢料非常少，不是不產生核廢料，故A錯誤；
B．由題意可知，釷基熔鹽堆使用氟化鹽作為冷卻劑無需耗費大量水資源，因此可以建在內陸，故B錯誤；
C．由題意可知，釷基熔鹽堆具有熱轉換效率高等顯著優點，故C錯誤；
D．釷基熔鹽堆是利用核反應堆的裂變的可控鏈式反應放出的能量，故D正確。故選D。
4. 核電站發電流程如圖所示，在核電站的發電過程中，下列所述能量轉化順序正確的是（　　）
A. 核能→化學能→內能→電能
B. 核能→化學能→機械能→電能
C. 核能→內能→機械能→電能
D. 核能→機械能→內能→電能
【答案】C
【解析】核電站以核反應堆來代替火電站的鍋爐，以核燃料（鈾）在反應堆內進行裂變并釋放出大量熱能，來加熱水使之變成蒸汽，蒸汽通過管路進入汽輪機，推動汽輪帶動發電機發電．所以核電站的發電過程中，能量的轉化是核能→內能→機械能→電能．選項C合題意．
5. （2023武漢）太陽是人類能源的寶庫。下列說法正確的是（　　）
A. 能量的轉化和轉移是有方向性、不可逆的
B. 太陽能是太陽內部氫原子核發生裂變釋放的能量
C. 太陽能是未來的理想能源之一，是不可再生能源
D. 中國空間站上用到的太陽能電池板是將太陽能直接轉化為化學能
【答案】A
【解析】A．能量的轉化和轉移使有方向性的，不可逆的，故而要節約能源。故A正確；
B．在太陽內部，氫原子核在超高溫作用下發生聚變，釋放巨大的核能，故B錯誤；
C．太陽能可以長期提供或再生，屬于可再生能源，故C錯誤；
D．太陽能電池板工作時，先將光能轉化電能，然后將電能轉化為化學能儲存在蓄電池中，故D錯誤。故選A。
6. （2023廣東省廣州市）某路燈照明系統的太陽能電池白天將太陽能轉化為電能，對蓄電池充電，晚上蓄電池對路燈供電，對下圖方框中能量形式判斷正確的是（　　）
A. 甲是“電能” B. 乙是“太陽能” C. 丙是“電能” D. 丁是“機械能”
【答案】C
【解析】由題意可知整個過程是太陽能通過太陽能電池將太陽能轉化為電能，電能通過蓄電池將電能轉化為化學能儲存在蓄電池中，晚上蓄電池對外放電，將化學能轉化為電能供應路燈工作，路燈工作時將電能轉化為光能，故C符合題意，ABD不符合題意。故選C。
7. （2023新疆）新疆達坂城發電站利用可再生能源發電，其利用的能源為（　　）
A. 核能 B. 風能 C. 石油 D. 天然氣
【答案】B
【解析】天然氣和石油是化石能源，短期內不能得到補充，所以是不可再生能源；核能是礦產資源，短期內不能得到補充，所以是不可再生能源；風能在短期內能及時得到補充，所以風能是可再生能源，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。
8.關于能源，下 列說法正確的是( )
A. 電能、地熱能都是一次能源
B. 風能、水能、太陽能都是不可再生能源
C. 核反應堆中發生的鏈式反應，是可以控制的
D. 大量氫核的裂變，可以在瞬間釋放出巨大的核能
【答案】C
【解析】AB．一次能源是直接從外界獲取的能源，二次能源需要消耗一次能源才能獲得，電能屬于二次能源，風能、水能、太陽能都是可再生能源，AB錯誤；
C．核反應堆又稱原子反應堆或反應堆，是裝配了核燃料以實現大規模可控制裂變鏈式反應的裝置，C正確；
D．氫核發生聚變，可以在瞬間釋放出巨大的核能，氫彈就是根據這一原理制成的，D錯誤。
9. （2023新疆）新疆達坂城發電站利用可再生能源發電，其利用的能源為（　　）
A. 核能 B. 風能 C. 石油 D. 天然氣
【答案】B
【解析】天然氣和石油是化石能源，短期內不能得到補充，所以是不可再生能源；核能是礦產資源，短期內不能得到補充，所以是不可再生能源；風能在短期內能及時得到補充，所以風能是可再生能源，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。
10. （2023湖北隨州）隨州日報2023年5月25日報道了國能長源隨州發電有限公司“風光水火儲”綜合發展的良好勢頭。風電、光電、水電、火電、儲能多向發力，公司全面投產后預計年發電量可達60億度。隨縣光電400MW項目只是公司的一部分。下列說法正確的是（　　）
A. “度”是電功率的單位，“MW”是電功的單位
B. 60億度即度，400MW即W
C. 利用煤炭進行火力發電時，只要注意節約不浪費，發電效率可以達到100%并且不會對環境造成任何污染
D. 風能、水能、太陽能可以從自然界中不斷獲得，屬于可再生能源
【答案】D
【解析】AB．度是電功單位，1度就是，60億度是度，MW是兆瓦，功率的單位
故AB錯誤；
C．利用煤炭進行火力發電時，總伴隨著熱散失，發電效率不可能達到100%，且火力發電對環境有較大的污染，故C錯誤；
D．風能、水能、太陽能都可從自然界源源不斷的得到補充，是可再生能源，故D正確。故選D。
11. （2023新疆）新疆達坂城發電站利用可再生能源發電，其利用的能源為（　　）
A. 核能 B. 風能 C. 石油 D. 天然氣
【答案】B
【解析】天然氣和石油是化石能源，短期內不能得到補充，所以是不可再生能源；核能是礦產資源，短期內不能得到補充，所以是不可再生能源；風能在短期內能及時得到補充，所以風能是可再生能源，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。
12. 新能源的開發和利用在中國發展勢頭強勁，是東方巨龍騰飛的助推器，圖是我國生產的某品牌氫動力汽車。關于新能源，下列說法不正確的是（　　）
A. 核燃料、氫燃料和天然氣都屬于新能源 B. 核電站利用核裂變釋放的能量來發電
C. 氫燃料發動機將化學能轉化為機械能 D. 新能源開發可以有效緩解能源危機
【答案】A
【解析】A．天然氣屬于常規能源，不屬于新能源，故A錯誤，符合題意；
B．核電站是利用可控的核裂變釋放的能量來發電，故B正確，不符合題意；
C．氫燃料發動機在工作時，將燃料蘊藏的化學能用來對外做功，將化學能轉化為機械能，故C正確，不符合題意；
D．新能源的開發可以解決能源短缺的問題，有效緩解能源危機，故D正確，不符合題意。故選A。
二、填空題（每空1分，共25分）
1.（2023山東濱州） 2023年5月30日，神舟十六號載人飛船與中國空間站天和核心艙徑向端口完成自主快速交會對接，空間站應用與發展階段首次載人發射任務取得圓滿成功，地面指揮中心與空間站是通過______傳遞信息的。空間站的太陽能電池板將太陽能轉化成電能為空間站供電，太陽能是______（選填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 電磁波 一次
【解析】太空中沒有空氣，空間站是靠電磁波傳遞到地面指揮中心的。
太陽能屬于直接從自然界獲得的能源，是一次能源。
2.（2023遼寧撫順） 如圖是既能顯示時間、天氣又能提供Wifi信號的分類垃圾箱。其電子屏幕上的彩色畫面是由紅、綠、_______三種色光混合而成的，電子屏幕消耗的電能是______（填“一次”或“二次”）能源。靜止在水平地面上的垃圾箱受到的重力與______（填“箱對地面的壓力”或“地面對箱的支持力”）是平衡力。
【答案】 藍 二次 地面對箱的支持力
【解析】光的三原色為紅、綠、藍。因此電子屏幕上的彩色畫面是由紅、綠、藍三種色光混合而成的。
電能是由其他形式的能轉化來的，因此電能是二次能源。
作用在同一物體上、大小相等、方向相反、在同一直線上的兩個力是一對平衡力。因此靜止在水平地面上的垃圾箱受到的重力與地面對箱的支持力是平衡力。
3. （2023遼寧本溪等）我國某型號核潛艇在海面漂浮時排開海水的質量為7000t，它所受到的浮力為________N，在海面下5m處受到海水的壓強為________Pa。核潛艇所用的核能屬于________（填“可再生”或“不可再生”）能源。（g取10N/kg，取）
【答案】 不可再生
【解析】根據阿基米德原理，核潛艇受到的浮力為
F浮=G排=m排g=7000×103kg×10N/kg=7×107N
在海面下5m處受到海水的壓強
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa
能從自然界源源不斷獲得的能源是可再生能源，不能源源不斷從自然界獲得的能源是不可再生能源。核潛艇所使用的核燃料無法從自然界源源不斷獲得，所以核能屬于不可再生能源。
4. （2023云南）我國首座潮光互補型光伏電站通過光伏發電、潮汐發電實現“日月同輝”，太陽能和潮汐能都屬于______能源（選填“可再生”或“不可再生”）。家庭電路的保險絲_____使用超導材料來制作（選填“能”或“不能”）。
【答案】 可再生 不能
【解析】可再生能源是指在生態循環中能夠循環使用的自然資源，所以太陽能和潮汐能都屬于可再生能源。
家庭電路的保險絲材料的特點是電阻率大，熔點低，是利用通過電流與導線的電流相同，電阻大，相同的時間內產生的熱量多，又熔點低，所以在電路中電流過大時自動熔斷，切斷電路。超導材料是指在一定的低溫下，電阻變為0的現象，故保險絲不能用超導材料來制作。
5. （2023重慶A）新能源太陽灶是一種燒水做飯器具，太陽灶燒水時將太陽能轉化為水的______能；將2kg的水從20℃加熱到70℃，水吸收的熱量為______J。[c水=4.2×103J/（kg﹒℃）]
【答案】 內 4.2×105
【解析】太陽灶利用太陽能把水加熱，太陽能轉化為水的內能。
水吸收的熱量為
Q吸=c水m（t-t0）= 4.2×103J/（kg﹒℃）×2kg×（70℃-20℃）=4.2×105J
6.太陽能是______（選填“可再生”或“不可再生”）能源，直接利用太陽能可有效地減少碳排放，圖所示是一輛低碳化未來汽車，車頂部裝有高效光電轉換器，它可將________能轉化為電能；車輪輪轂其實是風力發電機，可以把捕捉到的風能轉化為_________能。
【答案】 可再生 太陽 電
【解析】太陽能取之不盡用之不竭，且清潔無污染，屬于可再生能源。
光電轉換器的作用是將太陽能轉變為電能。
風力發電機的作用是將風能轉變為電能。
7．常規潛艇以四沖程柴油內燃機為動力，工作時包括吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，其中機械能轉化為內能的是　　沖程；核潛艇利用核反應堆發生核裂變提供動力，其核能是　　（選填“新能源”或“常規能源”）；在海面下潛艇上浮過程中受到的重力　　下潛過程中受到的重力（選填“等于”、“小于”或“大于”）。
【答案】壓縮；新能源；小于。
【解析】（1）在內燃機的四個沖程中，壓縮沖程將機械能轉化為內能，做功沖程是將內能轉化為機械能；
（2）核能是人們最近開始使用、有待推廣的能源，所以是新能源；
（3）潛水艇在海面下上浮，應通過水倉排水而減小自身的重力，由于重力小于浮力故潛水艇會上浮；潛水艇要潛入水中，應通過水倉進水而增大自身的重力，由于重力大于浮力故潛水艇會下沉；所以在海面下潛艇上浮過程中受到的重力小于下潛過程中受到的重力。
8. （2023廣東省）題圖是飛船與空間站完成對接時的情景，以空間站為參照物，飛船是______的；空間站利用太陽能電池板獲得能量，太陽能來自于太陽內部的核______變；空間站的圖像信號是通過_______波傳回地面的。
【答案】 靜止 聚 電磁
【解析】飛船與空間站完成對接時，以空間站為參照物，飛船與空間站的距離沒有發生變化，此時飛船是靜止的。
空間站利用太陽能電池板獲得能量，太陽能是太陽內部氫原子在超高溫下發生聚變而放出的能量。
由于太空中沒有空氣，聲音無法傳播，所以宇航員進入空間站后是利用電磁波將空間站的圖像信號傳回地面的。
9. 太陽能屬______（選填“可”或“不可”）再生能源，在我國新農村建設中已被廣泛使用。如平板式集熱器可吸收太陽輻射，將集熱器內的水加熱，這是利用______的方式增加水的內能。
【答案】 可 熱傳遞
【解析】一次能源按是否可再生分為可再生能源和不可再生能源。太陽能可以從自然界源源不斷的獲得，屬于可再生能源。
平板式集熱器可吸收太陽輻射，將集熱器內水加熱，把獲得熱量傳遞給水，使水的內能增大，溫度升高，這是利用熱傳遞的方式增加了水內能。
10. （2023福建省）我國擁有全球最大的海上風力發電站。風能屬于______能源，風力發電設備測試時，風機葉片轉動一圈用時20s，發電功率約為6120kW，則風機葉片轉動一圈的發電量為_____kW·h。
【答案】 可再生 34
【解析】風能可以源源不斷地從自然界中獲得補充，故是可再生能源。
由W=Pt可得，風機葉片轉動一圈的發電量為
三、綜合計算題（共15分）
1. （6分）（2023蘇州）正午，小明對水面獲取太陽的能量情況進行研究，他將裝有400g水的盤子放在室外平臺上，經陽光照射10min，水溫升高了2.5℃，不計水的蒸發（水的比熱容是4.2×103J/(kg﹒℃)）。
（1）該過程水吸收的熱量是多少？
（2）若照射到盤中水面上太陽能的功率為25W，水獲取太陽能的效率是多大？
【答案】（1）4.2×103J；（2）28%
【解析】（1）由Q=cmΔt可得，該過程水吸收的熱量為
（2）由W=Pt可得，照射到水面上的太陽能為
故水獲取太陽能的效率為
答：（1）該過程水吸收的熱量是4.2×103J；
（2）水獲取太陽能的效率是28%。
2. （9分）太陽能是21世紀重點開發利用的能源之一，如今太陽能熱水器已走進千家萬戶。如圖所示，某家庭太陽能熱水器陽光照射時，平均每小時吸收的太陽能，若熱水器吸收8h的太陽能，可以使質量為100kg的水溫度升高50oC。已知水的比熱容，天然氣的熱值。求：
（1）水吸收的熱量；
（2）該太陽能熱水器的效率；
（3）若這些水吸收的熱量由天然氣來提供，假設天然氣完全燃燒放出的熱量全部被水吸收，則需要多少m3的天然氣。
【答案】（1）；（2）37.5%；（3）0.6m3
【解析】（1）水吸收的熱量為
（2）太陽能熱水器在8h內吸收的熱量為
所以，太陽能熱水器的效率為
（3）若這些熱量由天然氣提供
則所需天然氣的體積
答：（1）水吸收的熱量為。
（2）該太陽能熱水器的效率為37.5%；
（3）若這些水吸收的熱量由天然氣來提供，假設天然氣完全燃燒放出的熱量全部被水吸收，則需要多少0.6m3的天然氣。
四、綜合素養題（本大題有3小題，共24分）
1.（6分） （2023廣東省）閱讀材料，回答問題
風力發電
風能是一種清潔的可再生能源，利用風力發電將助力我國實現碳中和目標，風力發電機組主要由葉片、齒輪箱、發電機等組成，其簡化結構如題圖甲所示。葉片橫截面的設計原理如圖乙所示，一面較平，另一面較彎曲。葉片在風的作用下旋轉，經過齒輪箱增速后，發電機轉子高速旋轉發電。某風力發電機組利用齒輪箱可實現葉片轉1圈，發電機轉子轉20圈。風力發電機組輸出功率P與風速v的關系如圖丙所示。在的范圍內5m/s≤v≤10m/s，P與v的三次方成正比。風力發電機組所在風場某段時間內的風速v與時間t的關系如圖丁所示。（為方便計算，圖丙和圖丁數據已作簡化處理。）
（1）完成下列風力發電的主要能量轉化流程圖：①___________，②___________ ；
（2）當風正面垂直吹向靜止葉片時，如圖乙所示，從正面看，葉片A會_____（選填“順時針”或“逆時針”）轉動；
（3）當風速為12m/s時，風力發電機組工作1h輸出的電能相當于______kg的煤完全燃燒放出的熱量；（q煤=3.0×107J/kg）
（4）當風速為13m/s時，發電機轉子1min轉400圈，若發電機輸出電能1kWh，葉片需要轉動______圈；
（5）若14∶00~15∶00和15∶00~16∶00兩段時間內輸出電能之比為1∶3，則14∶00~20∶00的時間段內風力發電機組的輸出電能為_______kW·h。
【答案】 （1）機械能（或動能） 電能 （2） 順時針 （3）36 （4）4 （5）1084.3
【解析】（1）風吹動葉片轉動，將風的風能轉化為葉片的機械能（或動能），經過齒輪箱增速后，發電機轉子高速旋轉，帶動發電機工作，將機械能轉化為電能。
（2）葉片上平下凸，當風流過葉片時，下表面的風速大，壓強小，上表面的風速小，壓強大，葉片上下表面壓強差的作用下順時針轉動。
（3）根據圖丙可知，當風速為12m/s時，功率為300kW，根據可得，風力發電機組工作1h輸出的電能為
由Q=mq可得，這些電能相當于完全燃燒煤的質量為
（4）若發電機輸出電能1kW·h，當風速為13m/s時，功率為300kW，需要時間為
由于發電機轉子1min轉400圈，當發電機輸出電能1kW·h，發動機需要轉的圈數為80圈，又風力發電機組利用齒輪箱可實現葉片轉1圈，發電機轉子轉20圈，則葉片轉4圈。
（5）根據丁圖可知，15∶00-16∶00這段時間風速12~13m/s，由丙圖可知，此時間段的功率為300kW，根據W=Pt可知，此段時間產生的電能為
W′=Pt=300kW×1h=300kW·h
14∶00-15∶00和15∶00-16∶00兩段時間內輸出電能之比為1∶3，可知14∶00-15∶00這段時間產生的電能為
由于14∶00-14∶30這時間段，風速小于3m/s，由丙圖可知，輸出功率為0，輸出電能為0；由于14∶00-15∶00這段時間產生的電能為100 kW·h，所以14∶30-15∶00這時間段，風速等于10m/s，輸出電能為100 kW·h；16∶00~17∶00這段時間，風速大于12m/s，輸出的電能為300 kW·h；17∶00~17∶30這段時間，風速為10m/s，輸出的電能為100 kW·h；17∶30~18∶00這段時間，風速為7m/s，滿足5m/s≤v≤10m/s，由題意可知P與v的三次方成正比，即P=kv3，將速度v1=10m/s、v2=7m/s分別帶入Pt= kv3t可得，W2=34.3kW·h；18∶00~19∶00這段時間，風速小于3m/s，由丙圖可知，輸出電能為0；19∶00~19∶30這段時間，風速為10m/s，輸出的電能為100 kW·h；19∶30~20∶00這段時間，風速大于12m/s，輸出的電能為
所以14∶00-20∶00的時間段內風力發電機組的輸出電能為
100 kW·h+300 kW·h+300 kW·h+100 kW·h+34.3 kW·h+100 kW·h+150 kW·h=1084.3 kW·h
2.（9分）閱讀短文，回答問題
能源問題日日漸嚴重，現在全世界都非常重視能源問題，一方面大力發展科學技術，努力努力開發和利用新能源；另一方面想方設法提高能源利用率，并重視節約能源。盡管目前能源相當短缺，但是能源的開發前景是廣闊的，首先地球上的水相當豐富，如果高效地把水分解成氫氣和氧氣，世界的能源問題可以得到解決。第二，一旦可控核聚變能夠實現，可以說將永遠解決人類能源的需求。聚變的核燃料，儲量非常豐富（主要在海水中），假如地球上儲量的1%被加以利用，找現在的能源消耗計算，可滿足人類未來幾億年對能源的需求。第三，太陽能是取之不盡、用之不竭的，太陽內部不斷地進行核反應，一年中輻射到地面的總能量為1.47×1018KW·h；等于全世界一年生產的總能量之和的兩萬多倍。由于太陽能太分散，現在太陽能的利用規模很小，在到達地面的能量中，被人類直接利用的只有萬分之零點一，若提高光電轉換效率，我們將可以大規模直接利用太陽能發電。太陽能開發潛力巨大；第四，隨著科技的發展，人類像發現何能一樣，還會不斷發現其他新能源并生產人造能源。
（1）解決能源問題的根本途徑是什么？
（2）對于太陽能的使用，我們面臨的主要問題是哪些？
（3）就人類現有技術和認識，結合本文章的介紹，你認為應該迫切開發和利用哪些新能源以環節能源危機？
【答案】（1）開發利用新能源；提高能源利用率；節約能源。
（2）分散，受時間、天氣限制。光電、光熱轉換，效率低。
（3）充分利用海水資源，進一步掌握可控核聚變技術。
【解析】認真閱讀短文，收集有用信息，根據學過的能源利用問題就可以容易解決本題。
3.（9分） （2023山東臨沂）2023年4月29日，我市“水韻瑯琊·夜游沂河”文旅項目試營業、游客可乘船觀看全國首部東夷和魏晉文化主題行進式實景演出，如圖所示。
（1）該項目所在三河口處寬闊的水面能對氣溫起到一定的調節作用是因為水的比熱容較_______；
（2）岸邊的太陽能景觀燈利用的太陽能屬于______（選填“可再生”或“不可再生”）能源；
（3）船上的游客看到水中歡快游動的魚兒是光的_______形成的虛像；
（4）一陣風吹來，游船隨風微動，說明力可以改變物體的_______；游客感到涼爽是因為汗液蒸發時
_______（選填“吸收”或“放出”）熱量；
（5）實景演出時，追光燈發出的紅光照到演員黃色的衣服上時，衣服呈______色；
（6）游玩結束后，關閉了發動機的游船依然能向前運動一段距離，這是因為游船具有______；游客逐漸離船上岸的過程中，游船排開的水的質量______（選填“增大”“減小”或“不變”）；水面下0.5m深處的船舷受到的水的壓強為______Pa（水的密度為，g取10N/kg）。
【答案】（1）大（2）可再生 （3）折射 （4）運動狀態 吸收 （5）黑 （6） 慣性 減小 5×103
【解析】（1）因為水的比熱容較大，白天，相同質量的水和沙石比較，吸收相同的熱量，水的溫度升高的少；夜晚，放出相同的熱量，水的溫度降低的少，使得晝夜的溫差小，對周圍氣溫起到很好的調節作用。
（2）太陽能指的是太陽的熱輻射能，是一種可再生能源。
（3）漁民叉魚時，看到的水中的魚是由于水中魚反射出的光，在水面處發生了折射，折射光線向遠離法線的方向偏折，因此我們看到的是變淺的魚的虛像。
（4）一陣風吹來，游船隨風微動，風給船一個力的作用，使得船由靜止狀態變為運動狀態，說明力可以改變物體的運動狀態。
游客感到涼爽是因為汗液蒸發時吸收身體的熱量，從而感到涼爽。
（5）紅光照在黃色衣服上，黃色衣服不能反射紅光，只能反射黃光，沒有光線進入觀眾的眼忠，觀眾看到演員的衣服就是黑色的。
（6）關閉了發動機的游船依然能向前運動一段距離，這是因為游船具有慣性，保持原來向前運動的狀態。　　　　　　　　　　
游客逐漸離船上岸的過程中，游船上的總質量減小，所以排開的水的質量就減小。
水面下0.5m深處的船舷受到的水的壓強為
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3 ×10N/kg×0.5m=5×103Pa
鄧稼先（1924—1986）
男，漢族，安徽省懷寧縣人，中共黨員、九三學社社員。生前系國防科工委副主任。著名核物理學家。鄧稼先是我國核武器理論研究工作的奠基者之一。早在青少年時代，他就樹立科技強國的理想。1948年到美國普渡大學留學，獲物理學博士學位。1950年放棄國外優越的工作生活條件，回到祖國。為了發展國防科研事業，他甘當無名英雄，默默無聞地奮斗了幾十年。他組織領導開展了爆轟物理、流體力學、狀態方程、中子輸運等基礎理論研究，對原子彈的物理過程進行了大量模擬計算和分析，從而邁出了中國獨立研究設計核武器的第一步。他領導完成了中國第一顆原子彈的理論方案并參與指導核試驗前的爆轟模擬試驗。他組織領導了氫彈設計原理、選定技術途徑的研究，組織領導并親自參與了1967年中國第一顆氫彈的研制與試驗工作。在組織領導與規劃中國新的核武器工作中作出了重要貢獻。他不僅忘我地投入科學研究，而且常常在關鍵時刻不顧個人安危，出現在最危險的崗位上，表現出高度的犧牲奉獻精神。他是中國科學院學部委員（院士），獲國家自然科學獎一等獎、國家科技進步獎特等獎，被授予全國勞動模范等榮譽稱號。1999年中共中央、國務院、中央軍委追授他“兩彈一星”功勛獎章。
課標要求
自學考點
思維方法
考點例題講析
單元模擬檢測
中考加油站
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2024年中考物理一輪單元復習學思講測全攻略學案（人教版全國通用）
單元22 能源與可持續發展
1. 列舉常見的不可再生能源和可再生能源。
2. 知道核能的特點和核能利用可能帶來的問題。
3. 從能源開發與利用的角度體會可持續發展的重要性。
通過完成填空的自主學習方式深化對考點知識的理解
考點1. 能源問題
1.能源的種類
（1）化石能源：我們今天使用的煤、石油、天然氣，是千百萬年前埋在地下的____物經過漫長的地質年代形成的，所以稱為化石能源。
（2）生物質能：由生命物質提供的能量稱為生物質能。生物質能是____能源的一種，可以理解成機體物質發生化學變化時釋放的能量。
（3）太陽能：由太陽____提供的能量。
（4）風能、水能：都屬于____提供的機械能。
（5）地熱能：由地球____提供的能量。
2.一次能源和二次能源
像化石能源這樣可以從自然界____中獲得的能源，我們稱為一次能源。我們使用的電能，無法從自然界直接獲取，必須通過消耗一次能源才能得到，所以稱____能這樣的能源為二次能源。
常見的一次能源有：煤、石油、天然氣、風能、水能、太陽能、地熱能、核能等。
常見的二次能源有：電能、汽油、柴油等。
注意：辨別一次能源和二次能源的依據
一次能源是可以直接從自然價獲得的能源；二次能源是由一次能源經過加工轉換而得到的，如電能、煤氣、焦炭、汽油、柴油等。區分一次能源和二次能源的關鍵是看其是否經過加工轉換。
3.人類廣泛使用電能的原因：電能是由其他形式的能轉化而來的二次能源。由于電能便于輸送和轉化，又加上現代社會離不開各種各樣的用電器，所以電能的利用是人類進入現代文明社會的標志。人們使用不同的用電器，根據需要將電能轉化為其他各種形式的能量。
4.談談21世紀的能源趨勢
（1）能源危機：由于世界人口的急劇增加和經濟的不斷發展，能源的消耗持續增長。特別是近幾十年來，能源消耗增長速度明顯加快。所以開發新能源、更好地利用已知能源，是全球范圍內的重要課題。
（2）解決能源問題的出路：隨著第三次能源革命序幕的拉開，核能成為主要能源。同時人類正著力開發取之不盡、用之不竭的太陽能，并取得了重大成就。核能、太陽能的開發和利用為人類的能源問題找到了新的出路。面對目前的能源趨勢，解決能源問題的主要出路有：一是提高能源的利用率，做到科學開發，節約使用；二是開發和利用新能源，如太陽能、風能、地熱能等。
考點2. 核能問題
1.核能。質子、中子依靠強大的核力緊密的結合在一起，因此原子核十分牢固，要使它們分裂或結合是極其困難的。但是，一旦質量較大的原子核發生分裂或質量較小的原子核相互結合，就有可能釋放出____的能量，這就是核能。
2.核能屬于____能源，也屬于____能源，釋放核能的方式有兩種：____和____。
裂變與聚變的比較
比較 裂變 聚變
定義 較大原子核分裂為較小原子核的過程 質量很小的原子核結合成較大原子核的過程
條件 用中子轟擊較大原子核 超高溫
釋放核能大小 巨大 更加巨大
是否可控制 可利用核反應堆控制鏈式反應的速度 目前，核聚變速度還不能認為控制
應用 原子彈、核電站 氫彈
3.核能的利用特點
核能的優點 ①核能十分巨大，它能極大的補充人類能源的不足，使用核能大大節約了常規能源②核能能夠解決能源分布不均衡的問題
核能的缺點 ①核能屬于一次能源，且會越用越少②核能存在核污染，產生核輻射，會對地球生物造成傷害③核反應堆中會產生核廢料，在治理核廢料過程中，代價較高
核電站應用地域 ①核電站一般建在能源需求量大，而且能源十分缺乏的地區②核電站建在離人群較遠的地區，避免對人畜造成傷害
考點3. 太陽能問題
1.太陽的構造：從內到外依次是太陽____、輻射層、對流層、太陽大氣。
2.太陽能的由來——氫核聚變。在太陽內部，氫原子核在超高溫下發生____，釋放出巨大的核能。因此可以講，太陽核心每時每刻都在發生氫彈爆炸，所以說太陽是一個巨大的“核能火爐”。
3.太陽能的傳遞——熱輻射。太陽核心的溫度高達1500萬攝氏度，太陽核心釋放的能量向外擴散可以傳送到太陽表面。太陽表面溫度約為____℃，就像一個高溫氣體組成的海洋。大部分太陽能以熱和光的形式向四周輻射開去。
4.太陽是人類能源的寶庫
（1）地球上除核能、地熱能和潮汐能以外所有的能量都來自____，所以說太陽是人類能源的寶庫。
（2）化石能源的形成：遠古時期陸地和海洋中的植物，通過____作用，將太陽能轉化為生物體的化學能。在它們死后，軀體埋在地下和海底，腐爛了。滄海桑田，經過幾百萬年的沉積、化學變化、地層的運動，在高壓下漸漸變成了煤和石油。在石油形成過程中還放出天然氣。今天我們開采的化石燃料來獲取能量，實際上是在開采上萬年前地球所接收的太陽能。
5.太陽能的利用。利用太陽能的四個渠道
（1）綠色植物的“____”。通過植物的光合作用（被植物、微生物吸收）將太陽能儲存起來，再以草木、沼氣、煤、石油、天然氣等形式釋放出來，實現光能轉化為化學能。
（2）空氣水分的“____”。由于太陽的熱輻射，使大氣和水分升騰循環，再通過風、水等形式釋放出來，實現光能轉化為機械能。
（3）被海洋吸收，成為海洋____。
（4）直接被人們利用。
人們直接利用太陽能的方式有兩種：①集熱器的“光熱轉換”，實現太陽能轉化為內能；②太陽能電池的“光電轉換”，實現太陽能轉化為電能。
6.太陽能的優缺點
（1）優點：太陽能作為一種新能源，它具有一些普通能源不可比擬的優點。
①太陽能____，____，太陽內部的熱核反應足以持續50億年，是人類可以利用的最豐富的永久性資源。
②太陽能分布廣闊，不需要挖掘、開采和運輸，投入少收益大。
③太陽能是一種____能源，使用時不會帶來任何污染。
（2）缺點：太陽能雖然具有傳統能源所沒有的優點，但也有一些缺點給利用上帶來一些困難。
①太陽能到達地球上非常分散，需要裝置有相當大的接收面積，提高了接收裝置的____。
②太陽能的利用受____、____的影響很大。因此必須有貯存裝置，這不僅增加了技術上的困難，也使造價增加。目前雖然已經制成多種貯存系統，但總是不夠理想，具體應用也有一定困難。
③太陽能轉換效率很____。
考點4. 能源與可持續發展
1．能源消耗對環境的影響，主要體現在以下幾個方面：
（1）能源消耗會造成熱污染。化石能源在使用時會產生大量的內能，其中被利用的內能只是其中的一部分，還有相當一部分沒有被利用，從而造成了熱污染。汽車尾氣就是造成城市熱島效應的原因之一。
（2）大量燃燒化石能源會造成空氣污染和溫室效應的加劇。如燃燒石油和天然氣、煤等會產生大量的CO2、SO2、氮氧化物等氣體，除污染空氣和加劇溫室效應外，還會形成酸雨，導致水、土壤酸化，對植物、建筑物、金屬構件等造成危害。
（3）一些欠發達國家用柴薪能源除會造成空氣污染、產生廢物外，還會加劇水土流失和沙漠化。
（4）作為第三次能源革命的標志——核能的開發和利用，也不是絕對清潔和安全的，處理不當會造成有害輻射。
2．人類不應當無限制的向大自然索取，我們必須在提升物質文明的同時，保持與自然、環境的和諧與平衡。
不要因為利用能源時會對環境造成污染而停止使用能源，也不要因為能源的利用促進了文明和社會的發展而對環境造成嚴重污染。使用能源和保護環境可以做到有機的統一和諧的發展。要解決這個問題，當然離不開科學技術的進步和社會的發展。
3.不能再生能源和可再生能源
化石能源、核能等能源會越用越少，不能在短期內從自然界得到補充，這類能源稱為____能源。想水能、風能、太陽能、生物質能等可以在 自然界里源源不斷的得到，所以我們把它們稱為____能源。
常見的不可再生能源有：煤、石油、天然氣、核能等。
常見的可再生能源有：風能、水能、太陽能、生物質能等。
注意：我們說講的“可再生能源”和“不可再生能源”都是針對一次能源而言的，即只有對自然界中自然存在，可直接取用的能源來講，才能說其屬于“可再生能源”或“不可再生能源”。
4.未來的理想能源必須滿足的四個條件
未來理想能源能夠大規模替代石油、煤和天然氣等不可再生能源。必須滿足以下幾個條件。
第一，必須足夠____，可以保證長期使用；
第二，必須足夠____，可以保證多數人用得起；
第三，相關的技術必須____，可以保證大規模使用；
第四，必須足夠____，可以保證不會污染環境。
把握能源的分類是判斷能源類型的好方法
分 類標 準 類型 區別標準 實例
產生方式 一次能源 可以從自然界直接獲取 風能、地熱能、核能、太陽能等。
二次能源 不可以從自然界直接獲取 電能等。
是否可再生 可再生能源 可以從自然界源源不斷地得到。 風能、太陽能、生物質能等。
不可再生能源 消耗后不可在短期內從自然界補充。 化石能源、核能等。
構成 化石能源 經過漫長的地質年代形成。 煤、石油、天然氣等。
生物質能 由生命物質提供的能量。 動植物體內存儲的化學能等。
考點1. 能源及其分類
【例題1】 新一代“人造太陽”裝置在成都建成并實現首次放電。“人造太陽”利用______ 選填“聚變”或“裂變”，這種方式釋放的核能具有不產生高放射性核廢料的優點，屬于______ 選填“可再生”或“不可再生”能源。
考點2. 核能與太陽能
【例題3】“華龍一號”是我國核電走向世界的“國家名片”，2021年1月30日在福建福清投入商業運行，這對助力碳達峰、實現碳中和具有重要意義。“華龍一號”核電站反應堆內的核反應是（　　）
A．可控的裂變 B．不可控的裂變
C．可控的聚變 D．不可控的聚變
考點3. 能源與可持續發展
【例題3】（2023黑龍江牡丹江）下列屬于不可再生能源的是（　　）
A. 核能 B. 太陽能 C. 風能 D. 地熱能
《能源與可持續發展》單元綜合素養精準達標模擬檢測試卷
（答題時間90分鐘，試卷滿分100分）
一、選擇題（本道大題有12小題，每小題3分，共36分）
1. （2022湖北隨州）2022年2月俄烏軍事沖突開始以來，石油、煤、天然氣的供應在國際市場上一下子緊張起來，許多國家正在謀求長遠的多種能源出路。下面有關能源的說法正確的是（　　）
A. 煤屬于核能范疇，用煤發電是通過鏈式反應完成的
B. 天然氣可以直接從自然界獲取，屬于一次能源，而石油是二次能源
C. 石油、煤、天然氣都是化石能源
D. 風能、石油、太陽能可以從自然界中源源不斷地得到，屬于可再生能源
2.現有煤、石油、天然氣、風能、水能、太陽能、地熱能、核能以及電能。下列觀點錯誤的是（ ）
A.天然氣是化石能源 B.地熱能屬于一次能源
C.電能屬于二次能源 D.核能屬于二次能源
3. 中國成功研發出了先進核裂變能——釷基熔鹽堆的第4代核反應堆發電技術，于2021年9月底在甘肅武威啟動試運行，創造了又一項奇跡，其技術應用屬于世界首次。釷基熔鹽堆具有產生的核廢料非常少、使用氟化鹽作為冷卻劑無需耗費大量水資源和熱轉換效率高等顯著優點。下列有關釷基熔鹽堆的說法正確的是（　　）
A. 釷基熔鹽堆不產生核廢料
B. 釷基熔鹽堆需要大量水作冷卻劑，因此不可以建在內陸
C. 釷基熔鹽堆的熱轉換效率比傳統的核反應堆還要低
D. 釷基熔鹽堆是利用核裂變放出的能量
4. 核電站發電流程如圖所示，在核電站的發電過程中，下列所述能量轉化順序正確的是（　　）
A. 核能→化學能→內能→電能
B. 核能→化學能→機械能→電能
C. 核能→內能→機械能→電能
D. 核能→機械能→內能→電能
5. （2023武漢）太陽是人類能源的寶庫。下列說法正確的是（　　）
A. 能量的轉化和轉移是有方向性、不可逆的
B. 太陽能是太陽內部氫原子核發生裂變釋放的能量
C. 太陽能是未來的理想能源之一，是不可再生能源
D. 中國空間站上用到的太陽能電池板是將太陽能直接轉化為化學能
6. （2023廣東省廣州市）某路燈照明系統的太陽能電池白天將太陽能轉化為電能，對蓄電池充電，晚上蓄電池對路燈供電，對下圖方框中能量形式判斷正確的是（　　）
A. 甲是“電能” B. 乙是“太陽能” C. 丙是“電能” D. 丁是“機械能”
7. （2023新疆）新疆達坂城發電站利用可再生能源發電，其利用的能源為（　　）
A. 核能 B. 風能 C. 石油 D. 天然氣
8.關于能源，下 列說法正確的是( )
A. 電能、地熱能都是一次能源
B. 風能、水能、太陽能都是不可再生能源
C. 核反應堆中發生的鏈式反應，是可以控制的
D. 大量氫核的裂變，可以在瞬間釋放出巨大的核能
9. （2023新疆）新疆達坂城發電站利用可再生能源發電，其利用的能源為（　　）
A. 核能 B. 風能 C. 石油 D. 天然氣
10. （2023湖北隨州）隨州日報2023年5月25日報道了國能長源隨州發電有限公司“風光水火儲”綜合發展的良好勢頭。風電、光電、水電、火電、儲能多向發力，公司全面投產后預計年發電量可達60億度。隨縣光電400MW項目只是公司的一部分。下列說法正確的是（　　）
A. “度”是電功率的單位，“MW”是電功的單位
B. 60億度即度，400MW即W
C. 利用煤炭進行火力發電時，只要注意節約不浪費，發電效率可以達到100%并且不會對環境造成任何污染
D. 風能、水能、太陽能可以從自然界中不斷獲得，屬于可再生能源
11. （2023新疆）新疆達坂城發電站利用可再生能源發電，其利用的能源為（　　）
A. 核能 B. 風能 C. 石油 D. 天然氣
12. 新能源的開發和利用在中國發展勢頭強勁，是東方巨龍騰飛的助推器，圖是我國生產的某品牌氫動力汽車。關于新能源，下列說法不正確的是（　　）
A. 核燃料、氫燃料和天然氣都屬于新能源 B. 核電站利用核裂變釋放的能量來發電
C. 氫燃料發動機將化學能轉化為機械能 D. 新能源開發可以有效緩解能源危機
二、填空題（每空1分，共25分）
1.（2023山東濱州） 2023年5月30日，神舟十六號載人飛船與中國空間站天和核心艙徑向端口完成自主快速交會對接，空間站應用與發展階段首次載人發射任務取得圓滿成功，地面指揮中心與空間站是通過______傳遞信息的。空間站的太陽能電池板將太陽能轉化成電能為空間站供電，太陽能是______（選填“一次”或“二次”）能源。
2.（2023遼寧撫順） 如圖是既能顯示時間、天氣又能提供Wifi信號的分類垃圾箱。其電子屏幕上的彩色畫面是由紅、綠、_______三種色光混合而成的，電子屏幕消耗的電能是______（填“一次”或“二次”）能源。靜止在水平地面上的垃圾箱受到的重力與______（填“箱對地面的壓力”或“地面對箱的支持力”）是平衡力。
3. （2023遼寧本溪等）我國某型號核潛艇在海面漂浮時排開海水的質量為7000t，它所受到的浮力為________N，在海面下5m處受到海水的壓強為________Pa。核潛艇所用的核能屬于________（填“可再生”或“不可再生”）能源。（g取10N/kg，取）
4. （2023云南）我國首座潮光互補型光伏電站通過光伏發電、潮汐發電實現“日月同輝”，太陽能和潮汐能都屬于______能源（選填“可再生”或“不可再生”）。家庭電路的保險絲_____使用超導材料來制作（選填“能”或“不能”）。
5. （2023重慶A）新能源太陽灶是一種燒水做飯器具，太陽灶燒水時將太陽能轉化為水的______能；將2kg的水從20℃加熱到70℃，水吸收的熱量為______J。[c水=4.2×103J/（kg﹒℃）]
6.太陽能是______（選填“可再生”或“不可再生”）能源，直接利用太陽能可有效地減少碳排放，圖所示是一輛低碳化未來汽車，車頂部裝有高效光電轉換器，它可將________能轉化為電能；車輪輪轂其實是風力發電機，可以把捕捉到的風能轉化為_________能。
7．常規潛艇以四沖程柴油內燃機為動力，工作時包括吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，其中機械能轉化為內能的是　　沖程；核潛艇利用核反應堆發生核裂變提供動力，其核能是　　（選填“新能源”或“常規能源”）；在海面下潛艇上浮過程中受到的重力　　下潛過程中受到的重力（選填“等于”、“小于”或“大于”）。
8. （2023廣東省）題圖是飛船與空間站完成對接時的情景，以空間站為參照物，飛船是______的；空間站利用太陽能電池板獲得能量，太陽能來自于太陽內部的核______變；空間站的圖像信號是通過_______波傳回地面的。
9. 太陽能屬______（選填“可”或“不可”）再生能源，在我國新農村建設中已被廣泛使用。如平板式集熱器可吸收太陽輻射，將集熱器內的水加熱，這是利用______的方式增加水的內能。
10. （2023福建省）我國擁有全球最大的海上風力發電站。風能屬于______能源，風力發電設備測試時，風機葉片轉動一圈用時20s，發電功率約為6120kW，則風機葉片轉動一圈的發電量為_____kW·h。
三、綜合計算題（共15分）
1. （6分）（2023蘇州）正午，小明對水面獲取太陽的能量情況進行研究，他將裝有400g水的盤子放在室外平臺上，經陽光照射10min，水溫升高了2.5℃，不計水的蒸發（水的比熱容是4.2×103J/(kg﹒℃)）。
（1）該過程水吸收的熱量是多少？
（2）若照射到盤中水面上太陽能的功率為25W，水獲取太陽能的效率是多大？
2. （9分）太陽能是21世紀重點開發利用的能源之一，如今太陽能熱水器已走進千家萬戶。如圖所示，某家庭太陽能熱水器陽光照射時，平均每小時吸收的太陽能，若熱水器吸收8h的太陽能，可以使質量為100kg的水溫度升高50oC。已知水的比熱容，天然氣的熱值。求：
（1）水吸收的熱量；
（2）該太陽能熱水器的效率；
（3）若這些水吸收的熱量由天然氣來提供，假設天然氣完全燃燒放出的熱量全部被水吸收，則需要多少m3的天然氣。
四、綜合素養題（本大題有3小題，共24分）
1.（6分） （2023廣東省）閱讀材料，回答問題
風力發電
風能是一種清潔的可再生能源，利用風力發電將助力我國實現碳中和目標，風力發電機組主要由葉片、齒輪箱、發電機等組成，其簡化結構如題圖甲所示。葉片橫截面的設計原理如圖乙所示，一面較平，另一面較彎曲。葉片在風的作用下旋轉，經過齒輪箱增速后，發電機轉子高速旋轉發電。某風力發電機組利用齒輪箱可實現葉片轉1圈，發電機轉子轉20圈。風力發電機組輸出功率P與風速v的關系如圖丙所示。在的范圍內5m/s≤v≤10m/s，P與v的三次方成正比。風力發電機組所在風場某段時間內的風速v與時間t的關系如圖丁所示。（為方便計算，圖丙和圖丁數據已作簡化處理。）
（1）完成下列風力發電的主要能量轉化流程圖：①___________，②___________ ；
（2）當風正面垂直吹向靜止葉片時，如圖乙所示，從正面看，葉片A會_____（選填“順時針”或“逆時針”）轉動；
（3）當風速為12m/s時，風力發電機組工作1h輸出的電能相當于______kg的煤完全燃燒放出的熱量；（q煤=3.0×107J/kg）
（4）當風速為13m/s時，發電機轉子1min轉400圈，若發電機輸出電能1kWh，葉片需要轉動______圈；
（5）若14∶00~15∶00和15∶00~16∶00兩段時間內輸出電能之比為1∶3，則14∶00~20∶00的時間段內風力發電機組的輸出電能為_______kW·h。
2.（9分）閱讀短文，回答問題
能源問題日日漸嚴重，現在全世界都非常重視能源問題，一方面大力發展科學技術，努力努力開發和利用新能源；另一方面想方設法提高能源利用率，并重視節約能源。盡管目前能源相當短缺，但是能源的開發前景是廣闊的，首先地球上的水相當豐富，如果高效地把水分解成氫氣和氧氣，世界的能源問題可以得到解決。第二，一旦可控核聚變能夠實現，可以說將永遠解決人類能源的需求。聚變的核燃料，儲量非常豐富（主要在海水中），假如地球上儲量的1%被加以利用，找現在的能源消耗計算，可滿足人類未來幾億年對能源的需求。第三，太陽能是取之不盡、用之不竭的，太陽內部不斷地進行核反應，一年中輻射到地面的總能量為1.47×1018KW·h；等于全世界一年生產的總能量之和的兩萬多倍。由于太陽能太分散，現在太陽能的利用規模很小，在到達地面的能量中，被人類直接利用的只有萬分之零點一，若提高光電轉換效率，我們將可以大規模直接利用太陽能發電。太陽能開發潛力巨大；第四，隨著科技的發展，人類像發現何能一樣，還會不斷發現其他新能源并生產人造能源。
（1）解決能源問題的根本途徑是什么？
（2）對于太陽能的使用，我們面臨的主要問題是哪些？
（3）就人類現有技術和認識，結合本文章的介紹，你認為應該迫切開發和利用哪些新能源以環節能源危機？
3.（9分） （2023山東臨沂）2023年4月29日，我市“水韻瑯琊·夜游沂河”文旅項目試營業、游客可乘船觀看全國首部東夷和魏晉文化主題行進式實景演出，如圖所示。
（1）該項目所在三河口處寬闊的水面能對氣溫起到一定的調節作用是因為水的比熱容較_______；
（2）岸邊的太陽能景觀燈利用的太陽能屬于______（選填“可再生”或“不可再生”）能源；
（3）船上的游客看到水中歡快游動的魚兒是光的_______形成的虛像；
（4）一陣風吹來，游船隨風微動，說明力可以改變物體的_______；游客感到涼爽是因為汗液蒸發時
_______（選填“吸收”或“放出”）熱量；
（5）實景演出時，追光燈發出的紅光照到演員黃色的衣服上時，衣服呈______色；
（6）游玩結束后，關閉了發動機的游船依然能向前運動一段距離，這是因為游船具有______；游客逐漸離船上岸的過程中，游船排開的水的質量______（選填“增大”“減小”或“不變”）；水面下0.5m深處的船舷受到的水的壓強為______Pa（水的密度為，g取10N/kg）。
鄧稼先（1924—1986）
男，漢族，安徽省懷寧縣人，中共黨員、九三學社社員。生前系國防科工委副主任。著名核物理學家。鄧稼先是我國核武器理論研究工作的奠基者之一。早在青少年時代，他就樹立科技強國的理想。1948年到美國普渡大學留學，獲物理學博士學位。1950年放棄國外優越的工作生活條件，回到祖國。為了發展國防科研事業，他甘當無名英雄，默默無聞地奮斗了幾十年。他組織領導開展了爆轟物理、流體力學、狀態方程、中子輸運等基礎理論研究，對原子彈的物理過程進行了大量模擬計算和分析，從而邁出了中國獨立研究設計核武器的第一步。他領導完成了中國第一顆原子彈的理論方案并參與指導核試驗前的爆轟模擬試驗。他組織領導了氫彈設計原理、選定技術途徑的研究，組織領導并親自參與了1967年中國第一顆氫彈的研制與試驗工作。在組織領導與規劃中國新的核武器工作中作出了重要貢獻。他不僅忘我地投入科學研究，而且常常在關鍵時刻不顧個人安危，出現在最危險的崗位上，表現出高度的犧牲奉獻精神。他是中國科學院學部委員（院士），獲國家自然科學獎一等獎、國家科技進步獎特等獎，被授予全國勞動模范等榮譽稱號。1999年中共中央、國務院、中央軍委追授他“兩彈一星”功勛獎章。
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