資源簡介

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專題22 能源與可持續發展
知識點一：能源
一、能源與能量
1.能量
物體的運動和相互作用的方式多種多樣，每種運動形式都對應相應的能量。
2.能量的不同形式
能量形式 實例
物體由于運動或處于一定高度而具有的能量，我們稱之為機械能。如具有動能和重力勢能的瀑布，具有動能的龍卷風等。 瀑布 龍卷風
物體由于內部分子的熱運動和分子間相互作用力而具有的能量，我們稱之為內能。如熾熱的巖漿和熱水等。 熾熱的巖漿 熱水
物質具有化學能，發生化學變化時，化學能可以釋放出來。如火柴燃燒發生化學變化，放出光和熱；食物在人體內也發生了化學變化，為人體提高能量。 燃燒的火柴 食物
原子核所蘊含的可通過核反應釋放的能量，我們稱之為核能（也叫原子能）。如核電站和原子彈都是核能的利用。 大亞灣核電站 原子彈爆炸
3.能源
一般而言，能夠提高能量的物質資源都可以叫做能源。煤、石油、天然氣是當今人類利用的主要能源。
4.常見能源
（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：生物質能是蘊藏在生物質（是各種生命產生或構成生命體的有機質的總稱）中的能量，是綠色植物經過光合作用儲存在生物質內部的能量，如柴薪、秸稈、動物糞便等。生物質能是人類利用最早、利用時間最長的能源，實際上也是化學能的一種。
（3）太陽能：由太陽輻射提供的能量。
（4）風能：自然界中空氣的流動所具有的能量。
（5）地熱能：地球內部高溫熔巖所具有的能量，常通過地下水或噴發的熔巖送到地面從而被人們利用。
（6）電能：電流能以各種形式做功，所以電具有的能量叫做電能。
5.能源與能量的區別和聯系
能源 能量
區別 定義 能夠提供能量的物質資源 物體做功本領的量度
本質 可以提供某種形式能量的物質 與物質及其運動相聯系，不同形式的運動對應不同形式的能量，如機械能、電能、內能、化學能等
聯系 能源利用的過程實質上就是能量轉化和轉移的過程
二、人類利用能源的歷程
1.能源利用的歷程
能源利用歷程 代表事件 能源利用簡介 意義
火的 利用 鉆木取火是從利用自然火到利用人工火的轉變，開啟了以柴薪作為主要能源的時代 柴薪能源的開發和應用，帶動了畜牧業、漁業的發展，而且直接促進了陶器的產生，加快了金屬冶煉和制造業的發展。人類以柴薪為主要能源的時代，持續了近萬年。現在，柴薪仍是某些地區的重要生活能源。 第一次使人類支配了一種自然力。
化石能源的利用 蒸汽機的發明是人類利用能量的新里程碑 人類從此逐步以機械動力大規模代替人力和畜力，它直接導致了第二次能源革命。從18世紀中葉開始這次能源革命使人類文明在短短二百年中發生了飛速的進步，推動了化石燃料工業的興起，使人類進入了工業化社會，并間接促使了電氣時代的來臨。 引發了世界性的工業革命。
電能的利用 19世紀以來，電磁感應現象的發現，使得由蒸汽機作為動力的發電機開始出現 發電機的發明使煤、石油等化石能源轉換成更加便于輸送和轉化的電能。電能的利用是人類進入現代文明社會的標志。電能是由其他形式能轉化而來的，它最終還要轉化為光能、內能、動能等其他形式的能，才能為人類所用。 將人類社會飛速的推進到現代文明的時代。
核能的利用 20世紀40年代，核反應堆的發明，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。 幾十年來，核電已經成為一種相當成熟的技術。由于在通常意義上核電比火電更清潔、安全，所以核能在許多經濟發達國家已經成為常規能源。 開始了開發和利用核能的新紀元。
2.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。由于電能便于輸送和轉化，因而在現代社會中得到了廣泛應用。人們使用不同的用電器，將電能轉化為不同形式的能量功人們使用。如圖所示。
3.能源的分類
能源從不同角度可以劃分為不同的類別。按能源的獲取方式，可將能源分為一次能源和二次能源。
（1）一次能源：可以直接從自然界獲得的能源是一次能源，如化石能源（包括煤、石油、天然氣）、水能、風能、太陽能、地熱能、生物質能以及核能等。其中煤、石油和天然氣是當今世界一次能源的三大支柱，構成了全球能源家族結構的基本框架。
（2）二次能源：無法從自然界直接獲取，必須通過消耗一次能源才能得到的能源叫二次能源，如電能、酒精、汽油、煤油、焦炭等。
三、21世紀的能源趨勢
1.近幾年世界能源消耗情況
（1）人類生活、生產、學習、研究等都離不開能源的消耗。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，能源消耗的速度明顯加快。如果把全世界的能源消耗量折合成熱值為2.93×107J/kg標準煤來計算，自1750年以來世界能源消耗量曲線如圖所示，可發現近幾十年來，能源消耗速度明顯加快。
（2）從如圖所示的一次能源消耗扇形圖也可以看出，世界及我國目前能源消耗結構并不合理。①煤炭在能源消耗中占據較大比重，由此產生的環境問題已經越來越嚴重；②化石能源在能源消耗中占據絕對主導地位，但化石能源儲量有限，不可能取之不盡用之不竭，因而過渡依賴化石能源將可能在未來引發能源危機。
（3）我國的人均資源擁有量處于世界較低水平。其中煤炭和水力資源人均擁有量相當于世界平均水平的50%，石油、天然氣人均擁有量僅為世界的1/15，因而在我國更為迫切需要節約能源，開發利用新能源。
2.能源危機
（1）原因：①化石能源儲量并不豐富；②化石能源的開發利用后不能再生。
（2）應對措施：面對目前的能源形式，解決能源問題主要出路有：一是提高能源利用率，做到科學開發，解決使用；二是開發和利用新能源，如太陽能、風能、地熱能等。
3.開發利用新能源
已探測數據表明，目前作為人類主要的能源的化石能源儲量并不豐富，所以，開發新能源、更好的利用已知能源，是全球范圍內的重要課題。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。
知識點二：核能
一、核能
1.原子的結構
（1）原子位于其中心的原子核和繞原子核高速運動核外電子組成，原子核比原子小得多，其半徑只相當于原子的十萬分之一。
（2）原子核幾乎集中了原子的全部質量。
（3）原子核帶正電，電子帶負電，它們所帶的電荷量相等，整個原子呈電中性，對外不顯示電性。
（4）原子核由質子和中子組成，質子帶正電，其電荷量跟核外電子相等，中子不帶電。從質量上講，質子與中子質量幾乎相等，一個質子的質量大約是電子質量的1836倍。質子和中子構成非常小的原子核，就像幾顆豆粒擠在原子這個大廣場的中央。如圖所示是鋰和鈹的原子結構示意圖。
Li Be
2.核能
（1）質子、中子依靠強大的核力緊密地結合在一起，要使他們它們分裂或結合極其困難，因此原子核十分牢固。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。釋放核能的方式有兩種：核裂變、核聚變。
（2）核能是直接從自然界獲得的，屬于一次能源。核能也屬于新能源。
二、裂變
1.裂變
用中子轟擊質量比較大的鈾235原子核，使其發生裂變，變成兩個質量中等大小的原子核，同時釋放出巨大的能量。1kg鈾全部裂變，釋放的能量超過2000t煤完全燃燒時釋放的能量。
2.鏈式反應
（1）類比理解鏈式反應
將火柴搭成圖甲所示的結構，點燃第一根火柴會引燃兩根火柴，接著會引燃四根火柴…
甲 乙
（2）鏈式反應
如圖乙所示，一個鈾235原子核在一個中子轟擊下發生裂變，釋放出核能，同時產生幾個新的中子，這幾個新的中子又轟擊其他鈾核，導致其他鈾核發生裂變，產生更多的中子…裂變反應將自動進行下去，參與反應的鈾核數量越來越多，釋放出巨大的能量。
3.裂變的利用
（1）核電站
①核反應堆及核電站的工作原理
如圖所示，控制鏈式反應的速度，使核能能夠緩慢、平穩地釋放的裝置，叫做核反應堆。核反應堆是核電站的核心設備，它以鈾為燃料。利用核反應堆中放出的核能先生成高溫蒸汽，在驅動汽輪機帶動發電機發電。
②核反應堆中的能量轉化
③核電站的特點
a.消耗的熱量少，產生的能量巨大；
b.產生廢渣少，對大氣基本無污染；
c.核反應會產生危害極大的射線，因而要采取嚴格的安全措施。
（2）原子彈
鏈式反應如果不加控制，大量原子核就會再一瞬間發生裂變，釋放出極大的能量，以致引起威力強大的爆炸。原子彈就是根據這一原理制成的。
三、聚變
1.聚變（熱核反應）
將某些質量很小的原子核，例如氘核（由一個質子和一個中子組成）與氚核（由一個質子和兩個中子組成），在超高溫下結合成新的原子核-氦核，也會釋放出巨大的核能（如圖所示），這就是聚變。聚變反應要求一開始就要有很高的溫度，因此核聚變也稱為熱核反應。
2.聚變的應用
大量氫核的聚變，可以在瞬間放出驚人的能量。氫彈就是利用核聚變原理制造的已知比原子彈威力還要大的核武器。迄今，人們還不能像控制核裂變那樣，使核聚變在人工控制條件下進行。科學家經過幾十年的艱苦探索，已經取得一定進展，但要真正安全、和平的利用核聚變所釋放的核能，還要做長期艱苦的努力。
3.可控核聚變釋放的核能作為一種新能源，具有顯著的特點
（1）燃料豐富且運營成本低，核聚變的燃料之一—氘核在海水中大量存在，足以功全世界使用幾百億年。
（2）不污染環境，是一種真正的清潔能源。
4.裂變與聚變的比較
比較 裂變 聚變
定義 較大的原子核分裂為較小的原子核的過程 質量很小的原子核結合成較大一種的過程
條件 用中子轟擊較大的原子核 超高溫
釋放核能大小 巨大 更加巨大
知否可以控制 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
5.核能的特點
核能的優點 （1）儲量豐富，核能總量十分巨大，它能極大地補充人類能源的不足； （2）核燃料能量密集，便于儲運； （3）不排放污染氣體，不會造成空氣污染； （4）不排放二氧化碳氣體，不會加重地球溫室效應。
核能的缺點 （1）核能屬于一次能源，會越用越少； （2）一旦發生核泄漏，會對地球生物造成嚴重的危害； （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。
選址及廢物處理 （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方，避免對人畜造成傷害； （3）核廢料要特殊處理后深埋在人煙稀少的地方。
知識點三：太陽能
一、“太陽”—巨大的核能火爐
太陽距離地球1.5億千米，它的直徑大約是地球的110倍，體積是地球的130萬倍，質量是地球的33萬倍，核心溫度高達1500萬攝氏度。
1.太陽的結構
如圖所示，從內到外依次是太陽的核心、輻射層、對流層、太陽大氣。
太陽大氣：在太陽的最外面，是一層不透明的氣體薄層，所有的可見光到了這一層才迸發出來。
對流層：處于輻射層的外面，內部的熱量以對流層的方式向太陽表面傳輸。
輻射層：輻射層約占太陽體積的一半，太陽核心產生的能量，通過這個區域向外傳輸。
太陽核心：半徑只占太陽半徑的1/4，但卻是產生核聚變反應之處，是太陽能量的來源地。
2.太陽能的產生—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.太陽的壽命
太陽這個巨大的“核能火爐”已經燃燒了近50億年，目前它正處于壯年，要再過50億年才會燃盡自己的核燃料。可以說，太陽能幾乎是取之不盡用之不竭的。
二、太陽是人類的能源寶庫
地球上除核能、地熱能和潮汐能以外的能源基本上都來自于太陽能，所以說太陽是人類的能源寶庫。
1.化石能源的形成
遠古時期的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，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（如圖所示）。在石油形成過程中還放出天然氣。今天我們開采化石燃料來獲取能量，實際上是在開采上億年前地球所接收的太陽能。也就是說，化石能源間接地來源于太陽能。
2.地球上的風能、水能（江、河湖泊等水體）、生物質能的來源
地球上的風能、水能、生物質能等都來自于太陽能。
（1）風能的形成：由于太陽照射到地球時，地面上各個位置受熱不均勻，空氣的冷暖程度就不一樣。暖空氣膨脹變輕后上升，冷空氣變冷后變重下降，這樣冷暖空氣流動形成了風。風能來源于太陽能。
（2）水能的形成：地表水在太陽的照射下，吸熱蒸發變成水蒸氣上升到高空中，液化形成的小水滴懸浮在高空中形成云；云中的小水滴聚集，凝結成大水滴下落形成雨，雨滴降落到地面匯入江、河、湖海中而流動，從而有了水的動能。水能來源于太陽能。
（3）生物質能的形成：植物通過光合作用將太陽能以化學能的形式存儲在植物體內，人類和動物從植物或其他動物獲取生物質能以維持生命。生物質能來源于太陽能。
可見，人類利用風能、水能、生物質能等其實都是間接地利用太陽能。
三、太陽能的利用
太陽能的利用就是將太陽能轉化為其他形式的能。
1.太陽能的間接利用
由于化石能源、水能、風能、生物質能等都來源于太陽能，所以人類利用這些能源，實際上都是間接地利用太陽能。
2.太陽能的直接利用
目前直接利用太陽能方式主要有：一種是光熱轉換，一種是光點轉換。
（1）光熱轉換
通過集熱器直接利用太陽能進行加熱，直接把太陽能轉化為內能加以利用。例如，生活中的太陽能熱水器、太陽灶、太陽能溫室等。
太陽能熱水器 太陽能灶
（2）光電轉換
光電轉換是把太陽能轉化為電能再加以利用，一般是通過太陽能電池來實現的。能將光能直接轉化為電能的太陽能電池可作為人造衛星、航標燈、交通信號燈、晶體管收音機等的電源。現在不少城市大規模使用的太陽能路燈也是依靠太陽能電池來工作的。
（3）太陽能的優缺點
能直接利用太陽能作為一種新能源，有一定的缺點，但具有其他能源不可比擬的優點。
優點 清潔無污染 太陽能是一種清潔能源，使用時不會帶來任何污染
分布廣、獲取方便 太陽能分布廣，不需要挖掘、開采和運輸
持久、可再生 太陽能取之不盡用之不竭，太陽能內部的熱核反應還足以持續50億年之久，是人類可以利用的最豐富的新能源
缺點 分散 太陽能到達地球上時非常分散，接收裝置需要有相當大的接收面積，提高了接收裝置的造價
不穩定 太陽能的利用受天氣、晝夜、地理位置的影響很大，而且還必須有儲存裝置，這不僅增加了技術上的困難，也使經濟效益降低
轉換效率低 太陽能的轉換效率較低
知識點四：能源與可持續發展
一、能量的轉移與能量轉化的方向性
1.探究能量的轉移或轉化
探究 能力轉移和能量轉化的方向性
生活現象 生活實例1：冬天我們利用暖氣取暖，內能自發地從溫度高的熱水轉移到溫度較低的室內空氣，卻不能自發地從空氣轉移到熱水中。這是因為在熱傳遞過程中，熱量只能自發地從高溫物體轉移到低溫物體，而不能自發地從低溫物體轉移到高溫物體，。如果要使熱量從低溫物體轉移到高溫物體，就需要消耗其他形式的能量。例如，電冰箱工作時將熱量從溫度較低的內部轉移到溫度較高的外部，需要消耗額外的電能。 生活實例2：汽車制動時，由于摩擦，動能轉化成了輪胎、地面和空氣的內能，但這些能量不能自動收集起來再次驅動汽車。這些能量雖然沒有消失，但也不能被我們利用。
探究歸納 伴隨著能量的轉移或轉化過程，并非所有的能量都可以被利用，我們所能夠利用的能量是有限的，就是說能量的轉移或轉化是由方向性的。
2.節約能源
能量的轉化、能量的轉移，都是由方向性的，人們是在能量的轉化或轉移過程中利用能量的。有些能量可以利用，有些能量則不能。因而我們所能利用的能源是有限的，需要節約能源。
二、能源的消耗對環境的影響
1.人類在消耗各種能源時，不可避免地會對環境造成影響。主要體現在以下幾個方面：
熱污染 化石能源在使用中產生大量的內能，其中未被利用的能量會造成熱污染。例如，汽車尾氣就是造成城市熱島效應的因素之一。
大氣污染 化石能源在使用中會產生一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、粉塵等，會造成大氣的污染，形成酸雨，導致水、土壤的酸化，對植物、建筑物、金屬構建造成危害。
溫室效應 使用化石能源的過程中會產生大量的二氧化碳，使空氣中的二氧化碳濃度增加，進一步加劇地球的溫室效應。
生態破壞 一些欠發達地區過分依賴柴薪能源，破壞了森林和植被，加劇水土流失和土地荒漠化。
有害輻射 核能的開發和利用，也不是絕對清潔和安全的，處理不當或遇到特殊情況（如地震）發生核泄漏時，會對環境造成嚴重的輻射危害。
2.人類不應當無限制地向大自然索取，我們必須在提升物質文明的同時，保護與自然、環境的和諧相處。不能因為利用能源會對環境造成污染而停止使用能源，也不能為了促進文明和社會發展而過量使用能源，對環境造成嚴重污染。科學的進步和社會的發展可以使能源的使用和環境保護做到有機統一、和諧發展。
三、能源與可持續發展
1.能源與可持續發展
為了減少能源消耗造成的環境污染問題，必須對能源的開發和利用有可持續發展的意識。可持續發展就是既要考慮當前發展需要，又要考慮未來發展的需要，不能以犧牲后人的利益為代價來滿足當代人的需求。提高能源利用率，依靠科技進步，改進能源結構，開發、推廣清潔的可再生能源，發展新的理想能源已成為世界各國實現可持續發展的當務之急。
2.不可再生能源和可再生能源
種類 概念 常見能源
不可再生能源 化石能源、核能等能源會越用越少，不能在短時間內總自然界得到補充，這類能源成為不可再生能源 煤、石油、天然氣、核能
可再生能源 風能、水能等可以在自然界里源源不斷地得到，這類能源成為可再生能源 風能、水能、太陽能、生物質能
3.未來的理想能源
未來的理想能源要能夠大規模替代煤、石油、天然氣等常規能源，必須滿足一下四個條件：
（1）必須滿足夠豐富，可以保證長期使用；
（2）必須滿足夠便宜，可以保證多數人用得起；
（3）相關的技術必須成熟，可以保證大規模使用；
（4）必須滿足安全、清潔，可以保證不會嚴重影響環境。
目前新能源的利用技術還不夠成熟，還不能完全替代化石能源，如太陽能、核能的開發利用等，另外有可能還存在沒有被人類發現的新能源，亟待人們去開發、利用。
考點一．能源及其分類
1．（2023 西寧）社會的發展離不開能源、信息和材料。下列說法中錯誤的是（　　）
A．風能、水能、太陽能是可再生能源
B．手機芯片采用超導體制成
C．太陽能來源于太陽內部氫核的聚變
D．“北斗”衛星導航系統是靠電磁波傳遞信息
【解答】解：A、風能、水能、太陽能可以在自然界里短期內源源不斷地得到補充，它們屬于可再生能源，故A正確；
B、手機芯片的主要材料是半導體，不是超導體材料制成的，故B錯誤；
C、太陽能來源于太陽內部氫核的聚變，故C正確；
D、“北斗”衛星導航系統是靠電磁波傳遞信息，故D正確。
故選：B。
2．（2023 內蒙古）關于能量和能源，下列說法正確的是（　　）
A．電能是一次能源
B．太陽釋放的能量是核裂變產生的
C．水力發電是將水的機械能轉化為電能
D．煤、石油、天然氣都是可再生能源
【解答】解：A、電能需通過消耗一次能源才能獲得，是二次能源，故A錯誤；
B、太陽釋放的能量是氫核聚變產生的，故B錯誤；
C、水力發電機發電時是將水的機械能轉化為電能，故C正確；
D、煤、石油、天然氣都是化石能源，不能在短時間內形成，是不可再生能源，故D錯誤；
故選：C。
3．（2023 淄博）能源是人類生存和發展的基礎，人類社會的每一次重大進步都伴隨著能源的改進和更替。關于能源的開發和利用，下列說法錯誤的是（　　）
A．核能是可再生能源，開發和利用核能是人類獲取能源的一個新途徑
B．煤是不可再生能源，以煤為主要燃料的火電站容易造成環境污染
C．太陽能是一次能源，可直接利用且污染小，開發前景廣闊
D．能量在利用的過程中，其轉化和轉移是有方向性的
【解答】解：A．核能是不可再生能源，開發和利用核能是人類獲取能源的一個新途徑，故A錯誤；
B．煤是不可再生能源，以煤為主要燃料的火電站容易造成環境污染，故B正確；
C．太陽能是可以直接獲取的一次能源，可直接利用且污染小，開發前景廣闊，故C正確；
D．能量在利用的過程中，其轉化和轉移是有方向性的，故D正確。
故選：A。
4．（2023 常州）“玲龍一號”是中國研發、全球首創的陸上商用小型核能發電裝置，核能屬于（　　）
①可再生能源
②不可再生能源
③常規能源
④新能源
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【解答】解：核能越用越少，不能在短期內從自然界得到補充，屬不可再生能源；20世紀40年代，科學家發明了可以控制核能釋放的裝置——核反應堆，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。
故選：D。
5．（2023 樂山）如圖所示，2022年4月15日20時00分，我國在西昌衛星發射中心使用長征三號乙運載火箭，成功將中星6D衛星發射升空。該衛星主要為我國領土、領海范圍內用戶及亞太地區用戶提供可靠、穩定、安全的廣電傳輸及通信服務，衛星上有很大的太陽能電池板。下列說法正確的是（　　）
A．衛星是利用電磁波將信息傳輸到地面
B．太陽能電池板將太陽能轉化為內能
C．太陽能和電能都是一次能源
D．電池板的能量轉化率可達100%
【解答】解：A、衛星是利用電磁波將信息傳輸到地面，故A正確；
B、太陽能電池板將太陽能轉化為電能，故B錯誤；
C、太陽能是一次能源，電能是二次能源，故C錯誤；
D、任何能量轉化都存在一定的能量損耗，電池板的能量轉化率達不到100%，故D錯誤。
故選：A。
6．（2023 鳳慶縣模擬）2023年1月18日，通泉風電項目26、28、29號風力發電機組順利完成并網調試投入運行，為我省綠色能源產業發展作出貢獻。下列關于能源的說法正確的是（　　）
A．風力發電過程中利用的風能是可再生能源
B．能量的轉移是有方向性的，而能量的轉化沒有方向性
C．化石能源是不可再生能源，核能、水能、太陽能都是可再生能源
D．為了保護環境，控制和消除大氣污染，應禁止使用化石能源
【解答】解：A、風能是由大氣的流動形成的，風能可以從自然界源源不斷獲得，為可再生能源，故A正確；
B、能量轉移和轉化過程是有方向性的，是不可逆的，故B錯誤；
C、化石能源和核能均是不可再生能源，太陽能和水能都屬于可再生能源，故C錯誤；
D、化石能源在使用過程中會產生大量廢氣，為了保護環境、控制和消除大氣污染，應減少使用化石能源，而不是禁止，故D錯誤。
故選：A。
7．（2023 沂源縣一模）物理來源于生活，生活中蘊含著物理。關于生活中的物理，下列說法正確的是（　　）
A．用手機收看“名師課堂”的直播是利用電磁波來傳遞信息的
B．電飯鍋加熱電阻用超導體材料可以提高發熱效率
C．用來鑒別人民幣真偽的驗鈔機利用的是紅外線
D．家里用的太陽能、天然氣等清潔能源都是可再生能源
【解答】解：A、用手機收看“名師課堂”的直播是利用電磁波來傳遞信息的，故A正確；
B、電飯鍋加熱電阻用電熱絲制成的，不能用超導體，因為超導體電阻為零，通電后不會發熱，故B錯誤；
C、用來鑒別人民幣真偽的驗鈔機利用的是紫外線，故C錯誤；
D、家里用的太陽能是可再生能源，天然氣是不可再生能源，故D錯誤。
故選：A。
8．（2023 中山市校級模擬）下列關于水的說法正確的是（　　）
A．水可以滋養萬物，水能是不可再生能源
B．水力發電無污染，將電能轉化為機械能
C．水的三態變化中，霜和露都是凝華現象
D．水的比熱容較大，有利于調節氣溫
【解答】解：A、水可以滋養萬物，水能可以在自然界里源源不斷地得到，是可再生能源，故A錯誤；
B、水力發電是將機械能轉化為電能，故B錯誤；
C、水的三態變化中，霜是水蒸氣凝華形成的小冰晶，露是水蒸氣液化形成的小水珠，故C錯誤；
D、水的比熱容大，在相同的吸放熱條件下，水的溫度變化小，冬暖夏涼，晝夜溫差小，有利于調節氣溫，故D正確。
故選：D。
9．（2023 赫山區校級一模）能源、信息和材料是現代社會發展的三大支柱。下列說法正確的是（　　）
A．光能、風能、潮汐能和核能都屬于可再生能源
B．由半導體材料制成的二極管，具有單向導電性
C．光纖利用電信號傳遞信息，具有抗干擾的特點
D．超導體材料的零電阻特性使其有良好的產熱能力
【解答】解：A．光能、風能、潮汐能消耗后，短時間能在自然界得到補充，是可再生能源，核能消耗后，短時間內無法在自然界得到補充，是不可再生能源，故A錯誤；
B．二極管是由半導體材料做成的，具有單向導電性，故B正確；
C．光纖利用激光傳遞信息，具有抗干擾的特點，故C錯誤；
D．超導體沒有電阻，電流通過時不會產生熱量，故D錯誤。
故選：B。
10．（2023 南山區校級三模）我國在材料、能源等領域取得了輝煌的成就，下列說法不正確的是（　　）
A．太陽能、風能、天然氣都是可再生能源
B．北斗衛星導航系統傳遞信息利用的是電磁波
C．發光二極管的核心部件是半導體材料
D．若用超導材料制造輸電線，則可以大大降低由于電阻引起的電能損耗
【解答】解：A．太陽能、風能是可再生能源，天然氣是不可再生能源，故A錯誤；
B．衛星導航、移動通信是利用電磁波來傳遞信息的，故B正確；
C．發光二極管的核心部件是半導體材料，故C正確；
D、如果用超導材料作為輸電線，由于超導材料的電阻為0，所以可大大降低輸電過程中的電能損耗，故D正確。
故選：A。
考點二．核能、核裂變和核聚變
11．（2023 婁底）能源、信息和材料是現代社會發展的三大支柱，下列說法正確的是（　　）
A．核電站是利用核聚變釋放能量
B．電磁波在空氣中的傳播速度為340m/s
C．半導體是制成芯片的主要材料之一
D．太陽能、核能和天然氣都屬于可再生能源
【解答】解：A、目前核電站是利用核裂變釋放的能量來工作的，故A錯誤；
B、電磁波在空氣中的傳播速度與光速相同，為3×108m/s，故B錯誤；
C、半導體是制成芯片的主要材料之一，故C正確；
D、太陽能、風能屬于可再生能源；天然氣屬于不可再生能源，故D錯誤；
故選：C。
12．（2023 武侯區校級三模）近年來，我國科技創新能力日益凸顯，各種新技術、新能源、新材料、新裝置等科技成果不斷涌現。例如：2017年，我國海域“可燃冰”（天然氣水合物）首次開采成功；2020年深海潛水器“奮斗者”號實現海底水聲定位；2021年，我國磁約束核聚變裝置“東方超環”在7000萬攝氏度下運行17.6分鐘；2023年5信號的推廣使用……關于上述新科技成果，下列說法中正確的是（　　）
A．可燃冰屬于可再生能源
B．“奮斗者”號水聲定位主要是利用聲音傳遞能量實現的
C．核聚變獲得核能的方式與普通核電站一致
D．5G和4G通信信號的波在真空中傳播的速度相同
【解答】解：A．可燃冰屬于化石能源，是在開發利用后就不會在短時間內再次從自然界產生的能源，屬于不可再生能源，故A錯誤；
B．水聲定位主要是利用聲音傳遞信息實現的，故B錯誤；
C．核聚變獲得核能的方式與普通核電站不一致，現階段核電站是利用核裂變獲得核能，故C錯誤；
D．5G和4G信號都是利用電磁波傳播信息的，所以它們在真空中的傳播速度相同，都是3×108m/s，故D正確。
故選：D。
13．（2023 振安區校級二模）物理與社會生產和生活有著密切的聯系，下列說法正確的是（　　）
A．龍芯3A5000是我國自主設計制造的高端芯片，其主要材料是超導體
B．家中的電熱水器使用的是兩孔插座
C．我國“人造太陽”實驗項目是在為開發核聚變能源探路
D．電動汽車行駛時是將內能轉化為機械能
【解答】解：A、龍芯3A5000是我國自主設計制造的高端芯片，其主要材料是半導體，故A錯誤；
B、家中的電熱水器使用的是三孔插座，故B錯誤；
C、我國“人造太陽”實驗項目是在為開發核聚變能源探路，故C正確；
D、電動汽車行駛時主要是將電能轉化為機械能，故D錯誤。
故選：C。
14．（2023 平邑縣二模）下列關于信息和能源的說法，正確的是（　　）
A．超導體可以用于電飯鍋的發熱體
B．“北斗”導航系統利用電磁波傳遞信息
C．核電站是利用核聚變釋放的能量發電
D．天然氣和太陽能都屬于不可再生能源
【解答】解：A、超導材料電阻為零，不會放熱，電能無法轉化為內能，不可以用于電飯鍋的發熱體，故A錯誤；
B、電磁波可以在真空中傳播，北斗導航系統是利用電磁波傳遞信息的，故B正確；
C、現階段，核電站是利用可控的核裂變來發電的，故C錯誤；
D、太陽能可以源源不斷地得到，是可再生能源，天然氣屬于化石能源，是不可再生能源，故D錯誤。
故選：B。
15．（2023 臨淄區二模）能源、信息、材料是現代社會發展的三大支柱，下列說法正確的是（　　）
A．煤、太陽能、核能都是可再生能源
B．倒車雷達是利用電磁波來傳遞信息的
C．核電站是利用核裂變產生的核能發電的
D．LED燈中的發光二極管由超導材料制成
【解答】解：A、煤、核能短期內不能從自然界中得到補充，屬于不可再生能源；太陽能可以短期內從自然界中得到補充，屬于可再生能源，故A錯誤；
B、倒車雷達是利用超聲波來傳遞信息的，故B錯誤；
C、核電站是利用核裂變產生的核能發電的，故C正確；
D、LED燈中的發光二極管由半導體材料制成，故D錯誤。
故選：C。
16．（2023 羅莊區二模）我國近年來在科技領域不斷取得新成果，下列說法正確的是（　　）
A．未來無人駕駛汽車是利用5G網絡傳遞信息
B．我國海域深處蘊藏的大量“可燃冰”屬于可再生能源
C．“5G”比“4G”傳遞信息更快，是因為它使用的電磁波傳播速度更快
D．核電站是利用核聚變釋放的核能發電的
【解答】解：（1）5G通信是用電磁波傳遞信息的，未來無人駕駛汽車是利用5G網絡傳遞信息，故A正確；
B、“可燃冰”不可能在短期內從自然界得到補充的能源，是屬于不可再生能源，故B錯誤；
C、“5G”和“4G”都是電磁波，傳播速度一樣快，故C錯誤；
D、核電站是利用核裂變釋放的核能發電的，故D錯誤。
故選：A。
考點三．太陽能
17．（2023 聊城三模）太陽能路燈系統可以保障陰雨天氣15天以上正常工作。它是由LED光源、太陽能電池板、蓄電池等主要部分構成。下列說法正確的是（　　）
A．LED光源是由超導體材料制成的發光元件
B．太陽能電池板將太陽能轉化為光能
C．太陽能是可再生能源，發電時產生的電能是一次能源
D．陰雨天路燈工作時，蓄電池是提供電能的裝置
【解答】解：A、LED光源其核心元件是發光二極管，是由半導體材料制成的發光元件，故A錯誤；
B、太陽能電池板將太陽能轉化為電能，故B錯誤；
C、太陽能是可以從自然界中源源不斷地得到的能源，是可再生能源；發電時產生的電能是經過一次能源的消耗才能得到的能源，是二次能源，故C錯誤；
D、陰雨天路燈工作時，蓄電池是提供電能的裝置，就是電源，故D正確。
故選：D。
18．（2023 唐河縣模擬）2021年10月16月，搭載“神舟十三號”載人飛船的運載火箭精準點火，液氫燃料燃燒，火箭拔地而起。2022年3月23日，航天員在“天宮課堂”做了將水連接在兩塊玻璃板之間形成“水橋”實驗。2022年4月16日，“神舟十三號”載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。返回艙進入大氣層時，與大氣劇烈摩擦，發出耀眼的光。下列判斷正確的是（　　）
A．選擇液氫燃料主要是液氫的比熱容大
B．“水橋”的形成是因為分子之間存在引力
C．飛船上的太陽能電池翼是為飛船提供能量的裝置，它的作用是將太陽能轉化為機械能
D．返回艙進入大氣層發出光是熱傳遞改變了返回艙的內能
【解答】解：A、運載火箭選擇液氫燃料主要是液氫的熱值大，故A錯誤；
B、“水橋”的形成，其主要原因是分子之間存在引力，故B正確；
C、飛船上的翼，把太陽能轉化為電能，故C錯誤；
D．返回艙進入大氣層時，與大氣劇烈摩擦，這是返回艙外殼克服摩擦力做功，把機械能轉化為內能，這是通過做功的方式改變內能的，故D錯誤。
故選B。
19．（2023 青山區校級模擬）學校開展“走進花博會”的春游活動，同學們和老師一起欣賞春季美景的同時提出如下思考。下列說法錯誤的是（　　）
A．清晨出現的白霧是空氣中的水蒸氣遇冷液化成的小水珠
B．同學們乘坐汽車趕往花博會的路上系好安全帶是為了防止因受到慣性作用帶來的傷害
C．勻速轉動的摩天輪內坐著的同學機械能不守恒
D．暖陽下的同學們感覺到溫暖原因是是太陽能直接轉化為內能
【解答】解：A、河面上出現的霧，是由空氣中的水蒸氣液化成的小水珠形成的，故A正確；
B、坐在汽車里的人系好安全帶，是為了防止汽車突然剎車時由于慣性帶來的傷害，故B錯誤；
C、勻速轉動的摩天輪內坐著的同學，質量不變、高度在變化，重力勢變化；速度、質量不變，動能不變，所以機械能在變化、不守恒，故C正確；
D、暖陽下的同學們感覺到溫暖原因是是太陽能通過熱傳遞的方法直接轉化為內能，故D正確。
故選：B。
20．（2023 淮陽區校級模擬）2022年11月28日電，神舟十五號瞄準11月29日23時08分發射。經空間站階段飛行任務總指揮部研究決定，費俊龍、鄧清明、張陸3名航天員將執行神舟十五號載人飛行任務，由費俊龍擔任指令長，下列說法正確的是（　　）
A．進入太空后宇航員的質量減小
B．載人飛船升空過程中機械能不變
C．空間站的太陽能電池板將太陽能轉化為電能
D．載人飛船繞地球運動時，宇航員受的力為平衡力
【解答】解：A、質量是物體的屬性，與位置無關，進入太空后宇航員的質量不變，故A錯誤；
B、火箭升空時，質量可以認為不變，但速度和高度均增大，是內能轉化為機械能，機械能增大；故B錯誤；
C、空間站的太陽能電池板將太陽能轉化為電能，故C正確；
D、載人飛船繞地球運動時，做曲線運動，處于非平衡狀態，宇航員受的力為非平衡力，故D錯誤。
故選：C。
一．選擇題（共15小題）
1．（2023 河南模擬）杭州亞運會將于2023年9月23日開幕，亞運會場館采用全綠電供應。使用清潔能源和可再生能源發電，實現綠電入網，你推薦使用的能源是（　　）
A．石油、地熱能 B．天然氣、氫能
C．風能、太陽能 D．核能、煤
【解答】解：可再生能源：可以從自然界中源源不斷地得到的能源，例：水能、風能、太陽能、生物質能、潮汐能、地熱能。
不可再生能源：不可能在短期內從自然界得到補充的能源，例：化石能源（煤炭、石油、天然氣）、核能。
A、石油屬于不再生能源，地熱能屬于可再生能源，故A錯誤；
B、天然氣屬于不可再生能源，氫能消耗時生成無污染的水，屬于清潔能源，故B錯誤；
C、風能、太陽能都屬于清潔能源和可再生能源，故C正確；
D、核能、煤都屬于不可再生能源，故D錯誤。
故選：C。
2．（2023 鄭州二模）近年來，我國在能源、信息與材料等領域取得了輝煌的成就。下列說法不正確的是（　　）
A．風能、水能、太陽能、核能都是可再生能源
B．目前的核電站是利用原子核裂變發電的
C．光纖通信是利用激光在纖維材料中多次反射傳輸信息的
D．用超導材料制造輸電線，可以大大降低輸電線的電能損耗
【解答】解：A、太陽能、水能、風能等可以在自然界里源源不斷地得到，是可再生能源；核能在短期內不能從自然界得到補充，是不可再生能源，故A錯誤；
B、核電站的核心設備反應堆，利用的是可控核裂變發電，故B正確；
C、光纖通信，是利用激光在纖維材料中多次反射傳輸信息的，故C正確；
D、如果用超導材料作為輸電線，由于超導材料的電阻為0，則可以避免電流熱效應產生的能量損耗，即可大大降低輸電過程中的電能損耗，故D正確。
故選：A。
3．（2023 臺前縣三模）隨著科技發展，各種現代技術不斷得到運用。下列關于信息、能源和材料說法正確的是（　　）
A．水能和電能均屬于一次能源
B．光纖通信以電流為載體傳遞信號
C．光伏電池和DVD光碟都應用了磁性材料
D．能量的轉化和轉移具有方向性
【解答】解：A、水能可以直接從自然界獲得，為一次能源；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，屬于二次能源，故A錯誤；
B、光纖通信以光為載體傳遞信號，故B錯誤；
C、光伏電池是一種在光的照射下產生電能的半導體元件，DVD光碟是近代發展起來不同于磁性載體的光學存儲介質，故C錯誤；
D、能量是守恒的，但是能量的轉化和轉移是有方向性的，故D正確。
故選：D。
4．（2023 鼓樓區校級模擬）下列能源中：①太陽能②天然氣③石油④水能⑤核燃料，屬于可再生能源的一組是（　　）
A．①② B．①④ C．②④ D．③⑤
【解答】解：②天然氣、③石油、⑤核燃料一旦使用，在短期內不能再生，故是不可再生能源；①太陽能、④水能能及時地補充，故是可再生能源；故B符合題意。
故選：B。
5．（2023 昆明模擬）我國在信息、材料、能源等領域取得了輝煌的成就，下列說法正確的是（　　）
A．量子計算機中的電子器件都是由超導體制成的
B．“北斗”導航是利用超聲波進行定位和導航的
C．不同頻率的電磁波在真空中傳播速度是相同的
D．“華龍一號、核電站反應堆內的核反應是可控的核聚變
【解答】解：A、量子計算機中的電子器件主要是由半導體材料制成的，故A錯誤；
B、我國的北斗衛星導航系統是利用電磁波進行定位和導航的，故B錯誤；
C、不同頻率的電磁波在真空中傳播速度是相同的，故C正確；
D、核電站反應堆內的核反應是可控的核裂變，故D錯誤。
故選：C。
6．（2023 廣水市模擬）2022年11月1日，“夢天實驗艙”和“空間站組合體”成功完成交會對接，這是我國載人航天工程中最大質量的兩個航天器在太空“握手”。如圖所示為空間站與地球的合影，下列說法不正確的是（　　）
A．“夢天實驗艙”是利用電磁波將高清影像圖傳回地球
B．太陽能電池板工作時將太陽能轉化為電能
C．太陽能來源于太陽內部的核聚變，是可再生能源
D．電磁波的頻率越高，傳播的速度就越大
【解答】解：A、電磁波能傳遞信息且能在真空中傳播，“夢天實驗艙”與地面控制中心聯系是通過電磁波傳遞信息的，故A正確；
B、太陽能電池板工作時將太陽能轉化電能，實現光電轉換，故B正確；
C、太陽能來源于太陽內部氫核的聚變，可以從自然界源源不斷地得到是可再生能源，故C正確；
D、各種電磁波在真空中的波速都等于真空中的光速，傳播速度與頻率無關，故D錯誤。
故選：D。
7．（2023 合江縣模擬）下列關于能量的說法正確的是（　　）
A．汽車發動機的做功沖程將機械能轉化為內能
B．人造衛星展開太陽電池板，把太陽能轉化為電能提供給衛星上的用電器
C．人造地球衛星從遠地點向近地點運動的過程中，動能減小，勢能增大
D．水力發電是將化學能轉化為電能
【解答】解：A、汽車發動機的做功沖程將燃料燃燒釋放的內能轉化為機械能，故A錯誤；
B、人造衛星展開太陽電池板，把太陽能轉化為電能提供給衛星上的用電器，故B正確；
C、人造地球衛星從遠地點向近地點運動的過程中，高度降低，速度增大，所以動能增大，勢能減小，故C錯誤；
D、水力發電是將水中蘊含的機械能轉化為電能，故D錯誤。
故選：B。
8．（2023 寶安區校級三模）核電站是將核能轉變成電能的設施，原理如圖所示。在反應堆內發生反應產生大量的熱，冷卻劑將反應堆中的熱量帶入蒸汽發生器，并將熱量傳給其工作介質——水，然后主循環泵把冷卻劑輸送回反應堆循環使用。蒸汽發生器的水受熱蒸發形成水蒸氣，水蒸氣進入汽輪機內膨脹做功，隨后冷凝成凝結水，重新返回蒸汽發生器。下列說法正確的是（　　）
A．反應堆中發生核裂變的放熱反應又稱為熱核反應
B．水蒸氣在汽輪機內通過做功的方式減小內能
C．圖中裝置5的工作原理是電流的磁效應
D．核能是一種典型的二次能源
【解答】解：A、在核電站的反應堆中發生的是可控核裂變，這種反應稱為鏈式反應，不屬于熱核反應，故A錯誤；
B、水蒸氣在汽輪機內通過做功的方式減小內能，故B正確；
C、圖中裝置5是發電機，工作原理是通電導體在磁場中受力運動，故C錯誤；
D、核能是一次能源，核電站是利用可控的核裂變來工作的，故D錯誤。
故選：B。
9．（2023 朝陽區校級模擬）擁有“天藍、地綠、水凈”的美好家園，是我們每個中國人的夢想，下列有關做法不符合這一理念的是（　　）
A．提倡多使用干電池
B．減少使用不必要的塑料制品
C．提倡使用太陽能、風能等清潔能源
D．減少煤、石油等化石燃料的使用
【解答】解：A、干電池的使用是一次性的，廢干電池里面有部分對環境造成污染的廢物，故A符合題意；
B、減少使用不必要的塑料制品，會防止白色污染，故B不符合題意；
C、提倡使用太陽能和風能等清潔能源，能減少二氧化碳的排放，符合“節能減排、低碳生活”理念，故C不符合題意。
D、開發新能源，減少煤等化石燃料的燃燒，可減少污染，故D不符合題意。
故選：A。
10．（2023 韶關模擬）能源、信息技術和材料被稱為當代文明的三大支柱，下列說法中正確的是（　　）
A．光纖通訊是依靠超聲波來傳遞信息的
B．太陽能和核能都是可再生能源
C．煤、石油、天然氣等化石能源是不可再生能源
D．電能是一次能源
【解答】解：A．光纖通信時依靠光來傳遞信息的，故A錯誤；
B．太陽能是可再生能源，但是核能使用后不能在短時間內得到補充，不可再生能源，故B錯誤；
C．煤、石油、天然氣等化石能源，在地球上的儲量是有限的，消耗后短時間內不可能再生，屬于不可再生能源，故C正確；
D．電能是其他能源轉化而來，屬于二次能源，故D錯誤。
故選：C。
11．（2023 青羊區校級模擬）下列說法錯誤的是（　　）
A．光纖通信是光在光導纖維中多次發生反射來傳遞信號的
B．5G比4G網絡速度更快，是因為它們電磁波的速度不同
C．核能是一次能源，核電站是利用可控的核裂變來工作的
D．能量的流向不是隨意的，能量的轉化和轉移具有方向性
【解答】解：A、光纖通信是利用光在光導纖維中多次發生反射來傳遞信息的，故A正確；
B、5G比4G網絡速度一樣快，是因為它們都是電磁波，速度相同，故B錯誤；
C、核能是一次能源，核電站是利用可控的核裂變來工作的，故C正確；
D、能量是守恒的，但是能量的轉化和轉移是有方向性的，能源的利用是有條件的，我們所能利用的能源是有限的，故D正確。
故選：B。
12．（2023 武進區校級模擬）關于能量和能源的利用，以下說法正確的是（　　）
A．水能、風能和化石能源都是可再生能源
B．太陽能電池是把太陽能轉化為內能的裝置
C．我國秦山核電站實現了利用核聚變釋放的能量來發電
D．電能可以使電燈發光并產生內能，而這些內能無法自動地轉化為電能
【解答】解：A、化石能源是不可再生能源，故錯誤；
B、太陽能電池是將太陽能轉化為電能的裝置，故錯誤；
C、核能即是利用核裂變時釋放的能量進行發電的，故錯誤；
D、由于能量的轉化具有方向性，故電能可以使電燈發光，同時產生內能，而這些內能無法自動地轉化為電能，故正確；
故選：D。
13．（2023 如東縣二模）為應對地球氣候變暖，促進可持續發展，在踐行節能低碳的今天，應特別重視新能源和可再生能源的開發和利用。如圖所示陰影部分對應的能源是（　　）
A．煤炭 B．核能 C．水能 D．風能
【解答】解：如圖所示陰影部分對應的能源是：既是新能源，同時也是可再生能源；
AB、煤炭和核能屬于不可再生能源，故AB錯誤；
C、水能是常規能源和可再生能源，不是新能源，故C錯誤；
D、風能來自太陽能，是可再生的新能源，又是新能源，故D正確。
故選：D。
14．（2023 汕頭二模）在下列敘述中，說法正確的有（　　）
①核能、太陽能都是“一次能源“，也是“可再生能源“
②核電站中的核反應堆是通過可控裂變反應釋放核能的設備
③太陽能汽車利用太陽能電池把太陽能直接轉化成汽車機械能
④導線中電流的迅速變化會在空間激起電磁波
⑤作為載體的電磁波，波速越快，在相同的時間內傳遞的信息越多
⑥光纖通信中的光纖利用了玻璃材料，核聚變是利用氫核的熱核反應
A．①③⑤ B．②④⑥ C．①②③ D．④⑤⑥
【解答】解：①核能的能量來源是核燃料，核能是不可再生能源，故①錯誤；
②核電站中的核反應堆是通過可控裂變反應釋放核能的設備，故②正確；
③太陽能電池可以把太陽能轉化為電能，電動機將電能轉化為機械能，故③錯誤；
④迅速變化的電流周圍會產生電磁波，故④正確；
⑤作為載體，電磁波的頻率越高，相同時間內傳輸的信息越多，故⑤錯誤；
⑥光纖通信是利用激光在光導纖維中多次反射傳遞信息的，光纖是利用了玻璃材料，核聚變是利用氫核的熱核反應，故⑥正確。
故選：B。
15．（2023 武侯區校級模擬）科技是強國的支撐，以下所列我國取得的科技成就中，說法正確的是（　　）
A．人造衛星展開太陽能電池板，可以直接把太陽能轉化為電能
B．太陽能電池板接收的太陽能來自于太陽內部裂變釋放的能量
C．北斗衛星與汽車導航系統之間通過光纜通訊傳播信號的
D．超導光量子計算機中的所有電子器件都是超導體制成的
【解答】解：A、人造衛星展開太陽能電池板，把太陽能轉化為電能供給衛星用電器，故A正確；
B、太陽能電池板接收的太陽能來自于太陽內部核聚變釋放的能量，故B錯誤；
C、北斗衛星與汽車導航系統之間通過電磁波傳播信號，故C錯誤；
D、超導光量子計算機中的核心電子器件是用超導體材料制成的，不是所有電子器件都是超導體制成的，故D錯誤。
故選：A。
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專題22 能源與可持續發展
知識點一：能源
一、能源與能量
1.能量
物體的運動和相互作用的方式多種多樣，每種運動形式都對應相應的能量。
2.能量的不同形式
能量形式 實例
物體由于運動或處于一定高度而具有的能量，我們稱之為機械能。如具有動能和重力勢能的瀑布，具有動能的龍卷風等。 瀑布 龍卷風
物體由于內部分子的熱運動和分子間相互作用力而具有的能量，我們稱之為內能。如熾熱的巖漿和熱水等。 熾熱的巖漿 熱水
物質具有化學能，發生化學變化時，化學能可以釋放出來。如火柴燃燒發生化學變化，放出光和熱；食物在人體內也發生了化學變化，為人體提高能量。 燃燒的火柴 食物
原子核所蘊含的可通過核反應釋放的能量，我們稱之為核能（也叫原子能）。如核電站和原子彈都是核能的利用。 大亞灣核電站 原子彈爆炸
3.能源
一般而言，能夠提高能量的物質資源都可以叫做能源。煤、石油、天然氣是當今人類利用的主要能源。
4.常見能源
（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：生物質能是蘊藏在生物質（是各種生命產生或構成生命體的有機質的總稱）中的能量，是綠色植物經過光合作用儲存在生物質內部的能量，如柴薪、秸稈、動物糞便等。生物質能是人類利用最早、利用時間最長的能源，實際上也是化學能的一種。
（3）太陽能：由太陽輻射提供的能量。
（4）風能：自然界中空氣的流動所具有的能量。
（5）地熱能：地球內部高溫熔巖所具有的能量，常通過地下水或噴發的熔巖送到地面從而被人們利用。
（6）電能：電流能以各種形式做功，所以電具有的能量叫做電能。
5.能源與能量的區別和聯系
能源 能量
區別 定義 能夠提供能量的物質資源 物體做功本領的量度
本質 可以提供某種形式能量的物質 與物質及其運動相聯系，不同形式的運動對應不同形式的能量，如機械能、電能、內能、化學能等
聯系 能源利用的過程實質上就是能量轉化和轉移的過程
二、人類利用能源的歷程
1.能源利用的歷程
能源利用歷程 代表事件 能源利用簡介 意義
火的 利用 鉆木取火是從利用自然火到利用人工火的轉變，開啟了以柴薪作為主要能源的時代 柴薪能源的開發和應用，帶動了畜牧業、漁業的發展，而且直接促進了陶器的產生，加快了金屬冶煉和制造業的發展。人類以柴薪為主要能源的時代，持續了近萬年。現在，柴薪仍是某些地區的重要生活能源。 第一次使人類支配了一種自然力。
化石能源的利用 蒸汽機的發明是人類利用能量的新里程碑 人類從此逐步以機械動力大規模代替人力和畜力，它直接導致了第二次能源革命。從18世紀中葉開始這次能源革命使人類文明在短短二百年中發生了飛速的進步，推動了化石燃料工業的興起，使人類進入了工業化社會，并間接促使了電氣時代的來臨。 引發了世界性的工業革命。
電能的利用 19世紀以來，電磁感應現象的發現，使得由蒸汽機作為動力的發電機開始出現 發電機的發明使煤、石油等化石能源轉換成更加便于輸送和轉化的電能。電能的利用是人類進入現代文明社會的標志。電能是由其他形式能轉化而來的，它最終還要轉化為光能、內能、動能等其他形式的能，才能為人類所用。 將人類社會飛速的推進到現代文明的時代。
核能的利用 20世紀40年代，核反應堆的發明，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。 幾十年來，核電已經成為一種相當成熟的技術。由于在通常意義上核電比火電更清潔、安全，所以核能在許多經濟發達國家已經成為常規能源。 開始了開發和利用核能的新紀元。
2.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。由于電能便于輸送和轉化，因而在現代社會中得到了廣泛應用。人們使用不同的用電器，將電能轉化為不同形式的能量功人們使用。如圖所示。
3.能源的分類
能源從不同角度可以劃分為不同的類別。按能源的獲取方式，可將能源分為一次能源和二次能源。
（1）一次能源：可以直接從自然界獲得的能源是一次能源，如化石能源（包括煤、石油、天然氣）、水能、風能、太陽能、地熱能、生物質能以及核能等。其中煤、石油和天然氣是當今世界一次能源的三大支柱，構成了全球能源家族結構的基本框架。
（2）二次能源：無法從自然界直接獲取，必須通過消耗一次能源才能得到的能源叫二次能源，如電能、酒精、汽油、煤油、焦炭等。
三、21世紀的能源趨勢
1.近幾年世界能源消耗情況
（1）人類生活、生產、學習、研究等都離不開能源的消耗。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，能源消耗的速度明顯加快。如果把全世界的能源消耗量折合成熱值為2.93×107J/kg標準煤來計算，自1750年以來世界能源消耗量曲線如圖所示，可發現近幾十年來，能源消耗速度明顯加快。
（2）從如圖所示的一次能源消耗扇形圖也可以看出，世界及我國目前能源消耗結構并不合理。①煤炭在能源消耗中占據較大比重，由此產生的環境問題已經越來越嚴重；②化石能源在能源消耗中占據絕對主導地位，但化石能源儲量有限，不可能取之不盡用之不竭，因而過渡依賴化石能源將可能在未來引發能源危機。
（3）我國的人均資源擁有量處于世界較低水平。其中煤炭和水力資源人均擁有量相當于世界平均水平的50%，石油、天然氣人均擁有量僅為世界的1/15，因而在我國更為迫切需要節約能源，開發利用新能源。
2.能源危機
（1）原因：①化石能源儲量并不豐富；②化石能源的開發利用后不能再生。
（2）應對措施：面對目前的能源形式，解決能源問題主要出路有：一是提高能源利用率，做到科學開發，解決使用；二是開發和利用新能源，如太陽能、風能、地熱能等。
3.開發利用新能源
已探測數據表明，目前作為人類主要的能源的化石能源儲量并不豐富，所以，開發新能源、更好的利用已知能源，是全球范圍內的重要課題。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。
知識點二：核能
一、核能
1.原子的結構
（1）原子位于其中心的原子核和繞原子核高速運動核外電子組成，原子核比原子小得多，其半徑只相當于原子的十萬分之一。
（2）原子核幾乎集中了原子的全部質量。
（3）原子核帶正電，電子帶負電，它們所帶的電荷量相等，整個原子呈電中性，對外不顯示電性。
（4）原子核由質子和中子組成，質子帶正電，其電荷量跟核外電子相等，中子不帶電。從質量上講，質子與中子質量幾乎相等，一個質子的質量大約是電子質量的1836倍。質子和中子構成非常小的原子核，就像幾顆豆粒擠在原子這個大廣場的中央。如圖所示是鋰和鈹的原子結構示意圖。
Li Be
2.核能
（1）質子、中子依靠強大的核力緊密地結合在一起，要使他們它們分裂或結合極其困難，因此原子核十分牢固。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。釋放核能的方式有兩種：核裂變、核聚變。
（2）核能是直接從自然界獲得的，屬于一次能源。核能也屬于新能源。
二、裂變
1.裂變
用中子轟擊質量比較大的鈾235原子核，使其發生裂變，變成兩個質量中等大小的原子核，同時釋放出巨大的能量。1kg鈾全部裂變，釋放的能量超過2000t煤完全燃燒時釋放的能量。
2.鏈式反應
（1）類比理解鏈式反應
將火柴搭成圖甲所示的結構，點燃第一根火柴會引燃兩根火柴，接著會引燃四根火柴…
甲 乙
（2）鏈式反應
如圖乙所示，一個鈾235原子核在一個中子轟擊下發生裂變，釋放出核能，同時產生幾個新的中子，這幾個新的中子又轟擊其他鈾核，導致其他鈾核發生裂變，產生更多的中子…裂變反應將自動進行下去，參與反應的鈾核數量越來越多，釋放出巨大的能量。
3.裂變的利用
（1）核電站
①核反應堆及核電站的工作原理
如圖所示，控制鏈式反應的速度，使核能能夠緩慢、平穩地釋放的裝置，叫做核反應堆。核反應堆是核電站的核心設備，它以鈾為燃料。利用核反應堆中放出的核能先生成高溫蒸汽，在驅動汽輪機帶動發電機發電。
②核反應堆中的能量轉化
③核電站的特點
a.消耗的熱量少，產生的能量巨大；
b.產生廢渣少，對大氣基本無污染；
c.核反應會產生危害極大的射線，因而要采取嚴格的安全措施。
（2）原子彈
鏈式反應如果不加控制，大量原子核就會再一瞬間發生裂變，釋放出極大的能量，以致引起威力強大的爆炸。原子彈就是根據這一原理制成的。
三、聚變
1.聚變（熱核反應）
將某些質量很小的原子核，例如氘核（由一個質子和一個中子組成）與氚核（由一個質子和兩個中子組成），在超高溫下結合成新的原子核-氦核，也會釋放出巨大的核能（如圖所示），這就是聚變。聚變反應要求一開始就要有很高的溫度，因此核聚變也稱為熱核反應。
2.聚變的應用
大量氫核的聚變，可以在瞬間放出驚人的能量。氫彈就是利用核聚變原理制造的已知比原子彈威力還要大的核武器。迄今，人們還不能像控制核裂變那樣，使核聚變在人工控制條件下進行。科學家經過幾十年的艱苦探索，已經取得一定進展，但要真正安全、和平的利用核聚變所釋放的核能，還要做長期艱苦的努力。
3.可控核聚變釋放的核能作為一種新能源，具有顯著的特點
（1）燃料豐富且運營成本低，核聚變的燃料之一—氘核在海水中大量存在，足以功全世界使用幾百億年。
（2）不污染環境，是一種真正的清潔能源。
4.裂變與聚變的比較
比較 裂變 聚變
定義 較大的原子核分裂為較小的原子核的過程 質量很小的原子核結合成較大一種的過程
條件 用中子轟擊較大的原子核 超高溫
釋放核能大小 巨大 更加巨大
知否可以控制 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
5.核能的特點
核能的優點 （1）儲量豐富，核能總量十分巨大，它能極大地補充人類能源的不足； （2）核燃料能量密集，便于儲運； （3）不排放污染氣體，不會造成空氣污染； （4）不排放二氧化碳氣體，不會加重地球溫室效應。
核能的缺點 （1）核能屬于一次能源，會越用越少； （2）一旦發生核泄漏，會對地球生物造成嚴重的危害； （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。
選址及廢物處理 （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方，避免對人畜造成傷害； （3）核廢料要特殊處理后深埋在人煙稀少的地方。
知識點三：太陽能
一、“太陽”—巨大的核能火爐
太陽距離地球1.5億千米，它的直徑大約是地球的110倍，體積是地球的130萬倍，質量是地球的33萬倍，核心溫度高達1500萬攝氏度。
1.太陽的結構
如圖所示，從內到外依次是太陽的核心、輻射層、對流層、太陽大氣。
太陽大氣：在太陽的最外面，是一層不透明的氣體薄層，所有的可見光到了這一層才迸發出來。
對流層：處于輻射層的外面，內部的熱量以對流層的方式向太陽表面傳輸。
輻射層：輻射層約占太陽體積的一半，太陽核心產生的能量，通過這個區域向外傳輸。
太陽核心：半徑只占太陽半徑的1/4，但卻是產生核聚變反應之處，是太陽能量的來源地。
2.太陽能的產生—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.太陽的壽命
太陽這個巨大的“核能火爐”已經燃燒了近50億年，目前它正處于壯年，要再過50億年才會燃盡自己的核燃料。可以說，太陽能幾乎是取之不盡用之不竭的。
二、太陽是人類的能源寶庫
地球上除核能、地熱能和潮汐能以外的能源基本上都來自于太陽能，所以說太陽是人類的能源寶庫。
1.化石能源的形成
遠古時期的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，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（如圖所示）。在石油形成過程中還放出天然氣。今天我們開采化石燃料來獲取能量，實際上是在開采上億年前地球所接收的太陽能。也就是說，化石能源間接地來源于太陽能。
2.地球上的風能、水能（江、河湖泊等水體）、生物質能的來源
地球上的風能、水能、生物質能等都來自于太陽能。
（1）風能的形成：由于太陽照射到地球時，地面上各個位置受熱不均勻，空氣的冷暖程度就不一樣。暖空氣膨脹變輕后上升，冷空氣變冷后變重下降，這樣冷暖空氣流動形成了風。風能來源于太陽能。
（2）水能的形成：地表水在太陽的照射下，吸熱蒸發變成水蒸氣上升到高空中，液化形成的小水滴懸浮在高空中形成云；云中的小水滴聚集，凝結成大水滴下落形成雨，雨滴降落到地面匯入江、河、湖海中而流動，從而有了水的動能。水能來源于太陽能。
（3）生物質能的形成：植物通過光合作用將太陽能以化學能的形式存儲在植物體內，人類和動物從植物或其他動物獲取生物質能以維持生命。生物質能來源于太陽能。
可見，人類利用風能、水能、生物質能等其實都是間接地利用太陽能。
三、太陽能的利用
太陽能的利用就是將太陽能轉化為其他形式的能。
1.太陽能的間接利用
由于化石能源、水能、風能、生物質能等都來源于太陽能，所以人類利用這些能源，實際上都是間接地利用太陽能。
2.太陽能的直接利用
目前直接利用太陽能方式主要有：一種是光熱轉換，一種是光點轉換。
（1）光熱轉換
通過集熱器直接利用太陽能進行加熱，直接把太陽能轉化為內能加以利用。例如，生活中的太陽能熱水器、太陽灶、太陽能溫室等。
太陽能熱水器 太陽能灶
（2）光電轉換
光電轉換是把太陽能轉化為電能再加以利用，一般是通過太陽能電池來實現的。能將光能直接轉化為電能的太陽能電池可作為人造衛星、航標燈、交通信號燈、晶體管收音機等的電源。現在不少城市大規模使用的太陽能路燈也是依靠太陽能電池來工作的。
（3）太陽能的優缺點
能直接利用太陽能作為一種新能源，有一定的缺點，但具有其他能源不可比擬的優點。
優點 清潔無污染 太陽能是一種清潔能源，使用時不會帶來任何污染
分布廣、獲取方便 太陽能分布廣，不需要挖掘、開采和運輸
持久、可再生 太陽能取之不盡用之不竭，太陽能內部的熱核反應還足以持續50億年之久，是人類可以利用的最豐富的新能源
缺點 分散 太陽能到達地球上時非常分散，接收裝置需要有相當大的接收面積，提高了接收裝置的造價
不穩定 太陽能的利用受天氣、晝夜、地理位置的影響很大，而且還必須有儲存裝置，這不僅增加了技術上的困難，也使經濟效益降低
轉換效率低 太陽能的轉換效率較低
知識點四：能源與可持續發展
一、能量的轉移與能量轉化的方向性
1.探究能量的轉移或轉化
探究 能力轉移和能量轉化的方向性
生活現象 生活實例1：冬天我們利用暖氣取暖，內能自發地從溫度高的熱水轉移到溫度較低的室內空氣，卻不能自發地從空氣轉移到熱水中。這是因為在熱傳遞過程中，熱量只能自發地從高溫物體轉移到低溫物體，而不能自發地從低溫物體轉移到高溫物體，。如果要使熱量從低溫物體轉移到高溫物體，就需要消耗其他形式的能量。例如，電冰箱工作時將熱量從溫度較低的內部轉移到溫度較高的外部，需要消耗額外的電能。 生活實例2：汽車制動時，由于摩擦，動能轉化成了輪胎、地面和空氣的內能，但這些能量不能自動收集起來再次驅動汽車。這些能量雖然沒有消失，但也不能被我們利用。
探究歸納 伴隨著能量的轉移或轉化過程，并非所有的能量都可以被利用，我們所能夠利用的能量是有限的，就是說能量的轉移或轉化是由方向性的。
2.節約能源
能量的轉化、能量的轉移，都是由方向性的，人們是在能量的轉化或轉移過程中利用能量的。有些能量可以利用，有些能量則不能。因而我們所能利用的能源是有限的，需要節約能源。
二、能源的消耗對環境的影響
1.人類在消耗各種能源時，不可避免地會對環境造成影響。主要體現在以下幾個方面：
熱污染 化石能源在使用中產生大量的內能，其中未被利用的能量會造成熱污染。例如，汽車尾氣就是造成城市熱島效應的因素之一。
大氣污染 化石能源在使用中會產生一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、粉塵等，會造成大氣的污染，形成酸雨，導致水、土壤的酸化，對植物、建筑物、金屬構建造成危害。
溫室效應 使用化石能源的過程中會產生大量的二氧化碳，使空氣中的二氧化碳濃度增加，進一步加劇地球的溫室效應。
生態破壞 一些欠發達地區過分依賴柴薪能源，破壞了森林和植被，加劇水土流失和土地荒漠化。
有害輻射 核能的開發和利用，也不是絕對清潔和安全的，處理不當或遇到特殊情況（如地震）發生核泄漏時，會對環境造成嚴重的輻射危害。
2.人類不應當無限制地向大自然索取，我們必須在提升物質文明的同時，保護與自然、環境的和諧相處。不能因為利用能源會對環境造成污染而停止使用能源，也不能為了促進文明和社會發展而過量使用能源，對環境造成嚴重污染。科學的進步和社會的發展可以使能源的使用和環境保護做到有機統一、和諧發展。
三、能源與可持續發展
1.能源與可持續發展
為了減少能源消耗造成的環境污染問題，必須對能源的開發和利用有可持續發展的意識。可持續發展就是既要考慮當前發展需要，又要考慮未來發展的需要，不能以犧牲后人的利益為代價來滿足當代人的需求。提高能源利用率，依靠科技進步，改進能源結構，開發、推廣清潔的可再生能源，發展新的理想能源已成為世界各國實現可持續發展的當務之急。
2.不可再生能源和可再生能源
種類 概念 常見能源
不可再生能源 化石能源、核能等能源會越用越少，不能在短時間內總自然界得到補充，這類能源成為不可再生能源 煤、石油、天然氣、核能
可再生能源 風能、水能等可以在自然界里源源不斷地得到，這類能源成為可再生能源 風能、水能、太陽能、生物質能
3.未來的理想能源
未來的理想能源要能夠大規模替代煤、石油、天然氣等常規能源，必須滿足一下四個條件：
（1）必須滿足夠豐富，可以保證長期使用；
（2）必須滿足夠便宜，可以保證多數人用得起；
（3）相關的技術必須成熟，可以保證大規模使用；
（4）必須滿足安全、清潔，可以保證不會嚴重影響環境。
目前新能源的利用技術還不夠成熟，還不能完全替代化石能源，如太陽能、核能的開發利用等，另外有可能還存在沒有被人類發現的新能源，亟待人們去開發、利用。
考點一．能源及其分類
1．（2023 西寧）社會的發展離不開能源、信息和材料。下列說法中錯誤的是（　　）
A．風能、水能、太陽能是可再生能源
B．手機芯片采用超導體制成
C．太陽能來源于太陽內部氫核的聚變
D．“北斗”衛星導航系統是靠電磁波傳遞信息
2．（2023 內蒙古）關于能量和能源，下列說法正確的是（　　）
A．電能是一次能源
B．太陽釋放的能量是核裂變產生的
C．水力發電是將水的機械能轉化為電能
D．煤、石油、天然氣都是可再生能源
3．（2023 淄博）能源是人類生存和發展的基礎，人類社會的每一次重大進步都伴隨著能源的改進和更替。關于能源的開發和利用，下列說法錯誤的是（　　）
A．核能是可再生能源，開發和利用核能是人類獲取能源的一個新途徑
B．煤是不可再生能源，以煤為主要燃料的火電站容易造成環境污染
C．太陽能是一次能源，可直接利用且污染小，開發前景廣闊
D．能量在利用的過程中，其轉化和轉移是有方向性的
4．（2023 常州）“玲龍一號”是中國研發、全球首創的陸上商用小型核能發電裝置，核能屬于（　　）
①可再生能源
②不可再生能源
③常規能源
④新能源
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
5．（2023 樂山）如圖所示，2022年4月15日20時00分，我國在西昌衛星發射中心使用長征三號乙運載火箭，成功將中星6D衛星發射升空。該衛星主要為我國領土、領海范圍內用戶及亞太地區用戶提供可靠、穩定、安全的廣電傳輸及通信服務，衛星上有很大的太陽能電池板。下列說法正確的是（　　）
A．衛星是利用電磁波將信息傳輸到地面
B．太陽能電池板將太陽能轉化為內能
C．太陽能和電能都是一次能源
D．電池板的能量轉化率可達100%
6．（2023 鳳慶縣模擬）2023年1月18日，通泉風電項目26、28、29號風力發電機組順利完成并網調試投入運行，為我省綠色能源產業發展作出貢獻。下列關于能源的說法正確的是（　　）
A．風力發電過程中利用的風能是可再生能源
B．能量的轉移是有方向性的，而能量的轉化沒有方向性
C．化石能源是不可再生能源，核能、水能、太陽能都是可再生能源
D．為了保護環境，控制和消除大氣污染，應禁止使用化石能源
7．（2023 沂源縣一模）物理來源于生活，生活中蘊含著物理。關于生活中的物理，下列說法正確的是（　　）
A．用手機收看“名師課堂”的直播是利用電磁波來傳遞信息的
B．電飯鍋加熱電阻用超導體材料可以提高發熱效率
C．用來鑒別人民幣真偽的驗鈔機利用的是紅外線
D．家里用的太陽能、天然氣等清潔能源都是可再生能源
8．（2023 中山市校級模擬）下列關于水的說法正確的是（　　）
A．水可以滋養萬物，水能是不可再生能源
B．水力發電無污染，將電能轉化為機械能
C．水的三態變化中，霜和露都是凝華現象
D．水的比熱容較大，有利于調節氣溫
9．（2023 赫山區校級一模）能源、信息和材料是現代社會發展的三大支柱。下列說法正確的是（　　）
A．光能、風能、潮汐能和核能都屬于可再生能源
B．由半導體材料制成的二極管，具有單向導電性
C．光纖利用電信號傳遞信息，具有抗干擾的特點
D．超導體材料的零電阻特性使其有良好的產熱能力
10．（2023 南山區校級三模）我國在材料、能源等領域取得了輝煌的成就，下列說法不正確的是（　　）
A．太陽能、風能、天然氣都是可再生能源
B．北斗衛星導航系統傳遞信息利用的是電磁波
C．發光二極管的核心部件是半導體材料
D．若用超導材料制造輸電線，則可以大大降低由于電阻引起的電能損耗
考點二．核能、核裂變和核聚變
11．（2023 婁底）能源、信息和材料是現代社會發展的三大支柱，下列說法正確的是（　　）
A．核電站是利用核聚變釋放能量
B．電磁波在空氣中的傳播速度為340m/s
C．半導體是制成芯片的主要材料之一
D．太陽能、核能和天然氣都屬于可再生能源
12．（2023 武侯區校級三模）近年來，我國科技創新能力日益凸顯，各種新技術、新能源、新材料、新裝置等科技成果不斷涌現。例如：2017年，我國海域“可燃冰”（天然氣水合物）首次開采成功；2020年深海潛水器“奮斗者”號實現海底水聲定位；2021年，我國磁約束核聚變裝置“東方超環”在7000萬攝氏度下運行17.6分鐘；2023年5信號的推廣使用……關于上述新科技成果，下列說法中正確的是（　　）
A．可燃冰屬于可再生能源
B．“奮斗者”號水聲定位主要是利用聲音傳遞能量實現的
C．核聚變獲得核能的方式與普通核電站一致
D．5G和4G通信信號的波在真空中傳播的速度相同
13．（2023 振安區校級二模）物理與社會生產和生活有著密切的聯系，下列說法正確的是（　　）
A．龍芯3A5000是我國自主設計制造的高端芯片，其主要材料是超導體
B．家中的電熱水器使用的是兩孔插座
C．我國“人造太陽”實驗項目是在為開發核聚變能源探路
D．電動汽車行駛時是將內能轉化為機械能
14．（2023 平邑縣二模）下列關于信息和能源的說法，正確的是（　　）
A．超導體可以用于電飯鍋的發熱體
B．“北斗”導航系統利用電磁波傳遞信息
C．核電站是利用核聚變釋放的能量發電
D．天然氣和太陽能都屬于不可再生能源
15．（2023 臨淄區二模）能源、信息、材料是現代社會發展的三大支柱，下列說法正確的是（　　）
A．煤、太陽能、核能都是可再生能源
B．倒車雷達是利用電磁波來傳遞信息的
C．核電站是利用核裂變產生的核能發電的
D．LED燈中的發光二極管由超導材料制成
16．（2023 羅莊區二模）我國近年來在科技領域不斷取得新成果，下列說法正確的是（　　）
A．未來無人駕駛汽車是利用5G網絡傳遞信息
B．我國海域深處蘊藏的大量“可燃冰”屬于可再生能源
C．“5G”比“4G”傳遞信息更快，是因為它使用的電磁波傳播速度更快
D．核電站是利用核聚變釋放的核能發電的
考點三．太陽能
17．（2023 聊城三模）太陽能路燈系統可以保障陰雨天氣15天以上正常工作。它是由LED光源、太陽能電池板、蓄電池等主要部分構成。下列說法正確的是（　　）
A．LED光源是由超導體材料制成的發光元件
B．太陽能電池板將太陽能轉化為光能
C．太陽能是可再生能源，發電時產生的電能是一次能源
D．陰雨天路燈工作時，蓄電池是提供電能的裝置
18．（2023 唐河縣模擬）2021年10月16月，搭載“神舟十三號”載人飛船的運載火箭精準點火，液氫燃料燃燒，火箭拔地而起。2022年3月23日，航天員在“天宮課堂”做了將水連接在兩塊玻璃板之間形成“水橋”實驗。2022年4月16日，“神舟十三號”載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。返回艙進入大氣層時，與大氣劇烈摩擦，發出耀眼的光。下列判斷正確的是（　　）
A．選擇液氫燃料主要是液氫的比熱容大
B．“水橋”的形成是因為分子之間存在引力
C．飛船上的太陽能電池翼是為飛船提供能量的裝置，它的作用是將太陽能轉化為機械能
D．返回艙進入大氣層發出光是熱傳遞改變了返回艙的內能
19．（2023 青山區校級模擬）學校開展“走進花博會”的春游活動，同學們和老師一起欣賞春季美景的同時提出如下思考。下列說法錯誤的是（　　）
A．清晨出現的白霧是空氣中的水蒸氣遇冷液化成的小水珠
B．同學們乘坐汽車趕往花博會的路上系好安全帶是為了防止因受到慣性作用帶來的傷害
C．勻速轉動的摩天輪內坐著的同學機械能不守恒
D．暖陽下的同學們感覺到溫暖原因是是太陽能直接轉化為內能
20．（2023 淮陽區校級模擬）2022年11月28日電，神舟十五號瞄準11月29日23時08分發射。經空間站階段飛行任務總指揮部研究決定，費俊龍、鄧清明、張陸3名航天員將執行神舟十五號載人飛行任務，由費俊龍擔任指令長，下列說法正確的是（　　）
A．進入太空后宇航員的質量減小
B．載人飛船升空過程中機械能不變
C．空間站的太陽能電池板將太陽能轉化為電能
D．載人飛船繞地球運動時，宇航員受的力為平衡力
一．選擇題（共15小題）
1．（2023 河南模擬）杭州亞運會將于2023年9月23日開幕，亞運會場館采用全綠電供應。使用清潔能源和可再生能源發電，實現綠電入網，你推薦使用的能源是（　　）
A．石油、地熱能 B．天然氣、氫能
C．風能、太陽能 D．核能、煤
2．（2023 鄭州二模）近年來，我國在能源、信息與材料等領域取得了輝煌的成就。下列說法不正確的是（　　）
A．風能、水能、太陽能、核能都是可再生能源
B．目前的核電站是利用原子核裂變發電的
C．光纖通信是利用激光在纖維材料中多次反射傳輸信息的
D．用超導材料制造輸電線，可以大大降低輸電線的電能損耗
3．（2023 臺前縣三模）隨著科技發展，各種現代技術不斷得到運用。下列關于信息、能源和材料說法正確的是（　　）
A．水能和電能均屬于一次能源
B．光纖通信以電流為載體傳遞信號
C．光伏電池和DVD光碟都應用了磁性材料
D．能量的轉化和轉移具有方向性
4．（2023 鼓樓區校級模擬）下列能源中：①太陽能②天然氣③石油④水能⑤核燃料，屬于可再生能源的一組是（　　）
A．①② B．①④ C．②④ D．③⑤
5．（2023 昆明模擬）我國在信息、材料、能源等領域取得了輝煌的成就，下列說法正確的是（　　）
A．量子計算機中的電子器件都是由超導體制成的
B．“北斗”導航是利用超聲波進行定位和導航的
C．不同頻率的電磁波在真空中傳播速度是相同的
D．“華龍一號、核電站反應堆內的核反應是可控的核聚變
6．（2023 廣水市模擬）2022年11月1日，“夢天實驗艙”和“空間站組合體”成功完成交會對接，這是我國載人航天工程中最大質量的兩個航天器在太空“握手”。如圖所示為空間站與地球的合影，下列說法不正確的是（　　）
A．“夢天實驗艙”是利用電磁波將高清影像圖傳回地球
B．太陽能電池板工作時將太陽能轉化為電能
C．太陽能來源于太陽內部的核聚變，是可再生能源
D．電磁波的頻率越高，傳播的速度就越大
7．（2023 合江縣模擬）下列關于能量的說法正確的是（　　）
A．汽車發動機的做功沖程將機械能轉化為內能
B．人造衛星展開太陽電池板，把太陽能轉化為電能提供給衛星上的用電器
C．人造地球衛星從遠地點向近地點運動的過程中，動能減小，勢能增大
D．水力發電是將化學能轉化為電能
8．（2023 寶安區校級三模）核電站是將核能轉變成電能的設施，原理如圖所示。在反應堆內發生反應產生大量的熱，冷卻劑將反應堆中的熱量帶入蒸汽發生器，并將熱量傳給其工作介質——水，然后主循環泵把冷卻劑輸送回反應堆循環使用。蒸汽發生器的水受熱蒸發形成水蒸氣，水蒸氣進入汽輪機內膨脹做功，隨后冷凝成凝結水，重新返回蒸汽發生器。下列說法正確的是（　　）
A．反應堆中發生核裂變的放熱反應又稱為熱核反應
B．水蒸氣在汽輪機內通過做功的方式減小內能
C．圖中裝置5的工作原理是電流的磁效應
D．核能是一種典型的二次能源
9．（2023 朝陽區校級模擬）擁有“天藍、地綠、水凈”的美好家園，是我們每個中國人的夢想，下列有關做法不符合這一理念的是（　　）
A．提倡多使用干電池
B．減少使用不必要的塑料制品
C．提倡使用太陽能、風能等清潔能源
D．減少煤、石油等化石燃料的使用
10．（2023 韶關模擬）能源、信息技術和材料被稱為當代文明的三大支柱，下列說法中正確的是（　　）
A．光纖通訊是依靠超聲波來傳遞信息的
B．太陽能和核能都是可再生能源
C．煤、石油、天然氣等化石能源是不可再生能源
D．電能是一次能源
11．（2023 青羊區校級模擬）下列說法錯誤的是（　　）
A．光纖通信是光在光導纖維中多次發生反射來傳遞信號的
B．5G比4G網絡速度更快，是因為它們電磁波的速度不同
C．核能是一次能源，核電站是利用可控的核裂變來工作的
D．能量的流向不是隨意的，能量的轉化和轉移具有方向性
12．（2023 武進區校級模擬）關于能量和能源的利用，以下說法正確的是（　　）
A．水能、風能和化石能源都是可再生能源
B．太陽能電池是把太陽能轉化為內能的裝置
C．我國秦山核電站實現了利用核聚變釋放的能量來發電
D．電能可以使電燈發光并產生內能，而這些內能無法自動地轉化為電能
13．（2023 如東縣二模）為應對地球氣候變暖，促進可持續發展，在踐行節能低碳的今天，應特別重視新能源和可再生能源的開發和利用。如圖所示陰影部分對應的能源是（　　）
A．煤炭 B．核能 C．水能 D．風能
14．（2023 汕頭二模）在下列敘述中，說法正確的有（　　）
①核能、太陽能都是“一次能源“，也是“可再生能源“
②核電站中的核反應堆是通過可控裂變反應釋放核能的設備
③太陽能汽車利用太陽能電池把太陽能直接轉化成汽車機械能
④導線中電流的迅速變化會在空間激起電磁波
⑤作為載體的電磁波，波速越快，在相同的時間內傳遞的信息越多
⑥光纖通信中的光纖利用了玻璃材料，核聚變是利用氫核的熱核反應
A．①③⑤ B．②④⑥ C．①②③ D．④⑤⑥
15．（2023 武侯區校級模擬）科技是強國的支撐，以下所列我國取得的科技成就中，說法正確的是（　　）
A．人造衛星展開太陽能電池板，可以直接把太陽能轉化為電能
B．太陽能電池板接收的太陽能來自于太陽內部裂變釋放的能量
C．北斗衛星與汽車導航系統之間通過光纜通訊傳播信號的
D．超導光量子計算機中的所有電子器件都是超導體制成的
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