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2023中考物理复习
第19讲 能量的转移与转化 能源
1.能量的转移与转化
（1）在一定条件下，各种形式的能量______相互转化。
（2）能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空______，它只会从一种形式______为另一种形式，或者从一个物体______到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量______。
（3）能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。
（4）能量的转化与转移有一定的______性，能源的利用是有条件的。
可以
产生
转化
转移
不变
方向
2.能源及其分类
（1）能源：是指为人们提供能量的物质资源。
（2）能源的分类
分类标准 类型 定义 实例
可否再生 可再生能源 可以在自然界里源源不断地得到的能源 太阳能、风能等
不可再生能源 一旦被消耗，短时间内不能再生的能源 煤、石油、天然气、核燃料等
分类标准 类型 定义 实例
获取方式 一次能源 可以从_______直接获得的能源 化石能源、太阳能、核能等
二次能源 无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源 电能、汽油、柴油等
自然界
续表
3.核能
（1）核能：是指原子核发生裂变或______时释放的能量。
（2）核裂变：是指较重的原子核分裂成较轻的原子核，原子弹、核电站就是利用核______提供能量的，能有效控制核反应速度的装置是__________。
（3）核聚变（热核反应）：是指较轻的原子核结合成较重的原子核，氢弹就是利用核______原理制成的。
（4）目前利用核裂变发电的技术已经成熟，而可控核聚变的研究还在进行中。
（5）核能的优点是________________________________________；缺点是_____________________________________________________。
聚变
裂变
核反应堆
聚变
能量密度高，不产生温室气体，成本相对较低
常产生放射性废料，存着核污染的风险，安全要求高
4.太阳能
（1）太阳能是氢原子核在超高温下发生______释放出的巨大核能。
（2）大部分太阳能以热和______的形式向四周辐射。
（3）太阳能是人类能源的宝库。地球上的大量能源都是直接或间接地来自______能。
（4）直接利用太阳能的方式：①用集热器把水等物质______ ； ②用太阳能电池将______能转化为______能。
（5）太阳能的优点：可再生；能量巨大；供应时间长久；无需开采、运输安全；无污染等。
（6）太阳能的缺点：存在分散；功率变化大，不稳定；转化效率低；转化系统造价高等。
聚变
光
太阳
加热
太阳
电
5.能源与可持续发展
（1）人类在消耗各种能源时，不可避免地会对环境造成影响。
（2）能源的利用要做到___________，一方面应该提高能源的______，另一方面则要发展新的理想能源。
（3）未来理想能源应满足的条件：①足够丰富、便宜；②相关技术必须成熟；③足够安全、清洁。
可持续发展
利用率
考点1 能量的转移与转化
考点2 能源与可持续性发展
考点3 核能 太阳能
考点1 能量的转移与转化
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1.各种形式的能量在一定条件下可以相互转化，“一定条件”说明能量的转移和转化具有方 向性。
2.所有能量转化和转移的过程都服从能量守恒 定律。
例1（2022·贵州毕节）下列机械不可能制造出来的是（ ）
B
【题后总结】能量的转移和转化是有方向性的，我们使用能量是必须付出代价的，这个代价就是使用任何机器都必然有能量耗散，也就是说在没有外界参与的情况下，我们不可能将所用的能量全部用来做有用功。
1.（2022·广西柳州）2022年6月5日，“神舟十四号”载人飞船与空间站天和核心舱成功对接，我国三名航天员将在空间站工作生活6个月。空间站在工作时的能源主要来自 （ ）
A.煤炭 B.地热
C.汽油 D.太阳能
D
2.（2020·广西柳州）苹果从高处落下，它减少的重力势能等于增加的动能（不计空气阻力）。这一过程所遵循的物理规律是 （ ）
A.焦耳定律 B.欧姆定律
C.能量守恒定律 D.牛顿第一定律
C
考点2 能源与可持续性发展
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1.区分一次能源与二次能源的依据：可以从自然界直接获取的为一次能源，否则为二次能源。
2.区分可再生能源
与不可再生能源的依据：是否可以从自然界源源不断地获得。一旦消耗就很难再生的能源为不可再生能源。
3.可再生能源一定是一次能源，二次能源不存在是否可再生的说法。
例2（2021·广西柳州）下列能源属于可再生能源的是（ ）
A.煤 B.石油 C.风能 D.天然气
C
3.（2022·广西百色）我国在城市建设和乡村振兴计划中，重视环境保护和新能源的开发利用。下面列举的项目中，不属于新能源开发的是 （ ）
A.太阳能发电 B.风力发电
C.核能发电 D.燃煤发电
D
4.（2022·广西玉林）下列关于环境保护和能源利用的说法正确的是 （ ）
A.保护生态环境，“绿水青山就是金山银山”
B.可以在安静的图书馆大声说话
C.提倡减排，可不必提倡节能
D.电能是一次能源，它便于输送和转化
A
5.（2022·广西桂林）保护环境是全球性重大课题，下列能源在使用过程中对环境污染最小的是 （ ）
A.煤炭 B.木柴
C.太阳能 D.石油
C
考点3 核能 太阳能
抢分攻略
1.裂变和聚变是获取核能的两种基本途径，明确核能的优点和存在的安全隐患（如核泄漏、核 辐射）。
2.核能属于不可再生能源，还属于清洁能源。
3.目前核电站获取能源的方式为可控核裂变（可控链式反应）。
4.太阳是人类能源的宝库，太阳能是可再生能源，源自太阳内部氢原子核的聚变。
例3（2020·辽宁铁岭）我国具有完全自主知识产权的百万千瓦核电技术电站“华龙一号”首堆2020年底投产。核燃料在核反应堆中发生的是_______ （选填“裂变”或“聚变”），核能是__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
裂变
不可再生
【题后总结 】目前世界上所有核电站都是用核裂变释放的核能发电的，核电站控制核裂变速度的装置叫核反应堆。核能属于一次能源，是不可再生能源。
6.（2020·广西玉林）太阳能是通过太阳内部的核________（选填“裂变”或“聚变”）产生的；随着人们环保意识的增强，利用太阳能的人也越来越多，主要原因是太阳能既是清洁能源，又是_______（选填“可”或“不可”）再生能源。
聚变
可
7.（2022·湖北武汉）下列关于太阳能的说法正确的是 （ ）
A.太阳能属于二次能源
B.太阳能属于不可再生能源
C.太阳是一个巨大的“核能火炉”
D.太阳能电池直接将太阳能转化为化学能
C
基础巩固
能力提升
拓展延伸
基础巩固
1.（2022·湖南邵阳）下列能源中与风能同属于可再生能源的是 （ ）
A.煤炭 B.石油
C.太阳能 D.天然气
C
2.（2022·湖北随州）下列有关能源的说法正确的是 （ ）
A.煤属于核能范畴，用煤发电是通过链式反应完成的 B.天然气可以直接从自然界获取，属于一次能源，而石油是二次能源
C.石油、煤、天然气都是化石能源
D.风能、石油、太阳能都可以从自然界中源源不断地得到，属于可再生能源
C
3.（2022·四川成都） 新能源的开发和利用在中国发展势头强劲，是东方巨龙腾飞的助推器，图B19-1是我国生产的某品牌氢动力汽车。关于新能源，下列说法不正确的是 （ ）
A.核燃料、氢燃料和天然气都属于新能源
B.核电站利用核裂变释放的能量来发电
C.氢燃料发动机将化学能转化为机械能
D.新能源的开发可以有效缓解能源危机
A
4.（2022·湖南常德）关于信息、材料和能源，下列说法不正确的是 （ ）
A.5G通信是靠电磁波传递信号的
B.超导体是一种电阻很大的材料
C.光伏发电将太阳能转化为电能
D.核电站利用核裂变释放的能量发电
B
5.（2022·广西贵港）目前，贵港市正在打造“中国―东盟新能源电动车”生产基地，主动融入“一带一路”建设，取得了较好成效。电动车主要部件之一是电动机，其工作原理是通电导体在磁场中受 _______的作用；在给电动车充电的过程中，是将 _______能转化为化学能。
力
电
6.（2022·广西北部湾经济区）为了推进农业机械智能化，某科技团队研发了5G智能电动拖拉机，它可以通过________（选填“电磁波”或“超声波”）传递云端网络信息实现无人驾驶。拖拉机行驶时消耗的电能是_______次能源。
电磁波
二
能力提升
7.（2019·四川成都）我们的生产与生活总离不开能量及其转化。下列说法正确的是（ ）
A.提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心 B.全自动洗衣机工作时，电能全部转化为机械能
C.吊装码头上，只要货物受到的合力为零，它的能量就不变 D.用燃气灶烧水，只要调大火力，燃气灶的加热效率就提高
A
【解析】洗衣机工作时，电能不可能全部转化成机械能，还需克服机械部件之间的摩擦而产生内能，故B错误；货物不受力，则其运动状态不改变，动能不变，但其重力势能与内能不一定不变，故C错误；火力大小与燃气灶的加热效率无关，故D错误。
8.（2021·河南）黄河小浪底水利枢纽工程具有防洪、发电、调沙等多项功能。图B19-2为黄河小浪底水力发电站泄洪的情景，下列说法正确的是 （ ）
A.按照能源分类，水能是可再生能源
B.水力发电机的工作原理是电流的磁效应
C.水从高处下落的过程中，动能转化为重力势能 D.随着科技发展，水电站的能源利用率可达100%
参考答案：A
【解析】水能可以从自然界源源不断地获得，是可再生能源，故选项A正确；发电机的工作原理是电磁感应，产生的电流叫做感应电流，故选项B错误；水从高处下落的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能，故选项C错误；能量在利用过程中，总会有一部分能量未被利用而损失掉，所以能源的利用率不会达到100%，故选项D错误。
9.（2022·广西河池）贵南高铁北起贵州贵阳市，途经广西河池市，南至广西南宁市，是广西境内第一条设计速度为350 km/h的客运专线，预计2023年年底建成通车。
（1）若通车后，一列长200 m的动车组以 60 m/s的速度匀速通过一座长 1 000 m的高架桥，该列动车组通过高架桥所用的时间为多少
（2）若动车组以80 m/s的速度匀速运动时电动机的总输出功率为5 600 kW，则此时动车组受到的阻力为多大
（3）位于河池市境内的界子良风电场于2021年初成功实现40台风机并网发电。已知当地每秒每平方米面积吹过的风的能量约为200 J，若风机有效迎风总面积约为2.0×104 m2，风机把风能转换为电能的效率为25%。请估算一台风机一天的发电量可以供一列总输出功率为4 800 kW的动车组以250 km/h的速度运动多远的距离 （忽略其他能量损耗）
解：（1）列车全部通过高架桥行驶的路程为
s＝s桥＋s车＝1 000 m＋200 m＝1 200 m
列车全部通过高架桥所需的时间为
t＝＝＝20 s
（2）由二力平衡的条件可知，列车行驶时受到的阻力与其动力大小相等，由P＝＝＝Fv
可得列车行驶时受到的阻力为
f =F= = =7× 104 N
（3）由题意可知一台风机一天产生的电能为
W=200 J/(m2·s)×2×104 m2×24×3 600 s××25%＝2.16×109 J
这些电能可供动车组运行的时间为t1＝＝=450 s=0.125 h
动车组运行的距离为
s1=v1t1=250 km/h×0.125 h=31.25 km
拓展延伸
10.（2022·广西桂林）用电能驱动的电动汽车，方便了广大市民的绿色出行。某新型纯电动汽车说明书中有如下表格。
请根据表格中的参数解答以下几个问题。计算过程中：车上仅有司机1人，车与人的总质量以 900 kg计；实际可利用的电能以电池总电能的80% 计；忽略动力以外的电能消耗；g取10 N/kg。
装备质量 电池总电能 电池输出电压 续航里程
850 kg 40 kW·h 240 V 360 km
注意：电池电能剩余20%时必须立即充电
（1）当汽车以18 m/s的速度匀速行驶时，阻力刚好是车与人总重的2%，那么此时的阻力是多 少牛
（2）请通过计算判断，电池可利用的电能是否能让汽车以18 m/s的速度匀速完成续航里程
（3）如果汽车匀速行驶时受到的阻力始终与速度的平方成正比，那么汽车以刚好能匀速完成续航里程的速度行驶时，电池的输出电流是多少安
装备质量 电池总电能 电池输出电压 续航里程
850 kg 40 kW·h 240 V 360 km
注意：电池电能剩余20%时必须立即充电
（1）当汽车以18 m/s的速度匀速行驶时，阻力刚好是车与人总重的2%，那么此时的阻力是多少牛
装备质量 电池总电能 电池输出电压 续航里程
850 kg 40 kW·h 240 V 360 km
注意：电池电能剩余20%时必须立即充电
解：（1）车受到的重力为
G=mg=900 kg×10 N/kg=9×103 N
依题意，车速为18 m/s时车受到的阻力为
f1=2%G=20%×9×103N=180 N
（2）请通过计算判断，电池可利用的电能是否能让汽车以18 m/s的速度匀速完成续航里程
装备质量 电池总电能 电池输出电压 续航里程
850 kg 40 kW·h 240 V 360 km
注意：电池电能剩余20%时必须立即充电
（2）由牛顿第一定律可知，汽车以18 m/s的速度匀速行驶时，牵引力大小为F1=f1=180 N
完成续航里程需要做的功为W1=F1s=180 N×360×103 m=6.48×107 J
蓄电池可提供的电能为W=40 kW·h×80%=1.152×108 J
因W>W1，故能以该速度完成续航里程。
（3）如果汽车匀速行驶时受到的阻力始终与速度的平方成正比，那么汽车以刚好能匀速完成续航里程的速度行驶时，电池的输出电流是多少安
装备质量 电池总电能 电池输出电压 续航里程
850 kg 40 kW·h 240 V 360 km
注意：电池电能剩余20%时必须立即充电
（3）由W=Fs可得，电池可利用的电能能使汽车刚好完成续航里程时汽车受到的阻力为
f2=F2= ==320 N
由题给信息可知，汽车所受阻力与其速度的平方成正比，
则有=，代入数据有 =
解得v2=24 m/s
汽车以速度v2行驶时，汽车的机械功率为
P机械=f2v2=320 N×24 m/s=7 680 W
装备质量 电池总电能 电池输出电压 续航里程
850 kg 40 kW·h 240 V 360 km
注意：电池电能剩余20%时必须立即充电
忽略动力以外的电能消耗，则电动机的电功率为
P电=P机械=7 680 W
由P=UI可得，电池的输出电流为
I===32 A
装备质量 电池总电能 电池输出电压 续航里程
850 kg 40 kW·h 240 V 360 km
注意：电池电能剩余20%时必须立即充电

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