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专题22能源与可持续发展
考点解读 《能源与可持续发展》作为义务教育阶段物理教学的最后一章，起着至关重要的压轴作用。它使得义务教育阶段物理教学的目的在此达到高潮，物理教育教学的意义得以充分的体现。从知识方面看，对能量、能源及转化有全面的认识。从价值观方面看，培养了学生的节能意识和环保意识，对于能源的开发利用有可持续发展的意识。 本章以“能量”作为主线之一，也贯穿在整套教材当中。本章在前面学过的各种能的知识基础之上，对能源知识做了常识性的介绍，对“能量”概念进行了简单的回顾和总结。
【母题1】（2023 内蒙古）关于能量和能源，下列说法正确的是　　
A．电能是一次能源
B．太阳释放的能量是核裂变产生的
C．水力发电是将水的机械能转化为电能
D．煤、石油、天然气都是可再生能源
【答案】
【分析】（1）能从自然界直接获取的是一次能源，需要通过一次能源的消耗来获得的能源，叫二次能源；
（2）太阳释放的能量是氢聚变产生的；
（3）水力发电机发电时是把机械能转化为电能；
（4）煤、石油、天然气都是化石能源，不能在短时间内形成，是不可再生能源。
【解答】解：、电能需通过消耗一次能源才能获得，是二次能源，故错误；
、太阳释放的能量是氢核聚变产生的，故错误；
、水力发电机发电时是将水的机械能转化为电能，故正确；
、煤、石油、天然气都是化石能源，不能在短时间内形成，是不可再生能源，故错误；
故选：。
【母题2】（2023 淄博）能源是人类生存和发展的基础，人类社会的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。关于能源的开发和利用，下列说法错误的是　　
A．核能是可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径
B．煤是不可再生能源，以煤为主要燃料的火电站容易造成环境污染
C．太阳能是一次能源，可直接利用且污染小，开发前景广阔
D．能量在利用的过程中，其转化和转移是有方向性的
【答案】
【分析】可再生能源可以在短时间内形成，不可再生能源不可在短时间内形成。清洁能源污染小，一次能源可以直接从自然界获取，能量的转化和转移是有方向性的。
【解答】解：．核能是不可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径，故错误；
．煤是不可再生能源，以煤为主要燃料的火电站容易造成环境污染，故正确；
．太阳能是可以直接获取的一次能源，可直接利用且污染小，开发前景广阔，故正确；
．能量在利用的过程中，其转化和转移是有方向性的，故正确。
故选：。
【母题3】（2023 镇江）开发和利用可再生能源，可实现人类社会的可持续发展。以下属于可再生能源的是　　
A．石油 B．天然气 C．煤 D．风能
【答案】
【分析】像水能、风能、太阳能、生物质能等都是能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源；像化石能源、核能等短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源。
【解答】解：石油、天然气、煤都属于不可再生能源，只有风能是可再生能源，故正确，错误。
故选：。
方法技巧 能源家族的成员种类繁多，而且新成员在不断地加入，只要能被人类所利用以获取有用能量的各种物质都可以加入能源家族中来。能源家族的成员按照不同的角度可以划分为不同的类别，具体有以下几种划分方式： 分类方法类别概念常见能源从能源的获取方式划分一次能源可以直接从自然界获得的能源化石能源、风能、水能、太阳能、地热能、生物质能、核能二次能源由一次能源直接或间接转化而来的能源电能、汽油、柴油、煤油、木炭等从能源的开发时间和利用状况划分常规能源已经大规模生产和广泛使用的能源煤、石油、天然气及水能等新能源刚开始利用或正在积极研究有推广的能源核能、太阳能、潮汐能、地热能等从能源是否可以再生划分不可再生能源不能在短期内从自然界得到补充的能源煤、石油、天然气、核能等可再生能源可以从自然界源源不断地获得的能源风能、水能、太阳能、生物质能、地热能、潮汐能等从对环境的影响划分清洁能源对环境无污染的能源太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等非清洁能源对环境有污染的能源煤、石油，柴薪等
注意：理解和判断的类别应注意的两个方面： （1）不可再生能源和“可再生能源”都是对于一次能源来说的； （2）常规能源和新能源的划分是相对的，它们的本质区别是利用时间上的差异。随着时间的推移和科技的进步，现在所说的新能源会逐渐称为常规能源。
【母题4】（2023 广州）某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对如图方框中能量形式判断正确的是　　
A．甲是“电能” B．乙是“太阳能” C．丙是“电能” D．丁是“机械能”
【答案】
【分析】（1）太阳能电池工作时将太阳能转化为电能。
（2）太阳能给蓄电池充电时将电能转化为化学能。
（3）蓄电池放电时将电能转化为其它形式的能量。
（4）路灯工作时将电能转化为光能和内能。
【解答】解：太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，其能量转化过程如下：太阳能电能化学能电能光能。故正确，错误。
故选：。
【母题5】（2023 益阳）太阳能是人类能源的宝库，下列有关太阳能的说法错误的是　　
A．太阳能是氢聚变释放的核能
B．我们今天开采的化石能源来自于上亿年前地球接收的太阳能
C．目前太阳能电池转化太阳能的效率非常高
D．太阳能电池是将太阳能转化为电能
【答案】
【分析】（1）太阳是一个巨大的核能火炉，每时每刻都在发生聚变反应，向周围释放出惊人的核能。
（2）化石能源来自于上亿年前地球接收的太阳能。
（3）目前太阳能的光电转换效率比较低。
（4）太阳能电池是将太阳能转化为电能。
【解答】解：、太阳能是氢聚变释放的核能，故正确；
、我们今天开采的化石能源来自于上亿年前地球接收的太阳能，故正确；
、目前太阳能电池转化太阳能的效率较低，故错误；
、太阳能电池是将太阳能转化为电能，故正确。
故选：。
【母题6】（2023 青海）如图所示，为纪念我国第一颗原子弹和氢弹的诞生，彰显不畏强暴、艰苦创业、勇攀高峰的“两弹一星”精神，2005年原子城被确定为全国爱国主义教育示范基地。关于原子弹和氢弹的说法中错误的是　　
A．氢弹利用了核聚变 B．原子弹利用了核裂变
C．核废料没有污染 D．原子核是由质子和中子组成
【答案】
【分析】（1）原子核是由质子和中子靠强大的核力紧密结合在一起的，一旦原子核分裂或聚合，就能释放出巨大的能量，这就是核能；
（2）获得核能的两种途径：核裂变和核聚变；一旦发生核泄漏事件，会产生放射性污染；
（3）原子弹及核电站都是利用了原子核的裂变释放能量，只不过原子弹对于裂变的速度不加控制，而核电站是控制裂变的速度让能量得以缓慢释放。
【解答】解：、氢弹利用了核聚变，故正确；
、原子弹利用了核裂变，故正确；
、一旦发生核泄漏事件，会产生放射性污染，故错误；
、原子核是由质子和中子组成，故正确；
故选：。
方法技巧 1.太阳能是一次能源中的可再生能源，还是清洁、无污染的新能源。太阳向外辐射的能量来自于其内部进行的热核反应（轻核聚变）。太阳能是人类的“能源之母”，除地热能、潮汐能和核能外，大部分能源如风能、水能、生物质能、化石能源等都来自于太阳能。人类直接利用太阳能的方式主要是用集热器把水等物质加热（光热转换）、用太阳能电池把太阳能转换成电能（光电转换）。 2.核能的两种获取方式的对比 比较核裂变核聚变定义质量较大的原子核分裂为较小的原子核的过程质量较小的原子核结合成较大的原子核的过程条件中子轰击质量较大的原子核超高温释放核能大小巨大更加巨大应用原子弹、核电站氢弹
1．（2023 青羊区模拟）推动“节能减排”工作，有助于实现我国提出的“碳中和、碳达峰”的目标。下列做法可行的是　　
A．倡导使用清洁能源代替传统能源
B．燃油汽车降价，提高汽车保有率
C．大力研发永动机，减少能源消耗
D．在全国各地都大力发展火力发电
【答案】
【分析】在使用能源时，总会对环境产生一定的影响，要尽可能多的减小对环境的污染。
【解答】解：、有助于实现我国提出的“碳中和、碳达标”的目标的是倡导使用清洁能源代替传统能源，故正确。
、汽车使用会对环境产生污染，故燃油汽车降价，提高汽车保有率是错误的做法，故错误。
、永动机不可能实现，故错误；
、火力发电会对环境造成污染，还浪费能源，故错误。
故选：。
2．（2023 碧江区 校级四模）人类的发展离不开能源，“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。为了保护地球这个人类共同的家园，下列能源中哪一种是我们更应该去积极开发和利用的？　　
A．煤 B．石油 C．天然气 D．太阳能
【答案】
【分析】（1）煤、石油、天然气这些化石能源，都属于不可再生能源，储量是有限的
（2）石油产品会造成大气污染，只能尽量减少使用，不能停止开采；
（3）太阳能是可再生能源，环保无污染，所以应该积极开发和利用。
【解答】解：（1）煤、石油、天然气这些化石能源，都属于不可再生能源，且对环境有污染，不适合积极开发和利用。错误。
（2）太阳能是可再生能源，环保无污染，所以应该积极开发和利用。
答案为。
3．（2023 黄州区校级模拟）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。例如：2017年，我国海域“可燃冰”（天然气水合物）首次开采成功；2020年深海潜水器“奋斗者”号实现海底水声定位；2021年，我国磁约束核聚变装置“东方超环”在7000万摄氏度下运行17.6分钟；2023年5信号的推广使用关于上述新科技成果，下列说法中正确的是　　
A．可燃冰属于可再生能源
B．“奋斗者”号水声定位主要是利用声音传递能量实现的
C．核聚变获得核能的方式与普通核电站一致
D．和通信信号的波在真空中传播的速度相同
【答案】
【分析】（1）化石能源属于不可再生能源；
（2）水声地位主要是利用声音来获取海底信息；
（3）现阶段核电站是利用核裂变获得核能；
（4）不同频率的电磁波在真空中的速度是相同的。
【解答】解：．可燃冰属于化石能源，是在开发利用后就不会在短时间内再次从自然界产生的能源，属于不可再生能源，故错误；
．水声定位主要是利用声音传递信息实现的，故错误；
．核聚变获得核能的方式与普通核电站不一致，现阶段核电站是利用核裂变获得核能，故错误；
．和信号都是利用电磁波传播信息的，所以它们在真空中的传播速度相同，都是，故正确。
故选：。
4．（2023 聊城三模）太阳能路灯系统可以保障阴雨天气15天以上正常工作。它是由光源、太阳能电池板、蓄电池等主要部分构成。下列说法正确的是　　
A．光源是由超导体材料制成的发光元件
B．太阳能电池板将太阳能转化为光能
C．太阳能是可再生能源，发电时产生的电能是一次能源
D．阴雨天路灯工作时，蓄电池是提供电能的装置
【答案】
【分析】（1）二极管是由半导体做成的器件，它具有单向导电性；
（2）判断能量转化时，要看消耗的能量和获得的能量分别是什么，总是减少的转化的增加的；
（3）一次能源：是指可以从自然界直接获取的能源；二次能源：是指无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源；可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源；不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源；
（4）电源是提供电能的装置。
【解答】解：、光源其核心元件是发光二极管，是由半导体材料制成的发光元件，故错误；
、太阳能电池板将太阳能转化为电能，故错误；
、太阳能是可以从自然界中源源不断地得到的能源，是可再生能源；发电时产生的电能是经过一次能源的消耗才能得到的能源，是二次能源，故错误；
、阴雨天路灯工作时，蓄电池是提供电能的装置，就是电源，故正确。
故选：。
5．（2023 苏州模拟）如图所示，“华龙一号”是我国具有自主知识产权的第三代核反应堆，设置了完善的严重事故预防和缓解措施，使核能的利用更安全，下列关于核能说法正确的是　　
A．核能可直接转化为电能
B．核反应堆是可控的链式反应装置
C．核能是一种可再生的能源
D．核能是原子内部的化学反应释放出来的能量
【答案】
【分析】（1）核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的。核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的；
（2）核能会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再生能源。
【解答】解：
、核电站的核心是核反应堆，它以铀为核燃料，核反应堆中发生的核裂变反应是可以控制的；核能会先转化为内能，然后内能对外做功，机械能转化为电能，故错误，正确；
、核能直接取自于地壳中的核物质，短时间得不到补充，是不可再生能源，故错误；
、核能是原子核发生裂变产生的能量，不是原子内部的化学反应释放出来的能量，故错误。
故选：。
6．（2023 天元区一模）科普小组同学调研了我省不同的发电站，如图所示，其中利用不可再生能源发电的是　　
A．太阳能发电站 B．东山风力发电站
C．永安燃煤发电站 D．水口水力发电站
【答案】
【分析】可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源．例：水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能。
不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源．例：化石能源（煤炭、石油、天然气）、核能。
【解答】解：太阳能发电站利用的能源是太阳能，太阳能属于可再生能源，故不符合题意；
风力发电站利用的能源是风能，风能属于可再生能源，故不符合题意；
火力发电站利用的能源是煤，煤属于不可再生能源，故符合题意；
水力发电站利用的能源是水能，水能属于可再生能源，故不符合题意。
故选：。
7．（2023 洛阳一模）近年来，我国科技领域取得了很多成就。下列说法中正确的是　　
A．“华龙一号”核电站的核反应堆中发生的链式反应是可控的
B．我国在南海开采的可燃冰属于可再生能源
C．“天问一号”火星探测器是通过超声波传递信息的
D．我国的铁基超导研究处于世界领先地位，超导体可用作输电导线、电热丝等
【答案】
【分析】（1）核电站是通过可控的核裂变反应来利用核能；
（2）能够短时间内从自然界源源不断得到补充的是可再生能源；短时间内从自然界得不到补充的是不可再生能源；
（3）声音不能在真空中传播，电磁波能在真空中传播；
（4）超导体的电阻为零，电流通过时几乎不产生热量，因此不能用于利用电流热效应工作的电器。
【解答】解：、“华龙一号”核电站的核反应堆中发生的链式反应是可控的核裂变反应，故正确；
、可燃冰开发使用后，会越来越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以可燃冰属于不可再生能源，故错误；
、声音不能在真空中传播，而电磁波能在真空中传播，因此天问一号火星探测器通过电磁波传递信息，故错误；
、超导材料没有电阻，不能应用于电热丝，但是可以应用于远距离输电线，故错误。
故选：。
8．（2023 凤庆县模拟）2023年1月18日，通泉风电项目26、28、29号风力发电机组顺利完成并网调试投入运行，为我省绿色能源产业发展作出贡献。下列关于能源的说法正确的是　　
A．风力发电过程中利用的风能是可再生能源
B．能量的转移是有方向性的，而能量的转化没有方向性
C．化石能源是不可再生能源，核能、水能、太阳能都是可再生能源
D．为了保护环境，控制和消除大气污染，应禁止使用化石能源
【答案】
【分析】（1）可以从自然界源源不断地得到的能源称之为可再生能源；一旦消耗就很难再生的能源称之为不可再生能源；
（2）能量的转移与转化是有方向性的；
（3）为了保护环境，控制和消除大气污染，应尽量减少使用化石能源。
【解答】解：、风能是由大气的流动形成的，风能可以从自然界源源不断获得，为可再生能源，故正确；
、能量转移和转化过程是有方向性的，是不可逆的，故错误；
、化石能源和核能均是不可再生能源，太阳能和水能都属于可再生能源，故错误；
、化石能源在使用过程中会产生大量废气，为了保护环境、控制和消除大气污染，应减少使用化石能源，而不是禁止，故错误。
故选：。
9．（2023 天心区校级模拟）节能减排、保护环境是全人类的共同责任，日常生活中以下做法合理的是　　
A．随意把废旧电池丢到垃圾桶中
B．将家中的电视机长时间处于待机状态
C．关停高能耗、高污染的工厂
D．将废水直接排放到江河中
【答案】
【分析】主要考查日常生活中节能环保的一些常见、合理性做法。
【解答】解：
．将废旧电池随手丢到垃圾桶中，会污染水体和土壤，不利于环境保护，故不符合题意；
．电视机处于待机状态时仍有部分元件在工作，仍会消耗电能，不合理，故不符合题意；
．关停高能耗、高污染的工厂，既可以节能减排，也可以保护环境，故符合题意；
．废水直接排放到江河中，会污染水资源，不合理，故不符合题意。
故选。
10．（2023 槐荫区三模）我国在新能源开发与利用方面走在了世界前列，为全球环境保护做出了巨大贡献。以下利用可再生能源发电的是　　
A．燃气发电 B．风能发电 C．核能发电 D．煤炭发电
【答案】
【分析】（1）可再生能源的概念：像风能、水能、太阳能等可以在自然界源源不断地得到，把它们称为可再生能源。
（2）不可再生能源的概念：化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源。
【解答】解：．燃气发电，燃气属于不可再生能源，故不正确；
．风能发电，风能属于可再生能源，故正确；
．核能发电，核能属于不可再生能源，故不正确；
．煤炭发电，煤炭属于不可再生能源，故不正确。
故选：。
11．（2023 叶县模拟）我国科技突飞猛进，发展速度振奋人心。下列关于如图所展示的4款车的说法正确的是　　
A．甲图：月球车所用的太阳能是通过核裂变释放出来的
B．乙图：氢能源公交车行驶时，氢燃料电池的电能转化为车的机械能
C．丙图：磁悬浮列车都是利用同名磁极相互排斥的原理工作的
D．丁图：北斗汽车与北斗卫星之间是通过超声波传递信息的
【答案】
【分析】（1）太阳能是原子核聚变时释放出的能量；
（2）氢能源公交车行驶时，氢燃料电池的电能转化为车的机械能；
（3）磁极间的作用规律：同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引；
（4）电磁波能传递信息；电磁波的传播不需要介质。
【解答】解：
、太阳能是原子核聚变时释放出的能量，故错误；
、氢能源公交车行驶时，氢燃料电池的电能转化为车的机械能，故正确；
、有的磁悬浮列车利用异名磁极互相吸引的原理将车身托起，使列车悬浮与铁轨是相互分离，故错误；
、卫星与地面的汽车之间通过电磁波传递信息，故错误。
故选：。
12．（2023 雨山区校级二模）下列说法正确的是　　
A．核能属于不可再生能源
B．飞机之所以能在天空翱翔，是因为浮力的作用
C．汽车限速可以减小惯性
D．北斗卫星定位系统是靠超声波来定位和导航的
【答案】
【分析】（1）煤、石油、核能是短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源；水能和风能可以从自然界源源不断的得到，是可再生能源；
（2）利用流体压强与流速的关系解释：机翼形状上凸下平，上下不对称，上方空气流速大，压强小，下方空气流速小压强大，形成向上的压强差，即产生了向上的升力；
（3）惯性和物体的质量有关，与速度无关；
（4）电磁波能够传递信息，也能传递能量。
【解答】解：．核燃料是短期无法再生的，是不可再生能源，故正确；
．机翼上表面弯曲，下表面平直，所以空气通过机翼上方的空气流速大，压强较小，机翼下方的空气流速小，压强大，使飞机受到一个向上的升力，故错误；
．在限速时，汽车的质量是不变的，所以惯性不变，故错误；
．北斗卫星定位系统是靠电磁波来定位和导航的，故错误。
故选。

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