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建议用时：40 分钟，满分：100 分
一、选择题（本大题共 12 题，每题 4 分，共 48 分。在每题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）
1 ．三峡水电站是当今世界上装机容量最大的水电站，三峡大坝横跨长江，雄伟壮丽（如图）。下列说法错误的是 ( )
A ．水力发电是将机械能转化为电能
B ．利用大坝提高水位的目的是储存更多机械能
C ．大力发展水力发电是因为水能是可再生能源
D ．水力发电说明能量的转化和转移，不都是有方向性的
2．敦煌首航熔盐塔式光热电站，如图所示，成千上万的定日镜把太阳光反射到位于塔顶的吸热器，熔盐被加热后通过管道输送到高温储罐中储存，需要发电时，高温储罐中的熔盐被泵送到热交换器，与水进行热交换使水变成高温高压的蒸汽，蒸汽驱动涡轮机旋转，涡轮机连接发电机，从而产生电能。下列说法正确的是 ( )
A ．熔盐光热发电是将电能转化为机械能 B ．电能是一次能源，太阳能是二次能源
C ．熔盐吸收热量升温的目的是储蓄内能 D ．热量可以自发地从水传到高温的熔盐
3 ．如图甲所示，重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放，能量转化过程如图乙所示。下列有关说法正确的是 ( )
A ．该重力储能系统是永动机
B ．图乙空白处的能量形式是机械能
C ．提升重物过程中，能量的总量会减少
D ．不同形式的能量可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的
4．2025 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。关于核能的说法正确的是 ( )
第二十二章 能源与可持续发展 提升卷（学生版）
第 1 页 共 14 页
A ．核能是化学能 B ．使用核能没有任何安全风险
C ．核能是不可再生能源 D ．核电站使用核能一定会对环境带来严重污染
5 ．以下各种形式的能源中可作为理想能源的是 ( )
A ．太阳能 B ．天然气 C ．石油 D ．煤炭
6．2025 年 4 月 10 日，日本开始福岛核电站发生核泄漏后第 12 轮核污染水排海，该事件会影响到全球海洋环境、食品安全和人类健康等方面，我国全面暂停进口原产地为日本的水产品，以下分析正确的是 ( )
A ．核能是可再生能源
B ．福岛核电站是利用聚变产生能量
C ．核污染水仍具有放射性，但人类食用排海周边生物不影响健康
D ．福岛核电站发电的能量转化是：核能→ 电能
7 ．下列有关能量的分析，不正确的是 ( )
A ．图-1 ：太阳能风扇帽的太阳能电池将太阳能转化为电能
B ．图-2 ：原子弹爆炸的原理是核聚变
C ．图-3 ：潮汐能是一种可再生能源
D ．图-4 ：常温下杯中的冰块不会变多，只能变少，说明能量的转移具有方向性
8 ．如图为核能发电过程，正确的是 ( )
A ．核能是可再生能源 B ．环节①发生的是核聚变反应
C ．M 装置是电动机 D ．环节②主要通过做功使内能减少
9 ．下图为某核电站的发电流程图，关于核电站发电的过程，下列说法正确的是 ( )
A ．核反应堆中，发生的是核裂变 B ．核反应堆中，将核能转化为电能
C ．汽轮机工作时，将内能转化为电能 D ．发电机工作时，将内能转化为电能10 ．下面应用中与太阳内部的核反应方式一样的是 ( )
A ．氢弹 B ．原子弹 C ．核动力潜艇 D ．核电站
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11 ．如图所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“ 东方超环”取得重大突破，创造世界新纪录，在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“ 东方超环” 的反应原理与太阳类似。下列有关说法正确的是 ( )
A ．利用“ 东方超环”反应原理可制作氢弹 B ．核能是可再生能源
C ．“ 东方超环”是利用核裂变产生核能的 D ．太阳是通过做功的方式向地球辐射能量
12．如图所示为一款爆闪警示灯，常放置在存有安全隐忠的危险路段，通过有规律的爆闪，起到有效的警示作用。太阳能电池板给蓄电池充电，蓄电池再给 LED 红蓝灯供电，则下列说法正确的是 ( )
A ．太阳能来自太阳内部发生的核聚变
B ．太阳能电池板的主要材料硅是导体
C ．警示灯工作时，将光能转化为电能
D ．当太阳能电池板给蓄电池充电时，蓄电池相当于电源
二、填空题（共 4 题，每空 3 分，共 27 分）
13．一家火锅店用某种材质的纸折成火锅，加上水，放在点燃的天然气炉上涮菜，如图所示。天然气属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。若纸锅中水的质量为 1kg ，水温从20o C 升高到100 C ，则水需要吸收 J 的热量。[已知水的比热容为4.2 x 103 J / (kg . C) ]
14 ．我国在潮汐发电领域已取得重大成就， 自主研发制造的首台LHD 兆瓦级潮流能“奋进号”发电机组，率先实现兆瓦级大功率稳定并网发电，入选 2024 年全球海洋能二十大亮点工程。小铁同学想了解海洋能源在生活中的应用。
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首先他了解了潮汐发电的相关知识，潮汐能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。潮汐发电过程中，涨潮阶段海水涌入水库，退潮阶段海水流出，退潮过程中发电机将 转化为电能。某次退潮过程中海水重力做功2.0 × 1010J ，其中 50%转化为电能，则本次退潮发电 J。
15 ．“华龙一号”是我国自主三代核电技术，2024 年 11 月 20 日 23 时 50 分，位于福建省漳州核电站 1 号机组汽轮发电机组首次核蒸汽冲转一次成功，它利用现行主流的核电站发电方式，通过可控的 （选填“核裂变”或“核聚变”）将核能转化为电能。太阳内部也同样释放巨大的核能，核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
16．原子是由带正电的原子核和带 电的核外电子构成的；如图，核电站可以利用 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放的核能进行发电。
三、计算题（共 2 题，第 17 题 12 分，第 18 题 13 分，共 25 分）
17．为了实现“ 既要家里暖，又要天空蓝”，我国海阳核电厂在利用核能发电的同时给居民供暖，发生核反应后产生大量的热，单个机组核燃料在反应堆容器内发生核反应时的产热功率为 5×109W，一回路和二回路是两个互不相通的水循环回路，一回路的水流过核燃料反应堆的堆芯，在蒸汽发生器中将热量传递给二回路的水，然后流回堆芯。二回路的水在蒸汽发生器中受热，水蒸气做功推动汽轮机发电，做功后的水蒸气冷凝后返回蒸汽发生器。核能供暖是将发电之后的低品位余热取出来通过管道送给居民。单个机组，每秒提供的电能为 E1 ；若在供电的同时进行供暖，每秒提供的电能 E2 ＝1.21×109J 、热量 Q ＝2×108J ，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了 3.2%。
(1)核燃料反应堆中的铀﹣235 是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
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(2)标准煤的热值为 3×107J/kg，若单个机组核反应堆工作 1h 释放的热量由燃烧标准煤提供，需要完全燃烧多少吨标准煤？
(3)单个机组，如果仅供电，发电机输出电能的功率为多少千瓦？
18．某地建设了一个太阳能与风能综合发电系统，以充分利用当地丰富的太阳能和风能资源。太阳能发电系统由光伏板组成，风能发电系统由风力发电机组成。以下是该系统的一些参数和数据：
太阳能发电系统 光伏板总面积：500m2
每小时每平方米接收的太阳辐射能：1.5 × 106 J
光能转化为电能的效率：20%
风能发电系统 单个风力发电机组的平均发电功率：80kW
风能发电系统的总功率：250kW
储能电池 充、放电效率：90%
用户需求 平均每小时用电量：1.8 × 106 J
系统需保证至少连续供电 10 小时
(1)风能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；
(2)若某天光照时长为 8 小时，且风速稳定满足风能发电系统的正常运转，这段时间内太阳能与风能发电系统的总发电量是多少？
(3)为了进一步提高能源利用效率，当地政府计划在该系统中的储能电池旁增设一座燃煤锅炉作为备用能源。已知燃煤的热值为2.5 × 107 J/kg ，锅炉的热效率为30% 。
①若某日太阳能和风能发电量不足，需要锅炉燃烧 500kg 的煤来补充能量。锅炉实际能够利用的热量是多少？
②若在某一时间内该综合发电系统总发电量为2 × 107 J ，这些能量先为储能电池充电，储能电池再将电能供给用户使用，则储能电池的电能是否足够满足用户需求？请通过计算说明。
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建议用时：40 分钟，满分：100 分
一、选择题（本大题共 12 题，每题 4 分，共 48 分。在每题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）
1 ．三峡水电站是当今世界上装机容量最大的水电站，三峡大坝横跨长江，雄伟壮丽（如图）。下列说法错误的是 ( )
A ．水力发电是将机械能转化为电能
B ．利用大坝提高水位的目的是储存更多机械能
C ．大力发展水力发电是因为水能是可再生能源
D ．水力发电说明能量的转化和转移，不都是有方向性的
【答案】D
A．在水力发电过程中，流动的水具有机械能（动能和重力势能），水流推动水轮机转动，水轮机带动发电机发电，从而将机械能转化为电能，故 A 正确，不符合题意；
B ．大坝提高水位后，水相对于下游具有更大的重力势能，而重力势能属于机械能的一种形式。当需要发电时，高处的水落下，重力势能转化为动能，进而推动水轮机发电，所以提高水位是为了储存更多机械能以便后续转化为电能，故 B 正确，不符合题意；
C ．水能是依靠自然界的水循环来不断补充的，只要地球上存在水循环，水就能不断地从高处流向低处，具备重新发电的条件，所以水能是可再生能源，大力发展水力发电有利于可持续发展，故 C正确，不符合题意；
D．机械能和电能可以互相转化，能量的转化、能量的转移，都是具有方向性，故 D 错误，符合题意。故选 D。
2．敦煌首航熔盐塔式光热电站，如图所示，成千上万的定日镜把太阳光反射到位于塔顶的吸热器，熔盐被加热后通过管道输送到高温储罐中储存，需要发电时，高温储罐中的熔盐被泵送到热交换器，与水进行热交换使水变成高温高压的蒸汽，蒸汽驱动涡轮机旋转，涡轮机连接发电机，从而产生电能。下列说法正确的是 ( )
A ．熔盐光热发电是将电能转化为机械能 B ．电能是一次能源，太阳能是二次能源
C ．熔盐吸收热量升温的目的是储蓄内能 D ．热量可以自发地从水传到高温的熔盐
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【答案】C
A ．熔盐光热发电是通过熔盐吸收太阳能转化为内能，驱动涡轮发电机发电，即熔盐光热发电最终是将太阳能转化为电能，故 A 错误；
B ．太阳能可以直接从自然界获取，属于一次能源，电能需要消耗一次能源才能得到，属于二次能源，故 B 错误；
C ．熔盐吸收热量，温度升高，内能增大， 目的是储蓄内能，故 C 正确；
D ．热传递的方向是热量从高温物体传递到低温物体，所以热量不能自发地从水传到高温的熔盐，故 D 错误。故选 C。
3 ．如图甲所示，重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放，能量转化过程如图乙所示。下列有关说法正确的是 ( )
A ．该重力储能系统是永动机
B ．图乙空白处的能量形式是机械能
C ．提升重物过程中，能量的总量会减少
D ．不同形式的能量可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的
【答案】B
AB ．重力储能系统储能时提升重物，将电能转化为机械能，释能时放下重物，将机械能转化为电能。储存或释放能量的过程中因摩擦等会损失一部分能量，无法实现 100%能量转换效率，不是永动机。故 A 错误，B 正确；
C ．由能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，在转化和转移的过程中，能的总量保持不变，故 C 错误；
D ．能量转化具有方向性，如热量自发从高温物体传向低温物体，不能自发反向传递。故 D 错误。故选 B。
4．2025 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。关于核能的说法正
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确的是 ( )
A ．核能是化学能
C ．核能是不可再生能源【答案】C
B ．使用核能没有任何安全风险
D ．核电站使用核能一定会对环境带来严重污染
A ．核能是原子核发生裂变或聚变时释放的能量，属于原子核内部的能量变化；而化学能属于原子层面的变化释放的能量，两者本质不同，因此核能不是化学能，故 A 错误；
B ．核能使用存在潜在安全风险，如核泄漏、核事故（如福岛核电站事故）、放射性废料处理等问题，故 B 错误；
C ．不可再生能源是指短期内无法自然再生或补充的能源。核能依赖于铀、钍等有限矿物资源，这些资源开采后无法在人类时间尺度内再生，因此核能属于不可再生能源，故 C 正确；
D ．核电站正常运行时，主要通过核反应产生热量发电，不排放温室气体（如二氧化碳），污染相对较小，若管理得当，一般不会带来严重污染，故 D 错误。故选 C。
5 ．以下各种形式的能源中可作为理想能源的是 ( )
A ．太阳能 B ．天然气 C ．石油 D ．煤炭
【答案】A
太阳能取之不尽、用之不竭，清洁无污染，是一种理想的能源；天然气燃烧会产生二氧化碳等温室气体，且属于不可再生能源，不是理想能源；石油燃烧会产生大量的污染物，如二氧化硫、氮氧化物等，并且是不可再生能源，不是理想能源；煤炭燃烧会释放出大量的烟尘、二氧化硫等污染物，对环境造成严重污染，同时也是不可再生能源，不是理想能源。故 BCD 不符合题意，A 符合题意。故选 A。
6．2025 年 4 月 10 日，日本开始福岛核电站发生核泄漏后第 12 轮核污染水排海，该事件会影响到全球海洋环境、食品安全和人类健康等方面，我国全面暂停进口原产地为日本的水产品，以下分析正确的是 ( )
A ．核能是可再生能源
B ．福岛核电站是利用聚变产生能量
C ．核污染水仍具有放射性，但人类食用排海周边生物不影响健康
D ．福岛核电站发电的能量转化是：核能→ 电能
【答案】D
A ．核能是不可再生能源，故 A 错误；
B ．福岛核电站是利用核裂变产生的能量，故 B 错误；
C．核污染水仍具有放射性，一旦排放后，在海洋环境中，放射性物质会通过食物链最终进入人体，人类食用排海周边生物会影响健康，故 C 错误；
D ．在核能发电的过程中，核能先转化为水的内能，产生高温高压的蒸气，再推动汽轮机做功，将内能转化为机械能，汽轮机带动发电机，将机械能转化为电能，福岛核电站发电的能量转化是：核能→ 电能，故 D 正确。故选 D。
7 ．下列有关能量的分析，不正确的是 ( )
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A ．图-1 ：太阳能风扇帽的太阳能电池将太阳能转化为电能
B ．图-2 ：原子弹爆炸的原理是核聚变
C ．图-3 ：潮汐能是一种可再生能源
D ．图-4 ：常温下杯中的冰块不会变多，只能变少，说明能量的转移具有方向性
【答案】BA.太阳能风扇帽的太阳能电池，其核心功能是将接收到的太阳能转化为电能，为风扇运转提供能量。故 A 正确，不符合题意；
B.原子弹爆炸的原理是核裂变，同时释放出巨大能量，故 B 错误，符合题意；
C.潮汐能是由月球和太阳对地球海水的引力作用引起的潮汐现象所产生的能量。由于潮汐现象是周期性重复出现的自然现象，潮汐能可以持续再生，属于可再生能源，故 C 正确，不符合题意；
D.常温下杯中的冰块不会变多，只能变少，是因为冰块会吸收周围环境的热量熔化成水，而热量只能自发地从高温物体（周围环境）转移到低温物体（冰块），不会反向自发转移，这体现了能量转移的方向性。故 D 正确，不符合题意。故选 B。
8 ．如图为核能发电过程，正确的是 ( )
A ．核能是可再生能源 B ．环节①发生的是核聚变反应
C ．M 装置是电动机 D ．环节②主要通过做功使内能减少
【答案】DA ．核燃料是有限的自然资源，属于不可再生能源，故 A 错误；
B ．核反应堆发生的是核裂变反应，故 B 错误；
C ．将机械能转化为电能的装置是发电机，所以 M 装置是发电机，故 C 错误；
D ．环节②是蒸汽推动汽轮机转动，将内能转化为机械能，这个过程中蒸汽对外做功，内能减少，故 D 正确。故选 D。
9 ．下图为某核电站的发电流程图，关于核电站发电的过程，下列说法正确的是 ( )
A ．核反应堆中，发生的是核裂变 B ．核反应堆中，将核能转化为电能
C ．汽轮机工作时，将内能转化为电能 D ．发电机工作时，将内能转化为电能
【答案】A
A ．利用核能的方式是核裂变和核聚变，核反应堆中，发生的是核裂变，故 A 正确；
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B ．核反应堆中，将核能转化为内能，故 B 错误；
C ．汽轮机工作时，将内能转化为机械能，故 C 错误；
D ．发电机工作时，将机械能转化为电能，故 D 错误。故选 A。
10 ．下面应用中与太阳内部的核反应方式一样的是 ( )
A ．氢弹 B ．原子弹 C ．核动力潜艇 D ．核电站
【答案】A太阳内部发生的是核聚变；
A ．氢弹是利用核聚变释放的核能，和太阳内部的核聚变方式一样，故 A 符合题意；
BCD ．原子弹、核动力潜艇、核电站都是利用核裂变释放的核能，与太阳内部的核反应方式不同，故 BCD 不符合题意。故选 A。
11 ．如图所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“ 东方超环”取得重大突破，创造世界新纪录，在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“ 东方超环” 的反应原理与太阳类似。下列有关说法正确的是 ( )
A ．利用“ 东方超环”反应原理可制作氢弹 B ．核能是可再生能源
C ．“ 东方超环”是利用核裂变产生核能的 D ．太阳是通过做功的方式向地球辐射能量
【答案】AAC．“ 东方超环”发生的是热核反应，属于核聚变，氢弹就是应用了核聚变，利用“ 东方超环”反应原理可制作氢弹，故 A 正确，C 错误；
B．产生核能的核原料在地球上的储存是有限的，使用后不能得到补充，因此核能是不可再生能源，故 B 错误；
D ．太阳是通过热传递的方式向地球辐射能量，故 D 错误。故选 A。
12．如图所示为一款爆闪警示灯，常放置在存有安全隐忠的危险路段，通过有规律的爆闪，起到有效的警示作用。太阳能电池板给蓄电池充电，蓄电池再给 LED 红蓝灯供电，则下列说法正确的是
( )
A ．太阳能来自太阳内部发生的核聚变
B ．太阳能电池板的主要材料硅是导体
C ．警示灯工作时，将光能转化为电能
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D ．当太阳能电池板给蓄电池充电时，蓄电池相当于电源
【答案】A
A．太阳内部不停地发生核聚变反应，同时释放出大量的热量，这是太阳能量的主要来源，故 A 正确；
B ．太阳能电池板的主要材料硅是半导体，而不是导体，故 B 错误；
C ．警示灯工作时，LED 灯消耗电能，将电能转化为光能，故 C 错误；
D ．当太阳能电池板给蓄电池充电时，蓄电池是消耗电能的，相当于用电器，而不是电源，故 D错误。故选 A。
二、填空题（共 4 题，每空 3 分，共 27 分）
13．一家火锅店用某种材质的纸折成火锅，加上水，放在点燃的天然气炉上涮菜，如图所示。天然气属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。若纸锅中水的质量为 1kg ，水温从20o C 升高到100 C ，则水需要吸收 J 的热量。[已知水的比热容为4.2 x 103 J / (kg . C) ]
【答案】 不可再生 3.36x 105
[ 1]天然气不能源源不断地从自然界获得，也不可重复利用，故天然气属于不可再生能源。
[2]水吸收的热量Q吸 = cm (t - t0) = 4.2 x 103 J / (kg . C)x 1kgx (100 C - 20 C) = 3.36x 105 J
14 ．我国在潮汐发电领域已取得重大成就， 自主研发制造的首台LHD 兆瓦级潮流能“奋进号”发电机组，率先实现兆瓦级大功率稳定并网发电，入选 2024 年全球海洋能二十大亮点工程。小铁同学想了解海洋能源在生活中的应用。
首先他了解了潮汐发电的相关知识，潮汐能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。潮汐发电过程中，涨潮阶段海水涌入水库，退潮阶段海水流出，退潮过程中发电机将 转化为电能。某次退潮过程中海水重力做功2.0 x 1010J ，其中 50%转化为电能，则本次退潮发电 J。
【答案】 可再生 机械能 1.0×1010
[ 1]潮汐能可以从自然界源源不断获取，属于可再生能源。
[2]退潮过程中发电机利用电磁感应原理将机械能转化为电能。
[3]本次退潮产生的电能为W = 50%x 2.0 x 1010 J = 1.0x 1010 J
15 ．“华龙一号”是我国自主三代核电技术，2024 年 11 月 20 日 23 时 50 分，位于福建省漳州核电站 1 号机组汽轮发电机组首次核蒸汽冲转一次成功，它利用现行主流的核电站发电方式，通过可控
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的 （选填“核裂变”或“核聚变”）将核能转化为电能。太阳内部也同样释放巨大的核能，核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 核裂变 一次
[ 1]核电站发电方式，通过可控的核裂变释放大量核能，将核能转化为电能。
[2]一次能源指自然界中直接获取、未经加工转换的能源，核燃料可直接从自然界开采，因此核能属于一次能源。
16 ．原子是由带正电的原子核和带 电的核外电子构成的；如图，核电站可以利用 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放的核能进行发电。
【答案】 负 核裂变
[ 1]原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成。
[2]核裂变是可控的，核电站利用核裂变释放核能进行发电。
三、计算题（共 2 题，第 17 题 12 分，第 18 题 13 分，共 25 分）
17．为了实现“ 既要家里暖，又要天空蓝”，我国海阳核电厂在利用核能发电的同时给居民供暖，发生核反应后产生大量的热，单个机组核燃料在反应堆容器内发生核反应时的产热功率为 5×109W，一回路和二回路是两个互不相通的水循环回路，一回路的水流过核燃料反应堆的堆芯，在蒸汽发生器中将热量传递给二回路的水，然后流回堆芯。二回路的水在蒸汽发生器中受热，水蒸气做功推动汽轮机发电，做功后的水蒸气冷凝后返回蒸汽发生器。核能供暖是将发电之后的低品位余热取出来通过管道送给居民。单个机组，每秒提供的电能为 E1 ；若在供电的同时进行供暖，每秒提供的电能 E2 ＝1.21×109J 、热量 Q ＝2×108J ，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了 3.2%。
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(1)核燃料反应堆中的铀﹣235 是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
(2)标准煤的热值为 3×107J/kg，若单个机组核反应堆工作 1h 释放的热量由燃烧标准煤提供，需要完全燃烧多少吨标准煤？
(3)单个机组，如果仅供电，发电机输出电能的功率为多少千瓦？
【答案】(1)不可再生；(2)600；(3)1.37×106kW
（1）核燃料中铀‐235 的储量有限，无法通过自然过程在短期内补充，故为不可再生。
（2）单个机组反应堆 1 h 内释放的总热量，由功率可得Q = Pt = 5 × 109 W × 3600s = 1.8 × 1013J若这些热量全部由燃烧标准煤提供，已知标准煤热值为 3×10 J/kg ，则所需标准煤质量为
（3）每秒仅供电提供电能EJ ，单个机组，如果仅供电，发电机输出电能的功率P W
18．某地建设了一个太阳能与风能综合发电系统，以充分利用当地丰富的太阳能和风能资源。太阳能发电系统由光伏板组成，风能发电系统由风力发电机组成。以下是该系统的一些参数和数据：
太阳能发电系统 光伏板总面积：500m2
每小时每平方米接收的太阳辐射能：1.5 × 106 J
光能转化为电能的效率：20%
风能发电系统 单个风力发电机组的平均发电功率：80kW
风能发电系统的总功率：250kW
储能电池 充、放电效率：90%
用户需求 平均每小时用电量：1.8 × 106 J
系统需保证至少连续供电 10 小时
(1)风能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；
(2)若某天光照时长为 8 小时，且风速稳定满足风能发电系统的正常运转，这段时间内太阳能与风能发电系统的总发电量是多少？
(3)为了进一步提高能源利用效率，当地政府计划在该系统中的储能电池旁增设一座燃煤锅炉作为备用能源。已知燃煤的热值为2.5 × 107 J/kg ，锅炉的热效率为30% 。
①若某日太阳能和风能发电量不足，需要锅炉燃烧 500kg 的煤来补充能量。锅炉实际能够利用的热量是多少？
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②若在某一时间内该综合发电系统总发电量为2 x 107 J ，这些能量先为储能电池充电，储能电池再将电能供给用户使用，则储能电池的电能是否足够满足用户需求？请通过计算说明。
【答案】(1)可再生；(2)8.4 x 109 J ；(3)①3.75x 109 J ；②储能电池的电能足够满足用户需求
（1）可再生能源是指自然界中可以不断利用、循环再生的一种能源，风能属于可再生能源。
（2）太阳能发电系统的总发电量E阳 = 500m2 x 1.5 x 106 J/(h . m2)x 8hx 20% = 1.2 x 109 J风能发电系统的总发电量E风 = 250kW x 8h = 7.2 x 109 J
所以，太阳能与风能发电系统的总发电量E = 1.2 x 109 J + 7.2 x 109 J = 8.4 x 109 J
（3）①燃煤锅炉的实际利用热量Q = 2.5 x 107 J/kg x 500kg x 30% = 3.75x 109 J
②储能电池的实际输出能量Q输出 = 2 x 107 Jx 90% = 1.8 x 107 J
用户需求的总能量 = 平均每小时用电量x连续供电时长 = 1.8 x 106 J/hx 10h = 1.8 x 107 J
因此，储能电池的电能足够满足用户需求。
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