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20.4 能源、环境与可持续发展 分层练习 (解析版)
基础过关练
一、能源与环境
1 ．下列不属于全球变暖造成的影响的是 ( )
A ．海平面上升 B ．使北极熊无家可归 C ．传染病发病率增加 D ．提高粮食产量
2 ．下列关于全球变暖的说法正确的是 ( )
A ．造成全球变暖的主要原因是SO2 等多种温室气体大量排放
B ．汽车排放的尾气是造成全球变暖的主要原因
C ．温室气体主要是由于大量使用煤炭、石油和天然气产生的
D ．太阳能不断地辐射到地球上使地球温度不断升高，导致全球变暖
3 ．水资源主要指的是_________ (选填“海水”或“淡水”) 资源。造成水资源危机的主要原因之一是 水污染，其污染源主要有：生活污水、_________废水、工业废物、生活垃圾等。
4 ．核能的优点和可能带来的问题：
(1) 核能的优点：核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源。利用核能发电不仅可以节省大 量的煤、石油等能源，而且用料省，运输方便。核电站运行时不会产生_________ 、二氧化硫和粉 尘等对大气和环境污染的物质，核电是一种比较_________ 的能源；
(2) 利用核能可能带来的问题：如果出现核泄漏会造成严重的_________环境污染。
二、“碳达峰”与“碳中和”
5 ．人类的发展离不开能源，实现“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。同学们对能源 的有关问题进行了讨论，下列说法正确的是 ( )
A ．太阳能电池可以将电能转化为太阳能 B ． 目前，核电站利用核聚变释放的核能发电
C ．煤、石油、天然气、地热能是可再生能源 D ．电动汽车替代燃油汽车，会减少碳的排放
6 ．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。对于能量和能源， 下列说法中正确的是 ( )
A ．现代生活离不开电，电能是一次能源
B ．提高能量转化效率是“节能减排”的重要措施之一
C ．新能源的开发和利用技术难、成本高，无实用价值
D ．能量既不能创造，也不会消灭，但能利用的能源是有限的，所以仍需节约能源
7 ．《中国制造 2025》提出：坚持清洁低碳导向，加快能源绿色低碳转型，提高清洁能源和非化石 能源消费比重。在煤、石油、风能三种能源中，属于清洁能源的是_________ ；为核电站提供能量 的装置是核反应堆，在核反应堆中发生的是_________ (选填“核裂变”或“核聚变”) 。
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8 ．如图所示，碳的耗用量称为“碳足迹” 。一般情况下，排放的二氧化碳越多，以及我们所使用的
消耗品。以下做法可以减少“碳足迹”的是 ( )
A ．减少一次性餐具的使用 B ．以私家车出行代替公共交通工具
C ．大量使用天然气等燃料 D ．将生活垃圾进行焚烧处理
三、“绿水青山就是金山银山”
9 ．“绿水青山就是金山银山” ，坚持节约资源和保护环境是我国的基本国策。应运而生的某节能混 合动力汽车采用汽油机和电动机作为动力源，在某段平直公路上只靠汽油机驱动，以 90km/h 的速 度匀速行驶，输出有用功率 P=50kW ，在临近十字路口时，驾驶员立刻松开油门，并启动发电机给 蓄电池充电，由于惯性，汽车又行驶了 30m ，正好停在路口。 (假设汽车在整个行驶过程中所受 阻力不变) 。
( 1)该混合动力汽车所用汽油机的燃料属于_________ (选填“一次”或“二次”) 能源，所用电动机的 工作原理是_________。
(2)上述过程中，汽车所受阻力为多少？在减速过程中，汽车克服阻力做功多少？
(3)若该混合动力汽车空车质量为 1000kg ，共有 4 个轮子，每个轮胎与地面的接触面积为 70cm2， 标准承载 400kg ，求标准承载时汽车对地面的压强 (g= 10N/kg) ；
(4)该混合动力汽车有哪些优点，从物理角度谈一谈。
10．“绿水青山就是金山银山” ，空气质量关系人民健康，其中 PM2.5 值是雾霾天气的重要参数。 某中学课外兴趣实验小组为了探究雾霾的形成与哪些因素有关，对此他们提出了以下猜想：
猜想一：可能与空气的湿度有关；
猜想二：可能与汽车尾气有关；
猜想三：可能与空气的流动有关； ( 1)“雾”是空气中的水蒸气液化形成的，该过程要_________ (选填“吸热”或“放热”) ；
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(2)为了验证猜想一，某中学课外兴趣实验小组选择了一些实验器材，对一天中不同时段的空气进
行了采样，采样时段与统计结果如下：
实验次数 PM2.5 (微克/立方米)
清晨 中午 傍晚
1 89 19 97
2 83 22 98
3 86 20 99
各小组的实验采样的地点_________ (选填“相同”或“不同”) ，为减少实验的误差，应对表中的数
据进行_________处理；
(3)在完成了以上探究后，得出了“湿度越低，雾霾越严重”的结论，你认为他的结论是否可靠？ _________ (选填“可靠“或“不可靠”) ，理由是____________________________________。
11．习近平总书记提出“绿水青山就是金山银山” ，倡导保护环境。光伏发电是将_________能转化 为电能；核能作为一种新能源，正在逐步被人们开发和利用，核电站是利用核能发电，其核燃料在 反应堆内是通过核_________ (选填“裂变”或“聚变”) 的方式，把核能转化为电能输送到国家电网， 供千家万户使用，核能是_________ (选填“可再生”或“不可再生”) 能源。
12．大伙房水库是辽宁省最大的水库，总库容约 21.87 亿立方米，它也是沈阳市重要的水源地。在 “绿水青山，就是金山银山”的科学发展理念指导下，某兴趣小组来到水库进行调研。
( 1)调研小组发现，水库的拦水坝被建成“上窄下宽”的形状，如图甲所示，原因是液体压强随_______ 的增加而增大。 (2)水的密度是水质的重要指标之一。图乙所为小组成员为测量水的密度所设计的仪器。其探尺由 空心软管加铅锤构成，使用时通过调节“提手”高度，使探尺“标记线”与水面齐平，由电表数据可得 水的密度。请你分析“a” 、 “b”两表的类型并在图乙中填上适当的电表 (电流表或电压表) 符号。
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(3)根据你所填的电表，电源电压恒定不变，当水的密度变大时，a 电表的示数_________ ，b 电表 的示数_________ 。 (以上三空均选填“变大”“变小”或“不变”)
(4)水中固体总溶解量 (TDS) 是水质的另一重要指标。图丙为 TDS 检测仪原理图 (R 为检测电阻)， 图丁为检测电阻 R 的阻值与水的 TDS 值之间的关系图，图戊为水质标准与 TDS 值的对应关系。图 丙中电源电压为 3V，定值电阻R0 为 50Ω，当电压表示数为2V 时，检测电阻R 的阻值为_________Ω， 水质标准为_________。
TDS 值(mg/L) 0~ 100 100~300 大于 300
水质标准 能直接饮用 不能直接饮用 不能饮用
图戊
13．为牢固树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念，我国在美丽乡村建设中大量使用了直接利 用太阳能的热水器、太阳能路灯等节能环保设备。根据你所学知识完成下列问题。
(1) 太阳能属于_________能源 (选填“可再生”或“不可再生”) 。某团队现在正在设想研发内置太 阳能电池板的新型屋顶瓦片，实现更好的节能。这种瓦片是通过_________ (选填“光电转化” 、“光 热转化”或“光化转化”) 方式直接利用太阳能的；
(2) 太阳能热水器利用真空热水管给水加热，如图某太阳能热水器接收太阳能的面积为 3m2 ，每 平方米面积上 1h 得到太阳辐射的能量平均为 5×106J ，其中 50%被真空热水管吸收，该热水器仅能 把吸收的能量的 42%转化为水的内能，则光照 6h 可以使热水器内初温为 15℃、质量为 100kg 的水 温度升高到多少_________℃？[ c水 = 4.2 103 J/(kg . OC) ]
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能力提升练
一、单选题
1 ．能源是人类生存和发展的基础。关于能源的开发和利用，下列说法错误的是 ( )
A ．涉及热现象的能量转化和转移是有方向性的
B ．太阳能是一次能源，可直接利用且污染小，开发前景广阔
C ．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
D ．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
2 ．人类社会的发展离不开能源的开发和利用，下列能源属于不可再生能源的是 ( )
A ．化石能源 B ．太阳能 C ．水能 D ．风能
二、多选题
3 ．随着科学技术的发展，下列情景已经实现的是 ( )
A ．四冲程汽油机工作时，可以使废气带走的能量减为零
B ．通过光缆通信实现空间站内航天员与地面指挥中心联系
C ．建造核电站通过可控核裂变反应释放核能
D ．通过降低物体的温度使分子的热运动减慢
4 ．由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长，开发新能源已成为全世界 的重要课题。下列关于能源及其利用的说法正确的是 ( )
A ．随着科学技术的快速发展，我国已建成了利用核聚变能量发电的核电站
B ．与煤炭、石油、天然气等能源相比，风能、水能、太阳能具有清洁环保的优点
C ．核能是不可再生能源，而风能、水能是可再生能源
D ．我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不重要
5 ．下列对应关系正确的是 ( )
A．物态变化及对应实例 B ．物理知识及其应用 C ．能量及相应说法 D ．物理现象及解释
凝固：冬天窗户玻璃上 的“冰花” 升华：冰棒冒“白气” 凝华：树枝上出现“雾 凇” 内能：可用来加热物体和 做功 紫外线：医院手术室消毒 电磁波：看电视换台是改 变电磁波的传播速度 太阳能：可再生能源 石油：不可再生能源 核能：一次能源 投影银幕用白色粗糙布 做成：产生漫反射并反射 所有色光 彩电多彩的画面： 由红、 绿、蓝三原色光混合而成 雨后彩虹：光的色散
A ．A B ．B C ．C D ．D
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三、填空题
6 ．我国最新建成的“华龙一号”核电站正式投入商业运行。它采用了先进的第三代核电技术，兼顾 了安全性与经济性。 目前核电站是通过核_________ (选填“裂变”或“聚变”) 的方式释放能量，核 能属于_________ (选填“可再生”或“不可再生”) 能源；核电站的大规模应用可显著减少温室气体 排放，助力实现“_________ 中和”目标。
7 ．电视广播、移动通信是用_________传递信号；太阳能属于_________ (选填“可再生”或“不可再 生”)能源。某太阳能热水器能使 100 kg 的水温度升高 50 ℃，那么这些水吸收的热量为_________J。 [水的比热容为 4.2×103 J/ (kg · ℃) ]
8 ．火箭工作时，依次开启助推发动机、一级发动机和二级发动机。这些发动机均依靠电子点火器 点火，则这些电子点火器一定是_________ (选填“串联”或“并联”) 的。“祝融号”火星车采用了蝴 蝶状太阳能电池阵列，太阳能电池可以把光能转化 _________能。
四、简答题
9 ．武威地处河西走廊东端，风能资源丰富，近年来大力发展风力发电，为当地经济发展和环境保 护做出了重要贡献。
( 1)风力发电是一种利用清洁能源的发电方式，与传统的火力发电相比，它有哪些优点？请列举两 点；
(2)武威地区大力发展风力发电，对当地经济和环境有哪些积极影响？请简要说明。
五、综合题
10．( 1)如图所示，风力发电机靠叶片在风力的推动下转动，带动发电机发电，把风的机械能转化 为________ ，这种能量是________ (选填“一次能源”或“二次能源”) ，它可以使电动机转动，同时
产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量转化具有_______性。
(2)我国是一个能源相对缺乏的国家，现主要利用的化石能源依靠进口，化石能源大量使用会造成 环境污染，为了减少环境污染，我国已经建成了多座利用原子核_________ (选填“裂变”或“聚变”) 释放能量来发电的核电站；
(3)国家“光伏扶贫”项目中的太阳能发电系统中， 白天太阳能电池板发电，向电网提供电能。中午 时段，太阳能电池板的输出电压为 500V，输出电流为 20A，10h 可以为电网提供电能_________kW ·h； 这些电能可供额定功率为 2000W 的热水器正常工作_________h。
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六、科普阅读题
【航天主题】“追星揽月，牧星苍穹” 。2024 年 2 月 24 日，我国新一代载人登月任务中使用的载人 飞船命名为“梦舟” ，月面着陆器命名为“揽月” ，计划 2030 年前实现中国人首次登陆月球，请运用 有关的物理知识，完成下面小题。
11．月球上的氦-3 储量丰富，图是氦-3 的原子模型示意图，A 带_________ 电，B 是质子，带_________
电，C 是_________;
12．氦-3 与氘进行核聚变反应时，能够释放出巨大能量，其原理与_________相似(选填“氢弹”或“原 子弹”) ，核能是_________ (选填“可再生”或“不可再生”) 能源，核能发电是将核能最终转化为 _________能。
13．飞船与着陆器在环月轨道交会对接后，相对_________ (选填“静止”或“运动”) ，着陆前，着 陆器自由下落的过程中，着陆器势能_________ ，动能_________ (选填“增大”或“减小”) ;
14．航天员与地面指挥部之间的通信是通过_________ (选填“电磁波”或“超声波”) 进行．如图所 示，“揽月”启动发动机，产生高温高压气体向下喷，从而使“揽月”向上升，说明力的作用是_________ 的，推进剂燃料具有热值_________ 的特点。
15．阅读短文，回答问题。
人造太阳
目前全球各国科学家都在集中力量，寻求可控核聚变反应的技术突破，一旦实现，那人类的历 史将会彻底改写．实现核聚变反应，必须将核聚变燃料加热至极高温度并予以有效约束。核聚变通 常由三种方式来产生，分别是引力约束、惯性约束和磁约束。太阳就是典型的引力约束核聚变；氢 弹则是一种惯性约束核聚变，是不可控制的热核聚变反应；磁约束核聚变是目前实现核聚变发电最 有效的途径。中国环流器二号 M 装置 (俗称“人造太阳”) 是中国规模最大、参数最高的先进托卡
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马克装置，是中国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置，标志着我国核聚变堆的自主设计与建设 跃上新台阶。
目前化石能源有枯竭的危险，还存在一定的环境染，而“人造太阳”核聚变反应所需的原材料在 地球上几乎取之不尽、用之不竭，生成物也没有危害，被认为是理想的“终极能源” 。“人造太阳” 非常复杂，要让上亿摄氏度高温与零下 269 摄氏度低温在 1 米内共存，上万个零部件，有一点点瑕 疵，实验可能就会失败。“超高温”与“超低温”共存，“超强磁场”与“超大电流”并行，要在地球上造 出“人造太阳”，必须要有性能极其特殊的材料承载。产生核聚变反应需要几千万摄氏度乃至上亿摄 氏度的高温，常规材料无法承受这么高的温度，一个可行方案是用磁力将其约束在“磁笼子”里。上 亿摄氏度的一团火球，碰到什么烧什么。“人造太阳”的腔体器壁材料是另一个难点，虽然有强磁场 约束，仍然会有一些“不听话”的高温等离子体逃逸，打在器壁上造成损伤。自主研发的钨铜合金材 料，热负荷能力提升到每平方米 20 兆瓦。我国科学家从无到有、刻苦攻关、后来居上， 自立自强 的精神，托起“人造太阳”的“核心超级材料” ，这是一个巨大的技术跨越，把人类对核聚变能源的研 究推向一个新高度。 ( 1)根据你所学过的知识可知，卢瑟福提出“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很
小的结构”指的是_________。
(2)目前人类无法利用核聚变反应放出的热量来发电，最主要的原因是 ( )
A ．无法消除核聚变产生的核污染
B ．无法实现核聚变反应
C ．无法控制核聚变反应的速度
(3)该短文中提到的“化石能源” ，种类有很多，请你写出其中利用广泛的例子之一：_________。
(4)“人造太阳”的腔体器壁材料钨铜合金除了耐高压，还应具有_________ 的特点。
(5)实现“超强磁场”与“超大电流”并行，最理想的导体材料是_________。
(6)核聚变通常由三种方式来产生，分别是引力约束、惯性约束和_________约束。 目前人类利用最 多的核聚变能量来自_________核聚变方式。
(7)核能属于_________ (选填“可再生”或“不可再生”) 能源。
拓展培优练
一、单选题
1 ．下列关于能源、信息、宇宙和粒子的说法正确的是 ( )
A ．风能、水能都属于可再生能源
B ．石油、太阳能都属于清洁能源
C ．手机、声呐都利用电磁波传递信息
D ．银河系、太阳、地球、中子、分子是按照尺度由大到小的顺序排列的
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(
．
．
)2 ．物理学在能源、信息、材料等领域的发展中有重要作用，下列说法错误的是 ( )
A ．中国实现了珠穆朗玛峰峰顶 5G 网络覆盖，5G 信号传递利用了次声波
B ．青海绿电资源丰富， 目前主要利用的有水能、太阳能、风能
C ．在光导纤维制成的光缆中，用激光短时间内可以传递大量信息
D ．“华龙一号”是中国核电技术走向世界的国家名片，它利用核裂变发电
3 ．近年来，中国科技工作者在各个领域一次次刷新“中国高度” 。下列说法正确的是 ( )
A ．如图甲，中国空间站利用的太阳能既是可再生能源又是一次能源
B ．如图乙， 日照附近海域成功发射谷神星一号运载火箭，火箭上升过程中机械能转化为内能
C ．如图丙，小米自主研发的“玄戒 01”3nm旗舰处理器芯片是由超导体材料制成
D ．如图丁，四川舰是全球首次采用电磁弹射技术的两栖攻击舰，这项技术利用了电磁感应原理
4 ．下列能源中属于可再生能源的是 ( )
A ．煤 B ．天然气 C ．石油 D ．风能
5 ．下列能源中，属于不可再生能源的是 ( )
A ．水能 B ．风能 C ．化石能源 D ．太阳能
二、填空题
6．火箭使用的燃料甲烷是天然气的主要成分，天然气属于_________ (选填“可再生”或“不可再生”) 能源；利用甲烷作为燃料主要是因为它的热值_________ (选填“大”或“小”) 。
7 ．如图所示为全球首个全潜式深远海智能渔业平台，平台为三立柱结构。若立柱浸入海水的总体 积为 7.5×103m3，则立柱受到的浮力为________N；平台上的风机利用风能工作，风能属于_________ (选填“可再生”或“不可再生”) 能源，风机每小时可发电 4000kW ·h ，相当于完全燃烧_________kg 焦炭放出的热量。 (q 焦炭=3×107J/kg，ρ海水取 1×103kg/m3 ，g 取 10N/kg)
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三、综合题
8．2025 年 5 月 8 日，我国首个“风光火储一体化”特高压工程—— 陇东至山东±800 千伏特高压直流
工程竣工投产。工程西起甘肃庆阳换流站，东至山东东平换流站，采用双八百 (±800 千伏额定电 压、800 万千瓦额定容量) 特高压直流输电技术，输电距离 915 公里，每年可向山东省输送电量超 过 360 亿千瓦时，每年减少燃煤消耗约 1085 万吨，减少二氧化碳排放约 1490 万吨，减少二氧化硫 排放约 1800 吨，减少氮氧化物排放约 2700 吨，环境效益显著，对于加速我国电力绿色低碳转型、
助力实现“双碳”目标具有重要意义。
( 1)图甲中，风力发电机组工作时将机械能转化为_________能；
(2)如图乙，若太阳能电池板的面积为 2m2 ，光电能量转化效率为 20% ，则在 1000W/m2 的光照强度 下，每小时可以输出多少电能？
(3)若高压输电线每千米的电阻为 0.2Ω ，在双八百 (额定功率等于额定容量) 输电技术下，该工程 每根输电线每秒放出多少热量？这些热量相当于完全燃烧多少 kg 的煤放出的热量？ (煤的热值 q 煤=3×107J/kg)
(4)东平换流站将 800kV 的特高压经降压变压器逐级降低成 380V 或 220V 的用户所需电压。该电压 仍远超人体安全电压，所以，为确保用电安全， 日常生活中要做到：不_________低压带电体，不 靠近高压带电体；
(5)陇东地区丰富的风、光资源发电，提供超 50%的绿色电能，与传统火力发电相比，请列举一条 风、光发电的优点_________。
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一、能源与环境
1 ．下列不属于全球变暖造成的影响的是 ( )
A ．海平面上升 B ．使北极熊无家可归 C ．传染病发病率增加 D ．提高粮食产量
【答案】D
A ．全球变暖会导致冰川消融，海平面上升，故 A 不符合题意；
B ．北极熊生活在冰雪的世界中，而冰川的消融导致冰川大量减少，使得北极熊的生存条件越来越 恶劣，故 B 不符合题意；
C ．全球变暖会导致气温过高，会扩大蚊虫等疾病传播媒介的活动范围，可能导致相关传染病发病 率增加，故 C 不符合题意；
D ．全球变暖会导致极端天气出现频率增多，导致大面积干旱或洪涝发生，对植物的生长有很大影
响，可能降低粮食产量，故 D 符合题意。
故选 D。
2 ．下列关于全球变暖的说法正确的是 ( )
A ．造成全球变暖的主要原因是SO2 等多种温室气体大量排放
B ．汽车排放的尾气是造成全球变暖的主要原因
C ．温室气体主要是由于大量使用煤炭、石油和天然气产生的
D ．太阳能不断地辐射到地球上使地球温度不断升高，导致全球变暖
【答案】C
全球变暖的主要原因是现代工业大量使用煤炭、石油、天然气等作为能源，排放出 CO2
等多种温室气体，使太阳的热量聚集在地球周围，导致温室效应加剧，使全球变暖。故 ABD 错误， C 正确。
故选 C。
3 ．水资源主要指的是_________ (选填“海水”或“淡水”) 资源。造成水资源危机的主要原因之一是 水污染，其污染源主要有：生活污水、_________废水、工业废物、生活垃圾等。
【答案】 淡水 工业
[ 1][2]人能够利用的主要是淡水，所以水资源主要指的是淡水资源。造成水资源危机的主
要原因之一是水污染，除此之外还有浪费。水污染来源有生活污水、工业废水、工业废物、生活垃 圾等，需要减少这些污水排放。
4 ．核能的优点和可能带来的问题：
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(1) 核能的优点：核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源。利用核能发电不仅可以节省大 量的煤、石油等能源，而且用料省，运输方便。核电站运行时不会产生_________ 、二氧化硫和粉 尘等对大气和环境污染的物质，核电是一种比较_________ 的能源；
(2) 利用核能可能带来的问题：如果出现核泄漏会造成严重的_________环境污染。
【答案】 二氧化碳 清洁 放射性
(1) [ 1][2]核能的主要优点是，核电站的运行不会有二氧化碳、二氧化硫和粉尘等对大气 和环境污染的物质产生，核电也是一种清洁的能源。
(2) [3]核泄漏会对环境造成严重的放射性污染。
二、“碳达峰”与“碳中和”
5 ．人类的发展离不开能源，实现“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。同学们对能源 的有关问题进行了讨论，下列说法正确的是 ( )
A ．太阳能电池可以将电能转化为太阳能 B ． 目前，核电站利用核聚变释放的核能发电
C ．煤、石油、天然气、地热能是可再生能源 D ．电动汽车替代燃油汽车，会减少碳的排放
【答案】D
A ．太阳能电池通过光电效应将太阳能直接转化为电能，故 A 错误；
B ．核电站目前利用的是核裂变 (如铀核裂变) 释放能量，而核聚变 (如氢核聚变) 尚未实现可控 商用，故 B 错误；
C ．煤、石油、天然气是化石燃料，属于不可再生能源；地热能是可再生能源，故 C 错误；
D ．电动汽车消耗电能 (若电能来自清洁能源) ，替代燃油车可减少汽油燃烧产生的二氧化碳排放，
有助于“碳达峰、碳中和” ，故 D 正确。
故选 D。
6 ．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。对于能量和能源， 下列说法中正确的是 ( )
A ．现代生活离不开电，电能是一次能源
B ．提高能量转化效率是“节能减排”的重要措施之一
C ．新能源的开发和利用技术难、成本高，无实用价值
D ．能量既不能创造，也不会消灭，但能利用的能源是有限的，所以仍需节约能源
【答案】BD
A．现代生活离不开电，电能是必须经过一次能源的消耗才能得到的能源，属于二次能源， 故 A 错误；
B ．提高能量转化效率达到“节能减排”的效果，“节能减排”的重要措施之一，故 B 正确；
C ．能源的开发和利用技术难、成本高，但有利用价值，故 C 错误；
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D ．有些能源使用以后不可能再被利用，能利用的能源是有限的，所以要节约资源，故 D 正确。 故选 BD。
7 ．《中国制造 2025》提出：坚持清洁低碳导向，加快能源绿色低碳转型，提高清洁能源和非化石 能源消费比重。在煤、石油、风能三种能源中，属于清洁能源的是_________ ；为核电站提供能量 的装置是核反应堆，在核反应堆中发生的是_________ (选填“核裂变”或“核聚变”) 。
【答案】 风能 核裂变
[ 1]煤、石油是化石能源，在使用过程对大气造成污染不属于清洁能源，风能在使用过程 对自然界没有污染，属于清洁能源。
[2]核反应堆是通过重核裂变时放出热量来工作的，所以核燃料在核反应堆中发生的是核裂变反应。
8 ．如图所示，碳的耗用量称为“碳足迹” 。一般情况下，排放的二氧化碳越多，以及我们所使用的 消耗品。以下做法可以减少“碳足迹”的是 ( )
A ．减少一次性餐具的使用 B ．以私家车出行代替公共交通工具
C ．大量使用天然气等燃料 D ．将生活垃圾进行焚烧处理
【答案】A
A ．使用一次性筷子，用木材制筷子，植物的光合作用就减弱，所以减少一次性筷子的使 用，减少了树木的砍伐，故 A 符合题意；
B ．以私家车出行代替公共交通，汽车燃烧的是汽油，这样做也会增大“碳足迹”；故 B 不符合题意；
C ．天然气中含有大量碳元素，所以会也会增大“碳足迹” ，故 C 不符合题意；
D ．生活垃圾进行焚烧处理后会产生大量的二氧化碳等物质，所以这样做也会增大“碳足迹” ，故 D 不符合题意。
故选 A。
三、“绿水青山就是金山银山”
9 ．“绿水青山就是金山银山” ，坚持节约资源和保护环境是我国的基本国策。应运而生的某节能混 合动力汽车采用汽油机和电动机作为动力源，在某段平直公路上只靠汽油机驱动，以 90km/h 的速 度匀速行驶，输出有用功率 P=50kW ，在临近十字路口时，驾驶员立刻松开油门，并启动发电机给 蓄电池充电，由于惯性，汽车又行驶了 30m ，正好停在路口。 (假设汽车在整个行驶过程中所受 阻力不变) 。
( 1)该混合动力汽车所用汽油机的燃料属于_________ (选填“一次”或“二次”) 能源，所用电动机的 工作原理是_________。
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(2)上述过程中，汽车所受阻力为多少？在减速过程中，汽车克服阻力做功多少？
(3)若该混合动力汽车空车质量为 1000kg ，共有 4 个轮子，每个轮胎与地面的接触面积为 70cm2， 标准承载 400kg ，求标准承载时汽车对地面的压强 (g= 10N/kg) ；
(4)该混合动力汽车有哪些优点，从物理角度谈一谈。
【答案】( 1) 二次 通电线圈在磁场中受力转动
(2)2000N ，60000J
(3) 5 105 Pa
(4)该混合动力汽车的优点是：减少空气污染、节约化石能源等 (答案合理即可)
(1) [ 1]一次能源指的是自然界存在的可以直接使用的能源，如化石能源 (包括煤、石油
和天然气) 、水能、风能、太阳能、地热能、生物质能以及核能；二次能源指的是无法从自然界直 接获取，必须通过消耗一次能源才能得到，由一次能源经过加工转换而来的能源是二次能源，如电 能、酒精、汽油、煤油、焦炭等，故该混合动力汽车所用的汽油机的燃料是汽油，属于二次能源。
[2]电动机的工作原理是通电导体在磁场中会受到力的作用。
(2) 汽车发动机的功率P = 50kW = 50 103 W = 5 104 W
汽车的速度v = 90km / h = 25m/ s
发动机提供的牵引力F = = = 2000N
由于汽车匀速行驶，故汽车受到的阻力f = F = 2000N ，故汽车克服阻力做的功
W = fs = 2 103 N 30m = 6 104 J
(3) 每个轮胎与地面的接触面积S = 70cm2 = 70 10一4 m2 = 7 10一3 m2
则汽车与地面的总接触面积S总 = 4S = 4 7 10一3 m2 = 2.8 10一2 m2
标准承载时汽车的总质量m总 = 1000kg + 400kg = 1400kg = 1.4 10 3kg
汽车受到的重力G = m总g = 1.4 103 kg 10N/ kg = 1.4 104 N
汽车对地面的压力大小F压 = G = 1.4 104 N
故汽车对地面的压强p = S (F)总 (压) = 0一 = 5 105 Pa
(4) 混合动力车不仅可以使用汽油作为能源还可以使用电能，可以减少空气污染，节约化石能源。 而且还可以启动发电机给蓄电池充电。
10．“绿水青山就是金山银山” ，空气质量关系人民健康，其中 PM2.5 值是雾霾天气的重要参数。 某中学课外兴趣实验小组为了探究雾霾的形成与哪些因素有关，对此他们提出了以下猜想：
猜想一：可能与空气的湿度有关；
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猜想二：可能与汽车尾气有关；
猜想三：可能与空气的流动有关； ( 1)“雾”是空气中的水蒸气液化形成的，该过程要_________ (选填“吸热”或“放热”) ； (2)为了验证猜想一，某中学课外兴趣实验小组选择了一些实验器材，对一天中不同时段的空气进
行了采样，采样时段与统计结果如下：
实验次数 PM2.5 (微克/立方米)
清晨 中午 傍晚
1 89 19 97
2 83 22 98
3 86 20 99
各小组的实验采样的地点_________ (选填“相同”或“不同”) ，为减少实验的误差，应对表中的数
据进行_________处理；
(3)在完成了以上探究后，得出了“湿度越低，雾霾越严重”的结论，你认为他的结论是否可靠？
_________ (选填“可靠“或“不可靠”) ，理由是_________。
【答案】( 1)放热
(2) 相同 取三次测量的平均值
(3) 不可靠 结论与数据不符，且测量环境受周围偶然因素的影响较大
(1) “雾”是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，液化过程需要放出热量，因此，该 过程要放热。
(2) [ 1]为了验证猜想一，即雾霾的形成是否与空气的湿度有关，需要控制其他可能影响雾霾形成 的因素不变。因此，各小组的实验采样地点应该相同，以确保除了湿度以外的其他条件都相同。 [2]为了减少实验的误差，应对表中的数据进行取平均值处理，这样可以更准确地反映不同时段雾 霾与湿度的关系。
(3) [ 1][2]通常在一天中，当天气和周围环境不变时，中午的湿度要小于早晨和傍晚的湿度，仅从 数据看，可得出：湿度越高，雾霾越严重。所以由数据得出的结论“湿度越低，雾霾越严重”是错误 的，且由实验数据得出的“湿度越高，雾霾越严重”这一结论同样不可靠，因为测量环境受周围偶然 因素的影响较大。
11．习近平总书记提出“绿水青山就是金山银山” ，倡导保护环境。光伏发电是将_________能转化 为电能；核能作为一种新能源，正在逐步被人们开发和利用，核电站是利用核能发电，其核燃料在
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反应堆内是通过核_________ (选填“裂变”或“聚变”) 的方式，把核能转化为电能输送到国家电网， 供千家万户使用，核能是_________ (选填“可再生”或“不可再生”) 能源。
【答案】 太阳 裂变 不可再生
[ 1]根据能量的转化与守恒可知，光伏发电是将太阳能转化为电能。
[2]已知人类获得核能的方式有核裂变与核聚变，因为核聚变的反应目前还不可控，所以核电站是 通过核裂变的方式把核能转化为电能。
[3]根据能源的分类可知，因核能越用越少，不可能短期内从自然界得到补充，故核能是不可再生 能源。
12．大伙房水库是辽宁省最大的水库，总库容约 21.87 亿立方米，它也是沈阳市重要的水源地。在
“绿水青山，就是金山银山”的科学发展理念指导下，某兴趣小组来到水库进行调研。
( 1)调研小组发现，水库的拦水坝被建成“上窄下宽”的形状，如图甲所示，原因是液体压强随 _________ 的增加而增大。
(2)水的密度是水质的重要指标之一。图乙所为小组成员为测量水的密度所设计的仪器。其探尺由 空心软管加铅锤构成，使用时通过调节“提手”高度，使探尺“标记线”与水面齐平，由电表数据可得 水的密度。请你分析“a” 、 “b”两表的类型并在图乙中填上适当的电表 (电流表或电压表) 符号。
(3)根据你所填的电表，电源电压恒定不变，当水的密度变大时，a 电表的示数_________ ，b 电表 的示数_________ 。 (以上三空均选填“变大”“变小”或“不变”)
(4)水中固体总溶解量 (TDS) 是水质的另一重要指标。图丙为 TDS 检测仪原理图 (R 为检测电阻)， 图丁为检测电阻 R 的阻值与水的 TDS 值之间的关系图，图戊为水质标准与 TDS 值的对应关系。图 丙中电源电压为 3V，定值电阻R0 为 50Ω，当电压表示数为2V 时，检测电阻R 的阻值为_________Ω， 水质标准为_________。
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TDS 值(mg/L) 0~ 100 100~300 大于 300
水质标准 能直接饮用 不能直接饮用 不能饮用
图戊
【答案】( 1)深度
(2)
(3) 不变 变小
(4) 25Ω 不能直接饮用
(1) 由液体压强的特点可知，液体的压强随着液体的深度而逐渐增加，所以水库的拦水 坝被建成“上窄下宽”的形状。
(2) 据图分析可知，电表 a 串联进入电路，电表 b 并联在滑动变阻器两端，所以 a 电表为电流表， 电表 b 为电压表。作图如下：
(3) [ 1][2]据图可知，当水的密度变大，结合浮力公式 F 浮=ρ液gV排可知，浮力变大，探尺上移，所 以电压表测量电阻的阻值减小，由 U=IR 可知，b 电表示数减小，接入电路的变阻器阻值不变，电 源电压不变，根据I = 分析可知，a 电表示数不变。
(4) [ 1]根据欧姆定律分析可知，电路的电流I = = = 0.04A
(
同理
计
算
R
=
0
=
=
25Ω
)U UR 3V 2V
I 0.04Ω
[2]据图分析可知，此时 TDS 介于 100- 150 之间，属于不能直接饮用水。
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13．为牢固树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念，我国在美丽乡村建设中大量使用了直接利 用太阳能的热水器、太阳能路灯等节能环保设备。根据你所学知识完成下列问题。
(1) 太阳能属于_________能源 (选填“可再生”或“不可再生”) 。某团队现在正在设想研发内置太 阳能电池板的新型屋顶瓦片，实现更好的节能。这种瓦片是通过_________ (选填“光电转化” 、“光 热转化”或“光化转化”) 方式直接利用太阳能的；
(2) 太阳能热水器利用真空热水管给水加热，如图某太阳能热水器接收太阳能的面积为 3m2 ，每 平方米面积上 1h 得到太阳辐射的能量平均为 5×106J ，其中 50%被真空热水管吸收，该热水器仅能 把吸收的能量的 42%转化为水的内能，则光照 6h 可以使热水器内初温为 15℃、质量为 100kg 的水 温度升高到多少_________℃？[ c水 = 4.2 103 J/(kg . OC) ]
【答案】 可再生 光热转化 60
(1) [ 1][2]根据能源的定义可知，太阳能属于可再生能源。某团队现在正在设想研发内置
太阳能电池板的新型屋顶瓦片，实现更好的节能。这种瓦片是通过光热转化方式直接利用太阳能的。
(2) [3]太阳能热水器 6h 接收到的太阳能为E = 5 106 J/(m 2 . h ) 3m 2 6h = 9 107 J
被真空管吸收的热量为Q' =n'E = 50% 9 107 J = 4.5 107 J
(
根
据
n
=
吸
=
)Q cm(t 一 t0 )
Q Q
可得t = + t0 = +15 O C =60 O C
能力提升练
一、单选题
1 ．能源是人类生存和发展的基础。关于能源的开发和利用，下列说法错误的是 ( )
A ．涉及热现象的能量转化和转移是有方向性的
B ．太阳能是一次能源，可直接利用且污染小，开发前景广阔
C ．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
D ．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
【答案】D
A ．热现象的能量转化和转移过程具有方向性，例如热量只能自发地从高温物体传递到低
温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，能量在转化过程中也会有一部分以热的形式散
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失到周围环境中，无法再完全转化为其他形式的能量，所以是不可逆的，故 A 正确，不符合题意； B ．太阳能可以从自然界中获取利用，属于一次能源，而且太阳能储量丰富，污染小，开发前景广 阔，故 B 正确，不符合题意；
C ．煤一旦消耗短时间内就很难再生，故属于不可再生能源，以煤为主要燃料的火电站，会产生大 量二氧化碳、氮氧化合物等有害气体，造成环境污染，故 C 正确，不符合题意；
D ．人类现在不断地开发利用新能源，核能就是其中一种新能源，开发和利用核能要消耗铀矿，铀
矿一旦消耗短期内很难再生，故核能属于不可再生能源，故 D 错误，符合题意。 故选 D。
2 ．人类社会的发展离不开能源的开发和利用，下列能源属于不可再生能源的是 ( )
A ．化石能源 B ．太阳能 C ．水能 D ．风能
【答案】A
A ．化石能源 (如煤、石油、天然气) 是古代生物遗骸经过漫长地质年代形成的，其储量 有限，短期内无法再生，属于不可再生能源，故 A 符合题意；
B ．太阳能来自太阳辐射，只要太阳存在，能量就会持续供应，取之不尽、用之不竭，属于可再生 能源，故 B 不符合题意；
C ．水能依赖自然界的水循环，水通过蒸发、降水等过程不断再生，属于可再生能源，故 C 不符合 题意；
D ．风能由大气运动产生，大气运动是永恒的自然现象，风能可永续利用，属于可再生能源，故 D 不符合题意。
故选 A。
二、多选题
3 ．随着科学技术的发展，下列情景已经实现的是 ( )
A ．四冲程汽油机工作时，可以使废气带走的能量减为零
B ．通过光缆通信实现空间站内航天员与地面指挥中心联系
C ．建造核电站通过可控核裂变反应释放核能
D ．通过降低物体的温度使分子的热运动减慢
【答案】CD
A ．在四冲程汽油机工作时，废气带走的能量是最多的，这是热机效率无法达到 100%的 原因之一，无法使废气带走的能量为零，故 A 不符合题意；
B ．空间站与地面指挥中心的联系依靠电磁波，光属于电磁波的一种，但“光缆”是有线传输介质， 无法在太空真空环境中铺设，因此不能通过光缆实现该通信，故 B 不符合题意；
C ．核电站是通过可控核裂变释放核能，故 C 符合题意；
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D ．分子的热运动与温度相关，温度越低，分子的热运动就越缓慢，故 D 符合题意。 故选 CD。
4 ．由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长，开发新能源已成为全世界 的重要课题。下列关于能源及其利用的说法正确的是 ( )
A ．随着科学技术的快速发展，我国已建成了利用核聚变能量发电的核电站
B ．与煤炭、石油、天然气等能源相比，风能、水能、太阳能具有清洁环保的优点
C ．核能是不可再生能源，而风能、水能是可再生能源
D ．我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不重要
【答案】BC
A ．由于核裂变是可控的，故核电站中的核反应堆就是通过核裂变过程中释放核能带动发 电机发电的。故 A 错误；
B ．与煤炭、石油、天然气等能源相比，风能、水能、太阳能是新型的无污染的能源，是取之不尽 的能源，可直接利用且对环境的污染小，前景广阔，故 B 正确；
C ．核能是一种使用之后在短时间内无法在自然界中再次产生的能源，是不可再生能源，风能、水 能等能源，在自然界中是可以短时间再生的能源，为可再生能源，故 C 正确；
D ．煤、石油这些化石能源，都属于不可再生能源，储量是有限的，所以要节约资源，故 D 错误。 故选 BC。
5 ．下列对应关系正确的是 ( )
A ．物态变化及对应实例 凝固：冬天窗户玻璃上的“冰花” 升华：冰棒冒“白气” 凝华：树枝上出现“雾凇”
B ．物理知识及其应用 内能：可用来加热物体和做功 紫外线：医院手术室消毒 电磁波：看电视换台是改变电磁波的传播速度
C ．能量及相应说法 太阳能：可再生能源 石油：不可再生能源 核能：一次能源
D ．物理现象及解释 投影银幕用白色粗糙布做成：产生漫反射并反射所有色光 彩电多彩的画面： 由红、绿、蓝三原色光混合而成 雨后彩虹：光的色散
A ．A B ．B C ．C D ．D
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【答案】CD
A ．冬天窗户玻璃上的“冰花” ，是室内温度较高的水蒸气遇到温度很低的玻璃，直接由气
态变为固态，附着在玻璃上，属于凝华现象；冰棒冒“白气” ，是空气中的水蒸气遇到温度较低的冰 棒，由气态变为液态，属于液化现象；树枝上出现“雾凇” ，是水蒸气直接由气态变为固态，属于凝 华现象。故 A 错误；
B．内能可以通过热传递用来加热物体，也可以通过做功的方式转化为其他形式的能，可用来做功； 紫外线具有杀菌消毒的作用，医院手术室用紫外线消毒；由于电磁波在同种介质中的传播速度是不 变的，因此看电视换台是改变电视机接收电磁波的频率，而不是改变电磁波的传播速度。故 B 错 误；
C ．太阳能可以从自然界源源不断地获取，属于可再生能源；石油是经过漫长的地质年代形成的， 短期内无法再生，属于不可再生能源；核能是从自然界直接获取的能源，属于一次能源。故 C 正 确；
D ．投影银幕用白色粗糙布做成，白色能反射所有色光，粗糙的表面能产生漫反射，使各个方向的 人都能看到画面；彩电多彩的画面，是由红、绿、蓝三原色光混合而成的；雨后彩虹，是太阳光经
过雨滴折射后发生色散形成的。故 D 正确。
故选 CD。
三、填空题
6 ．我国最新建成的“华龙一号”核电站正式投入商业运行。它采用了先进的第三代核电技术，兼顾 了安全性与经济性。 目前核电站是通过核_________ (选填“裂变”或“聚变”) 的方式释放能量，核 能属于_________ (选填“可再生”或“不可再生”) 能源；核电站的大规模应用可显著减少温室气体 排放，助力实现“_________ 中和”目标。
【答案】 裂变 不可再生 碳 [ 1]核裂变是指重原子核分裂成两个或多个较轻原子核的过程，在这个过程中会释放出大
量的能量；而核聚变目前还主要处于研究阶段，尚未大规模应用于核电站。目前，核电站是通过核
裂变的方式释放能量的。
[2]可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，如太阳能、风能、水能等；核原 料是矿产资源，一旦被使用，在短时间内无法从自然界得到补充，所以核原料属于不可再生能源。 [3]核电站的大规模应用可显著减少温室气体排放，助力实现“碳”中和目标。“碳”中和是指企业、团 体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式， 以抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。
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7 ．电视广播、移动通信是用_________传递信号；太阳能属于_________ (选填“可再生”或“不可再
生”)能源。某太阳能热水器能使 100 kg 的水温度升高 50 ℃，那么这些水吸收的热量为_________J。
[水的比热容为 4.2×103 J/ (kg · ℃) ]
【答案】 电磁波 可再生 2. 1 107
【小题 1】[ 1]根据物理知识可知，电视广播、移动通信都是利用电磁波来传递信号的。 [2]太阳能是可以短时间内从自然界源源不断的获取的，属于可再生能源。
[3]根据Q = cmt 可得，水吸收的热量Q = 4.2 103 J /(kg ·℃) 100kg 50℃= 2. 1 107 J
8 ．火箭工作时，依次开启助推发动机、一级发动机和二级发动机。这些发动机均依靠电子点火器 点火，则这些电子点火器一定是_________ (选填“串联”或“并联”) 的。“祝融号”火星车采用了蝴 蝶状太阳能电池阵列，太阳能电池可以把光能转化 _________能。
【答案】 并联 电
[ 1]由于这些发动机均依靠电子点火器点火，互不影响，所以，这些电子点火器一定是并 联。
[2]太阳能电池板吸收太阳能，产生电能，故可以将光能转化为电能。
四、简答题
9 ．武威地处河西走廊东端，风能资源丰富，近年来大力发展风力发电，为当地经济发展和环境保 护做出了重要贡献。
( 1)风力发电是一种利用清洁能源的发电方式，与传统的火力发电相比，它有哪些优点？请列举两 点；
(2)武威地区大力发展风力发电，对当地经济和环境有哪些积极影响？请简要说明。
【答案】( 1)见解析
(2)见解析
(1) 与传统的火力发电相比，风力发电是一种利用清洁能源的发电方式，具有清洁、无 污染、保护环境、可再生、节约能源的优点。
(2) 大力发展风力发电，对当地经济的影响是：可以直接创造就业，增加财政税收，促进乡村振 兴和旅游业的发展；对当地环境的影响是：缓解温室效应，改善大气质量，促进生态环境的恢复。
五、综合题
10．( 1)如图所示，风力发电机靠叶片在风力的推动下转动，带动发电机发电，把风的机械能转化 为________ ，这种能量是________ (选填“一次能源”或“二次能源”) ，它可以使电动机转动，同时 产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量转化具有_______性。
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(2)我国是一个能源相对缺乏的国家，现主要利用的化石能源依靠进口，化石能源大量使用会造成 环境污染，为了减少环境污染，我国已经建成了多座利用原子核_________ (选填“裂变”或“聚变”) 释放能量来发电的核电站；
(3)国家“光伏扶贫”项目中的太阳能发电系统中， 白天太阳能电池板发电，向电网提供电能。中午 时段，太阳能电池板的输出电压为 500V，输出电流为 20A，10h 可以为电网提供电能_________kW ·h； 这些电能可供额定功率为 2000W 的热水器正常工作_________h。
【答案】( 1) 电能 二次能源 方向
(2)裂变
(3) 100 50
(1) [ 1]风力发电是将风的机械能通过电磁感应现象转化为电能。 [2]电能需要消耗其它形式的能才能转化为电能，所以电能属于二次能源。 [3]能量在转化或转移的过程中，其总量保持不变。电能可以使电动机转动，同时产生内能散失在 空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量的转化具有方向性。
(2) 我国核电站利用的重核裂变时放出大量能量，从而带动发电机发电。
(3) [ 1]太阳能电池板的输出功率为P = UI = 500V 20A = 10000W = 10kW
由P = 得，太阳能电池板 10h 提供的电能为W = Pt = 10kW 10h = 100kW ·h
[2]热水器正常工作时间为t = = = 50h
六、科普阅读题
【航天主题】“追星揽月，牧星苍穹” 。2024 年 2 月 24 日，我国新一代载人登月任务中使用的载人 飞船命名为“梦舟” ，月面着陆器命名为“揽月” ，计划 2030 年前实现中国人首次登陆月球，请运用 有关的物理知识，完成下面小题。
11．月球上的氦-3 储量丰富，图是氦-3 的原子模型示意图，A 带_________ 电，B 是质子，带_________
电，C 是_________;
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12．氦-3 与氘进行核聚变反应时，能够释放出巨大能量，其原理与_________相似(选填“氢弹”或“原 子弹”) ，核能是_________ (选填“可再生”或“不可再生”) 能源，核能发电是将核能最终转化为 _________能;
13．飞船与着陆器在环月轨道交会对接后，相对_________ (选填“静止”或“运动”) ，着陆前，着 陆器自由下落的过程中，着陆器势能_________ ，动能_________ (选填“增大”或“减小”) ;
14．航天员与地面指挥部之间的通信是通过_________ (选填“电磁波”或“超声波”) 进行．如图所 示，“揽月”启动发动机，产生高温高压气体向下喷，从而使“揽月”向上升，说明力的作用是_________ 的，推进剂燃料具有热值_________ 的特点。
【答案】11． 负 正 中子 12． 氢弹 不可再生 电 13． 静止
减小 增大 14． 电磁波 相互 高
11．[ 1][2][3]原子也有内部结构，它的中心是原子核，有一定数目的电子在原子核外运动，
而原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。因此 A 是核外电子带负电，B 是质子带正电，C
是中子。
12．[ 1]氦-3 与氘进行的是核聚变反应，释放出巨大能量，氢弹的原理也是核聚变，原子弹的原理 是核裂变，故其原理与氢弹相似。
[2]核燃料是矿产资源，不能从自然界源源不断地获得，因此核能是不可再生能源。 [3]核能发电消耗核能，为电路提供电能，所以是将核反应过程中的核能最终转化为电能。
13．[ 1]飞船与着陆器在环月轨道交会对接后，相对彼此位置不变，相对静止。
[2][3]着陆前，着陆器自由下落的过程中，着陆器的质量不变，高度减小，速度增大，它的重力势 能减小，动能增大。
14．[ 1]电磁波可以传递信息，而且传播不需要介质，航天员与地面指挥部之间的通信是通过电磁 波进行的。
[2]“揽月”启动发动机，产生高温高压气体向下喷，发动机对气体施加向下的作用力，同时，喷出 的气体对发动机施加向上的作用力，从而使“揽月”向上升，说明力的作用是相互的。 [3]推进剂燃料具有热值大的特点，相同质量的推进剂和其它燃料相比，完全燃烧时可以放出更多 热量，提供更多能量。
15．阅读短文，回答问题。
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人造太阳
目前全球各国科学家都在集中力量，寻求可控核聚变反应的技术突破，一旦实现，那人类的历史将 会彻底改写．实现核聚变反应，必须将核聚变燃料加热至极高温度并予以有效约束。核聚变通常由 三种方式来产生，分别是引力约束、惯性约束和磁约束。太阳就是典型的引力约束核聚变；氢弹则 是一种惯性约束核聚变，是不可控制的热核聚变反应；磁约束核聚变是目前实现核聚变发电最有效 的途径。中国环流器二号 M 装置 (俗称“人造太阳”) 是中国规模最大、参数最高的先进托卡马克 装置，是中国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置，标志着我国核聚变堆的自主设计与建设跃上 新台阶。
目前化石能源有枯竭的危险，还存在一定的环境染，而“人造太阳”核聚变反应所需的原材料在地球 上几乎取之不尽、用之不竭，生成物也没有危害，被认为是理想的“终极能源” 。“人造太阳”非常复 杂，要让上亿摄氏度高温与零下 269 摄氏度低温在 1 米内共存，上万个零部件，有一点点瑕疵，实 验可能就会失败。“超高温”与“超低温”共存，“超强磁场”与“超大电流”并行，要在地球上造出“人造 太阳” ，必须要有性能极其特殊的材料承载。产生核聚变反应需要几千万摄氏度乃至上亿摄氏度的 高温，常规材料无法承受这么高的温度，一个可行方案是用磁力将其约束在“磁笼子”里。上亿摄氏 度的一团火球，碰到什么烧什么。“人造太阳”的腔体器壁材料是另一个难点，虽然有强磁场约束， 仍然会有一些“不听话”的高温等离子体逃逸，打在器壁上造成损伤。自主研发的钨铜合金材料，热 负荷能力提升到每平方米 20 兆瓦。我国科学家从无到有、刻苦攻关、后来居上，自立自强的精神， 托起“人造太阳”的“核心超级材料”，这是一个巨大的技术跨越，把人类对核聚变能源的研究推向一 个新高度。 ( 1)根据你所学过的知识可知，卢瑟福提出“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很
小的结构”指的是_________。
(2)目前人类无法利用核聚变反应放出的热量来发电，最主要的原因是 ( )
A ．无法消除核聚变产生的核污染
B ．无法实现核聚变反应
C ．无法控制核聚变反应的速度
(3)该短文中提到的“化石能源” ，种类有很多，请你写出其中利用广泛的例子之一：_________。
(4)“人造太阳”的腔体器壁材料钨铜合金除了耐高压，还应具有_________ 的特点。
(5)实现“超强磁场”与“超大电流”并行，最理想的导体材料是_________。
(6)核聚变通常由三种方式来产生，分别是引力约束、惯性约束和_________约束。 目前人类利用最 多的核聚变能量来自_________核聚变方式。
(7)核能属于_________ (选填“可再生”或“不可再生”) 能源。
【答案】( 1)原子核
20.4 能源、环境与可持续发展 分层练习 (解析版)
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(2)C
(3)煤
(4)耐高温
(5)超导体
(6) 磁 引力约束
(7)不可再生
(1) 原子是由原子核和核外电子组成，原子核体积很小，质量大，卢瑟福提出，“原子的 大部分质量集中到了一个很小的结构上” ，这个“很小的结构”指的是原子核；
(2) 目前人类无法利用核聚变反应放出的热量来发电，最主要的原因是无法控制核聚变反应的速 度，故选 C。
(3) 化石能源是在短时间内不能形成的能源，煤、石油和天然气均属于化石能源。
(4) “人造太阳”非常复杂，要让上亿摄氏度高温与零下 269 摄氏度低温 1 米内共存，所以腔体器 壁材料钨铜合金除了耐高压外，还应具有耐高温的特点。
(5) 要实现超强磁场与超大电流，同时减少能量损耗，最理想的材料是电阻为零的超导体。题干 中提到的超低温 (零下 269 摄氏度) 也为超导现象的实现提供了条件。
(6) [ 1][2]由材料可知，核聚变通常由三种方式来产生，分别是引力约束、惯性约束和磁约束；根 据题中信息，产生太阳能的引力约束聚变方式是目前人类利用最多的核聚变能量。
(7) 因为核能会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，所以核能属于不可再生能源。
拓展培优练
一、单选题
1 ．下列关于能源、信息、宇宙和粒子的说法正确的是 ( )
A ．风能、水能都属于可再生能源
B ．石油、太阳能都属于清洁能源
C ．手机、声呐都利用电磁波传递信息
D ．银河系、太阳、地球、中子、分子是按照尺度由大到小的顺序排列的
【答案】A
A ．风能、水能可以从自然界源源不断地获得，属于可再生能源，故 A 正确；
B ．石油燃烧会产生污染物，不属于清洁能源；太阳能属于清洁能源，故 B 错误；
C ．手机利用电磁波传递信息，声呐利用超声波传递信息，故 C 错误；
D ．尺度由大到小的正确顺序应为银河系、太阳、地球、分子、中子，故 D 错误。 故选 A。
(
．
．
)2 ．物理学在能源、信息、材料等领域的发展中有重要作用，下列说法错误的是 ( )
20.4 能源、环境与可持续发展 分层练习 (解析版)
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A ．中国实现了珠穆朗玛峰峰顶 5G 网络覆盖，5G 信号传递利用了次声波
B ．青海绿电资源丰富， 目前主要利用的有水能、太阳能、风能
C ．在光导纤维制成的光缆中，用激光短时间内可以传递大量信息
D ．“华龙一号”是中国核电技术走向世界的国家名片，它利用核裂变发电
【答案】A
A ．5G 信号传递利用的是电磁波，而次声波是声波，5G 信号传递利用的是电磁波，故 A 错误，符合题意；
B ．青海地区水能、太阳能、风能资源丰富， 目前这些都是主要利用的绿电资源，故 B 正确，不符 合题意；
C ．光导纤维利用激光的全反射原理，激光频率高，在光导纤维制成的光缆中，用激光短时间内可 以传递大量信息，故 C 正确，不符合题意；
D ． 目前全球商用核电站均采用核裂变技术，通过可控的铀核裂变释放能量，再转化为电能。 “华 龙一号” 作为中国自主研发的第三代核电技术，其发电原理同样是核裂变，而非核聚变 (核聚变目 前尚未实现商用发电) ，故 D 正确，不符合题意。
故选 A。
3 ．近年来，中国科技工作者在各个领域一次次刷新“中国高度” 。下列说法正确的是 ( )
A ．如图甲，中国空间站利用的太阳能既是可再生能源又是一次能源
B ．如图乙， 日照附近海域成功发射谷神星一号运载火箭，火箭上升过程中机械能转化为内能
C ．如图丙，小米自主研发的“玄戒 01”3nm旗舰处理器芯片是由超导体材料制成
D ．如图丁，四川舰是全球首次采用电磁弹射技术的两栖攻击舰，这项技术利用了电磁感应原理
【答案】A
A ．太阳能可以从大自然源源不断的获取，且在使用时不需要消耗其他形式的能量，故太 阳能既是可再生能源又是一次能源，故 A 正确；
B．火箭上升过程中燃料燃烧将化学能转化为内能，内能再转化为机械能，使火箭获得上升的动力， 故 B 错误；
C ．超导体是指在某一温度下，电阻为零的导体，芯片在工作时需要有一定的电阻来控制电流和实 现各种功能，如果用超导体材料制成，无法正常工作，芯片通常是由半导体材料制成的，选项 C 错误；
20.4 能源、环境与可持续发展 分层练习 (解析版)
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D．电磁弹射是将电能转化为机械能，推动舰载机起飞，其原理是通电导体在磁场中受到力的作用， 不是利用电磁感应原理，选项 D 错误。
故选 A。
4 ．下列能源中属于可再生能源的是 ( )
A ．煤 B ．天然气 C ．石油 D ．风能
【答案】D
煤、石油、天然气不能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源；风能可以源源不 断地从自然界获取，属于可再生能源。故 D 符合题意，ABC 不符合题意。
故选 D。
5 ．下列能源中，属于不可再生能源的是 ( )
A ．水能 B ．风能 C ．化石能源 D ．太阳能
【答案】C
水能、风能、太阳能都可以源源不断从自然界获得，是可再生能源；化石能源不能从自然 界中源源不断获得，属于不可再生能源，故 ABD 不符合题意，C 符合题意。
故选 C。
二、填空题
6．火箭使用的燃料甲烷是天然气的主要成分，天然气属于_________ (选填“可再生”或“不可再生”) 能源；利用甲烷作为燃料主要是因为它的热值_________ (选填“大”或“小”) 。
【答案】 不可再生 大
[ 1]天然气是化石燃料，形成需要漫长地质年代，短期内无法再生，因此属于不可再生能 源。
[2]热值是指单位质量 (或体积) 的燃料完全燃烧时所放出的热量。火箭选择甲烷作为燃料，主要 是因为它的热值大，即完全燃烧相同质量的甲烷能放出更多的热量，为火箭提供充足的动力。
7 ．如图所示为全球首个全潜式深远海智能渔业平台，平台为三立柱结构。若立柱浸入海水的总体 积为 7.5×103m3，则立柱受到的浮力为________N；平台上的风机利用风能工作，风能属于_________ (选填“可再生”或“不可再生”) 能源，风机每小时可发电 4000kW ·h ，相当于完全燃烧_________kg 焦炭放出的热量。 (q 焦炭=3×107J/kg，ρ海水取 1×103kg/m3 ，g 取 10N/kg)
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【答案】 7.5×107 可再生 480
[ 1]物体排开水的体积等于浸入水中的体积，则立柱受到的浮力为
F浮 = p海水gV排 = 1.0 103 kg/m3 10N / kg 7.5 103 m3 = 7.5 107 N
[2]风能可以从自然界源源不断的获得，所以风能属于可再生能源。
[3]风机每小时可发电 4000kW ·h ，这么多能量需要完全燃烧焦炭的质量为
(
m
=
=
=
=
480
kg
) Q W 4000 3.6 10 6J
q焦炭 q焦炭 3 107 J/kg
三、综合题
8．2025 年 5 月 8 日，我国首个“风光火储一体化”特高压工程—— 陇东至山东±800 千伏特高压直流
工程竣工投产。工程西起甘肃庆阳换流站，东至山东东平换流站，采用双八百 (±800 千伏额定电 压、800 万千瓦额定容量) 特高压直流输电技术，输电距离 915 公里，每年可向山东省输送电量超 过 360 亿千瓦时，每年减少燃煤消耗约 1085 万吨，减少二氧化碳排放约 1490 万吨，减少二氧化硫 排放约 1800 吨，减少氮氧化物排放约 2700 吨，环境效益显著，对于加速我国电力绿色低碳转型、
助力实现“双碳”目标具有重要意义。
( 1)图甲中，风力发电机组工作时将机械能转化为_________能；
(2)如图乙，若太阳能电池板的面积为 2m2 ，光电能量转化效率为 20% ，则在 1000W/m2 的光照强度 下，每小时可以输出多少电能？
(3)若高压输电线每千米的电阻为 0.2Ω ，在双八百 (额定功率等于额定容量) 输电技术下，该工程 每根输电线每秒放出多少热量？这些热量相当于完全燃烧多少 kg 的煤放出的热量？ (煤的热值 q 煤=3×107J/kg)
(4)东平换流站将 800kV 的特高压经降压变压器逐级降低成 380V 或 220V 的用户所需电压。该电压 仍远超人体安全电压，所以，为确保用电安全， 日常生活中要做到：不_________低压带电体，不 靠近高压带电体；
(5)陇东地区丰富的风、光资源发电，提供超 50%的绿色电能，与传统火力发电相比，请列举一条 风、光发电的优点_________。
【答案】( 1)电
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(2) 1.44 106 J
(3) 1.83 1010J ；610kg
(4)接触
(5)见解析
(1) 风力发电机组工作时消耗机械能，得到电能，即将机械能转化为电能。
(2) 电池板总功率为P = 1000W / m2 2m2 = 2000W
则一小时获得的光能为W光 = Pt = 2000W 3600s = 7.2 106 J
每小时输出的电能为W电 =nW光 = 20% 7.2 106 J = 1.44 106 J
(3) 由P = UI 可得，电路中的电流为I = U额 (P额) = = 1 104 A
每根输电线每秒放出的热量为Q放 = I2 Rt = (1 104 A )2 0.2Ω / km 915km 1s = 1.83 1010 J 由Q放 = mq可知，相当于每秒燃烧煤的质量为m = q (Q)煤 (放) = = 610kg
(4) 安全用电的原则是：不接触低压带电体，不靠近高压带电体。
(5) 与传统火力发电相比，风、光发电的优点是清洁、无污染、可再生、运行成本低。
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