资源简介

22.2 新能源的发展
题型1 核能及其原理 题型2 核能的利用
题型3 太阳能及其来源 题型4 太阳能的转化
题型5 太阳能的利用 题型6 核裂变
题型7 核聚变
题型1 核能及其原理
解｜题｜知｜识 （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）核能属于一次能源，也属于新能源，利用核能是解决能源危机的重要出路之一。 （3）释放核能的方式有两种：核裂变和核聚变。
【典例1】近年来我国科技多个领域不断取得新突破，例如：2021年，我国“和平”海底光缆计划启动：同年，我国人造太阳磁约束核聚变装置“东方超环”在7000万摄氏度下运行17.6分钟；2022年，冬奥园区无人驾驶车辆实现基于北斗提供的厘米级高精度定位服务。关于上述新科技成果，下列说法中正确的是（　　）
A．光纤利用了光的折射
B．中国人造太阳装置“东方超环”的反应原理与氢弹相同
C．无人驾驶车辆的芯片主要材料是超导体
D．“北斗”卫星导航系统是利用超声波进行定位和导航
【答案】B
【解答】解：A、光纤利用了光的反射，不是折射，故A错误；
B、中国人造太阳装置“东方超环”的反应原理与氢弹相同，氢弹为核聚变，故B正确；
C、无人驾驶车辆的芯片主要材料是半导体，故C错误；
D、北斗利用电磁波定位和导航，不是超声波，故D错误；
故选：B。
【变式1】核能发电过程如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．核能是可再生能源
B．核反应堆是通过核聚变释放的能量
C．汽轮机是热机的一种，它工作时将内能转化为机械能
D．核能发电过程产生大量高温的水蒸气，温度相同的水蒸气和水，水蒸气的内能一定更大
【答案】C
【解答】解：A．核能是不可再生能源，故A不符合题意；
B．核反应堆是用人工的方法控制核裂变链式反应速度获得核能的装置，故B不符合题意；
C．热机是使用时将内能转化为机械能的装置，所以汽轮机是热机，故C符合题意；
D．内能与温度、物态、质量等有关，温度相同的水蒸气和水，水和水蒸气的质量未知，所以两者的内能无法比较，故D不符合题意。
故选：C。
【变式2】下列关于能源和信息说法正确的是（　　）
A．现有的核电站都是利用核聚变释放能量来发电的
B．煤、石油、天然气等化石能源蕴藏量较大，属于可再生能源
C．手机是利用电磁波来传递信息的
D．我国的北斗卫星导航系统是利用超声波来传递信息的
【答案】C
【解答】解：A、现有的核电站都是利用核裂变释放能量来发电的，故A错误；
B、煤、石油、天然气等化石能源蕴藏量较大，属于不可再生能源，故B错误；
C、手机属于移动电话，它既是电磁波发射台也是电磁波接受台，所以是利用电磁波来传递信息的，故C正确；
D、我国的北斗卫星导航系统是利用电磁波来传递信息的，故D错误。
故选：C。
【变式3】能源、信息和材料是现代科技的三大支柱，下列说法中正确的是（　　）
A．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生裂变，释放出巨大的核能
B．能量的转化、能量的转移，都是有方向性的
C．为降低电能的损耗，可利用超导材料制造电饭煲的电热丝
D．5G比4G通讯信号的电磁波在真空中的传播速度大
【答案】B
【解答】解：A、太阳内部的能量来自氢原子核在超高温下发生的核聚变，故A错误；
B、能量的转化和转移都是具有方向性的，故B正确；
C、超导材料的电阻为零，在电流通过时不会产生热量，因此，不能利用超导材料制造电饭煲的电热丝，故C错误；
D、5G与4G通讯信号的电磁波在真空中的传播速度相同，故D错误。
故选：B。
题型2 核能的利用
解｜题｜知｜识 （1）裂变的利用： ①核电站：以核反应堆来代替火电站的锅炉，利用核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧“产生热量，将核能转变成热能来加热水产生蒸汽。这些蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电，从而实现机械能向电能的转变。 ②原子弹：链式反应不加控制，大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。威力巨大，破坏力强，爆炸地长时间有放射性残留，不再适宜人类居住。 （2）聚变的利用 ①氢弹：大量氢核的聚变，可以在瞬间释放出惊人的能量，氢弹就是利用这一原理制成的。 ②现在无法和平利用：迄今，人们还不能像控制裂变一样，使核聚变在人工控制的条件下进行。
【典例1】小帆大胆的设想未来可能会制造出一种核反应行星发动机，它获取能量的方式与氢弹核反应原理相同，设想它能够可约束的发生反应。结合所学知识，表格中的B处应该填写 　 　 。
核反应名称 反应类型 应用
A 链式反应 原子弹、核电站
B 聚合反应 氢弹、太阳表面的能量 释放
【答案】核聚变。
【解答】解：由表中信息可知，B处应填写核聚变。
故答案为：核聚变。
【变式1】2022年俄罗斯与乌克兰战争中，美国多次强调不会派兵进入乌克兰，主要原因是俄美都是核武器大国，战争使用核武器对世界危害巨大，原子弹是核武器的一种，原子弹通过 　 　 （选填“裂变”或“聚变”）释放出巨大的核能，核能属于 　 　 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
【答案】裂变；不可再生。
【解答】解：原子弹通过铀核裂变释放出巨大的核能，核能在使用后短时间内无法重新获得，因此属于不可再生能源。故答案为：裂变；不可再生。
【变式2】2021年9月21日，我国大亚湾核电站已实现安全运营10000天，累计供电超3800亿度，等效减排效应相当于种植近90万公顷森林。核电站是利用反应堆发生 　 　 （选填“核裂变”或“核聚变”）发电的，反应堆的“水冷却系统”是利用 　 　 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能的。
【答案】核裂变；热传递
【解答】解：核电站是利用反应堆发生可控制的核裂变来提供能量发电的；反应堆用冷水冷却是利用热传递的方式改变物体的内能。
故答案为：核裂变；热传递。
【变式3】我国具备完全自主知识产权的“华龙一号”核电机组的投入运行，使中国跻身核电技术先进国家行列。核电站是利用核反应堆发生核 　 　 （裂变/聚变）时提供的能量发电的，反应堆冷却系统采用水冷方式是利用 　 　 （做功/热传递）的方式来改变内能。
【答案】裂变；热传递。
【解答】解：核电站是利用核反应堆发生核裂变时提供的能量发电的，冷却系统采用水冷方式是利用热传递的方式来改变内能。
故答案为：裂变；热传递。
题型3 太阳能及其来源
解｜题｜知｜识 （1）太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量． （2）优点：十分巨大、供应时间长、分布广阔、获取方便、安全、干净、不污染环境． （3）缺点：分散性广、昼夜稳定性差、可转化率低． （4）地球上大部分能源来自太阳能。
【典例1】能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，下列有关它们的说法正确的是（　　）
A．地球上的风能、水能实际上都来自太阳能
B．光纤通信是激光借助光的折射原理来传递信息的
C．条形码扫描器中的光敏二极管使用的材料是超导材料
D．济宁电视台与山东电视台发射的电磁波在同一区域内的传播速度不相同
【答案】A
【解答】解：A、地球上的风能是由于太阳对地球表面受热不均，导致大气压力差形成空气流动而产生的；水能是因为太阳照射使水蒸发，形成降水，水在高处具有重力势能，从而产生水能，所以地球上的风能、水能实际上都来自太阳能，故A正确。
B、光纤通信是激光借助光在光导纤维内的全反射原理来传递信息的，而不是光的折射原理，故B错误。
C、条形码扫描器中的光敏二极管使用的材料是半导体材料，而不是超导材料，故C错误。
D、不同电视台发射的电磁波在同一区域内的传播速度是相同的，都等于光速，故D错误。
故选：A。
题型4 太阳能的转化
解｜题｜知｜识 （1）光﹣热能转换 原理：利用太阳辐射加热物体而获得热能 应用：太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉、地膜、大棚、温室 （2）光﹣电转换 原理：根据光电效应，利用太阳能直接转换成电能 应用：为无电场所提供电池，包括移动电源和备用电源、太阳能日用电子产品
【典例1】如图，教学楼顶安装许多“光伏工程”，太阳能电池将太阳能转化为（　　）
A．电能 B．内能 C．核能 D．机械能
【答案】A
【解答】解：家庭光伏发电清洁无污染、节约能源，有利于环境的改善，有利于能源的可持续发展；光伏发电系统发电时，将太阳能转化为电能。故BCD不符合题意，A符合题意。
故选：A。
【变式1】绿色发展是高质量发展的底色，为了更好践行绿色发展和“双碳目标”，某高架桥上修建了一段全封闭“光伏声屏障”试验路段，如图所示。“光伏声屏障”既可以控制噪声，又可以提供电能，比传统的声屏障设备更节能环保。下列分桃正确的是（　　）
A．“光伏发电”是将声音的能量转化为电能
B．“光伏发电”利用的太阳能属于二次能源
C．“声屏障”是在声源处减弱噪弹
D．“声屏障”是在传播过程中减弱噪声
【答案】D
【解答】解：
A、光伏发电”的核心是利用太阳能电池板，将太阳能（光能）直接转化为电能，而非声音的能量；故A不符合题意。
B、太阳能可直接从自然界获取，属于一次能源，并非二次能源；故B不符合题意。
C、D、高架桥上的“声屏障”，是通过物理结构阻挡车辆噪声向周围环境传播，属于在传播过程中减弱噪声，而非声源处；故C不符合题意；D符合题意。
故选：D。
【变式2】如图是“风光互补”景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上还配有太阳能电池板，底部的蓄电池可以储存电能。下面说法错误的是（　　）
A．风力发电机工作时将风能转化为电能
B．太阳能电池板工作时将太阳能转化为化学能
C．蓄电池充电时将电能转化为化学能
D．照明灯工作时将电能转化为光能
【答案】B
【解答】解：A．风力发电机工作时，通过风力推动叶片转动，风能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能，所以风力发电机工作时将风能转化为电能，故A正确；
B．太阳能电池板工作时，太阳能电池板通过吸收太阳光，将太阳能直接转化为电能，故B错误；
C．蓄电池充电时，通过消耗电能，将电能转化为化学能储存起来，故C正确；
D．照明灯工作时，消耗电能发光，所以将电能主要转化为光能，故D正确。
故选：B。
【变式3】如图所示是在水平公路上匀速行驶的太阳能小汽车，下列说法中正确的是（　　）
A．太阳能电池板工作时将太阳能转化为机械能
B．小汽车高速行驶时对路面的压力小于汽车的重力
C．汽车关闭发动机后，由于受到惯性作用还能继续向前行驶
D．汽车静止在水平路面上受到的支持力和对地面的压力是一对平衡力
【答案】B
【解答】解：A、太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能，故A错误；
B、小汽车的流线型上凸下平，高速运动时，空气流过上方的速度大，压强小，流过下方的速度小，压强大，车体会产生向上的升力，所以小汽车高速行驶时路面对小汽车的支持力小于汽车的重力，由于物体间力的作用是相互的，所以小汽车对路面的压力小于汽车的重力，故B正确；
C、汽车关闭发动机后，由于惯性会继续向前行驶，惯性是物体本身的一种性质，不是一种力或作用，不能说受到惯性、惯性作用，故C错误；
D、汽车静止在水平路面上受到的支持力和对地面的压力是一对相互作用力，不是一对平衡力，平衡力要作用在同一个物体上，故D错误。
故选：B。
题型5 太阳能的利用
解｜题｜知｜识 （1）目前直接利用太阳能的途径主要有两种：一种是用集热器把水等物质加热，例如太阳能热水器；另一种是用太阳能电池把太阳能转化成电能． （2）太阳能利用的优缺点：太阳能既是一次能源，又是可再生的新能源，人类正在大量的开发使用太阳能，因为太阳能有储量巨大、供应时间长久、分布广阔、容易获取、使用安全、无污染等优点；但是太阳能在使用过程中也有一定的缺点，如太阳能太分散、功率受季节、时间因素影响大，转换时效率低等都影响了太阳能的广泛使用．
【典例1】如图中是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃．水的比热容是4.2×103J/（kg ℃）。
试求：（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；（天然气的热值为8.4×107J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）
【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（50℃﹣10℃）＝8.4×106J；
（2）由题意可知，天然气完全燃烧释放的热量：
Q放＝Q吸＝8.4×106J，
由Q放＝Vq可得，需要完全燃烧天然气的体积：
V0.1m3。
答：（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是8.4×106J；
（2）需要完全燃烧0.1m3的天然气。
【变式1】太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户，如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收7.0×104J的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50℃，已知水的比热容，天然气的热值q＝3.5×107J/m3。求：
（1）水吸收的热量；
（2）该太阳能热水器的效率；
（3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。
【答案】（1）2.1×107J；（2）37.5%；（3）0.6m3。
【解答】解：（1）水吸收的热量为：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×100kg×50℃＝2.1×107J；
（2）每天获得的太阳能为：E＝7.0×104J/h×8h＝5.6×105J；
则太阳能热水器的效率为：η100%＝37.5；
（3）天然气完全燃烧放出的热量，即 Q放＝Q吸＝2.1×107J；
由Q放＝Vq 可知，需要完全燃烧天然气的体积：V0.6m3。
故答案为：（1）水吸收的热量为2.1×107J；
（2）该太阳能热水器的效率为 37.5%；
（3）需要天然气的体积为 0.6m3。
【变式2】太阳能具有环保、可再生等优点，某品牌太阳能热水器中水的质量为50kg，初温为20℃。[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
求：（1）若这些水吸收了8.4×106J的热量，水温升高了多少℃？
（2）若在一个标准大气压下将这些水烧开，则需要吸收多少热量？
【答案】（1）若这些水吸收了8.4×106J的热量，水温升高了40℃；
（2）这些水需要吸收1.58×107J热量。
【解答】解：（1）根据Q＝cmΔt可知，水升高的温度：
Δt40℃。
（2）水吸收的热量：
Q吸＝c水m水（t﹣t0）
＝4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（100℃﹣20℃）
＝1.58×107J。
答：（1）若这些水吸收了8.4×106J的热量，水温升高了40℃；
（2）这些水需要吸收1.58×107J热量。
【变式3】当今太阳能热水器应用普遍。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将8℃、100L水加热到38℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），水的密度为1.0×103kg/m3，则：
（1）热水器中水的质量是多少？
（2）在此过程中，水吸收了多少热量？
（3）若此期间太阳辐射到热水器的热量为4.2×107J，则该热水器的效率是多少？
【答案】（1）热水器中水的质量是100kg；
（2）在此过程中，水吸收了1.26×107J的热量；
（3）该热水器的效率是30%。
【解答】解：（1）太阳能热水器中水的体积：
V＝100L＝100dm3＝0.1m3，
由ρ可得，水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.1m3＝100kg；
（2）在此过程中，水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）
＝4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（38℃﹣8℃）
＝1.26×107J；
（3）该热水器的效率：
η100%100%＝30%。
答：（1）热水器中水的质量是100kg；
（2）在此过程中，水吸收了1.26×107J的热量；
（3）该热水器的效率是30%。
题型6 核裂变
解｜题｜知｜识 裂变：用中子轰击较重的原子核，使其裂变为较轻原子核的一种核反应。 核反应堆中的链式反应是可控的，原子弹的链式反应是不可控的。 核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是核裂变反应。
【典例1】如图，关于信息、能源和材料，下列说法正确的是（　　）
A．我国海域深处蕴藏大量主要成分为甲烷的“可燃冰”，“可燃冰”属于可再生能源
B．“华龙一号”第三代核电站是利用核裂变释放出的能量来发电的
C．自研国产CPU龙芯3A6000的制作材料主要是超导体
D．爱因斯坦探针卫星与地面是通过超声波传递信息的
【答案】B
【解答】解：A、可燃冰不能短时间内再次获得，它属于不可再生能源，故A错误；
B、华龙一号第三代核电站是利用核裂变释放出的能量来发电的，故B正确；
C、自研国产CPU龙芯3A6000的制作材料主要是半导体，故C错误；
D、爱因斯坦探针卫星与地面是通过电磁波传递信息的，故D错误。
故选：B。
【变式1】近年来，我国在科技领域取得了辉煌的成就。下列说法正确的是（　　）
A．“华龙一号”核电站利用的是核聚变释放的能量
B．中国空间站利用的太阳能属于可再生能源
C．“复兴号”动车组控制系统中的芯片由超导体制成
D．“神舟十六号”的航天员在太空中利用声波和地面指挥中心传递信息
【答案】B
【解答】解：
A、中国空间站利用的太阳能属于可再生能源，故A错误；
B、华龙一号核电机组是利用核裂变来释放能量的，目前核能的和平利用形式还没有核聚变，故B正确；
C、复兴号动车组控制系统中的芯片由半导体材料制成，故C错误；
D、“神舟十六号”的航天员在太空中利用电磁波和地面指挥中心传递信息，故D错误。
故选：B。
【变式2】2023年5月，神舟十六号飞船飞往中国空间站，飞船与酒泉卫星发射中心之间通过　 　 来传递信息；核电站利用核反应堆发电，核反应堆是依靠　 　 （选填“核裂变”或“核聚变”）获得能量的。
【答案】电磁波；核裂变。
【解答】解：电磁波可以在真空中传播，卫星通过电磁波来传递信息；核电站利用核反应堆发电，核反应堆是依靠核裂变获得能量的。
故答案为：电磁波；核裂变。
【变式3】“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。
【答案】核裂变；一次。
【解答】解：核电站发电方式，通过可控的核裂变将核能转化为电能；核能属于一次能源。
故答案为：核裂变；一次。
题型7 核聚变
解｜题｜知｜识 聚变：使较轻原子核结合成为较重的原子核的一种核反应，也被成为热核反应。 优点：①燃料丰富且价格低廉，核聚变的燃料之一—氘在海水中大量存在，足以供全世界使用百亿年； ②不污染环境，是一种真正的清洁能源
【典例1】近年来，我国科技创新科技成果不断涌现。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；2022年，冬奥园区无人驾驶车辆实现基于北斗提供的厘米级高精度定位服务……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”号的水声定位是利用超声波传递信息的
C．磁约束核聚变获得核能量的方式与普通核电站一样
D．北斗卫星与汽车导航系统之间通过超声波传播信息
【答案】B
【解答】解：A、“可燃冰”使用后短时间内无法得到及时的补充，属于不可再生能源，故A错误；
B、“奋斗者”号的水声定位是利用超声波传递信息的，故B正确；
C、由于核聚变暂时还是不可控的，所以核电站是利用原子核发生裂变时释放出的核能来发电的，与磁约束核聚变获得核能量的方式不同，故C错误；
D、北斗卫星与汽车导航系统之间是通过电磁波来交互信息的，故D错误。
故选：B。
【变式1】下列有关信息与材料的说法正确的是（　　）
A．汽车的“倒车雷达”利用了次声波来定位的
B．太阳能来自太阳内部的核裂变
C．电饭锅的线圈用超导材料可以提高工作效率
D．现代电子产品的芯片多是用半导体材料制作的
【答案】D
【解答】解：A、汽车的“倒车雷达”利用了超声波来定位的，故A错误；
B、太阳能来自太阳内部的核聚变，故B错误；
C、电饭锅是利用电流的热效应工作的，电饭锅的线圈用超导材料不可以提高工作效率，故C错误；
D、现代电子产品的芯片多是用半导体材料制作的，故D正确。
故选：D。
【变式2】关于信息与能源，下列说法正确的是（　　）
A．在太阳内部，氢核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能
B．风能、水能、太阳能、天然气都属于可再生能源
C．获得核能有裂变和聚变两种途径，核电站是利用可控的热核反应发电的
D．能量的转移和转化都具有方向性，但自然界中能量守恒，因此无需节约能源
【答案】A
【解答】解：A、在太阳内部，氢核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能，故A正确；
B、风能、水能、太阳能属于可再生能源，天然气属于不可再生能源，故B错误；
C、获得核能有裂变和聚变两种途径，核电站是利用可控的链式反应（核裂变）来发电的，故C错误；
D、能量的转移和转化都具有方向性，能量的利用是有条件的，有的物质不能成为能源，我们要注意节约能源，故D错误。
故选：A。
【变式3】据统计，2023年我省发电量结构占比如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．风力发电是利用风车叶片转动带动发电机，把机械能转化为电能
B．太阳能是由于太阳内部氢核聚变释放出的巨大核能而产生的，故不属于一次能源
C．水资源越用越少，水能是不可再生能源
D．电能输送的过程中有损耗，是因导线有电阻
【答案】AD
【解答】解：A．风力发电是利用风车叶片转动带动发电机，利用电磁感应将机械能转化为电能，故A正确；
B．太阳能是由于太阳内部氢核聚变释放出的巨大核能而产生的，可以从自然界直接获取的能源，故属于一次能源，故B错误；
C．淡水资源越用越少，水能是可以从自然界中源源不断地得到的能源，属于可再生能源，故C错误；
D．电能输送的过程中有损耗，根据焦耳定律，电流产生的热量与电阻大小有关，如果没有电阻不会发热，故是因导线有电阻而损失电能，故D正确。
故选：AD。
1．下列关于信息与能源说法中正确的是（　　）
A．紫外线是电磁波，广泛应用的非接触式测温枪是紫外线的应用
B．实际上，能量的转化、能量的转移是有方向性的
C．核反应中发生的是热核反应，是可以控制的
D．核能、风能和水能都是一次能源，也都是可再生能源
【答案】B
【解答】解：A、紫外线是电磁波，广泛应用的非接触式测温枪是红外线的应用，故A错误；
B、能量的转移与转化是有方向性的，故B正确；
C、核反应分为裂变和聚变两种，核裂变主要应用在核反应堆中，是可控链式反应；核聚变应用在氢弹上，核聚变又称热核反应，是不可控链式反应，故C错误；
D、核能的能量来源是核燃料，核能是不可再生能源，故D错误。
故选：B。
2．近年，我国在信息、材料和能源等领域取得了辉煌的成绩，以下说法正确的是（　　）
A．量子计算机中的电子器件都是超导体制成的
B．“祝融号”火星车利用电磁波将信息传回地球
C．水能、风能、太阳能都是不可再生能源
D．核电站是利用原子核的聚变反应工作的
【答案】B
【解答】解：A．量子计算机中的电子器件是用半导体材料制成的，故A错误；
B．“祝融号”火星车利用电磁波将信息传回地球，故B正确；
C．水力、风力和太阳能发电是利用可再生能源来发电的，故C错误；
D．核电站是利用原子核裂变时放出的能量工作的，故D错误。
故选：B。
3．关于核反应，下列说法正确的是（　　）
A．原子核的裂变现在已经彻底控制
B．原子核的裂变现在还没有彻底控制
C．原子核的聚变现在已经彻底控制
D．原子核的聚变现在还没有彻底控制
【答案】AD
【解答】解：AB、原子核的裂变现在已经彻底控制，可控的核裂变称为链式反应，主要应用在核电站中，故A正确，B错误；
CD、原子核的聚变目前还没有彻底控制，不可控的核聚变主要应用在氢弹中，故C错误，D正确。
故选：AD。
4．大力发展核能是解决能源危机的主要出路之一。如图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，不正确的是（　　）
A．核反应堆：核能转化为内能
B．蒸汽轮机：内能转化为机械能
C．发电机：电能转化为机械能
D．电采暖：电能转化为内能
【答案】C
【解答】解：
A、核电站发电过程：核能先转化为内能，故A正确；
B、水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，故B正确；
C、蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能，故C错误；
D、用电器将电能转化为其他形式能的过程，故电采暖是将电能转化为内能的过程，故D正确。
故选：C。
5．在核电站中，能量发生转化，变为电能的过程是（　　）
A．核能→机械能→电能
B．核能→水的内能→机械能→电能
C．核能→电能
D．核能→水的内能→电能
【答案】B
【解答】解：根据核能发电的过程可知，核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水的内能→机械能→电能；
故选：B。
6．“华龙一号”核电装置为我国的“国之重器”，已经和多个国家签订了核能发电项目，如图所示是核电站工作流程图。核电站是利用 　 　 方式来获取能量的（选填“核裂变”或“核聚变”）。发电过程中因摩擦产生的内能无法自动汇集起来转化为蒸汽轮机为其提供的机械能，这反映了能量的转化具有 　 　 。
【答案】核裂变；方向性
【解答】解：（1）由于核聚变暂时还是不可控的，所以核电站是利用原子核发生裂变时释放出的核能来发电的；
（2）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。
故答案为：核裂变；方向性。
7．2022年2月7日，随着最后一组核燃料组件装入反应堆，“华龙一号”全球首堆中核集团福清核电5号机组首次大修装换料工作完成。核电站是利用核反应堆发生核 　 　 （填“裂变”或“聚变”）时提供的能量发电的，反应堆冷却系统采用水冷方式是利用 　　 （填“做功”或“热传递”）的方式来改变内能的。
【答案】裂变：热传递。
【解答】解：核电站是利用原子核裂变发生可控链式反应时释放的大量能量来发电的；
反应堆冷却系统采用水冷方式是利用热传递的方式来改变内能的。
故答案为：裂变：热传递。
8．昌江核电站是海南历史上投资最大、技术先进、工艺环保的能源建设项目，核电站是利用反应堆发生 　 　 （选填“核裂变”或“核聚变”）发电的，反应堆的“水冷却系统”是利用 　 　 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能的。
【答案】核裂变；热传递。
【解答】解：核电站是利用反应堆发生核裂变发电的；反应堆的“水冷却系统”是利用热传递改变内能的。
故答案为：核裂变；热传递。
9．小丽坐在摩天轮“东湖之眼”上随座舱在竖直平面内匀速转动；人造地球卫星在大气层外环绕地球运行，则下列说法正确的是（　　）
A．小丽感觉“天旋地转”是以地面为参照物
B．小丽在某段时间内的机械能有可能先减小后增大
C．人造地球卫星在绕地球运行的过程中，远离地球时速度会变大
D．人造地球卫星的太阳翼将太阳能转化为化学能
【答案】B
【解答】解：A、参照物是描述物体运动时所选择的参考对象，小丽感觉“天旋地转”，是因为她以自身乘坐的座舱为参照物，座舱在竖直平面内匀速转动，所以小丽会感觉地面在旋转，故A错误；
B、摩天轮匀速转动时，小丽的动能保持不变（因为速度大小不变），而重力势能随高度变化：当座舱上升时，重力势能增加；当座舱下降时，重力势能减少，因此小丽在某段时间内的机械能有可能先减小后增大，故B正确；
C、在卫星的轨道运动中，其动能和势能之间存在转换。当卫星远离地球时，其势能增加而动能减少，因此速度变慢；当卫星靠近地球时，其势能转化为动能，导致速度加快，故C错误；
D、人造地球卫星的太阳翼是将太阳能转化为电能，用于卫星的供电等，而非化学能，故D错误。
故选：B。
10．2025年4月24日，我国“神舟二十号”载人飞船发射获得圆满成功。当飞船和火箭分离后，打开太阳能帆板，太阳能帆板将太阳能转化为 　　 能；地面控制中心与飞船是通过 　 　 传递信息的。
【答案】电；电磁波。
【解答】解：太阳能帆板的作用是将太阳能转化为电能，为飞船的设备提供能量；因为电磁波可以在真空中传播，适合用于太空通信，所以地面控制中心与飞船之间是通过电磁波传递信息的。
故答案为：电；电磁波。
11．图甲是神舟十九号和神舟十八号航天组成员在中国天宫空间站会师时的照片，图乙是中国空间站全景图。
（1）航天员们的笑容像空间站里的灯光一样灿烂，节能灯发光时主要将 　 　 能转化为 　　 能。巨大的太阳能电池板为空间站源源不断地提供能量，阳光照在太阳能电池板上，将太阳能转化为 　 　 能。
（2）神舟十九号飞船使用的是长征2F运载火箭，它的燃料是偏二甲肼。若这次运送任务一共消耗了约110t偏二甲肼，则这些燃料完全燃烧放出的热量约为 　 　 J。（偏二甲肼的热值约为4×107J/kg）
【答案】（1）电；光；电；（2）4.4×1012。
【解答】解：（1）节能灯发光时主要将电能转化为光能；阳光照在太阳能电池板上，将太阳能转化为电能。
（2）这些燃料完全燃烧放出的热量约为：。
故答案为：（1）电；光；电；（2）4.4×1012。
12．如图所示是国内某汽车公司研制的电动飞行汽车。飞行汽车的外观为流线型，可以减小汽车高速飞行时受到的阻力，由于空气流速大，压强 　　 ，还能使汽车获得空气的升力。飞行汽车上轻薄太阳能电池板，是把太阳能转化为 　　 能。
【答案】小；电。
【解答】解：飞行汽车的外观为流线型，高速行驶时，汽车上方的空气流速大，下方的空气流速小，上方的压强小于下方的压强，汽车在空气压强差的作用下获得向上的升力；
太阳能电池板将太阳能转化为电能。
故答案为：小；电。
13．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为 　 　 能。
【答案】并联；电
【解答】解：这些发动机均依靠电子点火器点火，互不影响，则这些电子点火器一定是并联；
太阳能电池板可以将光能转化为电能。
故答案为：并联；电。
14．武汉市正在大力发展绿色能源，如图甲是城市道路两边的太阳能路灯，它由太阳能电池板、控制器、24V的蓄电池组、LED发光二极管、灯杆及灯具外壳组成。它的结构示意图如图乙，工作时能量流程图如图丙。
LED发光二极管是一种半导体器件，它具有工作电压低（2﹣4V）、耗能少、寿命长、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点。它与普通的白炽灯发光原理不同，可以把电直接转化为光。实验测得LED发光二极管两端加不同电压时的电流，数据如下表：
电压/V 1 1.5 2.0 2.3 2.5 2.8 3.0 3.3 3.5 3.6 3.7
电流/mA 0 0 0 5 10 60 160 380 690 900 1250
（1）太阳能电池板将太阳能转化为　 　 （选填“化学能”或“电能”），然后给蓄电池充电以保存能量。
（2）如图乙所示，晚上LED发光二极管点亮时控制开关S与　　 （选填“a”或“b”）触点接触。
（3）这种LED发光二极管的电压从3.6V变化到2.5V时，LED的电功率变化了　 　 W。
【答案】（1）电能；（2）b；（3）3.215。
【解答】解：（1）太阳能电池板将太阳能转化为电能。
（2）晚上LED发光二极管点亮时控制开关S与b触点接触，蓄电池给LED发光二极管供电，LED发光二极管发光。
（3）电压为3.6V，通过LED的电流为900mA＝0.9A，此时的电功率为：P1＝U1I1＝3.6V×0.9A＝3.24W；
电压为2.5V，通过LED的电流为10mA＝0.01A，此时的电功率为：P2＝U2I2＝2.5V×0.01A＝0.025W；
LED的电功率变化了：ΔP＝P1﹣P2＝3.24W﹣0.025W＝3.215W。
故答案为：（1）电能；（2）b；（3）3.215。
15．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法中正确的是（　　）
A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为植物的化学能
B．图乙中，华源篮球场旁的太阳能路灯将太阳能直接转化为路灯的光能
C．图丙中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机上电池的化学能
D．图丁中，太阳能热水器通过做功将太阳能转化为水的内能
【答案】A
【解答】解：A、图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，故A正确；
B、图乙中，太阳能路灯先将太阳能先转化为电能，再转化为光能，故B错误；
C、图丙中，太阳能飞机是先将太阳能转化为电能，再转化为化学能，故C错误；
D、图丁中，太阳能热水器通过热传递将太阳能转化为水的内能，故D错误。
故选：A。
16．太阳是人类能源的宝库。下列说法正确的是（　　）
A．太阳是一个巨大的“核能火炉”
B．太阳能是太阳内部氢原子核发生裂变释放的能量
C．太阳能是未来的理想能源之一，是不可再生能源
D．中国空间站上用到的太阳能电池板是将太阳能直接转化为化学能
【答案】A
【解答】解：AB、太阳能是太阳内部氢原子核发生聚变释放的能量，因此，太阳是一个巨大的“核能火炉”，故A正确、B错误；
C、太阳能可以源源不断得获得，是未来的理想能源之一，是可再生能源，故C错误；
D、中国空间站上用到的太阳能电池板是将太阳能直接转化为电能，故D错误。
故选：A。
17．屋顶发电已经在农村逐步推广，如图是在屋顶安装的光伏发电系统，这种系统主要由太阳能电池板、逆变器、支架结构、监控系统和电缆及连接器等组成。太阳能电池板工作的光电转换效率为20%，太阳辐射功率为1000W/m2。若屋顶的面积为70m2，阳光照射5h，能获得电能　 　 kW h，合　 J。若这些能量全部被水吸收，可以将　 kg的水的温度从20℃加热到100℃。[水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃）]
【答案】70；2.52×108；750。
【解答】解：太阳能板的面积为70m2，太阳能板的发电功率为：
P＝P0Sη＝1000W/m2×70m2×20%＝1.4×104W＝14kW；
利用太阳能板发电5h产生的电能为：
W＝Pt＝14kW×5h＝70kW h＝70×103×3600J＝2.52×108J；
若这些能量全部被水吸收，则水吸收的热量为：Q吸＝W＝2.5×108J；
由Q吸＝cmΔt可得，水的质量为。
故答案为：70；2.52×108；750。
18．如图是同步通信卫星，板状的两翼是太阳能电池板，它把太阳能转化成 　　 能，供卫星使用；若以地球做参照，同步卫星是 　 　 的；现在许多长途电话是以地球同步卫星做中继站，打这种长途电话会感到对方的反应有点延迟。假设某通信卫星距离地球18000km，则打电话会延迟 　 s。
【答案】电；静止；0.12。
【解答】解：（1）太阳能电池板可以把太阳能转化成电能，供卫星使用；
（2）若以地球做参照，同步卫星的位置没有发生改变，所以是静止的；
（3）卫星无线电波传播的距离：s＝18000km×2＝36000km；
由速度公式得，延迟时间：
t0.12s。
故答案为：电；静止；0.12。
19．太阳能是 　 　 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，具有安全、清洁等优点。小付家里的太阳能热水器水箱内盛有100kg水，在太阳照射下水温从20℃上升到70℃，则水吸收的热量为 　 。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
【答案】可再生；2.1×107。
【解答】解：
太阳能取之不尽属于可再生能源；
水吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（70℃﹣20℃）＝2.1×107J。
故答案为：可再生；2.1×107。
20．一个太阳能热水器系统，其中的太阳能集热器每天可以吸收太阳辐射能量，将水加热。太阳能集热器的面积为2m2。在一个晴朗的夏日，每平方米的太阳辐射能量约为1400W，热转化效率η＝40%（即将太阳能的40%转化为水的内能）。假设一天中太阳辐射能量的利用时间为6小时。
（1）求太阳能集热器每天吸收的总热量。
（2）一天中太阳能集热器中20℃的水，吸收热量升至70℃，求太阳能热水器系统加热水的总质量。
（3）若用燃气灶加热使水吸收同样的热量，需要燃烧多少kg天然气？（燃气灶的热效率为60%，天然气的热值为q＝5×107J/kg）
【答案】（1）太阳能集热器每天吸收的总热量为1.008×107J。
（2）太阳能热水器系统加热水的总质量为19.2kg。
（3）若用燃气灶加热使水吸收同样的热量，需要燃烧0.1344kg天然气。
【解答】解：（1）太阳能集热器每天吸收的总热量：E＝PSt＝1400W/m2×2m2×6×3600s＝1.008×107J；
（2）根据η可得水吸收的热量：Q吸＝ηE＝40%×1.008×107J＝4.032×106J，
由Q吸＝cm（t﹣t）可得水的质量：
m水19.2kg；
（3）天然气完全燃烧放出的热量：Q放6.72×106J，
由Q放＝mq可得消耗的天然气的质量：m天然气0.1344kg。
答：（1）太阳能集热器每天吸收的总热量为1.008×107J。
（2）太阳能热水器系统加热水的总质量为19.2kg。
（3）若用燃气灶加热使水吸收同样的热量，需要燃烧0.1344kg天然气。
21．如图是飞船与空间站对接完成后一起绕地运行的情景，以空间站为参照物，飞船是 　
　 的；空间站利用太阳能电池板获得能量，太阳能来自于太阳内部的核 　　 变。
【答案】静止；聚。
【解答】解：（1）飞船与空间站对接完成后一起绕地球运行，飞船与空间站的相对位置没有发生变化，以空间站为参照物，飞船是静止的；太阳能来自于太阳内部的核聚变。
故答案为：静止；聚。
22．“中国环流器二号M”的成功运行，标志着中国离“人造太阳”的梦想又近了一步，在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核 　　 变。环流器中所使用的超导材料 　　 （选填“可以”或“不可以”）用于电饭锅的发热体。
【答案】聚；不可以
【解答】解：（1）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变；
（2）超导体的电阻为零，不能发热，因此超导材料不可以用于电饭锅的发热体。
故答案为：聚；不可以。22.2 新能源的发展
题型1 核能及其原理 题型2 核能的利用
题型3 太阳能及其来源 题型4 太阳能的转化
题型5 太阳能的利用 题型6 核裂变
题型7 核聚变
题型1 核能及其原理
解｜题｜知｜识 （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）核能属于一次能源，也属于新能源，利用核能是解决能源危机的重要出路之一。 （3）释放核能的方式有两种：核裂变和核聚变。
【典例1】近年来我国科技多个领域不断取得新突破，例如：2021年，我国“和平”海底光缆计划启动：同年，我国人造太阳磁约束核聚变装置“东方超环”在7000万摄氏度下运行17.6分钟；2022年，冬奥园区无人驾驶车辆实现基于北斗提供的厘米级高精度定位服务。关于上述新科技成果，下列说法中正确的是（　　）
A．光纤利用了光的折射
B．中国人造太阳装置“东方超环”的反应原理与氢弹相同
C．无人驾驶车辆的芯片主要材料是超导体
D．“北斗”卫星导航系统是利用超声波进行定位和导航
【变式1】核能发电过程如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．核能是可再生能源
B．核反应堆是通过核聚变释放的能量
C．汽轮机是热机的一种，它工作时将内能转化为机械能
D．核能发电过程产生大量高温的水蒸气，温度相同的水蒸气和水，水蒸气的内能一定更大
【变式2】下列关于能源和信息说法正确的是（　　）
A．现有的核电站都是利用核聚变释放能量来发电的
B．煤、石油、天然气等化石能源蕴藏量较大，属于可再生能源
C．手机是利用电磁波来传递信息的
D．我国的北斗卫星导航系统是利用超声波来传递信息的
【变式3】能源、信息和材料是现代科技的三大支柱，下列说法中正确的是（　　）
A．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生裂变，释放出巨大的核能
B．能量的转化、能量的转移，都是有方向性的
C．为降低电能的损耗，可利用超导材料制造电饭煲的电热丝
D．5G比4G通讯信号的电磁波在真空中的传播速度大
题型2 核能的利用
解｜题｜知｜识 （1）裂变的利用： ①核电站：以核反应堆来代替火电站的锅炉，利用核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧“产生热量，将核能转变成热能来加热水产生蒸汽。这些蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电，从而实现机械能向电能的转变。 ②原子弹：链式反应不加控制，大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。威力巨大，破坏力强，爆炸地长时间有放射性残留，不再适宜人类居住。 （2）聚变的利用 ①氢弹：大量氢核的聚变，可以在瞬间释放出惊人的能量，氢弹就是利用这一原理制成的。 ②现在无法和平利用：迄今，人们还不能像控制裂变一样，使核聚变在人工控制的条件下进行。
【典例1】小帆大胆的设想未来可能会制造出一种核反应行星发动机，它获取能量的方式与氢弹核反应原理相同，设想它能够可约束的发生反应。结合所学知识，表格中的B处应该填写 　 　 。
核反应名称 反应类型 应用
A 链式反应 原子弹、核电站
B 聚合反应 氢弹、太阳表面的能量 释放
【变式1】2022年俄罗斯与乌克兰战争中，美国多次强调不会派兵进入乌克兰，主要原因是俄美都是核武器大国，战争使用核武器对世界危害巨大，原子弹是核武器的一种，原子弹通过 　 　 （选填“裂变”或“聚变”）释放出巨大的核能，核能属于 　 　 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
【变式2】2021年9月21日，我国大亚湾核电站已实现安全运营10000天，累计供电超3800亿度，等效减排效应相当于种植近90万公顷森林。核电站是利用反应堆发生 　 　 （选填“核裂变”或“核聚变”）发电的，反应堆的“水冷却系统”是利用 　 　 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能的。
【变式3】我国具备完全自主知识产权的“华龙一号”核电机组的投入运行，使中国跻身核电技术先进国家行列。核电站是利用核反应堆发生核 　 　 （裂变/聚变）时提供的能量发电的，反应堆冷却系统采用水冷方式是利用 　 　 （做功/热传递）的方式来改变内能。
题型3 太阳能及其来源
解｜题｜知｜识 （1）太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量． （2）优点：十分巨大、供应时间长、分布广阔、获取方便、安全、干净、不污染环境． （3）缺点：分散性广、昼夜稳定性差、可转化率低． （4）地球上大部分能源来自太阳能。
【典例1】能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，下列有关它们的说法正确的是（　　）
A．地球上的风能、水能实际上都来自太阳能
B．光纤通信是激光借助光的折射原理来传递信息的
C．条形码扫描器中的光敏二极管使用的材料是超导材料
D．济宁电视台与山东电视台发射的电磁波在同一区域内的传播速度不相同
题型4 太阳能的转化
解｜题｜知｜识 （1）光﹣热能转换 原理：利用太阳辐射加热物体而获得热能 应用：太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉、地膜、大棚、温室 （2）光﹣电转换 原理：根据光电效应，利用太阳能直接转换成电能 应用：为无电场所提供电池，包括移动电源和备用电源、太阳能日用电子产品
【典例1】如图，教学楼顶安装许多“光伏工程”，太阳能电池将太阳能转化为（　　）
A．电能 B．内能 C．核能 D．机械能
【变式1】绿色发展是高质量发展的底色，为了更好践行绿色发展和“双碳目标”，某高架桥上修建了一段全封闭“光伏声屏障”试验路段，如图所示。“光伏声屏障”既可以控制噪声，又可以提供电能，比传统的声屏障设备更节能环保。下列分桃正确的是（　　）
A．“光伏发电”是将声音的能量转化为电能
B．“光伏发电”利用的太阳能属于二次能源
C．“声屏障”是在声源处减弱噪弹
D．“声屏障”是在传播过程中减弱噪声
【变式2】如图是“风光互补”景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上还配有太阳能电池板，底部的蓄电池可以储存电能。下面说法错误的是（　　）
A．风力发电机工作时将风能转化为电能
B．太阳能电池板工作时将太阳能转化为化学能
C．蓄电池充电时将电能转化为化学能
D．照明灯工作时将电能转化为光能
【变式3】如图所示是在水平公路上匀速行驶的太阳能小汽车，下列说法中正确的是（　　）
A．太阳能电池板工作时将太阳能转化为机械能
B．小汽车高速行驶时对路面的压力小于汽车的重力
C．汽车关闭发动机后，由于受到惯性作用还能继续向前行驶
D．汽车静止在水平路面上受到的支持力和对地面的压力是一对平衡力
题型5 太阳能的利用
解｜题｜知｜识 （1）目前直接利用太阳能的途径主要有两种：一种是用集热器把水等物质加热，例如太阳能热水器；另一种是用太阳能电池把太阳能转化成电能． （2）太阳能利用的优缺点：太阳能既是一次能源，又是可再生的新能源，人类正在大量的开发使用太阳能，因为太阳能有储量巨大、供应时间长久、分布广阔、容易获取、使用安全、无污染等优点；但是太阳能在使用过程中也有一定的缺点，如太阳能太分散、功率受季节、时间因素影响大，转换时效率低等都影响了太阳能的广泛使用．
【典例1】如图中是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃．水的比热容是4.2×103J/（kg ℃）。
试求：（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；（天然气的热值为8.4×107J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）
【变式1】太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户，如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收7.0×104J的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50℃，已知水的比热容，天然气的热值q＝3.5×107J/m3。求：
（1）水吸收的热量；
（2）该太阳能热水器的效率；
（3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。
【变式2】太阳能具有环保、可再生等优点，某品牌太阳能热水器中水的质量为50kg，初温为20℃。[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
求：（1）若这些水吸收了8.4×106J的热量，水温升高了多少℃？
（2）若在一个标准大气压下将这些水烧开，则需要吸收多少热量？
【变式3】当今太阳能热水器应用普遍。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将8℃、100L水加热到38℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），水的密度为1.0×103kg/m3，则：
（1）热水器中水的质量是多少？
（2）在此过程中，水吸收了多少热量？
（3）若此期间太阳辐射到热水器的热量为4.2×107J，则该热水器的效率是多少？
题型6 核裂变
解｜题｜知｜识 裂变：用中子轰击较重的原子核，使其裂变为较轻原子核的一种核反应。 核反应堆中的链式反应是可控的，原子弹的链式反应是不可控的。 核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是核裂变反应。
【典例1】如图，关于信息、能源和材料，下列说法正确的是（　　）
A．我国海域深处蕴藏大量主要成分为甲烷的“可燃冰”，“可燃冰”属于可再生能源
B．“华龙一号”第三代核电站是利用核裂变释放出的能量来发电的
C．自研国产CPU龙芯3A6000的制作材料主要是超导体
D．爱因斯坦探针卫星与地面是通过超声波传递信息的
【变式1】近年来，我国在科技领域取得了辉煌的成就。下列说法正确的是（　　）
A．“华龙一号”核电站利用的是核聚变释放的能量
B．中国空间站利用的太阳能属于可再生能源
C．“复兴号”动车组控制系统中的芯片由超导体制成
D．“神舟十六号”的航天员在太空中利用声波和地面指挥中心传递信息
【变式2】2023年5月，神舟十六号飞船飞往中国空间站，飞船与酒泉卫星发射中心之间通过　 　 来传递信息；核电站利用核反应堆发电，核反应堆是依靠　 　 （选填“核裂变”或“核聚变”）获得能量的。
【变式3】“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。
题型7 核聚变
解｜题｜知｜识 聚变：使较轻原子核结合成为较重的原子核的一种核反应，也被成为热核反应。 优点：①燃料丰富且价格低廉，核聚变的燃料之一—氘在海水中大量存在，足以供全世界使用百亿年； ②不污染环境，是一种真正的清洁能源
【典例1】近年来，我国科技创新科技成果不断涌现。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；2022年，冬奥园区无人驾驶车辆实现基于北斗提供的厘米级高精度定位服务……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”号的水声定位是利用超声波传递信息的
C．磁约束核聚变获得核能量的方式与普通核电站一样
D．北斗卫星与汽车导航系统之间通过超声波传播信息
【变式1】下列有关信息与材料的说法正确的是（　　）
A．汽车的“倒车雷达”利用了次声波来定位的
B．太阳能来自太阳内部的核裂变
C．电饭锅的线圈用超导材料可以提高工作效率
D．现代电子产品的芯片多是用半导体材料制作的
【变式2】关于信息与能源，下列说法正确的是（　　）
A．在太阳内部，氢核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能
B．风能、水能、太阳能、天然气都属于可再生能源
C．获得核能有裂变和聚变两种途径，核电站是利用可控的热核反应发电的
D．能量的转移和转化都具有方向性，但自然界中能量守恒，因此无需节约能源
【变式3】据统计，2023年我省发电量结构占比如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．风力发电是利用风车叶片转动带动发电机，把机械能转化为电能
B．太阳能是由于太阳内部氢核聚变释放出的巨大核能而产生的，故不属于一次能源
C．水资源越用越少，水能是不可再生能源
D．电能输送的过程中有损耗，是因导线有电阻
1．下列关于信息与能源说法中正确的是（　　）
A．紫外线是电磁波，广泛应用的非接触式测温枪是紫外线的应用
B．实际上，能量的转化、能量的转移是有方向性的
C．核反应中发生的是热核反应，是可以控制的
D．核能、风能和水能都是一次能源，也都是可再生能源
2．近年，我国在信息、材料和能源等领域取得了辉煌的成绩，以下说法正确的是（　　）
A．量子计算机中的电子器件都是超导体制成的
B．“祝融号”火星车利用电磁波将信息传回地球
C．水能、风能、太阳能都是不可再生能源
D．核电站是利用原子核的聚变反应工作的
3．关于核反应，下列说法正确的是（　　）
A．原子核的裂变现在已经彻底控制
B．原子核的裂变现在还没有彻底控制
C．原子核的聚变现在已经彻底控制
D．原子核的聚变现在还没有彻底控制
4．大力发展核能是解决能源危机的主要出路之一。如图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，不正确的是（　　）
A．核反应堆：核能转化为内能
B．蒸汽轮机：内能转化为机械能
C．发电机：电能转化为机械能
D．电采暖：电能转化为内能
5．在核电站中，能量发生转化，变为电能的过程是（　　）
A．核能→机械能→电能
B．核能→水的内能→机械能→电能
C．核能→电能
D．核能→水的内能→电能
6．“华龙一号”核电装置为我国的“国之重器”，已经和多个国家签订了核能发电项目，如图所示是核电站工作流程图。核电站是利用 　 　 方式来获取能量的（选填“核裂变”或“核聚变”）。发电过程中因摩擦产生的内能无法自动汇集起来转化为蒸汽轮机为其提供的机械能，这反映了能量的转化具有 　 　 。
7．2022年2月7日，随着最后一组核燃料组件装入反应堆，“华龙一号”全球首堆中核集团福清核电5号机组首次大修装换料工作完成。核电站是利用核反应堆发生核 　 　 （填“裂变”或“聚变”）时提供的能量发电的，反应堆冷却系统采用水冷方式是利用 　　 （填“做功”或“热传递”）的方式来改变内能的。
8．昌江核电站是海南历史上投资最大、技术先进、工艺环保的能源建设项目，核电站是利用反应堆发生 　 　 （选填“核裂变”或“核聚变”）发电的，反应堆的“水冷却系统”是利用 　 　 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能的。
9．小丽坐在摩天轮“东湖之眼”上随座舱在竖直平面内匀速转动；人造地球卫星在大气层外环绕地球运行，则下列说法正确的是（　　）
A．小丽感觉“天旋地转”是以地面为参照物
B．小丽在某段时间内的机械能有可能先减小后增大
C．人造地球卫星在绕地球运行的过程中，远离地球时速度会变大
D．人造地球卫星的太阳翼将太阳能转化为化学能
10．2025年4月24日，我国“神舟二十号”载人飞船发射获得圆满成功。当飞船和火箭分离后，打开太阳能帆板，太阳能帆板将太阳能转化为 　　 能；地面控制中心与飞船是通过 　 　 传递信息的。
11．图甲是神舟十九号和神舟十八号航天组成员在中国天宫空间站会师时的照片，图乙是中国空间站全景图。
（1）航天员们的笑容像空间站里的灯光一样灿烂，节能灯发光时主要将 　 　 能转化为 　　 能。巨大的太阳能电池板为空间站源源不断地提供能量，阳光照在太阳能电池板上，将太阳能转化为 　 　 能。
（2）神舟十九号飞船使用的是长征2F运载火箭，它的燃料是偏二甲肼。若这次运送任务一共消耗了约110t偏二甲肼，则这些燃料完全燃烧放出的热量约为 　 　 J。（偏二甲肼的热值约为4×107J/kg）
12．如图所示是国内某汽车公司研制的电动飞行汽车。飞行汽车的外观为流线型，可以减小汽车高速飞行时受到的阻力，由于空气流速大，压强 　　 ，还能使汽车获得空气的升力。飞行汽车上轻薄太阳能电池板，是把太阳能转化为 　　 能。
13．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为 　 　 能。
14．武汉市正在大力发展绿色能源，如图甲是城市道路两边的太阳能路灯，它由太阳能电池板、控制器、24V的蓄电池组、LED发光二极管、灯杆及灯具外壳组成。它的结构示意图如图乙，工作时能量流程图如图丙。
LED发光二极管是一种半导体器件，它具有工作电压低（2﹣4V）、耗能少、寿命长、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点。它与普通的白炽灯发光原理不同，可以把电直接转化为光。实验测得LED发光二极管两端加不同电压时的电流，数据如下表：
电压/V 1 1.5 2.0 2.3 2.5 2.8 3.0 3.3 3.5 3.6 3.7
电流/mA 0 0 0 5 10 60 160 380 690 900 1250
（1）太阳能电池板将太阳能转化为　 　 （选填“化学能”或“电能”），然后给蓄电池充电以保存能量。
（2）如图乙所示，晚上LED发光二极管点亮时控制开关S与　　 （选填“a”或“b”）触点接触。
（3）这种LED发光二极管的电压从3.6V变化到2.5V时，LED的电功率变化了　 　 W。
15．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法中正确的是（　　）
A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为植物的化学能
B．图乙中，华源篮球场旁的太阳能路灯将太阳能直接转化为路灯的光能
C．图丙中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机上电池的化学能
D．图丁中，太阳能热水器通过做功将太阳能转化为水的内能
16．太阳是人类能源的宝库。下列说法正确的是（　　）
A．太阳是一个巨大的“核能火炉”
B．太阳能是太阳内部氢原子核发生裂变释放的能量
C．太阳能是未来的理想能源之一，是不可再生能源
D．中国空间站上用到的太阳能电池板是将太阳能直接转化为化学能
17．屋顶发电已经在农村逐步推广，如图是在屋顶安装的光伏发电系统，这种系统主要由太阳能电池板、逆变器、支架结构、监控系统和电缆及连接器等组成。太阳能电池板工作的光电转换效率为20%，太阳辐射功率为1000W/m2。若屋顶的面积为70m2，阳光照射5h，能获得电能　 　 kW h，合　 J。若这些能量全部被水吸收，可以将　 kg的水的温度从20℃加热到100℃。[水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃）]
18．如图是同步通信卫星，板状的两翼是太阳能电池板，它把太阳能转化成 　　 能，供卫星使用；若以地球做参照，同步卫星是 　 　 的；现在许多长途电话是以地球同步卫星做中继站，打这种长途电话会感到对方的反应有点延迟。假设某通信卫星距离地球18000km，则打电话会延迟 　 s。
19．太阳能是 　 　 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，具有安全、清洁等优点。小付家里的太阳能热水器水箱内盛有100kg水，在太阳照射下水温从20℃上升到70℃，则水吸收的热量为 　 。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
20．一个太阳能热水器系统，其中的太阳能集热器每天可以吸收太阳辐射能量，将水加热。太阳能集热器的面积为2m2。在一个晴朗的夏日，每平方米的太阳辐射能量约为1400W，热转化效率η＝40%（即将太阳能的40%转化为水的内能）。假设一天中太阳辐射能量的利用时间为6小时。
（1）求太阳能集热器每天吸收的总热量。
（2）一天中太阳能集热器中20℃的水，吸收热量升至70℃，求太阳能热水器系统加热水的总质量。
（3）若用燃气灶加热使水吸收同样的热量，需要燃烧多少kg天然气？（燃气灶的热效率为60%，天然气的热值为q＝5×107J/kg）
21．如图是飞船与空间站对接完成后一起绕地运行的情景，以空间站为参照物，飞船是 　
　 的；空间站利用太阳能电池板获得能量，太阳能来自于太阳内部的核 　　 变。
22．“中国环流器二号M”的成功运行，标志着中国离“人造太阳”的梦想又近了一步，在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核 　　 变。环流器中所使用的超导材料 　　 （选填“可以”或“不可以”）用于电饭锅的发热体。

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