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物理　九年级全一册
第二十二章　能源与可持续发展
（时间：90分钟　　分值：100分）
一、选择题(本大题共11个小题，共36分。1~8小题为单选题，每小题的四个选项中，只有一个选项符合题意，每小题3分；9~11小题为多选题，每小题的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题意，每小题4分，全选对的得4分，选对但不全的得1分，有错选或不选的不得分。)
1．推动绿色发展，建设美丽家乡是我们共同的追求。下列做法不利于实现这一目标的是（　　）
A．积极植树造林，防沙降尘
B．大力推广使用一次性餐具
C．回收废旧电器，节约资源
D．农业上合理施用化学肥料
2．材料、能源和信息在推动科技创新方面具有重要战略价值，下列说法正确的是（　　）
A．LED屏幕是由超导材料制成的
B．新能源电车使用的电能是一次能源
C．“华龙一号”核反应堆利用裂变释放核能
D．氢能、太阳能、天然气均属于不可再生能源
3．重力储能是一种极具应用前景的储能方式。它能够利用新能源产生的富余电能将重力块提升至高处储存能量，需要用电时，释放重力块牵引钢丝绳带动发电机发电。其发电过程与下列发电站发电时能量转化相同的是（　　）
A．大亚湾核电站
B．三峡水力发电站
C．羊八井地热电站
D．塔拉滩光伏发电站
4．新能源纯电动汽车是指以车载电源为动力，将电能转化为机械能，驱动电动机带动车轮行驶的电动汽车。电能属于（　　）
A．一次能源 B．二次能源
C．可再生能源 D．不可再生能源
5．“玲龙一号”是我国研发的新一代小型核电机组，它利用如图所示的核反应释放的能量来发电。下列说法正确的是（　　）
A．该核反应是裂变
B．太阳内部发生的也是这种核反应
C．核能属于可再生能源
D．原子核是由中子和电子组成的
6．关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（　　）
A．能量在转化或转移过程中，总量会减少
B．能量在转化过程中是守恒的，因此能源是“取之不竭”的
C．煤、石油、焦炭、太阳能都属于清洁能源
D．煤炭燃烧时化学能主要转化为内能，散失到空气中的内能很难再被收集起来利用
7．下图是“风能－太阳能”路灯示意图，下列说法正确的是（　　）
A．风力发电机利用了电磁感应原理
B．太阳能来自太阳内部的核裂变
C．给蓄电池充电时化学能转化为电能
D．控制器中的集成电路是用超导材料制成的
8．下列能源中都属于可再生能源的是（　　）
A．石油、水能
B．天然气、风能
C．风能、太阳能
D．煤、生物质能
9．道路上使用的风光互补LED路灯的电路原理图如图所示。有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能存储至蓄电池中，夜晚供LED灯照明。关于其工作过程，下列描述正确的是（　　）
A．风力发电机和太阳能电池板是并联的
B．太阳能电池板将太阳能转化为化学能
C．LED灯是用超导材料制成的
D．风力发电机将机械能转化为电能
10．如图所示，某公园安装的“智能脚蹬车”配备了太阳能电池板和遮阳伞，可实现太阳能发电、锂电池存储、运动数据分析处理等功能。健身者通过手机扫描“智能脚蹬车”上的二维码后，就可以收集其运动数据。下列说法正确的是（　　）
A．“智能脚蹬车”利用的太阳能是可再生能源
B．太阳能电池板主要是由半导体材料制成的
C．锂电池在供电过程中将电能转化为化学能
D．手机与“智能脚蹬车”通过电磁波传输数据
11．碳足迹是指个人、组织、活动或产品在整个生命周期中直接或间接产生的温室气体排放量，通常以二氧化碳当量表示。一般情况下，排放的温室气体越多，碳足迹就越大。碳足迹的计算包括用于电力、建设、运输等方面的能源，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．以使用公共交通工具代替私家车出行
C．大量使用天然气等燃料
D．将生活垃圾进行焚烧处理
二、填空题（本大题共5个小题，每空2分，共28分。）
12．能源可按不同方式分类，如图甲所示，图中阴影部分可以是_______(选填“核能”或“风能”)；如图乙所示，这是________(选填“裂变”或“聚变”)反应的示意图。
13．2024年5月21日，全球首个陆上商用模块式小型核反应堆“玲龙一号”的主控室正式启动。核反应堆通过______（选填“聚变”或“裂变”）产生惊人的能量，核能属于______（选填“一次”或“二次”）能源。
14．小明家安装了太阳能发电系统，白天太阳能电池板发电，向电网提供电能，此过程中太阳能转化为_______能。若中午时段太阳能电池板的输出电压为100 V，输出电流为5 A，则3 h可以为电网提供电能_______kW·h；若该系统输电导线的电阻为0.5 Ω，则输电线上发热损失的功率为________W。
15．利用风力发电可助力我国尽早实现碳中和目标。风力发电机组主要由叶片 齿轮箱 发电机等组成，其简化结构如图甲所示，叶片横截面的设计原理如图乙所示，叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转发电。某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈，发电机转子转20圈，其输出功率P与风速v的关系如图丙所示(为方便计算，图丙数据已做简化处理)。
（1）完成下列风力发电的主要能量转化流程图。其中①为________，②为________。
（2）风能是一种清洁的________（选填“可再生”或“不可再生”）能源 若风速为13 m/s时，发电机转子1 min转400圈，则叶片需要转动_________圈
（3）当风速为12 m/s时，风力发电机组工作1 h输出的电能相当于_________kg的煤完全燃烧放出的热量。q煤取3.0×107 J/kg。
（4）当风正面垂直吹向图乙所示的静止叶片时，从正面看叶片A会(选填“顺时针”或“逆时针”)转动，其中的道理是________________________________________。
16．原子由原子核和_______构成。原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于________(选填“可再生”或“不可再生”)能源。我国自主设计、建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫________(选填“裂”或“聚”)变。
三、科普阅读题（本大题共1个小题；共8分。）
17．阅读短文，回答下列问题。
可持续航空燃料
据统计，航空业每年产生的二氧化碳排放量占全球总量的2%~3%。电动汽车在陆地交通中的使用正迅速增加，但航空业在减少碳排放方面面临困境，因为长途飞行需要高能量密度的燃料。此外，更换飞机的高成本意味着现有机队将继续运营数十年，而且电动或氢燃料飞机可能在任何情况下都无法用于长途飞行。
目前，出现了一种无需对现有航空基础设施和设备进行大规模改变的解决方案——可持续航空燃料（SAF），它由生物和非生物资源生产，全生命周期减排效果显著。结合其他减碳策略，包括系统范围的运营效率、新技术和碳抵消，SAF应该可以使航空业在未来几十年内实现净零碳排放。
越来越多的航空公司承诺使用SAF，这一趋势将通过全球努力加速。利用可再生能源从生物原料中生产SAF的能力正在稳步增加，将世界更近地推向净零航空。
（1）航空业在减少碳排放方面面临困境，因为长途飞行需要____________________。
（2）为实现净零航空，短途飞行可用电动或_________燃料飞机。
（3）SAF是指___________________________，它由生物和非生物资源生产。目前，现有的减碳策略有___________________________________________________。
四、综合题（本大题共3个小题；第18小题8分，第19小题10分，第20小题10分，共28分。）
18．核能利用前景广阔，核电站为缓解我国用电紧张作出了巨大贡献。核反应堆代替火电站的锅炉，核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转化成内能来加热水产生蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。核电站的工作原理和火电厂相似，都是利用水蒸气推动发电机组发电的。
（1）核能是_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
（2）若某核电站中的一台发电机组发电功率为100万千瓦，假定一天工作24 h，则该发电机组30天发电多少千瓦时？
（3）若（2）中产生的电能用热电转换效率为30%的火力发电厂提供，则需要完全燃烧多少吨煤？q煤＝3.0×107 J/kg。
19．2023年11月25日，我国西北首台抽水蓄能机组——国家电网新疆阜康抽水蓄能电站1号机组投产发电，实现了新疆和西北电网调节性电源的新突破。
（1）电站藏在海拔2 000 m左右的天山深处，该处气压_________（选填“高于”“等于”或“低于”）标准大气压。弥漫在山间的云雾为电站蒙上了一层神秘的色彩，雾是水蒸气_________（填物态变化）形成的。
（2）产能过剩时，抽水蓄能电站安装的可逆式发电机组处于________（选填“抽水”或“发电”）状态，该过程中水库中的水增加的水能属于________（选填“一”或“二”）次能源。
20．塑料给我们的生活带来便利的同时也给自然环境带来一些不利影响。科学家们从许多生物体内发现了塑料的踪迹。为了减少塑料带来不利影响，我国已超过50个城市的外卖、商场、超市等领域禁用不可降解的塑料袋。
（1）目前处理塑料回收问题的方式主要有：填埋、焚烧、回收利用和使用可降解塑料制品。焚烧塑料时将化学能主要转化成什么能量
(2)作为一名新时代的青少年，你可以为“限塑”做些什么呢 (列举一条即可)
参考答案
1．【答案】B
【解析】植树造林，防沙降尘，利于环境保护，故A不符合题意。经常使用一次性餐具会造成资源浪费，故B符合题意。回收废旧电器，有利于节约金属材料，减少金属污染，故C不符合题意。合理施用化学肥料有利于环境保护，故D不符合题意。
2．【答案】C
【解析】LED屏幕是由半导体材料制成的，故A错误。电能是二次能源，故B错误。氢能、天然气均属于不可再生能源，太阳能属于可再生能源，故D错误。
3．【答案】B
【解析】利用重力储能发电的过程中，机械能转化为电能。大亚湾核电站，利用裂变产生的能量发电，故A不符合题意。三峡水力发电站，利用机械能转化为电能来发电，故B符合题意。羊八井地热电站，利用内能转化为电能来发电，故C不符合题意。塔拉滩光伏发电站，利用光能转化为电能来发电，故D不符合题意。
4．【答案】B
【解析】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；不可再生能源是指在自然界中经过亿万年形成，短期内无法恢复，且随着大规模开发利用，储量越来越少总有枯竭一天的能源。但可再生能源和不可再生能源是针对一次能源而言的，所以电能不属于这两类能源。故B符合题意，A、C、D不符合题意。
5．【答案】A
【解析】题图中用中子轰击质量比较大的原子核，使其发生裂变，可知该核反应是裂变，故A正确。太阳内部发生的是聚变，故B错误。核能属于不可再生能源，故C错误。原子核通常是由中子和质子组成的，故D错误。
6．【答案】D
【解析】能量在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，故A错误。能量是守恒的，但是能源的利用是有条件的，且所能利用的能源是有限的，因此需要节约能源，故B错误。煤、石油、焦炭燃烧时产生废气，污染环境，是非清洁能源；太阳能使用时无污染，是清洁能源，故C错误。煤炭燃烧时，化学能主要转化为内能。因为涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的，所以散失到空气中的内能很难再收集利用，故D正确。
7．【答案】A
【解析】风力发电机利用了电磁感应原理，故A正确。太阳能来自太阳内部的核聚变，故B错误。给蓄电池充电时，电能转化为化学能，故C错误。控制器中的集成电路是用半导体材料制成的，故D错误。
8．【答案】C
【解析】石油、天然气、煤等属于不可再生能源；水能、风能、太阳能、生物质能属于可再生能源。故C选项符合题意。
9．【答案】AD
【解析】由题图可知，风力发电机和太阳能电池板并联，故A正确。太阳能电池板将太阳能转化为电能，故B错误。LED灯是用半导体材料制成的，故C错误。风力发电机将机械能转化为电能，故D正确。
10．【答案】ABD
【解析】“智能脚蹬车”利用的太阳能是可再生能源，故A正确。太阳能电池板主要是由半导体材料制成的，故B正确。锂电池在供电过程中将化学能转化为电能，故C错误。手机与“智能脚蹬车”通过电磁波传输数据，故D正确。
11．【答案】AB
【解析】减少一次性餐具的使用，节省了原料，可以减少碳足迹，故A符合题意。以使用公共交通工具代替私家车出行，可以减少碳化物排放，故B符合题意。大量使用天然气等燃料、将生活垃圾进行焚烧处理，都会增大碳足迹，故C、D都不符合题意。
12．【答案】风能　　裂变
【解析】风能可以不断从自然界中获取，所以属于可再生能源，核燃料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，所以满足阴影部分特征的是风能。图乙中质量较大的原子核在中子的撞击下变成质量较小的原子核，同时产生几个新的中子，是裂变反应的示意图。
13．【答案】裂变　　一次
【解析】核反应堆通过裂变产生惊人的能量。核燃料可从自然界中直接获取，所以核能属于一次能源。
14．【答案】电　　1.5　　12.5
【解析】白天太阳能电池板发电，向电网提供电能，此过程中太阳能转化为电能。
太阳能电池板3 h为电网提供的电能
W=UIt= 100 V×5 A×3 h=500 W×3 h=0.5 kW×3 h=1.5 kW·h
输电线发热功率
P热=I2R=(5 A)2×0.5 Ω=12.5 W
15．【答案】（1）①机械能　　②电能　　（2）可再生　　20　　（3）36　　（4）顺时针　　风叶上表面较平，下表面较凸，风正面垂直吹向静止叶片时，上表面流速小，压强大，下表面流速大，压强小，叶片受到向下的压力差，叶片会顺时针转动
【解析】（1）风力发电主要将风能转化为叶片的机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。
（2）自然界中的风源源不断，风能是一种清洁的可再生能源。发电机转子1 min转400圈，叶片需要转动的圈数
（3）由题图丙可知，风速为12 m/s时，发电机组的功率为300 kW，发电机组工作1 h输出的电能
W电＝Pt＝3×105 W×3600 s＝1.08×109 J
Q放＝W电＝1.08×109 J，完全燃烧的煤的质量
16．【答案】核外电子　　不可再生　　聚
【解析】原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成的。获得核能时消耗的核燃料在自然界中是有限的，使用后不能在短期内从自然界得到补充，故属于不可再生能源。
17．【答案】（1）高能量密度的燃料　　（2）氢　　（3）可持续航空燃料　　系统范围的运营效率、新技术和碳抵消
【解析】（1）由短文可知，航空业在减少碳排放方面面临困境，因为长途飞行需要高能量密度的燃料。
（2）虽然电动或氢燃料飞机可能在任何情况下都无法用于长途飞行，但是短途飞行仍然可用。
（3）SAF是指可持续航空燃料，它由生物和非生物资源生产。目前现有的减碳策略有系统范围的运营效率、新技术和碳抵消。
18．【答案】（1）不可再生　　（2）7.2×108 kW·h　　（3）2.88×105 t
【解析】（2）该发电机组30天发电
（3）由可知，需要的热量
需要完全燃烧的煤的质量
19．【答案】（1）低于　　液化（2）抽水　　一
【解析】（1）气压随高度的增加而减小，故海拔2 000 m左右的天山深处气压低于标准大气压。雾是液态的小水滴，是由水蒸气液化形成的。
（2）产能过剩时，可逆式发电机组处于抽水状态，将水抽到高处，获得重力势能，实现蓄能。水能可以从自然界直接获取，属于一次能源。
20．【答案】（1）内能　　（2）平时出门购物自带购物袋（合理即可）
【解析】（1）焚烧塑料时主要将化学能转化成内能。
（2）为减少塑料带来不利影响，我们要尽量减少不可降解的塑料袋的使用，比如：平时出门购物自带购物袋：采用纸质物包装物品等。

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