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【核心素养】22.2 新能源的发展 分层练习 （解析版）
知识点一：核能
1．为了解决利用化石能源带来的问题，人们着手开发各种新能源，如核能、太阳能、风能等。下列关于这些能源的说法正确的是（　　）
A．太阳能是一次能源，核能是二次能源
B．太阳能、风能、核能都属于可再生能源
C．利用太阳能的方式有光热、光电和光化转换
D．目前核电站是通过聚变来获取核能的
【答案】C
【详解】A、一次能源指能直接取自自然界的能源，太阳能与核能均属于一次能源，并非二次能源，故A错误；
B、可再生能源能够短期内持续再生，太阳能、风能符合该特点；核能依赖铀矿等稀缺矿产，储量有限，属于不可再生能源，故B错误；
C、太阳能的转化利用分为三类：光热转换代表设备为太阳能热水器、光电转换依靠太阳能电池、光化转换典型例子是植物光合作用，故C正确；
D、现有核电站依靠可控核裂变释放能量发电，可控核聚变暂未投入商业使用，故D错误。
故选：C。
【分析】（1）能源按获取途径分为一次、二次能源，无需加工直接开采的为一次能源；
（2）依据能否循环再生划分可再生与不可再生能源，核燃料消耗后无法快速补充；
（3）太阳能可转化为内能、电能、化学能三种形式；
（4）核裂变技术成熟用于发电，可控核聚变仍处于实验研究阶段。
2．在太阳内部，氘、氚原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能，下列说法正确的是（　　）
A．核能属于二次能源 B．核能属于不可再生能源
C．太阳能属于不可再生能源 D．太阳能属于二次能源
【答案】B
【详解】A：核能是从自然界直接获取的能源，属于一次能源，不是二次能源，故错误；
B：核能所用的核燃料储量有限，不能短时间内再生，属于不可再生能源，故正确；
C：太阳能是可再生能源，因为太阳辐射能是取之不尽的，故错误；
D：太阳能是一次能源，不是二次能源，故错误；
故答案选 B。
【分析】一次能源与二次能源：一次能源是直接取自自然界（如煤、石油、天然气、核能、太阳能、风能等）；二次能源是由一次能源加工转化而成的（如电能、汽油、焦炭等）。
可再生能源与不可再生能源：可再生能源在自然界可以循环再生（如太阳能、风能、水能、生物质能等）；不可再生能源资源有限，用完后短期内无法恢复（如煤炭、石油、天然气、核燃料等）。
核能（无论是裂变还是聚变）的原料（如铀、钚、氘、氚）在地球上储量有限，因此属于不可再生能源。
3．年月日长征三号乙运载火箭成功将实践号卫星送入预定轨道。此次在轨实验中，该卫星成功对目标卫星实施了燃料补加，验证了卫星延寿服务的关键技术；添加的这种燃料应具有较大的　 　选填“热值”“密度”或“比热容”。“中国环流器二号”被称为“人造太阳”，它主要是让氘、氚原子核在超高温下发生　 　选填“核裂变”或“核聚变”。
【答案】热值；核聚变
【详解】火箭燃料在质量一定时，热值越大，完全燃烧放出的热量就越多，能够提供更多的能量，所以卫星所添加的燃料应具有较大的热值。
“人造太阳” 装置中，氘、氚原子核在超高温条件下聚合变成新的原子核，释放巨大的能量，该过程属于核聚变。
故答案为：热值；核聚变。
【分析】考查热值的物理意义；热值是单位质量燃料完全燃烧放出的热量，航天燃料优先选择热值大的燃料，相同质量可以释放更多能量。
考查核裂变与核聚变区分；较轻的原子核聚合为较重原子核是核聚变，太阳与人造太阳都是利用核聚变释放能量；重原子核分裂是核裂变。
4．我国在“人造太阳”的项目中取得重大突破，刷新磁约束核反应运行时间记录。“人造太阳”是利用氢核　 　（填“裂变”或“聚变”）来获得巨大能量，核能属于　 　（填“可再生”或“不可再生”）能源。已知1g氢核变能放出6.3×107的能量，相当于完全燃烧　 　m3，天然气释放的能量。（天然气的热值为3.6×107J/m3）
【答案】聚变；不可再生；1.75
【详解】 “人造太阳”的能量来源于氢核聚变反应：该过程将氢这类轻原子核结合为更重的原子核，同时释放出大量能量，这种产能方式和太阳内部的能量产生机制一致，因此被称为“人造太阳”。
核能属于不可再生能源。原因是核能依赖原子核的裂变或聚变反应获取能量，这类核反应在地球自然条件下是不可逆过程，核燃料消耗后，无法在短时间内通过自然过程再生，因此核能属于不可再生能源。
根据题意，1g氢核聚变释放能量为6.3×107J，天然气的热值为3.6×107J/m3。燃料完全燃烧释放热量满足公式Q=Vq，变形可得：，因此1g氢核聚变释放的能量，相当于完全燃烧1.75m3天然气放出的热量。
【分析】1、核聚变：主要为太阳能的放能方式，核裂变主要是链式反应的放能方式；
2、使用内短期不能再生的能源，如核能、化石能源；
3、热值的计算：公式为Q=mq。
5．核能是一种相对较为清洁的能源，我国“华龙一号”核电站(如图)实现长期稳定安全发电。
（1）“华龙一号”核电站通过什么方式将核能最终转换为电能，是“核裂变”还是“核聚变”
（2）核电站与传统以煤为燃料的火力发电站相比，在保护环境方面有哪些优势 (只写一条)
【答案】（1）核裂变
（2）可减少温室气体排放。
【详解】（1）核电站利用可控制的核裂变发电；
（2）核电站在发电过程中，产生二氧化碳气体少。
【分析】核聚变：主要为太阳能的放能方式，核裂变主要是链式反应的放能方式，是核电站主要的发电方式，核能对环境更友好。
知识点二：太阳能
6．关于能量和能源，下列说法正确的是
A．石油、天然气和煤等化石能源都来自太阳
B．核电站是利用原子核聚变释放的核能发电的
C．太阳能、风能、核能都属于可再生能源
D．能量守恒意味着能量不会消失，所以不会出现能源危机
【答案】A
【详解】A、煤、石油、天然气是远古动植物遗骸形成，动植物生长依靠太阳能，因此化石能源根源都来自太阳，故 A 正确。
B、核电站利用核裂变释放核能，核聚变目前无法可控用于发电，故 B 错误。
C、太阳能、风能属于可再生能源；核燃料储量有限，核能是不可再生能源，故 C 错误。
D、能量守恒指能量总量不变，但能量转化后会变为难以利用的内能，可利用能源不断减少，因此会出现能源危机，故 D 错误。
故选A。
【分析】1、核聚变：主要为太阳能的放能方式，核裂变主要是链式反应的放能方式
2、可再生能源：使用后短期可以恢复的能源、如风能、太阳能、不可再生能源：使用内短期不能再生的能源，如核能、化石能源。
3、太阳能是化石能源的源头。
7．如图是德州市安装的一种太阳能路灯，太阳能电池将太阳能转化为　 　能提供给路灯，太阳能属于　 　(选填“可再生”或“不可再生”)能源．
【答案】电；可再生
【详解】（1）根据题意可知，太阳能电池将太阳能转化为电能提供给路灯；
（2）太阳能取之不尽用之不竭，可以在短时间内得到补充，属于可再生能源。
【分析】（1）根据能量转化的知识解答；
（2）可在短时间内得到补充的能源为可再生能源。
8．如图是“风能--太阳能”路灯示意图，下列说法正确的是（ ）
A．风能是可再生能源
B．太阳能来自太阳内部的核裂变
C．给蓄电池充电时电能转化为化学能
D．控制器中的集成电路主要用超导材料制成
【答案】A,C
【详解】A、风能可以源源不断从自然界获取，属于可再生能源，故 A 正确；
B、太阳内部能量来自氢原子核聚变，不是核裂变，故 B 错误；
C、蓄电池充电时消耗电能，储存化学能，电能转化为化学能，故 C 正确；
D、集成电路主要由半导体材料硅制成，不用超导材料，故 D 错误；
故答案为：AC。
【分析】A、考查能源分类，可再生能源的定义；
B、考查太阳能量来源：核聚变；
C、考查蓄电池充电的能量转化；
D、考查半导体与超导应用，集成电路原料为半导体。
9．如图所示为光伏发电装置，它能将太阳能转化为电能，发电板主要由　 　料制成。太阳是一个巨大的“核能火炉”，主要是靠核　 　变产生无穷无尽的能量，因而太阳能属于　 　再生能源。
【答案】半导体；聚；可
【详解】 图中所示的光伏发电装置，能够将太阳能直接转化为电能，其核心的发电板主要由半导体材料制成。 太阳如同一个巨大的“核能熔炉”，其能量主要来源于内部持续发生的核聚变反应，从而释放出源源不断的能量。因此，太阳能属于可再生能源。
故答案为：半导体；聚；可。
【分析】 光伏发电装置的核心发电板，主要由硅等半导体材料制成，利用半导体的光电效应，可将太阳能直接转化为电能，是实现光电转换的关键部件。
太阳内部时刻进行着核聚变反应，氢原子核在超高温环境下聚合成氦原子核，同时释放出巨大的核能，这是太阳能量的根本来源。
太阳能可从自然界中持续获取，能在较短时间内得到补充，因此被划分为可再生能源。
10．一种高集成度、自供能、无线智能鞋垫，可实现足底压力实时监测与多运动状态精准识别。其能量来源于贴在鞋面外侧的柔性钙钛矿太阳能电池，如图所示。
（1）太阳能电池将太阳能转化为　 　能。
（2）鞋垫内置22路压力传感器，能实现高分辨率压力映射。因为压力改变了鞋垫的　 　。
（3）鞋垫上的传感器所用多壁碳纳米管，多表现为金属性，从导电性上来讲，碳纳米管属于　 　体。
【答案】（1）电
（2）电阻
（3）导
【详解】（1）太阳能电池工作时消耗太阳能，获得电能，这个过程中将太阳能转化为电能。
故答案为：电
（2）压力传感器的工作原理是：压力改变了鞋垫的电阻，进而将压力信号转化为电信号。
故答案为：电阻
（3）碳纳米管表现金属性，金属具有导电性，故碳纳米管属于导体。
故答案为：导
【分析】(1) 本题考查能量转化，太阳能电池的能量转化形式为太阳能→电能；
(2) 本题考查压敏传感器工作原理，依靠压力改变电阻大小实现信号转换；
(3) 本题考查导体与绝缘体区分，具有良好导电能力的物质为导体。
（1）太阳能电池工作时消耗太阳能，获得电能，这个过程中将太阳能转化为电能。
（2）压力传感器的工作原理是：压力改变了鞋垫的电阻，进而将压力信号转化为电信号。
（3）碳纳米管表现金属性，金属具有导电性，故碳纳米管属于导体。
11．小闽设计的太阳能环保小屋如图所示。太阳能属于　 　能源。屋顶太阳能电池板的面积为1 m2，若在太阳辐射的有效时间内接收太阳辐射的功率为 400 W，光电转化效率为 20%，该太阳能电池板的发电功率为　 　W。
【答案】可再生；80
【详解】太阳能可以持续从自然界源源不断获取，不会短期内消耗枯竭，因此属于可再生能源。
已知入射辐射总功率，光电转化效率，发电功率满足关系式
代入数值计算
故答案为：可再生；80；
【分析】依据能源分类标准，能循环再生、持续从自然界得到补充的能源为可再生能源，太阳能依靠太阳辐射持续供给，符合可再生能源的定义。
核心公式，电池板接收的太阳辐射功率为总输入功率，光电转化效率代表电能输出占总辐射功率的比例，直接用辐射功率乘以转化效率，得到实际发电功率。
12．如图所示是我国新发明的一种被称为挂在墙上的“油田”-“碲化镉薄膜发电玻璃”。可在太阳光下获得电能，这种玻璃单片面积可达1.9m2，每平方米的发电玻璃每年可发电150kW·h。已知
（1）该玻璃获得电能时发生的能量转换是太阳能转化为　 　能；
（2）如果用火力发电，每块玻璃一年的发电量相当于完全燃烧　 　kg煤炭放出的热量。
【答案】（1）电
（2）34.2
【详解】（1）发电玻璃依靠太阳光获取电能，其能量转化形式为太阳能转化为电能。
（2）已知单片玻璃面积、单位面积年发电量，据此可求出整体年总发电量；煤炭燃烧放出的热量，结合煤炭完全燃烧释放热量的相关关系，换算得出所需燃烧煤炭的质量。
【分析】1、能量转化：根据物体起始状态具有的能量和最终状态具有的能量进行判断，如太阳能电池是将太阳能转化为电能；
2、热值的计算公式为：Q=mq。
（1）发电玻璃在太阳光下获得电能，因此能量转化是太阳能转化为电能。
（2）单片面积，每平方米年发电量，因此总发电量
煤炭燃烧放出的热量
煤炭质量
1．为了解决利用化石能源带来的问题，人们着手开发各种新能源，如核能、太阳能、风能等。下列关于这些能源的说法正确的是（　　）
A．太阳能是一次能源，核能是二次能源
B．太阳能、风能、核能都属于可再生能源
C．利用太阳能的方式有光热、光电和光化转换
D．目前核电站是通过聚变来获取核能的
【答案】C
【详解】A、一次能源指能直接取自自然界的能源，太阳能与核能均属于一次能源，并非二次能源，故A错误；
B、可再生能源能够短期内持续再生，太阳能、风能符合该特点；核能依赖铀矿等稀缺矿产，储量有限，属于不可再生能源，故B错误；
C、太阳能的转化利用分为三类：光热转换代表设备为太阳能热水器、光电转换依靠太阳能电池、光化转换典型例子是植物光合作用，故C正确；
D、现有核电站依靠可控核裂变释放能量发电，可控核聚变暂未投入商业使用，故D错误。
故选：C。
【分析】（1）能源按获取途径分为一次、二次能源，无需加工直接开采的为一次能源；
（2）依据能否循环再生划分可再生与不可再生能源，核燃料消耗后无法快速补充；
（3）太阳能可转化为内能、电能、化学能三种形式；
（4）核裂变技术成熟用于发电，可控核聚变仍处于实验研究阶段。
2．能源、信息与能量转化是现代社会发展的重要支撑，下列说法正确的是（　　）
A．5G信号依靠电磁波传播，光纤通信依靠超声波传递信息，二者在真空中传播速度相同
B．核电站通过控制核聚变的链式反应来发电，能量直接由核能转化为电能
C．能量在转化和转移过程中总量保持不变，所以能量可以被随意利用而不会产生损耗
D．煤、石油、天然气等化石能源，本质上都来源于太阳能，属于一次不可再生能源
【答案】D
【详解】 A.5G 移动通信利用电磁波传递信息，而光纤通信是借助光的反射传输信号，依靠的是激光。超声波属于机械波，不能在真空环境中传播，和电磁波、激光的传播原理、传播条件均不相同，故A错误。
B．目前投入使用的核电站，工作原理是控制核裂变链式反应释放能量，核聚变暂时无法实现平稳可控利用。其内部能量依次经历核能、内能、机械能的转化，最终才转化为电能，并非由核能直接变为电能，故B错误。
C．根据能量守恒定律，自然界中能量的总量始终保持恒定。但能量在相互转化、发生转移时存在固定方向，部分能量会以热能等形式散失，无法再次被人类有效利用，故C错误。
D．煤、石油、天然气这类化石能源，由远古时期的动植物遗体历经亿万年地质演变形成，其储存的能量最初都来自太阳能。这类能源可以直接从自然界获取，且短时间内无法再生，属于不可再生的一次能源，故D正确。
故选：D。
【分析】 （1）区分电磁波、激光、超声波的传播特点与应用场景，明确不同通信方式的信号载体。 （2）掌握核电站的核反应类型，理清发电全过程的能量转化顺序。
（3）理解能量守恒定律，同时牢记能量转化与转移具有方向性这一特点。
（4）掌握一次能源、二次能源以及可再生、不可再生能源的分类标准，判断化石能源的类别与能量来源。
3．核动力破冰船利用核　 　（选填“聚变”或“裂变”）提供能量，核能属于　 　（选填“可再生”或“不可再生”）能源；破冰作业时，船底某处距离水面深度为12m，该处受到的海水压强为　 　Pa。（，g取10N/kg）
【答案】裂变；不可再生；
【详解】现有核动力设备依靠可控核裂变释放能量，因此核动力破冰船利用核裂变供能；核燃料储量有限，消耗后短时间无法再生，核能属于不可再生能源；根据液体压强公式，代入数据计算：。
故答案为：裂变；不可再生；
【分析】(1)本题考查核能的利用，人类可控的核反应为核裂变，核聚变暂无法可控应用于动力装置。
(2)本题考查能源分类，不能短期内从自然界得到补充的能源为不可再生能源。
(3)本题考查液体压强计算，熟练运用公式代入数值求解即可。
4．阅读下列材料，回答问题。
材料一：风电技术是利用风力带动风车叶片旋转，并通过增速机将转速提高，从而带动风机内的发电机发电，通过电缆输送到升压变压器提升电压后，再由高压输电线路输送给用户，见图甲。
材料二：光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光电效应是指某些物质在高于特定频率的电磁波照射下，内部的电子逸出而形成电流。图乙为某光伏发电系统简化电路图，当太阳光照射太阳能电池板时可发电。发电后可向蓄电池充电，当夜晚来临时，蓄电池向用电器供电。
（1）风能属于　 　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。风机中的发电机是利用　 　原理进行发电的。
（2）光伏发电是指太阳能电池板将太阳能转化为　 　能，再通过蓄电池转化为化学能储存起来。图乙中，当开关S1 闭合、 断开时，电路中的电源是　 　(选填“太阳能电池板”或“蓄电池”)。
（3）小丽查阅资料得知，太阳能电池板的发电功率约每平方米200 W。若她家装了一块1.25 m2的太阳能电池板，一天光照8h，其产生的电能为　 　J。这些能量相当于　 　kg煤完全燃烧释放的能量。(不计能量损失，煤的热值
【答案】（1）可再生；电磁感应
（2）电；太阳能电池板
（3）；0.24
【详解】 （1）太阳能可以在自然界里源源不断地得到，属于可再生能源；风机中的发电机是利用电磁感应原理进行发电的；
（2）太阳能电池板将太阳能转化电能，再通过蓄电池将电能转化为化学能储存起来；
当太阳光照射太阳能电池发电时，控制器发射控制信号将开关S1闭合、S2断开，太阳能电池向蓄电池充电，电路中的电源是太阳能电池；
（3）太阳能电池板8h接收的太阳能为：W=200W/m2×1.25m2×8×3600s=7.2×106J；
不计能量损失，电池板可以提供的电能W电=W=7.2×106J；
煤完全燃烧提供的能量：Q=W电=7.2×106J；
由Q=qm可得需要煤炭的质量为：。
故答案为：（1）可再生；电磁感应；（2）电；太阳能电池板；（3）7.2×106；0.24。
【分析】 （1）可以在自然界里源源不断地得到的能源属于可再生能源；发电机的原理是电磁感应现象。
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能，蓄电池充电时，将电能转化为化学能储存起来；电源是提供电能的装置；
（3）已知太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为200W，又知电池板的面积和每天的光照时间，可计算出接收的太阳能量；不计能量损失，太阳能电池板提供的电能等于煤完全燃烧提供的能量，最后利用热值公式求出需要煤的质量。
5．银色向日葵
材料一：在甘肃敦煌广袤的戈壁滩上有一片“银色向日葵”————熔盐塔式光热发电站，这是我国“西电东送”工程中的清洁能源项目。该系统通过12000面定日镜将太阳光能聚集到塔上的吸热器，使其内部的3万吨流动熔盐(一种混合物)的温度从290℃升至565℃。高温熔盐储存于储热罐中，能够储热11小时。当需要发电时，高温熔盐流经蒸汽发生器，产生高温高压蒸汽驱动汽轮机运转，汽轮机再带动发电机发电。
材料二：以下是标准大气压下熔盐和水的一些数据：
介质名称 比热容c/(J/ kg·℃) 密度 熔点 t1/℃ 沸点 t2/℃
熔盐 220 >565
水 0 100
（1）太阳能是　 　能源(选填“可再生”或“不可再生”)，太阳核心处温度很高，是由于大量氢原子核　 　(选填“聚变”或“裂变”)，释放巨大能量。
（2）储热介质在吸热器中温度升高时通过　 　方式改变其内能。
（3）该光热电站发电的主要能量转化：太阳能→　 　能→　 　能→电能。
（4）下列应用与汽轮发电机工作原理相同的是 　 　
（5）若设计年发电量 则该熔盐式光热电站设计的年发电量，相当于热电转化效率为40%的燃煤火力发电站燃烧　 　kg煤炭所产生的电能 (q煤=3.4×107J/ kg)
（6）小明同学在了解储热介质熔盐的相关数据后产生了疑问，水的比热容远大于熔盐，为什么光热电站储热罐中不选择水作为储热介质 请结合上述材料作出解释。　 　
【答案】（1）可再生；聚变
（2）热传递
（3）内能；机械能
（4）B
（5）9×108
（6）水的沸点（100℃)远低于熔盐的工作温度(565°℃），无法在高温下储热
【详解】（1）太阳能取之不尽用之不竭，属于可在生能源，太阳内部时刻发生核聚变；
（2）储热介质在吸热器，存在温度差，所以通过热传递改变内能；
（3）据图分析可知，光热电站发电的主要能量转化：太阳能转换为内能，内能转换为机械能，机械能转换为电能；
（4）发电机的原理为电磁感应，A属于电流的磁效应，故错误；
B、属于电磁感应，故正确；
C、属于通电导体在磁场中受到力的作用而运动，故错误；
D、属于电流的磁效应，故错误；
综上选B。
（5）发热量Q发= ；所以煤炭的质量；
（6）由于水的沸点远低于熔盐的工作温度，无法在高温下储热，所以光热电站储热罐中不选择水作为储热介质。
【分析】可再生能源：使用后短期可以恢复的能源、如风能、太阳能、不可再生能源：使用内短期不能再生的能源，如核能、化石能源
核聚变：主要为太阳能的放能方式，核裂变主要是链式反应的放能方式；
电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动，导体中就会产生电流的现象，实例：发电机、 POS机读出信息；
电流的磁效应：通电导线周围存在磁场，使得小磁针发生偏转；
通电导线在磁场中受到力的作用，实例有：电动机；
通电螺线管：由通电线圈组成，磁性方向可通过安培定则判断：用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极，磁性与电流、线圈匝数有关；
热值的计算：公式为Q=mq。
6．阅读短文，回答问题。
月球太阳能电站
科学家设想在太阳光充足、地域广阔的月球正面建设大型太阳能电站，可克服地球太阳能电站受天气影响、功率小等缺点。电站产生的电能经微波转换器转为微波，通过天线发送至地面；地面接收站将微波能还原为电能（图甲），解决电能输送问题。
“嫦娥”系列登月车以太阳能电池板供电，其核心工作原理为光电效应：如图乙所示，太阳光照射到电池板的两片不同半导体表面时，产生光电效应形成电流，工作时将接收到的太阳能直接转化为电能。已知电池板每平方米接收的太阳光照辐射功率为，光电转化效率为18%。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）太阳能电池板的核心工作原理为　 　；
（2）太阳发出的巨大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的核　 　变（选填“聚”或“裂”）反应；
（3）在月球上一块接收面积为的太阳能电池板，它的发电功率是　 　W；
（4）若月球电站的总发电能力为，利用微波传输电能的输电效率为80%。则地面接收站1h接收到的电能相当于完全燃烧　 　天然气放出的热量（）。
【答案】（1）光电效应
（2）聚
（3）
（4）
【详解】（1）根据材料原文 “登月车以太阳能电池板供电，其核心工作原理为光电效应”，可知太阳能电池板的核心工作原理为光电效应。
（2）太阳内部的巨大能量来源于氢原子核发生的核聚变反应。
（3）根据题干可知，光电转化效率可表示为
则发电功率
（4）根据公式W=pt可知月球电站1h产生的总电能
地面接收的能量
相当于完全燃烧的天然气的体积。
故答案为：（1）光电效应；（2）聚；（3）；（4）。
【分析】（1）本题可直接通过材料原文信息作答，太阳能电池板的核心原理是光电效应，即光照使材料产生电势差，将光能转化为电能。
（2）太阳内部的能量来自氢原子核的核聚变反应，轻核聚合成重核时释放出巨大的核能，是太阳能量的来源。
（3）光电转化效率的本质是电能与接收太阳能的比值，在相同时间下，功率之比等于能量之比，因此可通过公式直接计算发电功率。
（4）先根据电能公式算出电站产生的总电能，再结合接收效率算出地面实际接收的能量；最后根据热值公式，将能量除以天然气的热值，即可算出等效的天然气体积。
（1）根据材料原文内容“登月车以太阳能电池板供电，其核心工作原理为光电效应”可知，太阳能电池板的核心工作原理为光电效应。
（2）太阳内部的巨大能量来源于氢原子核发生的核聚变反应。
（3）光电转化效率可表示为
则发电功率
（4）月球电站1h产生的总电能
地面接收的能量
相当于完全燃烧的天然气的体积
1．黄旭华院士是中国核潜艇之父，研制出中国第一艘核潜艇。潜艇的动力来源于核反应堆，其主要利用图　 　（选填“a”或“b”）的过程获得能量，核能是一种　 　（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
【答案】a；不可再生
【详解】潜艇的动力系统依靠核反应堆提供能量，核反应堆的工作原理是通过重核裂变反应释放大量能量。因此，该过程对应图a所示的能量获取方式。
由于核燃料属于矿产资源，其形成需要漫长地质时期，无法在短期内再生补充，因此核能属于不可再生能源。
【分析】可再生能源：使用后短期可以恢复的能源、如风能、太阳能、不可再生能源：使用内短期不能再生的能源，如核能、化石能源。
核聚变：主要为太阳能的放能方式，核裂变主要是链式反应的放能方式。
2．某物理实验小组在跨学科实践课上根据自己的设计，制作了一个简易热机模型（如图所示）。向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。扇叶转动起来的过程的能量转化是　 　（填“化学能转化为机械能”“化学能转化为内能”或“内能转化为机械能”），作用在扇叶上的蒸汽内能会　 　（填“增加”“减少”或“不变”）。在展示交流活动中，有同学设想：用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐，制成一个“简易的太阳能热机模型”，请你说说“简易的太阳能热机模型”的优点是：　 　。（写出一条即可）
【答案】内能转化为机械能；减少；环保无污染
【详解】酒精燃烧时将化学能转化为内能。当有蒸汽喷出时，扇叶转动起来，此过程由蒸汽的内能转化为扇叶的机械能， 因此扇叶转动起来的过程的能量转化为内能转化为机械能，用在扇叶上的蒸汽内能会减少；
太阳能蒸汽机的优点：不需要燃烧燃料，环保无污染。
故答案为：内能转化为机械能；减少；环保无污染。
【分析】 （1）析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量；
（2）太阳能蒸汽机的优点无污染。
3．核能作为一种新型能源正在逐步被人们开发和利用。核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是由　 　（选填“质子”“中子”或“电子”）轰击铀核发生的可控　 　（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。如图是核电站的工作流程，其能量转换过程：核能→内能→　 　→电能。
【答案】中子；核裂变；机械能
【详解】核电站是利用核裂变来进行发电的，发电时，核反应堆利用不带电的中子轰击铀核；
核电站发电时，先是将核能转化为内能，内能对外做功，转化为机械能，然后机械能再通过发电机转化为电能。故第1空填：中子；第2空填：核裂变；第3空填：机械能。
【分析】核电站利用核裂变释放的能量发电，核裂变发生时，是用中子轰击铀核；发电过程中，将核能转化为内能，内能转化为机械能，再将机械能转化为电能。
4．小阳学习太阳能和核能后，建立了利用核能的知识结构图，请你帮他补全空格处的内容。　 　、　 　、　 　
【答案】电；内；裂
【详解】太阳能电池通过光电转换装置，将太阳能转化为电能；太阳能热水器通过光热转换设备，将太阳能转化为内能；核电站的主要设备是核反应堆，在核反应堆中利用可控的链式反应发生核裂变，人类获得核能。
【分析】再短时间内能再生的资源叫做可再生资源，比如水资源、太阳能；再短时间内不能再生的资源叫做可不可再生资源，比如核能、煤炭、石油。
5．2025年1月，我国“人造太阳”EAST装置创造了一亿℃运行1066秒的新世界纪录。在太阳内部，氢原子核发生核　 　（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。如图为核电站工作情况的方框图，请补充完整　 　。
【答案】聚变；不可再生；机械能
【详解】 解：在太阳内部，氢原子核时时刻刻都在发生核聚变，释放出巨大的核能。核能属于不可再生能源。如图为核电站工作情况的方框图，汽轮机工作由内能转化为机械能。
故答案为：聚变；机械能。
【分析】在太阳内部，氢原子核发生核聚变，释放出巨大的核能。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。
汽轮机工作由内能转化为机械能。
6．能源技术的创新不断地推动人类社会的进步，但能源危急、环境污染和生态破坏又反过来制约人类社会的发展，作为一名现代社会的中学生，你会发现周围很多能量被白白浪费了，利用学过的物理知识，将一些能量转化为电能：
（1）请你为自己的家庭设计两个不需要消耗燃料的发电方式：　 　、　 　
（2）大海海面波浪起伏，你想过将波浪所具有的机械能转化为电能给灯塔供电吗（提示：地磁场磁性太弱） 请回答下列问题：
A.这一设想依据的原理是：　 　.
B.需要的器材：除导线、开关外，还需要两个关键器材：　 　、　 　.
C.怎么实现你的设计 　 　
【答案】（1）利用太阳能发电；风力发电
（2）电磁感应；磁体；线圈(导体)；磁极和线圈中的任一个固定在塔座上，另一个随波浪起伏，让线圈切割磁感线
【详解】（1）不消耗燃料的发电方式，可以利用太阳能、风能进行发电；
（2）发电原理是电磁感应现象，实现机械能转化为电能，并为灯泡供电；
进行发电实验时，除导线、开关外，还要有磁体、线圈；
实验步骤：将磁极和线圈中，一个固定在塔座上，另一个随波浪起伏，让线圈切割磁感线，根据电磁感应现象，导体中会产生电流。
【分析】（1）太阳能、风能发电，能节约消耗燃料，且更环保；
（2）发电机的工作原理是电磁感应现象；实验中，需要线圈、磁体、开关等；发电时，线圈在磁场中，通过波浪的起伏，使线圈切割磁感线，并产生电流。
7．如图是核电站工作情况的方框图，请在空白方框内填写装置的种类并回答下列问题．
（1）核能是　 　选填“可再生”或“不可再生”）能源．
（2）在汽轮机中，将蒸汽的内能转化为轮片的　 　能．．
【答案】（1）不可再生
（2）机械
【详解】解：（1）核能一旦被耗用后，不可能在短期内再生，属于不可再生能源．
（2）核电站发电过程：核能先转化为水的内能，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，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．
故答案为：（1）不可再生；（2）机械
【分析】（1）能源分可再生能源和不可再生能源，可再生能源：泛指多种取之不竭的能源，严格来说，是人类历史时期内都不会耗尽的能源．不可再生能源：泛指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源，根据定义判断核能属于什么能源．
（2）核电站发电过程：核能先转化为水的内能，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，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．
8． 太阳能被认为是理想的 “终极能源”，我国中科院合肥物质科学研究院，持有的有 “人造太阳” 之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)于 2021 年 12 月 30 日晚，实现了 1056 秒的长脉冲高参数等离子体运行，再次创造新的世界纪录。
科学家们还设想在宇宙空间建立太阳能电站来利用太阳能，这种空间太阳能电站建在赤道平面内的地球同步轨道上，其工作过程如图所示。在太阳能收集板上铺设太阳能电池，通过它把太阳能转化成电能，再通过天线将电能以微波的形式发送至地面接收站，通过转换装置将其转换成电能接入电网。
（1）太阳能属于清洁能源，也属于　 　(选填 “可再生” 或 “不可再生”) 能源；目前人类无法用核聚变反应放出的能量来发电，最主要的原因是　 　(选填字母)：
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. 无法长时间有效控制核聚变反应的速度
（2）“人造太阳” 非常复杂，“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。“人造太阳” 的腔体器壁材料铜合金除了耐高压外，还应具有　 　特点；实现 “超强磁场” 与 “超大电流” 最理想的导体材料是　 　(选填 “半导体” 或 “超导体”) 材料。
【答案】（1）可再生；C
（2）耐高温；超导体
【详解】（1）太阳能取之不尽用之不竭，属于可再生能源， 人类无法用核聚变反应放出的能量来发电 ，是由于核聚变反应的速度较快，人类无法长时间有效控制，C正确，AB错误；
综上 第1空、 可再生；第2空、C；
（2）人造太阳”温度较高，需要具有耐高温的特点，实现 “超强磁场” 与 “超大电流” 最理想的导体材料是超导体；
综上 第1空、 耐高温； 第2空、超导体。
【分析】1、可再生能源：使用后短期可以恢复的能源、如风能、太阳能、不可再生能源：使用内短期不能再生的能源，如核能、化石能源；
2、超导体：在特殊情况电阻为0，所以电饭锅中的电热丝不是由超导材料制成的， 用超导体材料制作输电线能够减少电能的损失。
9．太阳能热水器可直接利用吸收的太阳光的热量来加热，故它具有环保、节能的优点．对市场调查后不难发现，不同品牌的太阳能热水器的表面都是黑色的．难道物体吸热的本领与颜色有关？对此，我们可以猜想：颜色越深，物体吸热本领就越强．
（1）为了验证此猜想，现设计了如下实验步骤，请你补充完整．
①选用四个　 　的容器，分别涂上黑、红、黄、白4种不同颜色；
②在容器中加入温度和体积均相同的水，并同时放到阳光下照射，每隔15min，测量各容器中水的温度值；
③将测量的结果记录在事先准备好的表格中，进行分析论证请设计并画出此表格　 　．
（2）若上述猜想得到了证实，请以此为依据，分析企鹅背部黑色羽毛对它生存有利的一面．
（3）海南岛地理纬度较低，阳光充足，但在海口市却很少见到有应用太阳能热水器的用户，其原因可能是：(写出2条即可)
①　 　；
②　 　
【答案】（1）形状、大小、材料均相同或完全相同；见下表(测量结果略)
容器颜色 15 min 30 min 45 min 60 min
黑 　 　 　 　
红 　 　 　 　
黄 　 　 　 　
白 　 　 　 　
（2）黑色羽毛吸热本领较强，可以吸收大量太阳光，用来取暖。
（3）海口长夏无冬，一年中需用热水洗澡的时间较少；产品宣传力度不够。
【详解】（1）所选择的容器必须相同，即形状、大小、材料均相同。
②选择几种不同的颜色，分别涂在表面，每15min观察一次，分析颜色与其温度的关系，表格设计如下：
容器颜色 15 min 30 min 45 min 60 min
黑 　 　 　 　
红 　 　 　 　
黄 　 　 　 　
白 　 　 　
（2）黑色可以吸收更多的热量，所以黑色羽毛吸热本领较强，为了取暖。
（3）海口长夏无冬，一年中需用热水洗澡的时间较少；太阳能一次性成本较高；产品宣传力度不够；市民环保节能的意识淡薄；海口最冷需热水洗澡的12月、1月日照较少；安装不方便等。
【分析】解决此题要知道太阳能照射物体可以把太阳能以热辐射的形式转移到物体上，改变物体的内能。
由题意可知，发现吸热的热水器表面都是黑色的，产生合理的猜测即：物体吸热本领与颜色是否有关，所以可以选择同样的几个容器，改变其颜色，控制水的初温和质量相同，观察它们在相同时间内温度的变化关系即可得出结论。
1．（2026·武汉中考）“十四五”时期，我国核电装机容量1.25亿千瓦，居世界第一，核电累计发电量超过2万亿千瓦时，等效减排二氧化碳超过15.3亿吨。关于核能，下列说法正确的是（　　）
A．核能是二次能源
B．核能是一种新能源
C．核能是可再生能源
D．目前核电站是通过聚变利用核能的
【答案】B
【详解】A、核能可以直接从自然界当中获取，属于一次能源，不是二次能源，故A错误；
B、核能是近些年来开发使用的能源，属于一种新能源，故B正确；
C、核燃料在地球上的储量有限，消耗之后不能够短时间内得到补充，核能属于不可再生能源，故C错误；
D、目前的核电站是利用原子核裂变释放的核能来发电的，还不能够平稳控制核聚变用于发电，故D错误。
故选：B。
【分析】直接从自然界获取的能源是一次能源；核能属于新能源，核燃料消耗后短时间无法得到补充，属于不可再生能源；现阶段核电站利用核裂变释放能量发电。
2．（2026·乐山中考）关于能源和信息，下列说法中正确的是（　　）
A．石油属于可再生能源
B．光纤通信利用电流传输信息
C．北斗卫星利用电磁波提供导航服务
D．太阳能电池板将电能转化为太阳能
【答案】C
【详解】 A、石油消耗后短时间内不能再生，属于不可再生能源，A 错误；
B、光纤通信是利用激光（光）传递信息，不是电流，B 错误；
C、北斗卫星导航依靠电磁波传递信号，提供定位导航服务，C 正确；
D、太阳能电池板是把太阳能转化为电能，D 错误；
故答案为：C。
【分析】 A、考查能源分类，化石能源（煤、石油、天然气）属于不可再生能源；太阳能、风能属于可再生能源。
B、考查光纤通信，利用光的全反射传递信息。
C、考查电磁波应用，真空环境只能依靠电磁波传递信息，卫星通信均使用电磁波。
D、考查能量转化，太阳能电池板：太阳能转变为电能。
3．（2026·内江）“两弹一星功勋奖章”获得者于敏等科学家在氢弹原理突破中起了关键作用，氢弹原理与下列哪个选项的工作原理相同
A．太阳发光 B．核反应堆 C．火力发电 D．内燃机
【答案】A
【详解】氢弹的工作原理是轻核聚变：
A、太阳内部持续发生氢原子核聚变释放能量，原理与氢弹相同，故 A 正确；
B、核反应堆利用可控核裂变，原理不同，故 B 错误；
C、火力发电依靠化石燃料的化学燃烧，属于化学变化，原理不同，故 C 错误；
D、内燃机利用燃料燃烧的化学能做功，属于化学变化，原理不同，故 D 错误；
故答案为：A。
【分析】A、考查核聚变的应用，太阳发光发热、氢弹均依靠轻核聚变；
B、考查核裂变应用，核电站核反应堆是可控链式裂变反应；
C、考查化学能转化，火力发电是燃料化学能转化为内能；
D、考查热机能量转化，内燃机通过燃料化学燃烧获得动力。
4．（2026九下·西安中考）关于科学技术的应用，下列分析不正确的是
A．中国空间站所用的太阳能帆板将太阳能转化为电能
B．掘进隧道所用的盾构机的机头材料具有硬度大、耐高温的特性
C．三峡水利枢纽工程中的船闸是利用连通器原理工作的
D．“人造太阳”是利用氘核和氚核发生核裂变释放能量的
【答案】D
【详解】A、空间站太阳能帆板可将太阳能转化为电能，故 A 正确。
B、盾构机机头需要切削岩石、摩擦生热，材料硬度大、耐高温，故 B 正确。
C、三峡船闸上下游闸室底部连通，利用连通器原理工作，故 C 正确。
D、“人造太阳” 利用氘核与氚核发生核聚变释放能量，不是核裂变，故 D 错误。
故选 D。
【分析】1、能量转化：根据物体起始状态具有的能量和最终状态具有的能量进行判断，如太阳能电池是将太阳能转化为电能；
2、核聚变：主要为太阳能的放能方式，核裂变主要是链式反应的放能方式；
3、连通器：上端开口相通，或底部相通的容器叫连通器，在连通器的液体保持同一水平，压强相等，应用：茶壶；回水弯管；船闸；
4、盾构机的材料特点为硬度大、熔点高。
5．（2026·遂宁）新科技、新材料、新能源让我们的生活更高效、更智能。下列相关说法正确的是(　　)
A．煤、石油、电力、天然气都属于一次能源
B．利用超导材料可制作电吹风的发热电阻
C．核电站利用原子核裂变释放能量发电
D．能量会发生转移或转化，因此总量会逐渐减少
【答案】C
【详解】A：煤、石油、天然气属于一次能源，但电力是二次能源，故错误；
B：超导材料电阻为零，无法产生焦耳热，不能用作电热丝，故错误；
C：核电站利用原子核裂变释放的能量发电，故正确；
D：能量守恒定律表明能量总量保持不变，不会减少，故错误；
故答案选 C。
【分析】A：能源分类——一次能源直接取自自然界，二次能源由一次能源转化而来。
B：超导体的特点——电阻为零，不发热，不能用于电热器。
C：核能利用——核电站利用可控核裂变，核聚变尚在研究中。
D：能量守恒定律——能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能转移或转化，总量不变。
6．（2026·连云港）关于能量和能源，下列说法正确的是
A．石油、天然气和煤等化石能源都来自太阳
B．核电站是利用原子核聚变释放的核能发电的
C．太阳能、风能、核能都属于可再生能源
D．能量守恒意味着能量不会消失，所以不会出现能源危机
【答案】A
【详解】A、煤、石油、天然气是远古动植物遗骸形成，动植物生长依靠太阳能，因此化石能源根源都来自太阳，故 A 正确。
B、核电站利用核裂变释放核能，核聚变目前无法可控用于发电，故 B 错误。
C、太阳能、风能属于可再生能源；核燃料储量有限，核能是不可再生能源，故 C 错误。
D、能量守恒指能量总量不变，但能量转化后会变为难以利用的内能，可利用能源不断减少，因此会出现能源危机，故 D 错误。
故选A。
【分析】1、核聚变：主要为太阳能的放能方式，核裂变主要是链式反应的放能方式
2、可再生能源：使用后短期可以恢复的能源、如风能、太阳能、不可再生能源：使用内短期不能再生的能源，如核能、化石能源。
3、太阳能是化石能源的源头。
二、填空题
7．（2026·成都）放射性物质会自发地放射出三种射线：α射线(氦核流)、β射线(电子流)、γ射线(波长极短的电磁波)。一般情况下，这三种射线是混杂在一起的，科学家们利用简单的物理知识，将放射物质(放射源)置于　 　中，就可以把它们分离出来。核电站中的核反应堆是利用铀核裂变反应释放的核能来发电，这种核燃料是　 　(选填“可再生能源”或“不可再生能源”)。
【答案】磁场；不可再生能源
【详解】（1）α射线是带正电的氦核流，β射线是带负电的电子流，γ射线是不带电的电磁波。将放射源放入磁场中时，α射线和β射线会因带电而受到洛伦兹力，且偏转方向相反；γ射线不带电，不受洛伦兹力，不发生偏转。因此利用磁场可以把三种射线分离开。
（2）核电站使用的核燃料是铀等重核材料，这些矿产资源储量有限，形成需要漫长地质年代，短期内无法从自然界得到补充，因此属于不可再生能源。
【分析】本题考查放射性射线的电性、磁场对运动电荷的作用以及能源的分类。
α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，这是它们在磁场中偏转情况不同的根本原因。磁场对运动电荷有洛伦兹力作用，力的方向与电荷正负和运动方向有关，因此可以实现射线分离。
能源按能否在短期内从自然界得到补充分为可再生能源和不可再生能源。核燃料属于矿产资源，不可再生，所以填“不可再生能源”。
8．（2026·凉山）凉山州木里县是我国超高海拔山地光伏开发的核心区域，以茶布朗光伏为龙头，形成了水、风、光互补的大型清洁能源基地，如图是该地区光伏产业基地。光伏电池板是将太阳能转化为　 　能的装置；太阳能是　 　(选填“一次”或“二次”)能源。
【答案】电能；一次
【详解】 光伏电池板（太阳能电池）工作时，将太阳能直接转化为电能。
一次能源是直接从自然界获取、无需加工转换的能源，太阳能可直接从太阳获取，属于一次能源；电能、汽油等经过加工转化的属于二次能源。
【分析】能量转化：根据物体起始状态具有的能量和最终状态具有的能量进行判断，如太阳能电池是将太阳能转化为电能；
一次能源：自然界可以直接获取的能源，不需要加工的能源：如太阳能、风能、海洋能二次能源，不可以直接获取的能源，需要加工的能源，如电能。
9．（2026·烟台）根据能源的有关内容绘制的知识结构如图所示，图中矩形①表示的能源种类应为　 　，菱形②应为　 　，线条③表示的物理意义是　 　。
【答案】核能；核聚变；太阳能来自于核聚变
【详解】能源分为化石能源、太阳能、核能、其他能源，核能分为核裂变与核聚变，因此矩形①为核能；菱形②为核聚变；太阳内部持续发生核聚变反应，线条③表示太阳能来源于核聚变。
故答案为：核能；核聚变；太阳能来自于核聚变
【分析】(1) 本题考查能源分类，核能是一大类能源，包含核裂变、核聚变两种释放能量的方式。
(2) 本题考查核能的两种形式，核裂变、核聚变是原子核释放能量的两类反应。
(3) 本题考查太阳能的来源，太阳内部时刻发生核聚变，向外释放光和热，形成太阳能。
10．（2026·云南） “人造太阳”是一种模拟太阳内部发生核　 　(选填“聚变”或“裂变”)释放核能的装置，装置冷却方式之一是通过水循环带走热量，用水降温是利用水的　 　较大的特性。
【答案】聚变；比热容
【详解】“人造太阳”模拟的是太阳内部发生的核聚变反应，通过原子核聚变释放核能；用水循环带走热量降温，是利用水的比热容较大的特性，相同条件下水能吸收更多热量，冷却效果更好。
【分析】太阳内部发生的是氢原子核的核聚变反应，释放大量核能；水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时能吸收更多热量，因此常用作冷却剂。
11．（2026·自贡）中国绿色科技发展持续突破，中国“人造太阳”实验装置利用氘核和氚核发生　 　(选填“聚变”或“裂变”)释放能量；某型号空气发动机是利用内能做功来获得动力，与四冲程汽油机的　 　冲程工作原理相似。
【答案】聚变；做功
【详解】“人造太阳” 模拟太阳的能量产生方式，依靠氘、氚两种轻原子核发生核聚变释放巨大能量；核裂变是重原子核分裂，用于核电站、原子弹。空气发动机利用内能对外做功获得动力；四冲程汽油机中，做功冲程将燃气内能转化为机械能，二者原理一致。
【分析】1、核聚变：主要为太阳能的放能方式，核裂变主要是链式反应的放能方式
2、吸气冲程特点：进气后打开，排气口关闭，活塞下移；压缩冲程：进气后关闭，排气口关闭，活塞上移，能量转化为机械能转化为内能，气缸内空气内能增加；做功冲程：活塞下移，火花塞点燃，内能转化为机械能 ；排气冲程：进气后关闭，排气口打开，活塞上移，排除废气。
12．（2026·自贡）“神舟二十三号”和“神舟二十一号”的航天会员在中国空间站胜利会师，激动人心的画面通过　 　(选填“超声波”或“电磁波”)传遍全世界。空间站主要靠太阳能帆帆板将　 　转化为电能
【答案】电磁波；太阳能
【详解】太空属于真空环境，超声波无法在真空中传播；电磁波可以在真空中传递图像、声音等信息，因此画面依靠电磁波传回地球。太阳能帆板（太阳能电池板）的能量转化过程：吸收太阳光的太阳能，将其转化为电能供给空间站设备使用。
【分析】信息的传递：无线网络通信依靠电磁波来传递信息，
能量转化：根据物体起始状态具有的能量和最终状态具有的能量进行判断，如太阳能电池是将太阳能转化为电能。
基础巩固
能力提升
拓展实践
中考精选
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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【核心素养】22.2 新能源的发展 分层练习 （原卷版）
知识点一：核能
1．为了解决利用化石能源带来的问题，人们着手开发各种新能源，如核能、太阳能、风能等。下列关于这些能源的说法正确的是（　　）
A．太阳能是一次能源，核能是二次能源
B．太阳能、风能、核能都属于可再生能源
C．利用太阳能的方式有光热、光电和光化转换
D．目前核电站是通过聚变来获取核能的
2．在太阳内部，氘、氚原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能，下列说法正确的是（　　）
A．核能属于二次能源 B．核能属于不可再生能源
C．太阳能属于不可再生能源 D．太阳能属于二次能源
3．年月日长征三号乙运载火箭成功将实践号卫星送入预定轨道。此次在轨实验中，该卫星成功对目标卫星实施了燃料补加，验证了卫星延寿服务的关键技术；添加的这种燃料应具有较大的　 　选填“热值”“密度”或“比热容”。“中国环流器二号”被称为“人造太阳”，它主要是让氘、氚原子核在超高温下发生　 　选填“核裂变”或“核聚变”。
4．我国在“人造太阳”的项目中取得重大突破，刷新磁约束核反应运行时间记录。“人造太阳”是利用氢核　 　（填“裂变”或“聚变”）来获得巨大能量，核能属于　 　（填“可再生”或“不可再生”）能源。已知1g氢核变能放出6.3×107的能量，相当于完全燃烧　 　m3，天然气释放的能量。（天然气的热值为3.6×107J/m3）
5．核能是一种相对较为清洁的能源，我国“华龙一号”核电站(如图)实现长期稳定安全发电。
（1）“华龙一号”核电站通过什么方式将核能最终转换为电能，是“核裂变”还是“核聚变”
（2）核电站与传统以煤为燃料的火力发电站相比，在保护环境方面有哪些优势 (只写一条)
知识点二：太阳能
6．关于能量和能源，下列说法正确的是
A．石油、天然气和煤等化石能源都来自太阳
B．核电站是利用原子核聚变释放的核能发电的
C．太阳能、风能、核能都属于可再生能源
D．能量守恒意味着能量不会消失，所以不会出现能源危机
7．如图是德州市安装的一种太阳能路灯，太阳能电池将太阳能转化为　 　能提供给路灯，太阳能属于　 　(选填“可再生”或“不可再生”)能源．
8．如图是“风能--太阳能”路灯示意图，下列说法正确的是（ ）
A．风能是可再生能源
B．太阳能来自太阳内部的核裂变
C．给蓄电池充电时电能转化为化学能
D．控制器中的集成电路主要用超导材料制成
9．如图所示为光伏发电装置，它能将太阳能转化为电能，发电板主要由　 　料制成。太阳是一个巨大的“核能火炉”，主要是靠核　 　变产生无穷无尽的能量，因而太阳能属于　 　再生能源。
10．一种高集成度、自供能、无线智能鞋垫，可实现足底压力实时监测与多运动状态精准识别。其能量来源于贴在鞋面外侧的柔性钙钛矿太阳能电池，如图所示。
（1）太阳能电池将太阳能转化为　 　能。
（2）鞋垫内置22路压力传感器，能实现高分辨率压力映射。因为压力改变了鞋垫的　 　。
（3）鞋垫上的传感器所用多壁碳纳米管，多表现为金属性，从导电性上来讲，碳纳米管属于　 　体。
11．小闽设计的太阳能环保小屋如图所示。太阳能属于　 　能源。屋顶太阳能电池板的面积为1 m2，若在太阳辐射的有效时间内接收太阳辐射的功率为 400 W，光电转化效率为 20%，该太阳能电池板的发电功率为　 　W。
12．如图所示是我国新发明的一种被称为挂在墙上的“油田”-“碲化镉薄膜发电玻璃”。可在太阳光下获得电能，这种玻璃单片面积可达1.9m2，每平方米的发电玻璃每年可发电150kW·h。已知
（1）该玻璃获得电能时发生的能量转换是太阳能转化为　 　能；
（2）如果用火力发电，每块玻璃一年的发电量相当于完全燃烧　 　kg煤炭放出的热量。
1．为了解决利用化石能源带来的问题，人们着手开发各种新能源，如核能、太阳能、风能等。下列关于这些能源的说法正确的是（　　）
A．太阳能是一次能源，核能是二次能源
B．太阳能、风能、核能都属于可再生能源
C．利用太阳能的方式有光热、光电和光化转换
D．目前核电站是通过聚变来获取核能的
2．能源、信息与能量转化是现代社会发展的重要支撑，下列说法正确的是（　　）
A．5G信号依靠电磁波传播，光纤通信依靠超声波传递信息，二者在真空中传播速度相同
B．核电站通过控制核聚变的链式反应来发电，能量直接由核能转化为电能
C．能量在转化和转移过程中总量保持不变，所以能量可以被随意利用而不会产生损耗
D．煤、石油、天然气等化石能源，本质上都来源于太阳能，属于一次不可再生能源
3．核动力破冰船利用核　 　（选填“聚变”或“裂变”）提供能量，核能属于　 　（选填“可再生”或“不可再生”）能源；破冰作业时，船底某处距离水面深度为12m，该处受到的海水压强为　 　Pa。（，g取10N/kg）
4．阅读下列材料，回答问题。
材料一：风电技术是利用风力带动风车叶片旋转，并通过增速机将转速提高，从而带动风机内的发电机发电，通过电缆输送到升压变压器提升电压后，再由高压输电线路输送给用户，见图甲。
材料二：光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光电效应是指某些物质在高于特定频率的电磁波照射下，内部的电子逸出而形成电流。图乙为某光伏发电系统简化电路图，当太阳光照射太阳能电池板时可发电。发电后可向蓄电池充电，当夜晚来临时，蓄电池向用电器供电。
（1）风能属于　 　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。风机中的发电机是利用　 　原理进行发电的。
（2）光伏发电是指太阳能电池板将太阳能转化为　 　能，再通过蓄电池转化为化学能储存起来。图乙中，当开关S1 闭合、 断开时，电路中的电源是　 　(选填“太阳能电池板”或“蓄电池”)。
（3）小丽查阅资料得知，太阳能电池板的发电功率约每平方米200 W。若她家装了一块1.25 m2的太阳能电池板，一天光照8h，其产生的电能为　 　J。这些能量相当于　 　kg煤完全燃烧释放的能量。(不计能量损失，煤的热值
5．银色向日葵
材料一：在甘肃敦煌广袤的戈壁滩上有一片“银色向日葵”————熔盐塔式光热发电站，这是我国“西电东送”工程中的清洁能源项目。该系统通过12000面定日镜将太阳光能聚集到塔上的吸热器，使其内部的3万吨流动熔盐(一种混合物)的温度从290℃升至565℃。高温熔盐储存于储热罐中，能够储热11小时。当需要发电时，高温熔盐流经蒸汽发生器，产生高温高压蒸汽驱动汽轮机运转，汽轮机再带动发电机发电。
材料二：以下是标准大气压下熔盐和水的一些数据：
介质名称 比热容c/(J/ kg·℃) 密度 熔点 t1/℃ 沸点 t2/℃
熔盐 220 >565
水 0 100
（1）太阳能是　 　能源(选填“可再生”或“不可再生”)，太阳核心处温度很高，是由于大量氢原子核　 　(选填“聚变”或“裂变”)，释放巨大能量。
（2）储热介质在吸热器中温度升高时通过　 　方式改变其内能。
（3）该光热电站发电的主要能量转化：太阳能→　 　能→　 　能→电能。
（4）下列应用与汽轮发电机工作原理相同的是 　 　
（5）若设计年发电量 则该熔盐式光热电站设计的年发电量，相当于热电转化效率为40%的燃煤火力发电站燃烧　 　kg煤炭所产生的电能 (q煤=3.4×107J/ kg)
（6）小明同学在了解储热介质熔盐的相关数据后产生了疑问，水的比热容远大于熔盐，为什么光热电站储热罐中不选择水作为储热介质 请结合上述材料作出解释。　 　
6．阅读短文，回答问题。
月球太阳能电站
科学家设想在太阳光充足、地域广阔的月球正面建设大型太阳能电站，可克服地球太阳能电站受天气影响、功率小等缺点。电站产生的电能经微波转换器转为微波，通过天线发送至地面；地面接收站将微波能还原为电能（图甲），解决电能输送问题。
“嫦娥”系列登月车以太阳能电池板供电，其核心工作原理为光电效应：如图乙所示，太阳光照射到电池板的两片不同半导体表面时，产生光电效应形成电流，工作时将接收到的太阳能直接转化为电能。已知电池板每平方米接收的太阳光照辐射功率为，光电转化效率为18%。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）太阳能电池板的核心工作原理为　 　；
（2）太阳发出的巨大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的核　 　变（选填“聚”或“裂”）反应；
（3）在月球上一块接收面积为的太阳能电池板，它的发电功率是　 　W；
（4）若月球电站的总发电能力为，利用微波传输电能的输电效率为80%。则地面接收站1h接收到的电能相当于完全燃烧　 　天然气放出的热量（）。
1．黄旭华院士是中国核潜艇之父，研制出中国第一艘核潜艇。潜艇的动力来源于核反应堆，其主要利用图　 　（选填“a”或“b”）的过程获得能量，核能是一种　 　（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
2．某物理实验小组在跨学科实践课上根据自己的设计，制作了一个简易热机模型（如图所示）。向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。扇叶转动起来的过程的能量转化是　 　（填“化学能转化为机械能”“化学能转化为内能”或“内能转化为机械能”），作用在扇叶上的蒸汽内能会　 　（填“增加”“减少”或“不变”）。在展示交流活动中，有同学设想：用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐，制成一个“简易的太阳能热机模型”，请你说说“简易的太阳能热机模型”的优点是：　 　。（写出一条即可）
3．核能作为一种新型能源正在逐步被人们开发和利用。核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是由　 　（选填“质子”“中子”或“电子”）轰击铀核发生的可控　 　（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。如图是核电站的工作流程，其能量转换过程：核能→内能→　 　→电能。
4．小阳学习太阳能和核能后，建立了利用核能的知识结构图，请你帮他补全空格处的内容。　 　、　 　、　 　
5．2025年1月，我国“人造太阳”EAST装置创造了一亿℃运行1066秒的新世界纪录。在太阳内部，氢原子核发生核　 　（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。如图为核电站工作情况的方框图，请补充完整　 　。
6．能源技术的创新不断地推动人类社会的进步，但能源危急、环境污染和生态破坏又反过来制约人类社会的发展，作为一名现代社会的中学生，你会发现周围很多能量被白白浪费了，利用学过的物理知识，将一些能量转化为电能：
（1）请你为自己的家庭设计两个不需要消耗燃料的发电方式：　 　、　 　
（2）大海海面波浪起伏，你想过将波浪所具有的机械能转化为电能给灯塔供电吗（提示：地磁场磁性太弱） 请回答下列问题：
A.这一设想依据的原理是：　 　.
B.需要的器材：除导线、开关外，还需要两个关键器材：　 　、　 　.
C.怎么实现你的设计 　 　
7．如图是核电站工作情况的方框图，请在空白方框内填写装置的种类并回答下列问题．
（1）核能是　 　选填“可再生”或“不可再生”）能源．
（2）在汽轮机中，将蒸汽的内能转化为轮片的　 　能．．
8． 太阳能被认为是理想的 “终极能源”，我国中科院合肥物质科学研究院，持有的有 “人造太阳” 之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)于 2021 年 12 月 30 日晚，实现了 1056 秒的长脉冲高参数等离子体运行，再次创造新的世界纪录。
科学家们还设想在宇宙空间建立太阳能电站来利用太阳能，这种空间太阳能电站建在赤道平面内的地球同步轨道上，其工作过程如图所示。在太阳能收集板上铺设太阳能电池，通过它把太阳能转化成电能，再通过天线将电能以微波的形式发送至地面接收站，通过转换装置将其转换成电能接入电网。
（1）太阳能属于清洁能源，也属于　 　(选填 “可再生” 或 “不可再生”) 能源；目前人类无法用核聚变反应放出的能量来发电，最主要的原因是　 　(选填字母)：
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. 无法长时间有效控制核聚变反应的速度
（2）“人造太阳” 非常复杂，“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。“人造太阳” 的腔体器壁材料铜合金除了耐高压外，还应具有　 　特点；实现 “超强磁场” 与 “超大电流” 最理想的导体材料是　 　(选填 “半导体” 或 “超导体”) 材料。
9．太阳能热水器可直接利用吸收的太阳光的热量来加热，故它具有环保、节能的优点．对市场调查后不难发现，不同品牌的太阳能热水器的表面都是黑色的．难道物体吸热的本领与颜色有关？对此，我们可以猜想：颜色越深，物体吸热本领就越强．
（1）为了验证此猜想，现设计了如下实验步骤，请你补充完整．
①选用四个　 　的容器，分别涂上黑、红、黄、白4种不同颜色；
②在容器中加入温度和体积均相同的水，并同时放到阳光下照射，每隔15min，测量各容器中水的温度值；
③将测量的结果记录在事先准备好的表格中，进行分析论证请设计并画出此表格　 　．
（2）若上述猜想得到了证实，请以此为依据，分析企鹅背部黑色羽毛对它生存有利的一面．
（3）海南岛地理纬度较低，阳光充足，但在海口市却很少见到有应用太阳能热水器的用户，其原因可能是：(写出2条即可)
①　 　；
②　 　
1．（2026·武汉中考）“十四五”时期，我国核电装机容量1.25亿千瓦，居世界第一，核电累计发电量超过2万亿千瓦时，等效减排二氧化碳超过15.3亿吨。关于核能，下列说法正确的是（　　）
A．核能是二次能源
B．核能是一种新能源
C．核能是可再生能源
D．目前核电站是通过聚变利用核能的
2．（2026·乐山中考）关于能源和信息，下列说法中正确的是（　　）
A．石油属于可再生能源
B．光纤通信利用电流传输信息
C．北斗卫星利用电磁波提供导航服务
D．太阳能电池板将电能转化为太阳能
3．（2026·内江）“两弹一星功勋奖章”获得者于敏等科学家在氢弹原理突破中起了关键作用，氢弹原理与下列哪个选项的工作原理相同
A．太阳发光 B．核反应堆 C．火力发电 D．内燃机
4．（2026九下·西安中考）关于科学技术的应用，下列分析不正确的是
A．中国空间站所用的太阳能帆板将太阳能转化为电能
B．掘进隧道所用的盾构机的机头材料具有硬度大、耐高温的特性
C．三峡水利枢纽工程中的船闸是利用连通器原理工作的
D．“人造太阳”是利用氘核和氚核发生核裂变释放能量的
5．（2026·遂宁）新科技、新材料、新能源让我们的生活更高效、更智能。下列相关说法正确的是(　　)
A．煤、石油、电力、天然气都属于一次能源
B．利用超导材料可制作电吹风的发热电阻
C．核电站利用原子核裂变释放能量发电
D．能量会发生转移或转化，因此总量会逐渐减少
6．（2026·连云港）关于能量和能源，下列说法正确的是
A．石油、天然气和煤等化石能源都来自太阳
B．核电站是利用原子核聚变释放的核能发电的
C．太阳能、风能、核能都属于可再生能源
D．能量守恒意味着能量不会消失，所以不会出现能源危机
二、填空题
7．（2026·成都）放射性物质会自发地放射出三种射线：α射线(氦核流)、β射线(电子流)、γ射线(波长极短的电磁波)。一般情况下，这三种射线是混杂在一起的，科学家们利用简单的物理知识，将放射物质(放射源)置于　 　中，就可以把它们分离出来。核电站中的核反应堆是利用铀核裂变反应释放的核能来发电，这种核燃料是　 　(选填“可再生能源”或“不可再生能源”)。
8．（2026·凉山）凉山州木里县是我国超高海拔山地光伏开发的核心区域，以茶布朗光伏为龙头，形成了水、风、光互补的大型清洁能源基地，如图是该地区光伏产业基地。光伏电池板是将太阳能转化为　 　能的装置；太阳能是　 　(选填“一次”或“二次”)能源。
9．（2026·烟台）根据能源的有关内容绘制的知识结构如图所示，图中矩形①表示的能源种类应为　 　，菱形②应为　 　，线条③表示的物理意义是　 　。
10．（2026·云南） “人造太阳”是一种模拟太阳内部发生核　 　(选填“聚变”或“裂变”)释放核能的装置，装置冷却方式之一是通过水循环带走热量，用水降温是利用水的　 　较大的特性。
11．（2026·自贡）中国绿色科技发展持续突破，中国“人造太阳”实验装置利用氘核和氚核发生　 　(选填“聚变”或“裂变”)释放能量；某型号空气发动机是利用内能做功来获得动力，与四冲程汽油机的　 　冲程工作原理相似。
12．（2026·自贡）“神舟二十三号”和“神舟二十一号”的航天会员在中国空间站胜利会师，激动人心的画面通过　 　(选填“超声波”或“电磁波”)传遍全世界。空间站主要靠太阳能帆帆板将　 　转化为电能
基础巩固
能力提升
拓展实践
中考精选
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