第22章 能源与可持续发展（易错模拟题汇编）-中考物理一轮复习高频考点精讲与热点题型精练（全国通用）

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1．（2024•汕头模拟）为了实现“碳达峰、碳中和”的战略目标，我国正大力发展清洁能源技术，下列能源属于清洁能源的是（ ）
A．太阳能B．煤炭C．石油D．汽油
解：在可持续发展的理念下，绿色能源体现了与环境友好相容的自然资源的开发利用原则，也可以认为绿色能源不会对环境造成危害。煤、石油、天然气是三大化石燃料，燃烧除了产生大量的二氧化碳之外，也会产生二氧化硫等有毒的气体，还有固体废弃物需要处理，而太阳能不但能节约化石能源，缓解能源危机，还不会造成环境污染，属于绿色能源，汽油是由石油中提炼得到的，属于二次能源，燃烧时也会污染环境。
答案：A。
2．（2024•衡水模拟）如图所示的四种发电方式中，利用不可再生能源发电的是（ ）
A．光伏发电B．风力发电
C．水力发电D．核能发电
解：风能、水能、太阳能可以源源不断地从自然界获得，是可再生能源，光伏发电、风力发电、水力发电都是利用可再生能源发电的；核能不能从自然界源源不断获得，也不能重复利用，是不可再生能源，则核能发电是利用不可再生能源发电的，故ABC错误，D正确。
答案：D。
3．（2024•绵阳模拟）关于核聚变，下列说法正确的是（ ）
A．原子核必须在超高温下才能发生聚变
B．任何两个原子核都可以发生聚变
C．原子弹爆炸时释放的巨大能量来自核聚变
D．目前人类已经建成核电站，利用核聚变发电
解：
A、氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，发生聚变，故A正确。
B、自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素﹣﹣氘与氚的聚变，不是任意的原子核就能发生核聚变，故B错误。
C、原子弹是利用重核裂变（链式反应）而制成的核武器；原子弹爆炸时释放的巨大能量来自核裂变，故C错误。
D、目前人类己建成的核电站，都是利用核裂变发电，故D错误。
答案：A。
4．（2024•西安模拟）“玲珑一号”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．该核反应是核裂变
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
解：A、由题图知用中子轰击质量比较大的原子核，使其发生裂变，因此该核反应是核裂变，故A正确；
B、太阳内部时刻发生核聚变，故B错误；
C、核能在短时间内不能源源不断地获取，属于不可再生能源，故C错误；
D、原子核是由中子和质子组成的，故D错误。
答案：A。
5．（2024•沈阳模拟）我国铅基快中子反应堆研发工作取得重大突破，铅基反应核心技术实现了自主化，并跻身世界领先水平。沿用此项技术，未来，我国将率先推出只有集装箱大小的迷你型核电源装置“核电宝”，以下相关说法中正确的是（ ）
A．“核电宝”装置将电能转化为核能
B．核能是可再生能源
C．核反应堆中进行的是核裂变
D．“核电宝”利用核能发电的整个过程，所有产物不会对人类造成任何危害
解：A、核电站工作过程中，利用核裂变将核能转化为电能，故A错误；
B、核能不能在短期内得到补充是不可再生能源，故B错误；
C、核电站的核反应堆发生的核裂变，故C正确；
D、核泄漏、核辐射给人们带来伤害，故D错误。
答案：C。
6．（2024•济南模拟）如图是核电站发电的原理图。核电站发电时的能量转化情况是（ ）
A．核能→内能→机械能→电能
B．核能→化学能→机械能→电能
C．核能→内能→化学能→电能
D．核能→机械能→化学能→电能
解：根据核电站的发电过程可知，核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能；
答案：A。
7．（2024•宜宾二模）下列关于核能及其利用，说法正确的是（ ）
A．任何两个原子核都可以发生聚变
B．目前人类已建立核电站，利用核聚变发电
C．在核电站中，发生的是可以控制的链式反应
D．在核电站中，厚重的保护层，是为了避免核燃料从内部逸出
解：A、自然界中最容易实现的核聚变是氢的同位素—氚与氚的聚变，不是任意的原子核就能发生核聚变，故A错误；
B、目前已建成的核电站的能量来自于重核的裂变，而不是核聚变，故B错误；
C、核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，是可控链式反应，故C正确；
D、核废料是对环境污染很严重的，厚重的保护层，是为了避免核辐射，故D错误。
答案：C。
8．（2024•沈阳模拟）目前，科学家正在研究太空电站，即地球同步轨道上的太阳能电站，其示意图如图所示。下列说法中错误的是（ ）
A．太阳能是太阳内部氢原子核裂变释放出的能量
B．太阳能是一种清洁、无污染的可再生能源
C．太空电站工作过程中依然遵循能量守恒定律
D．利用微波实现“无缆传输”，微波是一种电磁波
解：A．太阳能是太阳内部氢原子核聚变释放出的能量，故A错误，符合题意；
B．太阳能是一种清洁、无污染的能源，可以源源不断地从自然界获得，是可再生能源，故B正确，不符合题意；
C．太空电站工作过程中依然遵循能量守恒定律，故C正确，不符合题意。
D．利用微波实现“无缆传输”，微波是一种波长较短的电磁波，故D正确，不符合题意。
答案：A。
9．（2024•常州模拟）太阳能是人类能源的宝库，下列有关太阳能的说法错误的是（ ）
A．太阳能是核裂变释放的核能
B．太阳能属于可再生能源
C．我们今天开采的化石能源来自于上亿年前地球接收的太阳能
D．太阳能电池是将太阳能转化为电能
解：A、太阳能是核聚变释放的核能，故A错误；
B、太阳能可以从自然界源源不断得到补充，属于可再生能源，故B正确；
C、我们今天开采的化石能源来自于上亿年前地球接收的太阳能，故C正确；
D、太阳能电池是将太阳能转化为电能，故D正确。
答案：A。
10．（2024•郑州二模）在城市繁忙的十字路口，当红绿灯发生故障时，交通部门会运来如图所示的可移动式红绿灯临时指挥交通，保证车辆及行人的安全。下列有关说法中正确的是（ ）
A．红、绿灯是发光二极管，主要制造材料为超导体
B．太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能
C．白天，蓄电池储能过程中，蓄电池相当于电路中的电源
D．太阳能属于一次能源，是不可再生能源
解：A．红、绿灯是发光二极管，主要制造材料为半导体，故A错误；
B．太阳能电池板工作时，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能，故B正确；
C．对蓄电池充电时，蓄电池消耗了电能，因此相当于电路中的用电器，故C错误；
D．太阳能从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到，属于一次能源；太阳能可以从自然界源源不断地得到补充，属于可再生能源，故D错误。
答案：B。
11．（2024•成都模拟）我国在能源、信息、材料等方面已取得卓越的成果。其中我国核动力潜艇的相关技术已十分成熟，目前正在加紧研究将大功率核动力用于航空母舰的技术。下列说法中正确的是（ ）
A．水能、太阳能、核能是可再生能源
B．超导体材料可以用来制做家庭电路中的熔丝
C．我国核动力潜艇核反应堆中发生的链式反应是可控核反应
D．能量的转移是有方向性的，而能量的转化没有方向性
解：A、可再生能源是指可以从自然界中源源不断地得到的能源，例：水能、风能、太阳能，不可再生能源是指不可能在短期内从自然界得到补充的能源，核能不能短时间内再次获得，故它是不可再生能源，故A错误；
B、一般材料在温度接近绝对零度的时候，物体分子热运动几乎消失，材料的电阻趋近于0，此时称为超导体，熔丝的材料要求电阻率大，而超导体电阻为零，故它不能用来做家庭电路中的熔丝，通电时不会产生热量，故B错误；
C、核动力潜艇核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能，故C正确；
D、能量的转化、能量的转移、都是有方向性的，在能量的转化或转移的过程中不是什么能量都可以利用，故D错误。
答案：C。
12．（2024•武汉模拟）“绿水青山就是金山银山”，为保护环境，我国大力发展新能源公交车到2025年末，新能源公交车占比将增至85%以上，如图是新能源公交充电时的情景。下列关于新能源公交车及相关配套设施的说法中正确的是（ ）
A．制造车辆锂电池的主要材料是超导材料
B．发电厂生产电能消耗的所有能源都是可再生能源
C．公交车在充电过程中，车上的电池相当于电路中的电源
D．电动公交车使用双充电枪充电可以增大充电功率以节省充电时间
解：A．制造车辆锂电池的材料是导体材料，但不是超导材料，故A错误；
B．发电厂生产电能消耗的能源中有煤炭，煤炭属于不可再生能源，故B错误；
C．公交车在充电过程中，车上的电池相当于电路中的用电器，故C错误；
D．由P＝UI可知，充电枪并联，两端电压都相等，增大了充电时的电流，电动公交车使用双充电枪充电时，可以增大充电功率以节省充电时间，故D正确。
答案：D。
13．（2024•成都模拟）能源是人类生存和发展的基础，人类社会的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。关于能源的开发和利用，下列说法错误的是（ ）
A．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
B．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
C．太阳能是一次能源，可直接利用且污染小，开发前景广阔
D．能量在利用的过程中，其转化和转移是有方向性的
解：A．核能是不可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径，故A错误；
B．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，故B正确；
C．太阳能是可以直接获取的一次能源，可直接利用且污染小，开发前景广阔，故C正确；
D．能量在利用的过程中，其转化和转移是有方向性的，故D正确。
答案：A。
14．（2024•无锡模拟）节能减排、保护环境是全人类的共同责任，日常生活中以下做法合理的是（ ）
A．随意把废旧电池丢到垃圾桶中
B．将家中的电视机长时间处于待机状态
C．关停高能耗、高污染的工厂
D．将废水直接排放到江河中
解：
A．将废旧电池随手丢到垃圾桶中，会污染水体和土壤，不利于环境保护，故A不符合题意；
B．电视机处于待机状态时仍有部分元件在工作，仍会消耗电能，不合理，故B不符合题意；
C．关停高能耗、高污染的工厂，既可以节能减排，也可以保护环境，故C符合题意；
D．废水直接排放到江河中，会污染水资源，不合理，故D不符合题意。
答案：C。
二、填空题（共8小题）
15．（2024•南昌模拟）有序发展光伏、风电等新能源，有利于海南建设清洁能源岛。风力发电方式是把 风能 能转化为电能。在众多能源中，太阳能、风能、海洋能等都属于 可再生 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
解：风力发电是利用空气的动能带动发电机发电，本质上是将风能转化为电能；
太阳能、风能、海洋能等都是能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源。
答案：风能；可再生。
16．（2024•哈尔滨三模）生活中的各种用电器工作时都要消耗电能，电能属于 二次 （选填“一次”或“二次”）能源；我国核能利用的技术已居于世界领先地位，其中氢弹利用的就是 聚变 （选填“裂变”或“聚变”）在瞬间释放的能量。
解：
（1）电能是消耗其它能源经过加工转换来的，属于二次能源；
（2）氢弹是利用氢核的聚变在瞬间释放的能量。
答案：二次；聚变。
17．（2024•珠海三模）核电站所利用的核能是 不可再生 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，主要利用核燃料在反应堆中通过核 裂变 （选填“裂变”或“聚变”）产生的热量，使水通过蒸汽发生器变为蒸汽，蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电，使汽轮发电机的 机械 能转化为电能，最终发出的电通过电网送至千家万户。
解：由于发生核反应的铀在短时间内不能形成，是不可再生能源，所以核电站所用的核燃料属于不可再生能源。
由于核裂变是可控的，在反应堆中，核燃料发生裂变释放出大量的内能。
核电站发电是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。
答案：不可再生；裂变；机械。
18．（2024•长沙模拟）晶硅太阳能电池是目前最广泛应用于光伏产业的太阳能电池，因其比较脆，容易折断，长期受限于航空航天等应用场景。目前，我国科学家研制出可以像纸片一样弯折，且不易断裂的高柔性晶硅太阳能电池。其中，太阳能属于 可再生 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，硅属于 半导体 （选填“半导体”或“超导体”）材料。
解：太阳能属于可再生能源，其主要特点是取之不尽用之不竭，并且环保无污染。
锗、硅、砷化镓等是半导体材料，它具有单向导电性。利用半导体的特殊性能，可以做出方便人们生活的物品。
答案：可再生；半导体。
19．（2024•石家庄模拟）如图为核电站发电流程图，核电站发电过程中的能量转化是在核反应堆 核 能转化为蒸汽的内能，汽轮机工作，内能转化为 机械 能，发电机将其转化为电能输出，核能为 一次 （“一次”或“二次”）能源。
解：在核反应堆中，核能转化为介质的内能，在汽轮机中蒸气的内能转化为汽轮机的机械能，在发电机中，机械能转化为电能，最终输送到电网上。
一次能源是指可以从自然界直接获取的能源，如：风能、太阳能、石油、煤炭、地热能、核能。
答案：核；机械；一次。
20．（2024•贺州二模）太阳能LED照明路灯节能、清洁、亮度高，很受人们的青睐。太阳能是 可再生 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，它是太阳内部氢原子核发生 聚变 （选填“裂变”或“聚变”）释放出的能量。
解：太阳能可以从自然界源源不断地得到，属于可再生能源；
在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的能量。
答案：可再生；聚变。
21．（2024•长沙二模）“低碳生活”是我们国家一直提倡的绿色发展理念，生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，符合这一理念的能源是 太阳能 ；请你提出一种为了节约能源的绿色出行方式： 建议出行使用共享单车 。
解：煤、石油、天然气属于化石能源，化石能源的过度使用可以造成成大气污染，温室效应、酸雨等危害环境问题，太阳能是一种新型能源，具有清洁、环保、能量大、获取方便等优点，符合绿色发展理念的能源是太阳能；
为了节约能源，可以选择共享单车出行。
答案：太阳能；建议出行使用共享单车。
22．（2024•洛阳模拟）秉承可持续发展的思想，开发新能源、更好地利用已知能源是全球范围内的重要课题，开发和利用核能就是一个有效途径。核能是质量较大的原子核发生 裂变 或质量较小的原子核发生聚变时释放的能量，通过可控聚变来利用核能，有望解决人类能源问题。1g核燃料聚变时释放的能量约为1×105kW•h，假设把1×105kW•h的能量完全转化为电能，可供年用电量为1000kW•h的家庭使用 100 年。太阳也是一个巨大的“核能火炉”，它向外辐射的能量是我们的能源宝库。人类利用太阳能的实质是将太阳能转化为其他形式的能量，请你写出一种转化方式或一个相关的实例： 太阳能集热器把水加热 。
解：核能是质量较大的原子核发生裂变或质量较小的原子核发生聚变时释放的能量；
把1×105kW•h!的能量完全转化为电能，可供年用电量为1000kW•h的家庭使用的时间：
人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量，例如用太阳能集热器把水加热。
答案：裂变；100；太阳能集热器把水加热。
三、计算题（共2小题）
23．（2024•苏州模拟）为了倡导低碳生活，太阳能热水器被广泛应用于现代生活，某太阳能热水器容量为100L，太阳能转换为水内能的效率为50%，在10h的太阳照射下水温升高60℃．（已知水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）热水器中水需要吸收的热量；
（2）辐射至热水器上的太阳能功率；
（3）若通过燃烧天然气将水温升高相同温度，至少需要完全燃烧多少质量的天然气？（天然气的热值q＝4.2×107J/kg）
解：（1）由ρ＝得，水的质量：
m水＝ρV＝1.0×103kg/m3×100×10﹣3m3＝100kg，
水吸收的热量：
Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×60℃＝2.52×107J；
（2）由η＝得，热水器平均10h所接收的太阳能：
Q太＝＝＝5.04×107J；
辐射至热水器上的太阳能功率：
P＝＝＝＝1400W；
（3）由题意可知，天然气放出的热量Q放＝Q吸＝2.52×107J，
由Q放＝mq得，天然气的质量为：
m天然气＝＝＝0.6kg。
答：（1）热水器中水需要吸收的热量为2.52×107J；
（2）辐射至热水器上的太阳能功率为1400W；
（3）若通过燃烧天然气将水温升高相同温度，至少需要完全燃烧0.6kg的天然气。
24．（2024•鞍山模拟）假期，小乔一家去景点游玩，如图是他们乘坐的新型太阳能电动观光车。车的顶部有6m2的太阳能电池板，5h接收到的太阳能为1.08×108J，太阳能电池板接收的太阳能，转化成了2.16×107J的电能。求：
（1）该车太阳能电池的光电转化效率是多少？
（2）该观光车电能转化为机械能的效率为80%，充满电后最多可输出多少机械能？
（3）若上述机械能由效率为30%的内燃机提供，需消耗1.2kg的燃油，则燃油的热值是多少？
解：（1）根据来计算光电转化效率为：。
（2）根据来计算输出的机械能，充满电后最多可输出的机械能为：
。
（3）根据，得到燃油的热值为：。
答案：（1）20%；（2）1.728×107J；（3）4.8×107J/kg。
四、解答题（共2小题）
25．（2024•西安模拟）华能石岛湾高温气冷堆核电站正式投入商业运行，其工作简图如图所示。核燃料在反应堆容器内发生核反应时的产热功率为5×108W，然后将热量传递给冷却气体——氮气，高温高压氦气在“蒸汽发生器”中将热量传递给“二回路”中的水，产生高温高压水蒸气，推动蒸汽轮机工作，再通过交流发电机产生电能。
（1）图中反应堆容器中发生的核反应是指核 裂变 （选填“裂变”或“聚变”）；若核反应堆工作1h释放的热量由燃烧煤提供，需要完全燃烧煤 6×104 kg。（）
（2）发电机输电功率为2×108W，高温气冷堆核电站的发电效率是多少？
（3）在输送核电站电能时，需要选择合适粗细的高压线；过粗或过细会导致传输效率低下或输电线过热。若高压线的安全电流密度J（通过导体单位横截面积的电流太小）在3×106～4×106A/m2之间，要使高压线所输送的电流大小稳定在750～900A之间。
①通过计算说明应选择表格中哪种规格的高压线？
②核电站从甲地向乙地输电的功率为2×108W，且两地之间的输电线的电阻为5Ω，若以安全输送的最大电流输电，则输电线上的热损失功率为多少？乙地用户端获得的功率为多少？
解：（1）核能发电是利用核裂变，图中反应堆容器中发生的核反应是指核裂变；
由题知，核燃料在反应堆容器内发生核反应时的产热功率为5×108W，
核反应堆工作1小时释放的热量为Q放＝Pt＝5×108W×3600s＝1.8×1012J；
这些热量由燃烧煤提供，需要完全燃烧煤的质量为m＝＝＝6×104kg；
（2）发电机输电功率为2×108W，高温气冷堆核电站的发电效率为η＝×100%＝×100%＝40%；
（3）①根据题意可知，导线的横截面积最小值为Smin＝＝＝187.5×10﹣6m2＝187.5mm2，
导线的横截面积最大值为Smax＝＝＝300×10﹣6m2＝300mm2，
故选规格Ⅲ的高压线即选横截面积为240mm2的高压输电线。
②以安全输送的最大电流输电，输电线上的热损失功率为P热损＝I2R＝（900A）2×5Ω＝4.05×106W，
乙地用户端获得的功率P乙＝P甲﹣P热损＝2×108W﹣4.05×106W＝1.9595×108W。
答案：（1）裂变；6×104；
（2）高温气冷堆核电站的发电效率是40%；
（3）①应选择表格中规格Ⅲ的高压线；
②输电线上的热损失功率为4.05×106W，乙地用户端获得的功率为1.9595×108W。
26．（2024•贵阳模拟）为了解决环境污染、能源枯竭问题，中国在第75届联合国大会上正式提出“碳达峰”“碳中和”两个目标，同时大力发展风能、太阳能、核能等新能源。我国风力资源丰富，在东南沿海、西北沙漠优势突出。风能用之不竭、清洁环保，所以我国加大风能的开发和利用。如图甲所示，某风电场使用的发电机其机舱、发电机组合体重达385吨。风力发电的原理，是利用风力带动风轮叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
（1）风能是 可再生 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；
（2）图甲风电场所用的发电机的机舱、发电机组合体的重力是多少；（g取10N/kg）
（3）图乙为风力发电机组总体结构图，风轮到发电机部分为发电主体，其他部分则是控制系统和输出系统。请从能量转化的角度结合电磁的相关知识分析说明发电机的工作原理；
（4）目前一些小型风力发电机可以在3m/s的风速条件下正常发电。若某风电场常年风速大小基本不变，请结合风力发电机结构，分析增速机对风力发电的作用和对发电功率的影响。
解：（1）风能是取之不尽用之不竭，是可再生能源。
（2）发电机的机舱、发电机组合体的重力
G＝mg＝385×103kg×10N/kg＝3.85×106N。
（3）风力推动风轮叶片转动，带动发电机中闭合线圈转动切割磁感线，从而产生感应电流，将风能转化为机械能再转化为电能。
（4）根据感应电流产生的条件可知，切割磁感线的速度不同，感应电流大小不同，且速度越快，感应电流越大，相同时间发电功率越大。增速机是将风轮转动的速度增大后，带动发电机更快转动，提高发电功率。若没有增速机，风力发电所需环境风速大小会提高，适用范围会受影响。
答案：（1）可再生；
（2）发电机的机舱、发电机组合体的重力是3.85×106 N；
（3）风力推动风轮叶片转动，带动发电机中闭合线圈转动切割磁感线，从而产生感应电流，将风能转化为机械能再转化为电能；
（4）增速机是将风轮转动的速度增大后，带动发电机更快转动，提高发电功率。若没有增速机，风力发电所需环境风速大小会提高，适用范围会受影响。
规格
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
高压线横截面积/mm2
150
185
240
300