考点21能源与可持续发展（解析版）-2022年物理中考一轮复习考点透析（北师大版）

考点21能源与可持续发展

考点总结

一．选择题（共10小题）

1．太阳是太阳系中唯一的恒星，每时每刻向外辐射太阳能。下列关于太阳能的叙述中，错误的是（　　）

A．煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自于太阳能 

B．生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的 

C．地球上的水循环是由太阳能推动的 

D．太阳能来源于太阳内部的核裂变

【分析】太阳是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。

【解答】解：煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自于太阳能；生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的；地球上的水循环是由太阳能推动的；太阳能来源于太阳内部的核聚变。综上所述故D叙述错误，符合题意。

故选：D。

2．关于能量和能源的说法，下列说法正确的是（　　）

A．由于自然界中有可再生能源，而且能量守恒，所以没有必要节约能源 

B．核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆中发生的是核聚变 

C．太阳能热水器是将太阳能转化为电能的装置 

D．石油和核能都是不可再生能源

【分析】（1）在能源的开发和利用的过程中，要有节约能源的意识。

（2）核电站是利用核裂变释放的能量发电。

（3）太阳能热水器将太阳能转化为内能。

（4）像风能、水能、太阳能等可以在自然界里源源不断地得到，把它们称为可再生能源。化石能源、核能等能源会越用用越少，不能在短期内从自然界得到补充，称为不可再生能源。

【解答】解：A、在能源的开发和利用的过程中，要有节约能源的意识，故A错误；

B、核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆中发生的是核裂变，故B错误；

C、太阳能热水器是将太阳能转化为内能的装置，故C错误；

D、石油和核能都是不可再生能源，故D正确。

故选：D。

3．河北丰宁抽水蓄能电站是2022年中国冬奥会的电力保障项目之一．该电站可以利用风能和光能资源充足时发电获得的部分电能，将水抽到高处变为水的势能储存起来，需要时再利用水的势能发电，从而弥补了风能、光能不稳定且转化的电能难储存的不足，实现风、光与水电的互补，堪称电力系统的巨型“充电宝”。下列说法正确的是（　　）

A．风能和光能是不可再生能源 

B．该电站抽水蓄能时可将电能转化为机械能，发电时可将机械能转化为电能 

C．该电站可将抽水时所消耗的电能全部转化为水的势能 

D．发电机的工作原理是电流周围存在磁场

【分析】（1）可再生能源的概念：像风能、水能、太阳能等可以在自然界源源不断地得到，把它们称为可再生能源。不可再生能源的概念：化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源。

（2）电动机工作时，将电能转化为机械能；发电机工作时，将机械能转化为电能。

（3）在能量转化过程中，总存在一定的能量损耗。

（4）发电机原理是电磁感应。

【解答】解：A、风能和光能是可再生能源，故A错误；

B、该电站抽水蓄能时，可将电能转化为机械能储存起来，发电时可将机械能转化为电能，故B正确；

C、该电站可将抽水时所消耗的电能，不可能全部转化为水的势能，故C错误；

D、发电机原理是电磁感应，故D错误。

故选：B。

4．以下的能源属于二次能源的是（　　）

A．潮汐能，地热能 B．风能和水能 

C．电能 D．太阳能

【分析】一次能源：是指可以从自然界直接获取的能源．例：煤炭、石油、天然气、水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能、核能；

二次能源：是指无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源．例：电能、乙醇汽油、氢能、沼气。

【解答】解：潮汐能、地热能、风能、水能、太阳能可以从自然界直接获取，是一次能源；电能无法从自然界直接获取，是二次能源。

故选：C。

5．关于太阳能凉帽，以下说法错误的是（　　）

A．太阳能实质上是太阳内部核裂变释放出的能量 

B．太阳能是可再生能源 

C．电动机：将电能主要转化为机械能 

D．电池板：将太阳能主要转化为电能

【分析】（1）太阳内部的能量来自于核聚变反应，即热核反应；

（2）能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源；

（3）电动机是将电能转化为机械能，从而带动机械工作；

（4）太阳能电池板将太阳能转化为电能。

【解答】解：

A、在太阳内部具有高温高压的环境，可以产生聚变反应，从而放出大量的能量，而不是核裂变，故A错误，符合题意；

B、太阳能可以从自然界中源源不断的获得，是可再生能源，故B正确，不符合题意；

C、电动机工作过程中消耗电能，得到机械能，所以将电能转化为机械能，故C正确，不符合题意；

D、太阳能电池板将太阳能转化为电能，故D正确，不符合题意；

故选：A。

6．如图所示为我省某高校学生设计的一款小夜灯，它的一侧是太阳能电池板，白天接受阳光照射，晚上给另一侧高效节能的LED灯板提供电能。关于小夜灯中所应用的物理知识，下列说法不正确的是（　　）

A．太阳能电池板将电能全部转化为内能 

B．太阳能是来源于太阳内部发生的核聚变 

C．LED灯的发光物体是由半导体材料制成的 

D．LED灯将电能转化为光能的效率比白炽灯高

【分析】（1）太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置；

（2）太阳内部进行着核聚变，由氢原子核聚变成氦原子核，释放出核能；

（3）二极管是由硅和锗等材料制作成，而硅和锗是半导体材料；

（4）消耗的电能少，得到的光能多，则利用率就高。

【解答】解：A、太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置，故A错误；

B、在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能，故B正确；

C、二极管是由硅和锗等材料制作成，而硅和锗是半导体材料，因此LED灯的发光物体是由半导体材料制成的；故C正确；

D、LED消耗较少的电能，得到的光能较多，因此LED将电能转化为光能的效率比白炽灯高；故D正确。

故选：A。

7．下列有关能源的说法不正确的是（　　）

A．水能、风能都属于新能源 

B．煤、石油、天然气都是化石能源 

C．能量在转移、转化过程中总是守恒的 

D．核能是清洁能源，所以核废料可以随意埋放

【分析】（1）新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如：太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能都是新能源；

（2）化石能源是指由远古时代的动植物在地壳中经过几亿年转化而来的燃料，包括煤、石油、天然气等；

（3）能量既不会创生，也不会消灭，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变，这就是能量守恒定律；

（4）核废料中含有放射性物质，不能任意排放。

【解答】解：A、新能源包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等，故A正确；

B、煤、石油、天然气是由远古时代的动植物在地壳中经过几亿年转化而来的燃料，都属于化石能源，故B错误；

C、根据能量守恒定律，能量既不会创生，也不会消灭，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变，故C正确；

D、核能不产生污染物，是清洁能源，但能发射放射线，可能导致核辐射，所以核废料必须慎重处理、不能任意排放，故D错误。

故选：D。

8．下列有关信息和能源的说法正确的是（　　）

A．光信号在光导纤维中以声音的速度传播 

B．核电站是通过核聚变来利用核能的 

C．煤和石油是不可再生能源，电是二次能源 

D．固定电话既有发射电磁波的功能，又有接收电磁波的功能

【分析】（1）光纤是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具，主要是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式；

（2）核电站是利用核裂变来发电的，由核能转化成电能；

（3）能够从自然界源源不断获得或可重复利用的能源是可再生能源；不能够从自然界源源不断获得或不可重复利用的能源是不可再生能源；

一次能源：是指可以从自然界直接获取的能源；二次能源：是指无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源；

（4）固定电话是利用电流传递信息的；手机是通过发射和接收电磁波来实现通信的。

【解答】解：A、光信号在光导纤维中以光的速度传播，所以传播速度特别快，故A错误；

B、核电站是利用核裂变来发电的，故B错误；

C、煤和石油是化石能源属于不可再生能源，电是二次能源，故C正确；

D、固定电话是利用电流传递信息的，移动电话（手机）既有发射电磁波的功能，又有接收电磁波的功能，故D错误。

故选：C。

9．关于能源、信息和材料，下列说法正确的是（　　）

A．天然气属于可再生能源 

B．现在的核电站应用的是可控核聚变反应 

C．电话的话筒把声音信号直接转换成模拟电信号 

D．麒麟芯片由超导材料制成

【分析】（1）能够从自然界源源不断获得或可重复利用的能源是可再生能源；不能够从自然界源源不断获得或不可重复利用的能源是不可再生能源；

（2）核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的；

（3）电话的听筒是把变化的电流转化为声音信号，是利用电流的磁效应工作的；

（4）芯片是由半导体材料制成的。

【解答】解：A、天然气是化石能源，在地球上的储量是有限的，利用之后无法短时间内再生，属于不可再生能源，故A错误；

B、核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的，故B错误；

C、电话的话筒把声音信号直接变化的电流信号，故C正确；

D、麒麟芯片由半导体材料制成，故D错误。

故选：C。

10．2021年4月29日11时22分30秒，文昌航天发射场发出震耳欲聋的轰鸣声，搭载空间站天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭点火升空。天和核心舱与火箭分离后进入预定轨道，之后太阳能帆板两翼顺利展开，此次发射任务的圆满成功，标志着我国空间站在轨组装建造全面展开。下列说法正确的是（　　）

A．震耳欲聋的轰鸣声属于超声波 

B．震耳欲聋是指轰鸣声的响度很大 

C．在预定轨道飞行的天和舱受力平衡 

D．太阳能帆板将太阳能转化为内能

【分析】（1）人不能听到超声波和次声波；

（2）响度指声音的大小；

（3）处于静止状态或匀速直线运动状态的物体受平衡力作用；

（4）太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能。

【解答】解：A、人们能听到轰鸣声，说明不是超声波，因为人不能听到超声波，故A错误；

B、震耳欲聋说明声音很大，是指声音的响度很大，故B正确；

C、在预定轨道飞行的天和舱做圆周运动，运动方向时刻发生变化，即运动状态发生改变，因此处于非平衡状态，因此天和舱受非平衡力作用，故C错误；

D、天太阳能帆板正常工作时，将太阳能转化为电能，故D错误。

故选：B。

二．填空题（共7小题）

11．当地时间2021年3月23日，艘长400米、排水量20万吨的“长赐”号超大型集装箱船在埃及苏伊士运河搁浅，导致运河双向堵塞断航，给全球贸易带来巨大压力，埃及就此索赔超过10亿美元。此事峰回路转是在28日晚，借助潮汐，成功让“长赐”号重新浮了起来。月球和太阳对海洋的引溯力的作用是引起海水涨落的原因。我国浙江温岭江厦建有中国最大潮汐电站下图是利用潮汐发电的原理图。水坝下方有通道，涨潮时，堵住通道，潮水陈至最高水位时打开通道，进水发电，如图（甲）：当海湾水位涨至最高潮时，堵住通道，如图（乙）；落潮至最低水位时，打开通道放水发电，如图丙：涨潮时，大坝内外的水面总会达到相平，这是因为海湾、大坝和大海已构成 　连通器　；潮汐能是 　可再生　能源（选填“可再生”或“不可再生”）。

【分析】（1）连通器的特点：上端开口，底部连通，同一种液体静止时液面相平。

（2）能从自然界源源不断获得的能源是可再生能源。

【解答】解：（1）由题意可知，水坝将海湾与大海隔开，当打开底部通道时，形成上端开口、底部连通的结构，构成连通器；

（2）海水的涨潮落潮永不停息，则潮汐能可以源源不断的获得，因此，属于可再生能源。

故答案为：连通器；可再生。

12．　电能表　是用来测量电能的仪表。电能属于 　二次　（选填“一次”或“二次”）能源。

【分析】常用的测量电能的仪表是电能表；

一次能源：是指可以从自然界直接获取的能源．例：煤炭、石油、天然气、水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能、核能；

二次能源：是指无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源．例：电能、乙醇汽油、氢能、沼气。

【解答】解：电能表是用来测量电能的仪表；电能无法从自然界直接获取，属于二次能源。

故答案为：电能表；二次。

13．核电站核反应堆靠可控制的核 　裂变　最终产生电能，核能属于 　不可再生　（填“可再生”或“不可再生”）能源。大连红沿河核电站建在海边，其原因之一是需要大量的水作为汽轮机的冷却剂，这利用了水的 　比热容　较大。

【分析】（1）核电站的核心是核反应堆，它以铀为燃料，在裂变过程中释放出核能；能够从自然界源源不断获得或可重复利用的能源是可再生能源；不能够从自然界源源不断获得或不可重复利用的能源是不可再生能源；

（2）水的比热容较大，在同等情况下可以吸收更多的热量，所以常用来做冷却剂。

【解答】解：（1）核电站是利用原子核发生裂变释放能量来发电的；核能利用了放射性核材料，一旦消耗不可再生，故属于不可再生能源；

（2）用水作为汽轮机的冷却剂，是利用了水的比热容较大，在相同情况下，可以吸收更多的热量，冷却效果更好。

故答案为：裂变；不可再生；比热容。

14．根据《“十四五”规划纲要和2035愿景目标纲要》，提出了“十四五”期间，我国将安全稳妥的推动沿海核电发展，而并无提及内陆核电的发展计划。目前核电站是利用 　核裂变　（选填“核裂变”或“核聚变”）来获取能量发电。核电厂的堆芯需得到充足的冷却，才不会出现严重运行问题，沿海核电厂因靠近大海，可以充分利用海水进行冷却，这是利用了水的 　比热容　大的性质。

【分析】（1）核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的；

（2）水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；吸收或放出相同的热量，水升高或降低的温度少。

【解答】解：（1）核电站是利用原子核发生可控制的裂变释放出的核能来发电的；

（2）因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以核电厂的堆芯采用水冷却。

故答案为：核裂变；比热容。

15．济南扶贫工作中，推广使用光伏发电照亮了贫困村的致富路，建成使用的发电站并网输电获取收益。光伏发电利用了半导体界面的光生伏特效应，其中伏特是 　电压　（填物理量的名称）的单位。在2020年12月4日，新一代“人造太阳”——中国环流器二号M装置在成都正式建成并实现首次放电。标志着我国自主掌握了大型先进核聚变装置的设计、建造、运行技术。核能属 　不可再生　（选填“可再生”或“不可再生”）能源。

【分析】各个物理量都有自己的国际单位，电压的国际单位是伏特，简称伏，符号为V；

可再生能源的概念：像风能、水能、太阳能等可以在自然界源源不断地得到，把它们称为可再生能源。不可再生能源的概念：化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源。

【解答】解：

电压的国际单位是伏特，简称伏，符号为V；核能属于不可再生能源。

故答案为：电压；不可再生。

16．可以直接从自然界获得的能源叫一次性能源，必须通过消耗一次能源才能获得的能源叫二次能源，

①石油

②风能

③天然气

④煤

⑤电能

属于可再生能源的一种是 　②　，属于二次能源的是 　⑤　。（填写序号即可）

【分析】（1）能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源；短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源；

（2）一次能源是指可以从自然界直接获取的能源；二次能源是指无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源。

【解答】解：②风能可以源源不断的从自然界得到，是可再生能源；⑤电能是必须通过一次能源的消耗才能获得，所以称为二次能源。

故答案为：②；⑤。

17．2021年1月，全球第一台“华龙一号”核电机组在福清核电站投入运行。核燃料在核反应堆中发生的是　裂变　（选填“核裂变”或“核聚变”），核能是　不可再生　（选填“可再生”或“不可再生”）能源。

【分析】（1）核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的；

（2）短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源。

【解答】解：（1）核电站是利用原子核发生裂变释放能量来发电的；

（2）核能短期不能得到补充，是不可再生能源。

故答案为：裂变；不可再生。

三．解答题（共2小题）

18．如图所示是一辆玩具汽车，靠太阳能电池供电。汽车顶部的太阳能集光板面积为600cm2，太阳光垂直照射到集光板单位面积的辐射功率为1.6×103W/m2。太阳能电池电压为35V，玩具汽车在水平路面上匀速行驶，其太阳能集光板正对太阳时输出电流为2A。

（1）该玩具汽车太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率是多少？（答案保留一位小数）

（2）若玩具汽车太阳能集光板正对太阳充电2h，获得的太阳能全部是通过燃烧汽油来提供，至少需要完全燃烧多少汽油？（汽油的热值取4.0×107J/kg）

【分析】（1）先求出太阳能电池接收太阳能的总功率，再根据P＝UI求出电功率，根据η＝×100%求出太阳能电池将太阳能转化为电能的效率；

（2）根据W＝Pt求出获得的太阳能，由题意知，汽油完全燃烧放出的热量与转化的电能相等，然后根据Q＝mq求出需要完全燃烧汽油的质量。

【解答】解：（1）太阳能集光板面积为S＝600cm2＝0.06m2，

太阳能电池的面板接收到的太阳能的功率：

P日＝P0S＝1.6×103W/m2×0.06m2＝96W，

太阳能汽车的电功率：

P电＝UI＝35V×2A＝70W，

太阳能电池将太阳能转化为电能的效率：

η＝×100%＝×100%≈72.9%；

（2）t＝2h＝7200s，由P＝可知，获得的太阳能：

E＝P日t＝96W×7200s＝6.912×105J，

由题意知，汽油完全燃烧放出的热量Q放＝E＝6.912×105J，

由Q＝mq得，需要完全燃烧汽油的质量：

m＝＝＝0.01728kg。

答：（1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是72.9%；

（2）需要完全燃烧0.01728千克的汽油。

19．阅读短文，回答问题。

为保护地球家园，我国将努力争取2060年前实现碳中和。为了降低化石能源占比，我国目前正大力开发利用太阳能、风能、核能等新能源，风光互补发电项目正大规模推进。风光互补发电系统由太阳能发电板、风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成。发电系统各部分容量的合理配置对保证风光互补电系统的可靠性非常重要，实际的风光互补发电系统预设装机参数、所处环境实际情况不同时，实际发电效率会有很大差异，所以为了给用户提供可靠的电力，必须根据用户的用电负荷特征以及用户所处区域的太阳能和风能资源状况针对不同用户配置适合用户的一整套系统。某型号风光互补发电系统的部分参数如表格所示。

（1）太阳能是人类的“能源之母”，地球上以下能源中与太阳能无关的是 　④　（填写序号）。

①水能         ②煤、石油、天然气        ③风能         ④地热能

（2）太阳能属于 　可再生　（可再生/不可再生）能源，地球上绿色植物可以通过光合作用将太阳能转化为 　化学　能。在人类使用能源的过程中，必然有部分能量由于种种原因浪费掉且不能再重新加以利用，因此说明能量的转移或转化具有 　方向性　。

（3）发电机是根据 　电磁感应　原理工作的。若太阳能板的面积为2m2，则利用太阳能板发电5h可供额定功率为40W的电灯正常工作 　50　h。

（4）若风力发电时功率与风速的立方成正比，则当输出功率为50W时，风速为 　6　m/s。

【分析】（1）地热能是来自地球深处的可再生性热能，它起于地球的熔岩和放射性物质的衰变；

（2）可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源；

绿色植物可以通过光合作用将太阳能转化为化学能；

自然界中的各种能量可以相互转化，且总量不变，但在转化和转移的过程中，却有一定的方向性，也就是有些能量的消耗是不可再生的；

（3）发电机的工作原理：电磁感应现象；

知道太阳能电池板的面积、太阳光照射到太阳能电池板时的辐射功率、太阳能电池光电转换效率，可求太阳能板发电5h获得的电能，利用P＝的变形公式求出可供额定功率为40W的电灯正常工作的时间；

（4）知道发电机的最大输出功率和最大风速，风力发电机的输出功率P与风速v的立方成正比，可求功率与风速的具体关系，再求风力发电机的输出功率为50W时的风速。

【解答】解：（1）石油、天然气、煤是化石能源，是利用太阳能而形成的。而地热能是来自地球内部的熔岩；

（2）太阳能可以在自然界里源源不断的得到补充，所以它属于可再生能源；地球上绿色植物可以通过光合作用将太阳能转化为化学能；

在人类使用能源的过程中，必然有部分能量由于种种原因浪费掉且不能再重新加以利用，因此说明能量的转移或转化具有方向性；

（3）发电机的工作原理：电磁感应现象；

该太阳能板发电5h获得的电能为：

W电＝1000W/m2×2m2×5×3600s×20%＝7.2×106J；

由P＝得，这些电能可供额定功率为40W的电灯正常工作的时间为：

t＝＝＝1.8×105s＝50h；

（4）由题知，风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比，即P＝kv3，

因为发电机的最大输出功率为400W、最大风速为12m/s，则400W＝k×（12m/s）3，

所以k＝，

由P＝kv3得，风力发电机的输出功率为50W时的风速为：

v＝＝＝6m/s。

故答案为：（1）④；（2）可再生；化学；方向性；（3）电磁感应；50；（4）6。