考点15 能源与可持续发展（解析版）-2022年物理中考一轮过关讲练（北师大版）学案

这是一份考点15 能源与可持续发展（解析版）-2022年物理中考一轮过关讲练（北师大版）学案，共16页。学案主要包含了信息传递，能源与可持续发展等内容，欢迎下载使用。
考点总结
一、信息传递
1.现代顺风耳-电话
（1）电话的组成：话筒-把声信号变成变化的电流信号；听筒-把变化的电流信号变成声音信号。
（2）电话的工作原理：声音→话筒→产生变化的电流→听筒→振动（声音）。
（3）电话交换机：1)为了提高电话线路的利用率而发明的；2）用来实现两部电话之间的转换；3）使用交换机，可以大幅度的减少电话线的数量。
（4）电话“占线”原因：1）对方电话没有扣好；2）对方正在通话；3）电话交换机忙。
2.模拟通信和数字通信
（1）模拟信号：在话筒将声音转换成电流信号时，信号电流的频率，振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化情况完全一样，模仿声音的“一举一动”这种电流传递的信号叫模拟信号。模拟通信：使用模拟信号的通信方式叫模拟通信，例如：传统的市话通话，长途通话。
（2）数字信号：用不同符号的不同组合表示的信号叫做数字信号。数字通信：使用数字信号通信的方式叫数字通信，例如电子计算机是利用二进制码识别信息和处理信息。
（3）模拟通信在加工，放大和传输过程中抗干扰能力差，噪声大，失真大；而数字信号形式简单，抗干扰能力强，噪声小，失真小。
（4）电话交换机间的信息是靠数字信号传递，而电话与电话机之间的信息传递靠模拟信号，但是不论哪种通信都需要电话线。
3.电磁波：如果在空间某处产生一个随时间变化的电场，这个电场就会产生磁场，如果这个磁场也随时间变化，那么它又会在空间产生新的电场，这个变化的电场，磁场并不局限于空间某个区域，而是由远及近的传播出去，这样的传播就形成了电磁波，即导体中电流的迅速变化在空间激起电磁波。
4.电磁波性质：是一种看不见摸不到的特殊物质，可以在真空中传播，传播不需要介质；电磁波传播的速度c=3×108m/s，电磁波的波长为λ，波速c=λf，其中f是电磁波的频率；电磁波的波谱：γ射线，X射线，紫外线，红外线，微波，短波，中波，长波。
5.电磁波的发射和接收
1）发射：将要传输的电信号（音频信号，图像信号）加载到高频电磁波（载波）上，再通过天线发射到空中的过程。
2）接收：天线将电磁波接收下来，再通过接收器（收音机，电视机等）将要传输的电信号取出来并放大，最后还原成声音或图像过程。
3）“天线”可以同时接收多种频率的电磁波，利用调谐器可以选出人们所需要的频率。
6.电磁波的应用
1）微波炉：利用电磁波（波长很短的微波）来加热食品。
2）雷达：利用无线电波测定物体位置的无线电设备；工作原理：电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个原理，波长越短，传播直线性越好，反射性能越强。
3）无线电波：电磁波中用于广播、电视和移动电话的频率为数值数百千赫兹至数百兆赫兹的那部分叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）；根据波长的不同而有不同传播特征：分为地波，天波，空间波三种；激光：激光束平行度特别好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度，制成激光测距雷达；激光束的亮度高，在很小的空间和很短的时间内能集中很大的能量，利用激光束切割物质，焊接金属，医学上称作“光刀”。
7.无线电广播信号的发射和接收：无线电广播信号的发射由广播电台完成，无线电广播信号的接收由收音机完成。
1）发射：话筒把播音员的音信号转换成电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电磁波（载波）上，再通过天线发射到空中。
2）接收：收音机天线接到电磁波，经过收音机的调谐器选出特定频率的信号，电子电路在把音频信号从中选出来，进行放大，送到扬声器里，把音频电信号转换成声音。
3）注意：调谐器和调制器易错：调制器是把音频电信号加载到电磁波上的过程，而调谐器通俗叫做选台，是在接收过程中。
8.电视信号的发射和接收：电视信号的发射由电视台完成，电视信号的接收由电视机完成。
1）图像信号的产生过程：摄像机把图像变成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电磁波上，通过发射电线发射到空中。
2）图像信号的接收过程：电视机的接收天线把高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出来并放大，由显像管把它还原成图像。
注意：声音信号的产生，传播和接收与无线电广播的工作过程相似，与无线电信号一样，单独的图像信号不能在空中传播，必须以电磁波为载体传播
9.移动通信
1）基本原理：移动电话能将我们讲话的信号利用电磁波发射到空中同时又能在空中捕获电磁波得到对方讲话的信号。
优点：利用电磁波传递信息，只要在电磁波辐射到的区域都能进行通话，比固话方便。
缺点：为了保证通话的质量，必须建立较大的无线电台进行信号的转换，这些固定的电台叫做基地台。
移动电话机既是无线电发射台又是无线电接收台。
10.越来越宽的信息之路
1）微波通信：作为载体的无线电波，频率越高，相同时间内传输的信息就越多。微波波长在10m-1mm，频率在30MHz-3×105MHz的电磁波。
中继站：微波接近光波，大致沿直线传播，微波不能沿地球表面绕射，因此每隔50km左右就需要建设一个中继站；如果遇到高山和大洋根本无法建中继站，有时需要利用同步卫星作为中继站。
2）卫星通信：卫星通信是借助地球同步卫星来弥补微波在地面传播的不足；在地球周围均匀配置三颗通信卫星就可以实现全球通信。
注意：月球不能作为中继站，因为月球离我们太远，不利于接收。
3）光纤通信：光是一种电磁波，而且它们的频率很高，频率间隔很宽；美国梅曼制成世界上第一台红宝石激光器。
光不但能够沿直线传播，而且可以沿着弯曲的水流和玻璃丝传播，不管玻璃丝怎么样弯曲，都从一端射入的光都会顺着它传播，再从另一端射出。
光纤通信（光缆）：通信用的激光一般在特殊的管道-光导纤维（很细很细的玻璃丝）里传播。
4）网络通信：把计算机联在一起就可以实现网络通信，发送和接收电子邮件是目前使用最频繁的网络通信方式。
因特网：网络互相联结，成为世上最大的计算机网络，这就叫因特网。
二、能源与可持续发展
凡是能够提供能量的物质资源，都可以叫做能源。
1.人类利用能源的历程：
（1）钻木取火是人类从利用自然火到利用人工火的转变，导致了以柴薪为主要能源的时代的到来。
（2）蒸汽机的发明使人类以机械动力代替人力和畜力，人类的主要能源从柴薪向煤、石油、天然气等化石能源转化，利用化石燃料的各种新型热机的问世，使化石能源成为当今世界的主要能源。
（3）物理学家发明了可以控制核能释放的装置---反应堆，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。
2.一次能源和二次能源
像化石能源一样，风能、太阳能、地热能以及核能，是可以直接从自然界获得的，这些可以从自然界直接获取的能源，统称为一次能源。我们使用的电能，无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到，所以称电能为二次能源。
我们今天使用的煤、石油、天然气是千百年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。
常见的化石能源有：煤、石油、天然气。
常见的一次能源有：煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能等。
常见的二次能源有：电能。
3.核裂变：快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。
4.核聚变：除了裂变外，如果将质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成新的原子核，会释放出更大的核能，这就是聚变，有时聚变也称为热核反应。
5.核能的利用：我国是核能资源丰富的国家，现已具备了建造核电站的物质和技术基础，现已在浙江和广东建设了核电站，分别是浙江秦山核电站、广东大亚湾核电站。核电站的建立给人类解决能源危机带来了希望，在不可再生资源日趋珍贵之时，适度发展核电是人类的一种选择，全世界已经建成几百座核电站，核电发电量接近全球发电量的1/5。
6.太阳能是氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，太阳能是人类能源的宝库，如化石能源、地球上的风能、生物质能都来源于太阳。
7.太阳能的利用
（1）间接利用太阳能：化石能源（光能----化学能）；生物质能（光能----化学能）。
（2）直接利用太阳能：集热器（有平板型集热器、聚光式集热器）（光能----内能）；
太阳能电池：（光能----电能）一般应用在航空、航天、通讯、计算器、手表等方面。
（3）太阳能来源丰富，不需要运输，无污染，但由于能量比较分散且受季节、气候和昼夜变化的影响很大，给大规模利用太阳能带来一些新的技术课题。
8.能量的转化、能量的转移，都是有方向性的。
我们是在能量的转化和转移中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用，能量的利用是有条件的，也是有代价的，所以我们应节约能源。
9.能源的消耗给环境带来了负面影响：燃料燃烧时产生的有害气体、大量的粉末污染了环境，危害人体健康，影响植物正常生长，还会使水土流失，土地沙漠化，加剧温室效应，核能的使用也可造成辐射污染。
10.能源与可持续发展
（1）不可再生能源和可再生能源：化石能源、核能会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再生能源。而水的动能、风能、太阳能、生物能，可以在自然界里源源不断地得到，所以它们属于可再生能源。人类生活中，还广泛利用食物等生命物质中存储的化学能，这类生命物质提供的能量称为生物质能。常见的不可再生能源有：煤、石油、天然气、核能等。常见的可再生能源有：风能、水能、太阳能、生物质能等。
（2）21世纪能源消耗增长速度明显加快，世界化石能源的使用年限存在严重危机，人们期待未来的理想能源的开发。未来的理想能源必须满足以下条件：必须足够便宜，可以保证多数人用得起；相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
真题演练
一．选择题（共10小题）
1．2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置﹣一中国环流器二号M装置，在成都建成并实现首次放电，这意味着我国在可控核聚变技术领域走向了世界前列。下列说法不正确的是（ ）
A．新一代“人造太阳”的原理与氢弹的原理相同
B．目前核电站是利用核裂变反应发电的
C．任何原子内部都有原子核，所以利用任何物质都能获得核能
D．超高温是核聚变反应需要满足的条件之一
【分析】（1）氢弹是利用轻核的聚变制成的，自然界除了人为的聚变反应外，太阳和许多恒星内部都进行着大规模的聚变反应，并以光和热的形式将核能辐射出来；
（2）核能发电是核电站利用核裂变产生的能量使水受热变成高温、高压的蒸汽推动汽轮转动带动发电机发电；
（3）核能是人们在近几十年里发现和利用的新能源，虽然各种物质的原子里都有原子核，但在通常情况下并不能释放能量，只有当原子核发生改变﹣﹣裂变和聚变时才伴随巨大的能量变化；
（4）核聚变必须在极高的温度和压强下进行。
【解答】解：A、新一代“人造太阳”的原理与氢弹的原理相同，都是利用核聚变制成的，故A正确；
B、目前核电站是利用核裂变反应发电的，故B正确；
C、目前人们获得核能的途径主要是为数极少的放射性物质的裂变和氢的同位素及氦原子的聚变，不是所有的物质都能发生核反应的，故C错误；
D、核聚变必须在极高的温度和压强下进行，故D正确；
故选：C。
2．2021年世界环境日（6月5日）中国主题：人与自然和谐共生。下列做法与这一主题不相符的是（ ）
A．坚持绿色出行
B．减少一次性用品的使用
C．节约用水用电
D．可以猎杀和食用野生动物
【分析】人与自然和谐共处，就是要做到保护环境、保护生态平衡、节约能源等。
【解答】解：A.坚持绿色出行，有利于减少化石能源的使用，是保护环境的有效措施之一，与主题相符，所以A不符合题意。
B.减少一次性物品的使用，可以有效减小木材、石油等的使用量，是保护环境的有效措施之一，与主题相符，所以B不符合题意。
C.节约用水，可以减少水体浪费、水体污染；目前我国的电能主要是靠煤炭燃烧等化石能源获取的，节约用电可以减少这类能源的使用量，与主题相符，所以C不符合题意。
D.猎杀野生动物会破坏生态平衡；食物野生生物可能导致疾病的发生，这类行为是要严格禁止的，与主题不相符，所以D符合题意。
故选：D。
3．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。
4．看了下图所示，你觉得全球变暖导致的后果是（ ）
A．全球沙漠变绿洲B．北极冰川面积变大
C．海平面上升D．全球降水持续增加
【分析】明确题目要求，筛选出正确信息，然后概括。
【解答】解：大量温室气体排放造成地球气温不断升高；冰川活动显著加速，冰层也随之变薄，冰川融化导致海平面升高，北极冰川面积会变小，对降水影响不大。
故选：C。
5．关于能源、信息和声音，下列说法正确的是（ ）
A．核能、风能、水能、太阳能都属于不可再生能源
B．5G通信是利用电磁波传递信息的
C．“悦耳动听”指的是乐音的音调高
D．禁止燃放烟花爆竹，是在传播过程中减弱噪声
【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）电磁波的传播不需要介质，常应用于无线电通讯。
（3）声音的三个特征分别是：音调、响度、音色，是从不同角度描述声音的，音调指声音的高低，由振动频率决定；响度指声音的强弱或大小，与振幅和距发声体的距离有关；音色是由发声体本身决定的一个特性。
（4）减弱噪声有三条途径，即在三个不同的位置：声源处、传播过程中、人耳处减弱。
【解答】解：A、核能、风能、水能、太阳能中，核能属于不可再生能源，风能、水能、太阳能属于可再生能源，故A错误；
B、5G通信是利用电磁波传递信息的，故B正确；
C、“悦耳动听”指的是乐音的音色好，故C错误；
D、禁止燃放烟花爆竹，是在声源处减弱噪声，故D错误。
故选：B。
6．下列说法中正确的是（ ）
A．太阳是人类的“能源之母”，太阳能可能成为未来最理想的能源
B．石油、煤炭、天然气、风能属于不可再生能源
C．电能不能从其他形式的能量转化而来
D．人类能创造出省功的机械
【分析】（1）地球上所有能源几乎都是来自太阳，太阳能取之不尽用之不竭，同时又无污染；
（2）像水能、风能、太阳能、生物质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；
像化石能源、核能等短期内不能从自然界得到补充的能源，叫不可再生能源；
（3）在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化；
（4）机械可以省力，可以省距离，但不能省功。
【解答】解：A、地球上所有能源几乎都是来自太阳，并且太阳能具有取之不尽用之不竭，又无污染，因此太阳能可能成为未来最理想的能源，故A正确；
B、石油、煤炭、天然气在短期内不能从自然界得到补充，因此它们属于不可再生能源，而风能属于可再生能源，故B错误；
C、电能可以转化为多种形式的能量，也可以从各种形式的能量转化而来，故C错误；
D、机械可以省力，可以省距离，但任何机械都不能省功，故D错误。
故选：A。
7．下列人类活动中有利于淡水资源的利用和保护的是（ ）
A．工业废水的任意排放
B．植树造林，修建水库
C．大量推广使用农药和化肥
D．生活污水任意排放
【分析】要珍惜水和保护水资源，就要从节约用水和环境保护两个角度出发。
【解答】解：A.未经处理的工业废水任意排放，会污染土地、河流、地下水等，所以A错误。
B.植树造林有助于保护水资源，防止水土流失；修建水库可以对河流的流量起到调节作用，以确保灌溉用水、饮用水储备充足，还可以用来发电等，所以B正确。
C.大量推广使用农药和化肥，会导致土地板结、水污染等问题，所以C错误。
D.生活污水任意排放会污染土地、河流、地下水等，所以D错误。
故选：B。
8．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电能转化为太阳能
C．白天，蓄电池储能过程中，蓄电池相当于电路中的电源
D．红灯与绿灯交替发光，它们连接方式为并联
【分析】（1）制造发光二极管的主要材料是半导体，其具有单向导电性。
（2）太阳能电池板是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，大部分太阳能电池板的主要材料为硅，硅属于半导体。
（3）蓄电池蓄电时将电能转化为化学能，对外供电时将化学能转化为电能。
（4）在串联电路中，用电器同时工作，同时关闭；在并联电路中，各用电器可以单独工作，与可以同时工作。
【解答】解：A.制造发光二极管的主要材料是半导体，其具有单向导电性，所以A错误；
B.太阳能电池板是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，即其可以将太阳能转换为电能，所以B错误；
C.蓄电池储能过程中，会将电能转换为化学能，这是其相当于用电器，所以C错误；
D.红灯与绿灯可以单独工作，说明二者是并联的，所以D正确。
故选：D。
9．下列能源中，属于清洁能源的是（ ）
A．天然气B．水能C．石油D．煤炭
【分析】根据煤炭、水能、天然气、石油在使用时的产物和对环境的影响进行分析判断。
【解答】解：
A、天然气作为气体燃料，虽然比较洁净，但燃烧时也产生一些空气污染物，故A不符合题意；
B、水能在使用时，不会对环境造成污染，故属于清洁能源，故B符合题意；
C、石油在燃烧时能产生二氧化硫、一氧化碳、烟尘等空气污染物，故C不符合题意；
D、煤在燃烧时能产生二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等空气污染物，故D不符合题意。
故选：B。
10．下列有关信息和能源的说法中，正确的是（ ）
A．目前核电站都是利用核聚变反应来利用核能的
B．水能、风能、太阳能、地热能、天然气都属于可再生能源
C．我国的“北斗”卫星导航定位系统是利用超声波进行定位和导航的
D．能量的转移和转化具有方向性，可利用的能源是有限的，所以要节约能源
【分析】（1）核电站利用核裂变发电。
（2）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。
（3）声的传播需要介质，真空不能传声。电磁波的传播不需要介质。
（4）能量的转移和转化具有方向性，生活中要有节能意识。
【解答】解：A、核电站都是利用核裂变反应来利用核能的，故A错误；
B、水能、风能、太阳能、地热能、天然气中，水能、风能、太阳能、地热能属于可再生能源，故B错误；
C、我国的“北斗”卫星导航定位系统是利用电磁波进行定位和导航的，故C错误；
D、能量的转移和转化具有方向性，可利用的能源是有限的，所以要节约能源，故D正确。
故选：D。
二．填空题（共7小题）
11．2019年4月10日，人类发布了首张黑洞照片。黑洞是质量巨大的天体，像太阳一样，其内部一直发生着核 聚变 （选填“聚变”或“裂变”）反应，并 释放 （选填“吸收”或“释放”）大量的能量，天体在灭亡时，发生塌缩，就形成了黑洞。
【分析】质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核，并释放出巨大的核能，这种反应叫做聚变，也称为热核反应。
【解答】解：黑洞是质量巨大的天体，像太阳一样，其内部一直发生着核聚变，并释放出巨大的核能，天体在灭亡时，发生塌缩，就形成了黑洞。
故答案为：聚变；释放。
12．可燃冰是一种新能源，1m3可燃冰可分解释放约168m3的天然气。可燃冰属于 不可 （选填“可”或“不可”）再生能源。若完全燃烧1m3的可燃冰释放的热量全部被水吸收，可以将质量为 32 t的水由20℃加热到70℃。[q天然气＝4×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【分析】（1）可以在自然界中源源不断的获得的能源叫可再生能源；不可能在短期内从自然界得到补充的能源；
（2）根据1m3可燃冰分解后，可释放出约168m3天然气，利用Q放＝Vq求完全燃烧168m3的天然气放出的热量；
由题知Q吸＝Q放，求出水吸收的热量；再根据Q吸＝cm（t﹣t0）公式变形可求得水的质量。
【解答】解：（1）“可燃冰”开发使用后，会越来越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以“可燃冰”属于不可再生能源；
（2）由题知，1m3可燃冰分解后，可释放出约168m3天然气，
这些天然气完全燃烧产生热量：Q放＝Vq天然气＝168m3×4×107J/m3＝6.72×109J，
（3）由题知，水吸收的热量：Q吸＝Q放＝6.72×109J，
由Q吸＝cm（t﹣t0）可得加热水的质量：
m＝＝＝32000kg＝32t。
故答案为：不可；32。
13．安全、清洁、方便的太阳能越来越受到人们的重视和广泛利用。某太阳能热水器内装有质量为10kg、温度为20℃的水，在太阳照射一段时间后，水温升高到60℃，则水吸收的热量是 1.68×106 J，这些能量相当于完全燃烧 0.04 m3天然气放出的热量。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为4.2×107/m³]
【分析】（1）知道水的质量、比热容、升高的温度，利用Q吸＝cmΔt计算水吸收的热量；
（2）由题知，天然气完全燃烧放出的热量Q放＝Q吸，再利用Q放＝qV计算需要完全燃烧天然气的体积。
【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（60℃﹣20℃）＝1.68×106J；
（2）由题知，天然气完全燃烧放出的热量Q放＝Q吸＝1.68×106J，
由Q放＝qV可得完全燃烧天然气的体积：
V＝＝＝0.04m3。
故答案为：1.68×106；0.04。
14．如图所示是利用风力发电，风能属于 可再生 （填“可再生”或“不可再生”）能源。在发电厂发电、输送电能等方面若能采用 超导 （填“半导体”或“超导”）材料，就可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。
【分析】（1）能够源源不断从自然界获得或可以重复利用的能源是可再生能源，不能源源不断从自然界获得或不能重复利用的能源是不可再生能源；
（2）在低温时电阻可以变成零的材料叫超导材料，电阻为零不产生电热，应用在电动机、导线等人们不需要电热的地方。
【解答】解：
（1）风能可以源源不断地从自然界获得，太阳能属于可再生能源；
（2）根据焦耳定律，超导材料由于电阻为零，所以不产生电热，用作输电导线没有电能损耗。
故答案为：可再生；超导。
15．市场上有一种装有太阳能电扇的帽子，如图所示，它在阳光的照射下，电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是：太阳能转化成 电能 ；然后再转化成 机械能 。
【分析】（1）太阳能电池板是将太阳能直接转化为电能的装置；
（2）电动机是将电能转化为机械能的装置。
【解答】解：太阳能电池板可以将太阳能转化为电能来使电动机工作，电动机工作时将电能转化为机械能。
故答案为：电能；机械能。
16．某太阳能热水器装有200kg温度为20℃的水，阳光照射一天后，水温升高到50℃，热水器内的水吸收了 2.52×107 J的热量，这是通过 热传递 的方式改变了水的内能；若上述这些热量由天然气燃烧提供，则需要完全燃烧 0.63 m3的天然气，不考虑能量损失，天然气热值为4×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。
【分析】（1）利用Q吸＝cm（t﹣t0）可以计算出水吸收的热量；
（2）做功和热传递可以改变物体的内能，做功改变物体内能的实质是其他形式能与内能的相互转化，热传递改变物体的内能的实质是内能的转移；
（3）若水吸收的热量由天然气燃烧提供，则Q放＝Q吸，利用Q放＝Vq可以计算出需要完全燃烧天然气的体积。
【解答】解：（1）热水器中的水吸收的热量：
Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×200kg×（50℃﹣20℃）＝2.52×107J；
（2）水吸收热量温度升高、内能增大，这是通过热传递的方式改变了水的内能；
（3）若水吸收的热量由天然气燃烧提供，则Q放＝Q吸＝2.52×107J；
由Q放＝Vq可知，需要天然气的体积：
V＝＝＝0.63m3。
故答案为：2.52×107；热传递；0.63。
17．在湘江风光带耸立着一排“风光互补“照明灯，如图所示。它“头顶“小风扇，“肩扛“电池板，“腰“挎照明灯。无风有光时，通过太阳能电池板发电，将太阳能转化为电能，有风无光时，通过小风扇“风力发电，将 风 能转化为电能。照明灯工作时，将 电 能转化为光能。
【分析】风扇式发电机可以通过风吹动扇片转动，把风能转化为电能；照明灯工作时，将能转化为光能。
【解答】解：小风扇是一个风扇式发电机，是利用风叶通过发电机将风能转化为电能；照明灯工作时，照明灯消耗电能而发光，即是将电能转化为光能。故答案为：风；电。
三．解答题（共2小题）
18．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经走进千家万户。某家庭太阳能热水器被阳光照射一天接收到的太阳能平均为2.1×107J，可以使质量为50kg、初温为20℃的水温度升高到60℃。求：【已知干木柴的热值q＝1.2×107J/kg，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）】
（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全部由燃烧干木柴来提供，需要干木柴的质量。（假设干木柴完全燃烧且放出的热量全部被水吸收）
【分析】（1）已知水的比热容、质量、初温和末温，利用Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；
（2）已知太阳能热水器被阳光照射一天接收到的太阳能，太阳能热水器的效率等于水吸收的热量与太阳能之比；
（3）已知水吸收的热量全部由燃烧干木柴来提供，即Q放＝Q吸，利用Q放＝mq求出需要完全燃烧的干木柴的质量。
【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝cm水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（60℃﹣20℃）＝8.4×106J；
（2）每天获得的太阳能：E＝2.1×107J，
太阳能热水器的效率：
η＝×100%＝×100%＝40%；
（3）由题意知，干木柴完全燃烧放出的热量：Q放＝Q吸＝8.4×106J，
由Q放＝mq得，需要完全燃烧的干木柴的质量：
m干木材＝＝＝0.7kg。
答：（1）水吸收的热量为8.4×106J；
（2）该太阳能热水器的效率为40%；
（3）若这些水吸收的热量全部由燃烧干木柴来提供，需要0.7kg干木柴。
19．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了千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器接收太阳能的总有效面积为2m2。已知1m2面积上1h接收到的太阳能平均为2.52×106J，阳光照射该热水器5h，可以使质量为80kg的水的温度升高30℃，c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）阳光照射该热水器5h，该热水器接收到的太阳能。
（2）水吸收的热量。
（3）该太阳能热水器的效率。
【分析】（1）已知1m2面积上1h接收到的太阳能平均为2.52×106J，则可以计算出热水器2m2面积上5h接收的太阳能E；
（2）利用Q吸＝cmΔt可以计算出水吸收的热量；
（3）利用η＝可以计算出太阳能热水器的效率。
【解答】解：（1）热水器5h接收的太阳能：E＝2.52×106J/（m2•h）×2m2×5h＝2.52×107J；
（2）热水器中的水吸收的热量：Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×80kg×30℃＝1.008×107J；
（3）太阳能热水器的效率：η＝×100%＝×100%＝40%。
答：（1）阳光照射该热水器5h，该热水器接收到的太阳能为2.52×107J；
（2）水吸收的热量为1.008×107J；
（3）该太阳能热水器的效率40%。