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专题22 能源与可持续发展
知识点一：能源
一、能源与能量
1.能量
物体的运动和相互作用的方式多种多样，每种运动形式都对应相应的能量。
2.能量的不同形式
能量形式 实例
物体由于运动或处于一定高度而具有的能量，我们称之为机械能。如具有动能和重力势能的瀑布，具有动能的龙卷风等。 瀑布 龙卷风
物体由于内部分子的热运动和分子间相互作用力而具有的能量，我们称之为内能。如炽热的岩浆和热水等。 炽热的岩浆 热水
物质具有化学能，发生化学变化时，化学能可以释放出来。如火柴燃烧发生化学变化，放出光和热；食物在人体内也发生了化学变化，为人体提高能量。 燃烧的火柴 食物
原子核所蕴含的可通过核反应释放的能量，我们称之为核能（也叫原子能）。如核电站和原子弹都是核能的利用。 大亚湾核电站 原子弹爆炸
3.能源
一般而言，能够提高能量的物质资源都可以叫做能源。煤、石油、天然气是当今人类利用的主要能源。
4.常见能源
（1）化石能源：我们今天使用的煤、石油、天然气，是千百万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。
（2）生物质能：生物质能是蕴藏在生物质（是各种生命产生或构成生命体的有机质的总称）中的能量，是绿色植物经过光合作用储存在生物质内部的能量，如柴薪、秸秆、动物粪便等。生物质能是人类利用最早、利用时间最长的能源，实际上也是化学能的一种。
（3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。
（4）风能：自然界中空气的流动所具有的能量。
（5）地热能：地球内部高温熔岩所具有的能量，常通过地下水或喷发的熔岩送到地面从而被人们利用。
（6）电能：电流能以各种形式做功，所以电具有的能量叫做电能。
5.能源与能量的区别和联系
能源 能量
区别 定义 能够提供能量的物质资源 物体做功本领的量度
本质 可以提供某种形式能量的物质 与物质及其运动相联系，不同形式的运动对应不同形式的能量，如机械能、电能、内能、化学能等
联系 能源利用的过程实质上就是能量转化和转移的过程
二、人类利用能源的历程
1.能源利用的历程
能源利用历程 代表事件 能源利用简介 意义
火的 利用 钻木取火是从利用自然火到利用人工火的转变，开启了以柴薪作为主要能源的时代 柴薪能源的开发和应用，带动了畜牧业、渔业的发展，而且直接促进了陶器的产生，加快了金属冶炼和制造业的发展。人类以柴薪为主要能源的时代，持续了近万年。现在，柴薪仍是某些地区的重要生活能源。 第一次使人类支配了一种自然力。
化石能源的利用 蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑 人类从此逐步以机械动力大规模代替人力和畜力，它直接导致了第二次能源革命。从18世纪中叶开始这次能源革命使人类文明在短短二百年中发生了飞速的进步，推动了化石燃料工业的兴起，使人类进入了工业化社会，并间接促使了电气时代的来临。 引发了世界性的工业革命。
电能的利用 19世纪以来，电磁感应现象的发现，使得由蒸汽机作为动力的发电机开始出现 发电机的发明使煤、石油等化石能源转换成更加便于输送和转化的电能。电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。电能是由其他形式能转化而来的，它最终还要转化为光能、内能、动能等其他形式的能，才能为人类所用。 将人类社会飞速的推进到现代文明的时代。
核能的利用 20世纪40年代，核反应堆的发明，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。 几十年来，核电已经成为一种相当成熟的技术。由于在通常意义上核电比火电更清洁、安全，所以核能在许多经济发达国家已经成为常规能源。 开始了开发和利用核能的新纪元。
2.人类广泛使用电能的原因
电能是由其他形式的能转化而来的。由于电能便于输送和转化，因而在现代社会中得到了广泛应用。人们使用不同的用电器，将电能转化为不同形式的能量功人们使用。如图所示。
3.能源的分类
能源从不同角度可以划分为不同的类别。按能源的获取方式，可将能源分为一次能源和二次能源。
（1）一次能源：可以直接从自然界获得的能源是一次能源，如化石能源（包括煤、石油、天然气）、水能、风能、太阳能、地热能、生物质能以及核能等。其中煤、石油和天然气是当今世界一次能源的三大支柱，构成了全球能源家族结构的基本框架。
（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源叫二次能源，如电能、酒精、汽油、煤油、焦炭等。
三、21世纪的能源趋势
1.近几年世界能源消耗情况
（1）人类生活、生产、学习、研究等都离不开能源的消耗。由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长，能源消耗的速度明显加快。如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93×107J/kg标准煤来计算，自1750年以来世界能源消耗量曲线如图所示，可发现近几十年来，能源消耗速度明显加快。
（2）从如图所示的一次能源消耗扇形图也可以看出，世界及我国目前能源消耗结构并不合理。①煤炭在能源消耗中占据较大比重，由此产生的环境问题已经越来越严重；②化石能源在能源消耗中占据绝对主导地位，但化石能源储量有限，不可能取之不尽用之不竭，因而过渡依赖化石能源将可能在未来引发能源危机。
（3）我国的人均资源拥有量处于世界较低水平。其中煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均拥有量仅为世界的1/15，因而在我国更为迫切需要节约能源，开发利用新能源。
2.能源危机
（1）原因：①化石能源储量并不丰富；②化石能源的开发利用后不能再生。
（2）应对措施：面对目前的能源形式，解决能源问题主要出路有：一是提高能源利用率，做到科学开发，解决使用；二是开发和利用新能源，如太阳能、风能、地热能等。
3.开发利用新能源
已探测数据表明，目前作为人类主要的能源的化石能源储量并不丰富，所以，开发新能源、更好的利用已知能源，是全球范围内的重要课题。随着第三次能源革命序幕的拉开，核能成为主要能源。同时人类正着力开发取之不尽用之不竭的太阳能，并取得了重大成就。核能、太阳能的开发和利用为人类的能源问题找到了新的出路。
知识点二：核能
一、核能
1.原子的结构
（1）原子位于其中心的原子核和绕原子核高速运动核外电子组成，原子核比原子小得多，其半径只相当于原子的十万分之一。
（2）原子核几乎集中了原子的全部质量。
（3）原子核带正电，电子带负电，它们所带的电荷量相等，整个原子呈电中性，对外不显示电性。
（4）原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟核外电子相等，中子不带电。从质量上讲，质子与中子质量几乎相等，一个质子的质量大约是电子质量的1836倍。质子和中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。如图所示是锂和铍的原子结构示意图。
Li Be
2.核能
（1）质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，要使他们它们分裂或结合极其困难，因此原子核十分牢固。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。释放核能的方式有两种：核裂变、核聚变。
（2）核能是直接从自然界获得的，属于一次能源。核能也属于新能源。
二、裂变
1.裂变
用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。
2.链式反应
（1）类比理解链式反应
将火柴搭成图甲所示的结构，点燃第一根火柴会引燃两根火柴，接着会引燃四根火柴…
甲 乙
（2）链式反应
如图乙所示，一个铀235原子核在一个中子轰击下发生裂变，释放出核能，同时产生几个新的中子，这几个新的中子又轰击其他铀核，导致其他铀核发生裂变，产生更多的中子…裂变反应将自动进行下去，参与反应的铀核数量越来越多，释放出巨大的能量。
3.裂变的利用
（1）核电站
①核反应堆及核电站的工作原理
如图所示，控制链式反应的速度，使核能能够缓慢、平稳地释放的装置，叫做核反应堆。核反应堆是核电站的核心设备，它以铀为燃料。利用核反应堆中放出的核能先生成高温蒸汽，在驱动汽轮机带动发电机发电。
②核反应堆中的能量转化
③核电站的特点
a.消耗的热量少，产生的能量巨大；
b.产生废渣少，对大气基本无污染；
c.核反应会产生危害极大的射线，因而要采取严格的安全措施。
（2）原子弹
链式反应如果不加控制，大量原子核就会再一瞬间发生裂变，释放出极大的能量，以致引起威力强大的爆炸。原子弹就是根据这一原理制成的。
三、聚变
1.聚变（热核反应）
将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子组成）与氚核（由一个质子和两个中子组成），在超高温下结合成新的原子核-氦核，也会释放出巨大的核能（如图所示），这就是聚变。聚变反应要求一开始就要有很高的温度，因此核聚变也称为热核反应。
2.聚变的应用
大量氢核的聚变，可以在瞬间放出惊人的能量。氢弹就是利用核聚变原理制造的已知比原子弹威力还要大的核武器。迄今，人们还不能像控制核裂变那样，使核聚变在人工控制条件下进行。科学家经过几十年的艰苦探索，已经取得一定进展，但要真正安全、和平的利用核聚变所释放的核能，还要做长期艰苦的努力。
3.可控核聚变释放的核能作为一种新能源，具有显著的特点
（1）燃料丰富且运营成本低，核聚变的燃料之一—氘核在海水中大量存在，足以功全世界使用几百亿年。
（2）不污染环境，是一种真正的清洁能源。
4.裂变与聚变的比较
比较 裂变 聚变
定义 较大的原子核分裂为较小的原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大一种的过程
条件 用中子轰击较大的原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
知否可以控制 可利用核反应堆控制链式反应的速度 目前，核聚变速度还不能认为控制
应用 原子弹、核电站 氢弹
5.核能的特点
核能的优点 （1）储量丰富，核能总量十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足； （2）核燃料能量密集，便于储运； （3）不排放污染气体，不会造成空气污染； （4）不排放二氧化碳气体，不会加重地球温室效应。
核能的缺点 （1）核能属于一次能源，会越用越少； （2）一旦发生核泄漏，会对地球生物造成严重的危害； （3）核反应堆中会产生核废料，在治理核废料过程中，代价较高。
选址及废物处理 （1）核电站一般建在能源需求量大，而且能源十分缺乏的地区； （2）核电站建在离人群较远的地方，避免对人畜造成伤害； （3）核废料要特殊处理后深埋在人烟稀少的地方。
知识点三：太阳能
一、“太阳”—巨大的核能火炉
太阳距离地球1.5亿千米，它的直径大约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍，核心温度高达1500万摄氏度。
1.太阳的结构
如图所示，从内到外依次是太阳的核心、辐射层、对流层、太阳大气。
太阳大气：在太阳的最外面，是一层不透明的气体薄层，所有的可见光到了这一层才迸发出来。
对流层：处于辐射层的外面，内部的热量以对流层的方式向太阳表面传输。
辐射层：辐射层约占太阳体积的一半，太阳核心产生的能量，通过这个区域向外传输。
太阳核心：半径只占太阳半径的1/4，但却是产生核聚变反应之处，是太阳能量的来源地。
2.太阳能的产生—氢核聚变
在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。因此可以讲，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，所以说，太阳是一个巨大的“核能火炉”。
3.太阳能的传递—热辐射
太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约6000℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。
4.太阳的寿命
太阳这个巨大的“核能火炉”已经燃烧了近50亿年，目前它正处于壮年，要再过50亿年才会燃尽自己的核燃料。可以说，太阳能几乎是取之不尽用之不竭的。
二、太阳是人类的能源宝库
地球上除核能、地热能和潮汐能以外的能源基本上都来自于太阳能，所以说太阳是人类的能源宝库。
1.化石能源的形成
远古时期的陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了煤和石油（如图所示）。在石油形成过程中还放出天然气。今天我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能。也就是说，化石能源间接地来源于太阳能。
2.地球上的风能、水能（江、河湖泊等水体）、生物质能的来源
地球上的风能、水能、生物质能等都来自于太阳能。
（1）风能的形成：由于太阳照射到地球时，地面上各个位置受热不均匀，空气的冷暖程度就不一样。暖空气膨胀变轻后上升，冷空气变冷后变重下降，这样冷暖空气流动形成了风。风能来源于太阳能。
（2）水能的形成：地表水在太阳的照射下，吸热蒸发变成水蒸气上升到高空中，液化形成的小水滴悬浮在高空中形成云；云中的小水滴聚集，凝结成大水滴下落形成雨，雨滴降落到地面汇入江、河、湖海中而流动，从而有了水的动能。水能来源于太阳能。
（3）生物质能的形成：植物通过光合作用将太阳能以化学能的形式存储在植物体内，人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命。生物质能来源于太阳能。
可见，人类利用风能、水能、生物质能等其实都是间接地利用太阳能。
三、太阳能的利用
太阳能的利用就是将太阳能转化为其他形式的能。
1.太阳能的间接利用
由于化石能源、水能、风能、生物质能等都来源于太阳能，所以人类利用这些能源，实际上都是间接地利用太阳能。
2.太阳能的直接利用
目前直接利用太阳能方式主要有：一种是光热转换，一种是光点转换。
（1）光热转换
通过集热器直接利用太阳能进行加热，直接把太阳能转化为内能加以利用。例如，生活中的太阳能热水器、太阳灶、太阳能温室等。
太阳能热水器 太阳能灶
（2）光电转换
光电转换是把太阳能转化为电能再加以利用，一般是通过太阳能电池来实现的。能将光能直接转化为电能的太阳能电池可作为人造卫星、航标灯、交通信号灯、晶体管收音机等的电源。现在不少城市大规模使用的太阳能路灯也是依靠太阳能电池来工作的。
（3）太阳能的优缺点
能直接利用太阳能作为一种新能源，有一定的缺点，但具有其他能源不可比拟的优点。
优点 清洁无污染 太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来任何污染
分布广、获取方便 太阳能分布广，不需要挖掘、开采和运输
持久、可再生 太阳能取之不尽用之不竭，太阳能内部的热核反应还足以持续50亿年之久，是人类可以利用的最丰富的新能源
缺点 分散 太阳能到达地球上时非常分散，接收装置需要有相当大的接收面积，提高了接收装置的造价
不稳定 太阳能的利用受天气、昼夜、地理位置的影响很大，而且还必须有储存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使经济效益降低
转换效率低 太阳能的转换效率较低
知识点四：能源与可持续发展
一、能量的转移与能量转化的方向性
1.探究能量的转移或转化
探究 能力转移和能量转化的方向性
生活现象 生活实例1：冬天我们利用暖气取暖，内能自发地从温度高的热水转移到温度较低的室内空气，却不能自发地从空气转移到热水中。这是因为在热传递过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体，。如果要使热量从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量。例如，电冰箱工作时将热量从温度较低的内部转移到温度较高的外部，需要消耗额外的电能。 生活实例2：汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，但这些能量不能自动收集起来再次驱动汽车。这些能量虽然没有消失，但也不能被我们利用。
探究归纳 伴随着能量的转移或转化过程，并非所有的能量都可以被利用，我们所能够利用的能量是有限的，就是说能量的转移或转化是由方向性的。
2.节约能源
能量的转化、能量的转移，都是由方向性的，人们是在能量的转化或转移过程中利用能量的。有些能量可以利用，有些能量则不能。因而我们所能利用的能源是有限的，需要节约能源。
二、能源的消耗对环境的影响
1.人类在消耗各种能源时，不可避免地会对环境造成影响。主要体现在以下几个方面：
热污染 化石能源在使用中产生大量的内能，其中未被利用的能量会造成热污染。例如，汽车尾气就是造成城市热岛效应的因素之一。
大气污染 化石能源在使用中会产生一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、粉尘等，会造成大气的污染，形成酸雨，导致水、土壤的酸化，对植物、建筑物、金属构建造成危害。
温室效应 使用化石能源的过程中会产生大量的二氧化碳，使空气中的二氧化碳浓度增加，进一步加剧地球的温室效应。
生态破坏 一些欠发达地区过分依赖柴薪能源，破坏了森林和植被，加剧水土流失和土地荒漠化。
有害辐射 核能的开发和利用，也不是绝对清洁和安全的，处理不当或遇到特殊情况（如地震）发生核泄漏时，会对环境造成严重的辐射危害。
2.人类不应当无限制地向大自然索取，我们必须在提升物质文明的同时，保护与自然、环境的和谐相处。不能因为利用能源会对环境造成污染而停止使用能源，也不能为了促进文明和社会发展而过量使用能源，对环境造成严重污染。科学的进步和社会的发展可以使能源的使用和环境保护做到有机统一、和谐发展。
三、能源与可持续发展
1.能源与可持续发展
为了减少能源消耗造成的环境污染问题，必须对能源的开发和利用有可持续发展的意识。可持续发展就是既要考虑当前发展需要，又要考虑未来发展的需要，不能以牺牲后人的利益为代价来满足当代人的需求。提高能源利用率，依靠科技进步，改进能源结构，开发、推广清洁的可再生能源，发展新的理想能源已成为世界各国实现可持续发展的当务之急。
2.不可再生能源和可再生能源
种类 概念 常见能源
不可再生能源 化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短时间内总自然界得到补充，这类能源成为不可再生能源 煤、石油、天然气、核能
可再生能源 风能、水能等可以在自然界里源源不断地得到，这类能源成为可再生能源 风能、水能、太阳能、生物质能
3.未来的理想能源
未来的理想能源要能够大规模替代煤、石油、天然气等常规能源，必须满足一下四个条件：
（1）必须满足够丰富，可以保证长期使用；
（2）必须满足够便宜，可以保证多数人用得起；
（3）相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；
（4）必须满足安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
目前新能源的利用技术还不够成熟，还不能完全替代化石能源，如太阳能、核能的开发利用等，另外有可能还存在没有被人类发现的新能源，亟待人们去开发、利用。
考点一．能源及其分类
1．（2023 西宁）社会的发展离不开能源、信息和材料。下列说法中错误的是（ ）
A．风能、水能、太阳能是可再生能源
B．手机芯片采用超导体制成
C．太阳能来源于太阳内部氢核的聚变
D．“北斗”卫星导航系统是靠电磁波传递信息
【解答】解：A、风能、水能、太阳能可以在自然界里短期内源源不断地得到补充，它们属于可再生能源，故A正确；
B、手机芯片的主要材料是半导体，不是超导体材料制成的，故B错误；
C、太阳能来源于太阳内部氢核的聚变，故C正确；
D、“北斗”卫星导航系统是靠电磁波传递信息，故D正确。
故选：B。
2．（2023 内蒙古）关于能量和能源，下列说法正确的是（ ）
A．电能是一次能源
B．太阳释放的能量是核裂变产生的
C．水力发电是将水的机械能转化为电能
D．煤、石油、天然气都是可再生能源
【解答】解：A、电能需通过消耗一次能源才能获得，是二次能源，故A错误；
B、太阳释放的能量是氢核聚变产生的，故B错误；
C、水力发电机发电时是将水的机械能转化为电能，故C正确；
D、煤、石油、天然气都是化石能源，不能在短时间内形成，是不可再生能源，故D错误；
故选：C。
3．（2023 淄博）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
【解答】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。
故选：A。
4．（2023 常州）“玲龙一号”是中国研发、全球首创的陆上商用小型核能发电装置，核能属于（ ）
①可再生能源
②不可再生能源
③常规能源
④新能源
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【解答】解：核能越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，属不可再生能源；20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置——核反应堆，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。
故选：D。
5．（2023 乐山）如图所示，2022年4月15日20时00分，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将中星6D卫星发射升空。该卫星主要为我国领土、领海范围内用户及亚太地区用户提供可靠、稳定、安全的广电传输及通信服务，卫星上有很大的太阳能电池板。下列说法正确的是（ ）
A．卫星是利用电磁波将信息传输到地面
B．太阳能电池板将太阳能转化为内能
C．太阳能和电能都是一次能源
D．电池板的能量转化率可达100%
【解答】解：A、卫星是利用电磁波将信息传输到地面，故A正确；
B、太阳能电池板将太阳能转化为电能，故B错误；
C、太阳能是一次能源，电能是二次能源，故C错误；
D、任何能量转化都存在一定的能量损耗，电池板的能量转化率达不到100%，故D错误。
故选：A。
6．（2023 凤庆县模拟）2023年1月18日，通泉风电项目26、28、29号风力发电机组顺利完成并网调试投入运行，为我省绿色能源产业发展作出贡献。下列关于能源的说法正确的是（ ）
A．风力发电过程中利用的风能是可再生能源
B．能量的转移是有方向性的，而能量的转化没有方向性
C．化石能源是不可再生能源，核能、水能、太阳能都是可再生能源
D．为了保护环境，控制和消除大气污染，应禁止使用化石能源
【解答】解：A、风能是由大气的流动形成的，风能可以从自然界源源不断获得，为可再生能源，故A正确；
B、能量转移和转化过程是有方向性的，是不可逆的，故B错误；
C、化石能源和核能均是不可再生能源，太阳能和水能都属于可再生能源，故C错误；
D、化石能源在使用过程中会产生大量废气，为了保护环境、控制和消除大气污染，应减少使用化石能源，而不是禁止，故D错误。
故选：A。
7．（2023 沂源县一模）物理来源于生活，生活中蕴含着物理。关于生活中的物理，下列说法正确的是（ ）
A．用手机收看“名师课堂”的直播是利用电磁波来传递信息的
B．电饭锅加热电阻用超导体材料可以提高发热效率
C．用来鉴别人民币真伪的验钞机利用的是红外线
D．家里用的太阳能、天然气等清洁能源都是可再生能源
【解答】解：A、用手机收看“名师课堂”的直播是利用电磁波来传递信息的，故A正确；
B、电饭锅加热电阻用电热丝制成的，不能用超导体，因为超导体电阻为零，通电后不会发热，故B错误；
C、用来鉴别人民币真伪的验钞机利用的是紫外线，故C错误；
D、家里用的太阳能是可再生能源，天然气是不可再生能源，故D错误。
故选：A。
8．（2023 中山市校级模拟）下列关于水的说法正确的是（ ）
A．水可以滋养万物，水能是不可再生能源
B．水力发电无污染，将电能转化为机械能
C．水的三态变化中，霜和露都是凝华现象
D．水的比热容较大，有利于调节气温
【解答】解：A、水可以滋养万物，水能可以在自然界里源源不断地得到，是可再生能源，故A错误；
B、水力发电是将机械能转化为电能，故B错误；
C、水的三态变化中，霜是水蒸气凝华形成的小冰晶，露是水蒸气液化形成的小水珠，故C错误；
D、水的比热容大，在相同的吸放热条件下，水的温度变化小，冬暖夏凉，昼夜温差小，有利于调节气温，故D正确。
故选：D。
9．（2023 赫山区校级一模）能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱。下列说法正确的是（ ）
A．光能、风能、潮汐能和核能都属于可再生能源
B．由半导体材料制成的二极管，具有单向导电性
C．光纤利用电信号传递信息，具有抗干扰的特点
D．超导体材料的零电阻特性使其有良好的产热能力
【解答】解：A．光能、风能、潮汐能消耗后，短时间能在自然界得到补充，是可再生能源，核能消耗后，短时间内无法在自然界得到补充，是不可再生能源，故A错误；
B．二极管是由半导体材料做成的，具有单向导电性，故B正确；
C．光纤利用激光传递信息，具有抗干扰的特点，故C错误；
D．超导体没有电阻，电流通过时不会产生热量，故D错误。
故选：B。
10．（2023 南山区校级三模）我国在材料、能源等领域取得了辉煌的成就，下列说法不正确的是（ ）
A．太阳能、风能、天然气都是可再生能源
B．北斗卫星导航系统传递信息利用的是电磁波
C．发光二极管的核心部件是半导体材料
D．若用超导材料制造输电线，则可以大大降低由于电阻引起的电能损耗
【解答】解：A．太阳能、风能是可再生能源，天然气是不可再生能源，故A错误；
B．卫星导航、移动通信是利用电磁波来传递信息的，故B正确；
C．发光二极管的核心部件是半导体材料，故C正确；
D、如果用超导材料作为输电线，由于超导材料的电阻为0，所以可大大降低输电过程中的电能损耗，故D正确。
故选：A。
考点二．核能、核裂变和核聚变
11．（2023 娄底）能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法正确的是（ ）
A．核电站是利用核聚变释放能量
B．电磁波在空气中的传播速度为340m/s
C．半导体是制成芯片的主要材料之一
D．太阳能、核能和天然气都属于可再生能源
【解答】解：A、目前核电站是利用核裂变释放的能量来工作的，故A错误；
B、电磁波在空气中的传播速度与光速相同，为3×108m/s，故B错误；
C、半导体是制成芯片的主要材料之一，故C正确；
D、太阳能、风能属于可再生能源；天然气属于不可再生能源，故D错误；
故选：C。
12．（2023 武侯区校级三模）近年来，我国科技创新能力日益凸显，各种新技术、新能源、新材料、新装置等科技成果不断涌现。例如：2017年，我国海域“可燃冰”（天然气水合物）首次开采成功；2020年深海潜水器“奋斗者”号实现海底水声定位；2021年，我国磁约束核聚变装置“东方超环”在7000万摄氏度下运行17.6分钟；2023年5信号的推广使用……关于上述新科技成果，下列说法中正确的是（ ）
A．可燃冰属于可再生能源
B．“奋斗者”号水声定位主要是利用声音传递能量实现的
C．核聚变获得核能的方式与普通核电站一致
D．5G和4G通信信号的波在真空中传播的速度相同
【解答】解：A．可燃冰属于化石能源，是在开发利用后就不会在短时间内再次从自然界产生的能源，属于不可再生能源，故A错误；
B．水声定位主要是利用声音传递信息实现的，故B错误；
C．核聚变获得核能的方式与普通核电站不一致，现阶段核电站是利用核裂变获得核能，故C错误；
D．5G和4G信号都是利用电磁波传播信息的，所以它们在真空中的传播速度相同，都是3×108m/s，故D正确。
故选：D。
13．（2023 振安区校级二模）物理与社会生产和生活有着密切的联系，下列说法正确的是（ ）
A．龙芯3A5000是我国自主设计制造的高端芯片，其主要材料是超导体
B．家中的电热水器使用的是两孔插座
C．我国“人造太阳”实验项目是在为开发核聚变能源探路
D．电动汽车行驶时是将内能转化为机械能
【解答】解：A、龙芯3A5000是我国自主设计制造的高端芯片，其主要材料是半导体，故A错误；
B、家中的电热水器使用的是三孔插座，故B错误；
C、我国“人造太阳”实验项目是在为开发核聚变能源探路，故C正确；
D、电动汽车行驶时主要是将电能转化为机械能，故D错误。
故选：C。
14．（2023 平邑县二模）下列关于信息和能源的说法，正确的是（ ）
A．超导体可以用于电饭锅的发热体
B．“北斗”导航系统利用电磁波传递信息
C．核电站是利用核聚变释放的能量发电
D．天然气和太阳能都属于不可再生能源
【解答】解：A、超导材料电阻为零，不会放热，电能无法转化为内能，不可以用于电饭锅的发热体，故A错误；
B、电磁波可以在真空中传播，北斗导航系统是利用电磁波传递信息的，故B正确；
C、现阶段，核电站是利用可控的核裂变来发电的，故C错误；
D、太阳能可以源源不断地得到，是可再生能源，天然气属于化石能源，是不可再生能源，故D错误。
故选：B。
15．（2023 临淄区二模）能源、信息、材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法正确的是（ ）
A．煤、太阳能、核能都是可再生能源
B．倒车雷达是利用电磁波来传递信息的
C．核电站是利用核裂变产生的核能发电的
D．LED灯中的发光二极管由超导材料制成
【解答】解：A、煤、核能短期内不能从自然界中得到补充，属于不可再生能源；太阳能可以短期内从自然界中得到补充，属于可再生能源，故A错误；
B、倒车雷达是利用超声波来传递信息的，故B错误；
C、核电站是利用核裂变产生的核能发电的，故C正确；
D、LED灯中的发光二极管由半导体材料制成，故D错误。
故选：C。
16．（2023 罗庄区二模）我国近年来在科技领域不断取得新成果，下列说法正确的是（ ）
A．未来无人驾驶汽车是利用5G网络传递信息
B．我国海域深处蕴藏的大量“可燃冰”属于可再生能源
C．“5G”比“4G”传递信息更快，是因为它使用的电磁波传播速度更快
D．核电站是利用核聚变释放的核能发电的
【解答】解：（1）5G通信是用电磁波传递信息的，未来无人驾驶汽车是利用5G网络传递信息，故A正确；
B、“可燃冰”不可能在短期内从自然界得到补充的能源，是属于不可再生能源，故B错误；
C、“5G”和“4G”都是电磁波，传播速度一样快，故C错误；
D、核电站是利用核裂变释放的核能发电的，故D错误。
故选：A。
考点三．太阳能
17．（2023 聊城三模）太阳能路灯系统可以保障阴雨天气15天以上正常工作。它是由LED光源、太阳能电池板、蓄电池等主要部分构成。下列说法正确的是（ ）
A．LED光源是由超导体材料制成的发光元件
B．太阳能电池板将太阳能转化为光能
C．太阳能是可再生能源，发电时产生的电能是一次能源
D．阴雨天路灯工作时，蓄电池是提供电能的装置
【解答】解：A、LED光源其核心元件是发光二极管，是由半导体材料制成的发光元件，故A错误；
B、太阳能电池板将太阳能转化为电能，故B错误；
C、太阳能是可以从自然界中源源不断地得到的能源，是可再生能源；发电时产生的电能是经过一次能源的消耗才能得到的能源，是二次能源，故C错误；
D、阴雨天路灯工作时，蓄电池是提供电能的装置，就是电源，故D正确。
故选：D。
18．（2023 唐河县模拟）2021年10月16月，搭载“神舟十三号”载人飞船的运载火箭精准点火，液氢燃料燃烧，火箭拔地而起。2022年3月23日，航天员在“天宫课堂”做了将水连接在两块玻璃板之间形成“水桥”实验。2022年4月16日，“神舟十三号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱进入大气层时，与大气剧烈摩擦，发出耀眼的光。下列判断正确的是（ ）
A．选择液氢燃料主要是液氢的比热容大
B．“水桥”的形成是因为分子之间存在引力
C．飞船上的太阳能电池翼是为飞船提供能量的装置，它的作用是将太阳能转化为机械能
D．返回舱进入大气层发出光是热传递改变了返回舱的内能
【解答】解：A、运载火箭选择液氢燃料主要是液氢的热值大，故A错误；
B、“水桥”的形成，其主要原因是分子之间存在引力，故B正确；
C、飞船上的翼，把太阳能转化为电能，故C错误；
D．返回舱进入大气层时，与大气剧烈摩擦，这是返回舱外壳克服摩擦力做功，把机械能转化为内能，这是通过做功的方式改变内能的，故D错误。
故选B。
19．（2023 青山区校级模拟）学校开展“走进花博会”的春游活动，同学们和老师一起欣赏春季美景的同时提出如下思考。下列说法错误的是（ ）
A．清晨出现的白雾是空气中的水蒸气遇冷液化成的小水珠
B．同学们乘坐汽车赶往花博会的路上系好安全带是为了防止因受到惯性作用带来的伤害
C．匀速转动的摩天轮内坐着的同学机械能不守恒
D．暖阳下的同学们感觉到温暖原因是是太阳能直接转化为内能
【解答】解：A、河面上出现的雾，是由空气中的水蒸气液化成的小水珠形成的，故A正确；
B、坐在汽车里的人系好安全带，是为了防止汽车突然刹车时由于惯性带来的伤害，故B错误；
C、匀速转动的摩天轮内坐着的同学，质量不变、高度在变化，重力势变化；速度、质量不变，动能不变，所以机械能在变化、不守恒，故C正确；
D、暖阳下的同学们感觉到温暖原因是是太阳能通过热传递的方法直接转化为内能，故D正确。
故选：B。
20．（2023 淮阳区校级模拟）2022年11月28日电，神舟十五号瞄准11月29日23时08分发射。经空间站阶段飞行任务总指挥部研究决定，费俊龙、邓清明、张陆3名航天员将执行神舟十五号载人飞行任务，由费俊龙担任指令长，下列说法正确的是（ ）
A．进入太空后宇航员的质量减小
B．载人飞船升空过程中机械能不变
C．空间站的太阳能电池板将太阳能转化为电能
D．载人飞船绕地球运动时，宇航员受的力为平衡力
【解答】解：A、质量是物体的属性，与位置无关，进入太空后宇航员的质量不变，故A错误；
B、火箭升空时，质量可以认为不变，但速度和高度均增大，是内能转化为机械能，机械能增大；故B错误；
C、空间站的太阳能电池板将太阳能转化为电能，故C正确；
D、载人飞船绕地球运动时，做曲线运动，处于非平衡状态，宇航员受的力为非平衡力，故D错误。
故选：C。
一．选择题（共15小题）
1．（2023 河南模拟）杭州亚运会将于2023年9月23日开幕，亚运会场馆采用全绿电供应。使用清洁能源和可再生能源发电，实现绿电入网，你推荐使用的能源是（ ）
A．石油、地热能 B．天然气、氢能
C．风能、太阳能 D．核能、煤
【解答】解：可再生能源：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、生物质能、潮汐能、地热能。
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。
A、石油属于不再生能源，地热能属于可再生能源，故A错误；
B、天然气属于不可再生能源，氢能消耗时生成无污染的水，属于清洁能源，故B错误；
C、风能、太阳能都属于清洁能源和可再生能源，故C正确；
D、核能、煤都属于不可再生能源，故D错误。
故选：C。
2．（2023 郑州二模）近年来，我国在能源、信息与材料等领域取得了辉煌的成就。下列说法不正确的是（ ）
A．风能、水能、太阳能、核能都是可再生能源
B．目前的核电站是利用原子核裂变发电的
C．光纤通信是利用激光在纤维材料中多次反射传输信息的
D．用超导材料制造输电线，可以大大降低输电线的电能损耗
【解答】解：A、太阳能、水能、风能等可以在自然界里源源不断地得到，是可再生能源；核能在短期内不能从自然界得到补充，是不可再生能源，故A错误；
B、核电站的核心设备反应堆，利用的是可控核裂变发电，故B正确；
C、光纤通信，是利用激光在纤维材料中多次反射传输信息的，故C正确；
D、如果用超导材料作为输电线，由于超导材料的电阻为0，则可以避免电流热效应产生的能量损耗，即可大大降低输电过程中的电能损耗，故D正确。
故选：A。
3．（2023 台前县三模）随着科技发展，各种现代技术不断得到运用。下列关于信息、能源和材料说法正确的是（ ）
A．水能和电能均属于一次能源
B．光纤通信以电流为载体传递信号
C．光伏电池和DVD光碟都应用了磁性材料
D．能量的转化和转移具有方向性
【解答】解：A、水能可以直接从自然界获得，为一次能源；电能无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到，属于二次能源，故A错误；
B、光纤通信以光为载体传递信号，故B错误；
C、光伏电池是一种在光的照射下产生电能的半导体元件，DVD光碟是近代发展起来不同于磁性载体的光学存储介质，故C错误；
D、能量是守恒的，但是能量的转化和转移是有方向性的，故D正确。
故选：D。
4．（2023 鼓楼区校级模拟）下列能源中：①太阳能②天然气③石油④水能⑤核燃料，属于可再生能源的一组是（ ）
A．①② B．①④ C．②④ D．③⑤
【解答】解：②天然气、③石油、⑤核燃料一旦使用，在短期内不能再生，故是不可再生能源；①太阳能、④水能能及时地补充，故是可再生能源；故B符合题意。
故选：B。
5．（2023 昆明模拟）我国在信息、材料、能源等领域取得了辉煌的成就，下列说法正确的是（ ）
A．量子计算机中的电子器件都是由超导体制成的
B．“北斗”导航是利用超声波进行定位和导航的
C．不同频率的电磁波在真空中传播速度是相同的
D．“华龙一号、核电站反应堆内的核反应是可控的核聚变
【解答】解：A、量子计算机中的电子器件主要是由半导体材料制成的，故A错误；
B、我国的北斗卫星导航系统是利用电磁波进行定位和导航的，故B错误；
C、不同频率的电磁波在真空中传播速度是相同的，故C正确；
D、核电站反应堆内的核反应是可控的核裂变，故D错误。
故选：C。
6．（2023 广水市模拟）2022年11月1日，“梦天实验舱”和“空间站组合体”成功完成交会对接，这是我国载人航天工程中最大质量的两个航天器在太空“握手”。如图所示为空间站与地球的合影，下列说法不正确的是（ ）
A．“梦天实验舱”是利用电磁波将高清影像图传回地球
B．太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能
C．太阳能来源于太阳内部的核聚变，是可再生能源
D．电磁波的频率越高，传播的速度就越大
【解答】解：A、电磁波能传递信息且能在真空中传播，“梦天实验舱”与地面控制中心联系是通过电磁波传递信息的，故A正确；
B、太阳能电池板工作时将太阳能转化电能，实现光电转换，故B正确；
C、太阳能来源于太阳内部氢核的聚变，可以从自然界源源不断地得到是可再生能源，故C正确；
D、各种电磁波在真空中的波速都等于真空中的光速，传播速度与频率无关，故D错误。
故选：D。
7．（2023 合江县模拟）下列关于能量的说法正确的是（ ）
A．汽车发动机的做功冲程将机械能转化为内能
B．人造卫星展开太阳电池板，把太阳能转化为电能提供给卫星上的用电器
C．人造地球卫星从远地点向近地点运动的过程中，动能减小，势能增大
D．水力发电是将化学能转化为电能
【解答】解：A、汽车发动机的做功冲程将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，故A错误；
B、人造卫星展开太阳电池板，把太阳能转化为电能提供给卫星上的用电器，故B正确；
C、人造地球卫星从远地点向近地点运动的过程中，高度降低，速度增大，所以动能增大，势能减小，故C错误；
D、水力发电是将水中蕴含的机械能转化为电能，故D错误。
故选：B。
8．（2023 宝安区校级三模）核电站是将核能转变成电能的设施，原理如图所示。在反应堆内发生反应产生大量的热，冷却剂将反应堆中的热量带入蒸汽发生器，并将热量传给其工作介质——水，然后主循环泵把冷却剂输送回反应堆循环使用。蒸汽发生器的水受热蒸发形成水蒸气，水蒸气进入汽轮机内膨胀做功，随后冷凝成凝结水，重新返回蒸汽发生器。下列说法正确的是（ ）
A．反应堆中发生核裂变的放热反应又称为热核反应
B．水蒸气在汽轮机内通过做功的方式减小内能
C．图中装置5的工作原理是电流的磁效应
D．核能是一种典型的二次能源
【解答】解：A、在核电站的反应堆中发生的是可控核裂变，这种反应称为链式反应，不属于热核反应，故A错误；
B、水蒸气在汽轮机内通过做功的方式减小内能，故B正确；
C、图中装置5是发电机，工作原理是通电导体在磁场中受力运动，故C错误；
D、核能是一次能源，核电站是利用可控的核裂变来工作的，故D错误。
故选：B。
9．（2023 朝阳区校级模拟）拥有“天蓝、地绿、水净”的美好家园，是我们每个中国人的梦想，下列有关做法不符合这一理念的是（ ）
A．提倡多使用干电池
B．减少使用不必要的塑料制品
C．提倡使用太阳能、风能等清洁能源
D．减少煤、石油等化石燃料的使用
【解答】解：A、干电池的使用是一次性的，废干电池里面有部分对环境造成污染的废物，故A符合题意；
B、减少使用不必要的塑料制品，会防止白色污染，故B不符合题意；
C、提倡使用太阳能和风能等清洁能源，能减少二氧化碳的排放，符合“节能减排、低碳生活”理念，故C不符合题意。
D、开发新能源，减少煤等化石燃料的燃烧，可减少污染，故D不符合题意。
故选：A。
10．（2023 韶关模拟）能源、信息技术和材料被称为当代文明的三大支柱，下列说法中正确的是（ ）
A．光纤通讯是依靠超声波来传递信息的
B．太阳能和核能都是可再生能源
C．煤、石油、天然气等化石能源是不可再生能源
D．电能是一次能源
【解答】解：A．光纤通信时依靠光来传递信息的，故A错误；
B．太阳能是可再生能源，但是核能使用后不能在短时间内得到补充，不可再生能源，故B错误；
C．煤、石油、天然气等化石能源，在地球上的储量是有限的，消耗后短时间内不可能再生，属于不可再生能源，故C正确；
D．电能是其他能源转化而来，属于二次能源，故D错误。
故选：C。
11．（2023 青羊区校级模拟）下列说法错误的是（ ）
A．光纤通信是光在光导纤维中多次发生反射来传递信号的
B．5G比4G网络速度更快，是因为它们电磁波的速度不同
C．核能是一次能源，核电站是利用可控的核裂变来工作的
D．能量的流向不是随意的，能量的转化和转移具有方向性
【解答】解：A、光纤通信是利用光在光导纤维中多次发生反射来传递信息的，故A正确；
B、5G比4G网络速度一样快，是因为它们都是电磁波，速度相同，故B错误；
C、核能是一次能源，核电站是利用可控的核裂变来工作的，故C正确；
D、能量是守恒的，但是能量的转化和转移是有方向性的，能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的，故D正确。
故选：B。
12．（2023 武进区校级模拟）关于能量和能源的利用，以下说法正确的是（ ）
A．水能、风能和化石能源都是可再生能源
B．太阳能电池是把太阳能转化为内能的装置
C．我国秦山核电站实现了利用核聚变释放的能量来发电
D．电能可以使电灯发光并产生内能，而这些内能无法自动地转化为电能
【解答】解：A、化石能源是不可再生能源，故错误；
B、太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，故错误；
C、核能即是利用核裂变时释放的能量进行发电的，故错误；
D、由于能量的转化具有方向性，故电能可以使电灯发光，同时产生内能，而这些内能无法自动地转化为电能，故正确；
故选：D。
13．（2023 如东县二模）为应对地球气候变暖，促进可持续发展，在践行节能低碳的今天，应特别重视新能源和可再生能源的开发和利用。如图所示阴影部分对应的能源是（ ）
A．煤炭 B．核能 C．水能 D．风能
【解答】解：如图所示阴影部分对应的能源是：既是新能源，同时也是可再生能源；
AB、煤炭和核能属于不可再生能源，故AB错误；
C、水能是常规能源和可再生能源，不是新能源，故C错误；
D、风能来自太阳能，是可再生的新能源，又是新能源，故D正确。
故选：D。
14．（2023 汕头二模）在下列叙述中，说法正确的有（ ）
①核能、太阳能都是“一次能源“，也是“可再生能源“
②核电站中的核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备
③太阳能汽车利用太阳能电池把太阳能直接转化成汽车机械能
④导线中电流的迅速变化会在空间激起电磁波
⑤作为载体的电磁波，波速越快，在相同的时间内传递的信息越多
⑥光纤通信中的光纤利用了玻璃材料，核聚变是利用氢核的热核反应
A．①③⑤ B．②④⑥ C．①②③ D．④⑤⑥
【解答】解：①核能的能量来源是核燃料，核能是不可再生能源，故①错误；
②核电站中的核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备，故②正确；
③太阳能电池可以把太阳能转化为电能，电动机将电能转化为机械能，故③错误；
④迅速变化的电流周围会产生电磁波，故④正确；
⑤作为载体，电磁波的频率越高，相同时间内传输的信息越多，故⑤错误；
⑥光纤通信是利用激光在光导纤维中多次反射传递信息的，光纤是利用了玻璃材料，核聚变是利用氢核的热核反应，故⑥正确。
故选：B。
15．（2023 武侯区校级模拟）科技是强国的支撑，以下所列我国取得的科技成就中，说法正确的是（ ）
A．人造卫星展开太阳能电池板，可以直接把太阳能转化为电能
B．太阳能电池板接收的太阳能来自于太阳内部裂变释放的能量
C．北斗卫星与汽车导航系统之间通过光缆通讯传播信号的
D．超导光量子计算机中的所有电子器件都是超导体制成的
【解答】解：A、人造卫星展开太阳能电池板，把太阳能转化为电能供给卫星用电器，故A正确；
B、太阳能电池板接收的太阳能来自于太阳内部核聚变释放的能量，故B错误；
C、北斗卫星与汽车导航系统之间通过电磁波传播信号，故C错误；
D、超导光量子计算机中的核心电子器件是用超导体材料制成的，不是所有电子器件都是超导体制成的，故D错误。
故选：A。
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专题22 能源与可持续发展
知识点一：能源
一、能源与能量
1.能量
物体的运动和相互作用的方式多种多样，每种运动形式都对应相应的能量。
2.能量的不同形式
能量形式 实例
物体由于运动或处于一定高度而具有的能量，我们称之为机械能。如具有动能和重力势能的瀑布，具有动能的龙卷风等。 瀑布 龙卷风
物体由于内部分子的热运动和分子间相互作用力而具有的能量，我们称之为内能。如炽热的岩浆和热水等。 炽热的岩浆 热水
物质具有化学能，发生化学变化时，化学能可以释放出来。如火柴燃烧发生化学变化，放出光和热；食物在人体内也发生了化学变化，为人体提高能量。 燃烧的火柴 食物
原子核所蕴含的可通过核反应释放的能量，我们称之为核能（也叫原子能）。如核电站和原子弹都是核能的利用。 大亚湾核电站 原子弹爆炸
3.能源
一般而言，能够提高能量的物质资源都可以叫做能源。煤、石油、天然气是当今人类利用的主要能源。
4.常见能源
（1）化石能源：我们今天使用的煤、石油、天然气，是千百万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。
（2）生物质能：生物质能是蕴藏在生物质（是各种生命产生或构成生命体的有机质的总称）中的能量，是绿色植物经过光合作用储存在生物质内部的能量，如柴薪、秸秆、动物粪便等。生物质能是人类利用最早、利用时间最长的能源，实际上也是化学能的一种。
（3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。
（4）风能：自然界中空气的流动所具有的能量。
（5）地热能：地球内部高温熔岩所具有的能量，常通过地下水或喷发的熔岩送到地面从而被人们利用。
（6）电能：电流能以各种形式做功，所以电具有的能量叫做电能。
5.能源与能量的区别和联系
能源 能量
区别 定义 能够提供能量的物质资源 物体做功本领的量度
本质 可以提供某种形式能量的物质 与物质及其运动相联系，不同形式的运动对应不同形式的能量，如机械能、电能、内能、化学能等
联系 能源利用的过程实质上就是能量转化和转移的过程
二、人类利用能源的历程
1.能源利用的历程
能源利用历程 代表事件 能源利用简介 意义
火的 利用 钻木取火是从利用自然火到利用人工火的转变，开启了以柴薪作为主要能源的时代 柴薪能源的开发和应用，带动了畜牧业、渔业的发展，而且直接促进了陶器的产生，加快了金属冶炼和制造业的发展。人类以柴薪为主要能源的时代，持续了近万年。现在，柴薪仍是某些地区的重要生活能源。 第一次使人类支配了一种自然力。
化石能源的利用 蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑 人类从此逐步以机械动力大规模代替人力和畜力，它直接导致了第二次能源革命。从18世纪中叶开始这次能源革命使人类文明在短短二百年中发生了飞速的进步，推动了化石燃料工业的兴起，使人类进入了工业化社会，并间接促使了电气时代的来临。 引发了世界性的工业革命。
电能的利用 19世纪以来，电磁感应现象的发现，使得由蒸汽机作为动力的发电机开始出现 发电机的发明使煤、石油等化石能源转换成更加便于输送和转化的电能。电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。电能是由其他形式能转化而来的，它最终还要转化为光能、内能、动能等其他形式的能，才能为人类所用。 将人类社会飞速的推进到现代文明的时代。
核能的利用 20世纪40年代，核反应堆的发明，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。 几十年来，核电已经成为一种相当成熟的技术。由于在通常意义上核电比火电更清洁、安全，所以核能在许多经济发达国家已经成为常规能源。 开始了开发和利用核能的新纪元。
2.人类广泛使用电能的原因
电能是由其他形式的能转化而来的。由于电能便于输送和转化，因而在现代社会中得到了广泛应用。人们使用不同的用电器，将电能转化为不同形式的能量功人们使用。如图所示。
3.能源的分类
能源从不同角度可以划分为不同的类别。按能源的获取方式，可将能源分为一次能源和二次能源。
（1）一次能源：可以直接从自然界获得的能源是一次能源，如化石能源（包括煤、石油、天然气）、水能、风能、太阳能、地热能、生物质能以及核能等。其中煤、石油和天然气是当今世界一次能源的三大支柱，构成了全球能源家族结构的基本框架。
（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源叫二次能源，如电能、酒精、汽油、煤油、焦炭等。
三、21世纪的能源趋势
1.近几年世界能源消耗情况
（1）人类生活、生产、学习、研究等都离不开能源的消耗。由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长，能源消耗的速度明显加快。如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93×107J/kg标准煤来计算，自1750年以来世界能源消耗量曲线如图所示，可发现近几十年来，能源消耗速度明显加快。
（2）从如图所示的一次能源消耗扇形图也可以看出，世界及我国目前能源消耗结构并不合理。①煤炭在能源消耗中占据较大比重，由此产生的环境问题已经越来越严重；②化石能源在能源消耗中占据绝对主导地位，但化石能源储量有限，不可能取之不尽用之不竭，因而过渡依赖化石能源将可能在未来引发能源危机。
（3）我国的人均资源拥有量处于世界较低水平。其中煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均拥有量仅为世界的1/15，因而在我国更为迫切需要节约能源，开发利用新能源。
2.能源危机
（1）原因：①化石能源储量并不丰富；②化石能源的开发利用后不能再生。
（2）应对措施：面对目前的能源形式，解决能源问题主要出路有：一是提高能源利用率，做到科学开发，解决使用；二是开发和利用新能源，如太阳能、风能、地热能等。
3.开发利用新能源
已探测数据表明，目前作为人类主要的能源的化石能源储量并不丰富，所以，开发新能源、更好的利用已知能源，是全球范围内的重要课题。随着第三次能源革命序幕的拉开，核能成为主要能源。同时人类正着力开发取之不尽用之不竭的太阳能，并取得了重大成就。核能、太阳能的开发和利用为人类的能源问题找到了新的出路。
知识点二：核能
一、核能
1.原子的结构
（1）原子位于其中心的原子核和绕原子核高速运动核外电子组成，原子核比原子小得多，其半径只相当于原子的十万分之一。
（2）原子核几乎集中了原子的全部质量。
（3）原子核带正电，电子带负电，它们所带的电荷量相等，整个原子呈电中性，对外不显示电性。
（4）原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟核外电子相等，中子不带电。从质量上讲，质子与中子质量几乎相等，一个质子的质量大约是电子质量的1836倍。质子和中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。如图所示是锂和铍的原子结构示意图。
Li Be
2.核能
（1）质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，要使他们它们分裂或结合极其困难，因此原子核十分牢固。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。释放核能的方式有两种：核裂变、核聚变。
（2）核能是直接从自然界获得的，属于一次能源。核能也属于新能源。
二、裂变
1.裂变
用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。
2.链式反应
（1）类比理解链式反应
将火柴搭成图甲所示的结构，点燃第一根火柴会引燃两根火柴，接着会引燃四根火柴…
甲 乙
（2）链式反应
如图乙所示，一个铀235原子核在一个中子轰击下发生裂变，释放出核能，同时产生几个新的中子，这几个新的中子又轰击其他铀核，导致其他铀核发生裂变，产生更多的中子…裂变反应将自动进行下去，参与反应的铀核数量越来越多，释放出巨大的能量。
3.裂变的利用
（1）核电站
①核反应堆及核电站的工作原理
如图所示，控制链式反应的速度，使核能能够缓慢、平稳地释放的装置，叫做核反应堆。核反应堆是核电站的核心设备，它以铀为燃料。利用核反应堆中放出的核能先生成高温蒸汽，在驱动汽轮机带动发电机发电。
②核反应堆中的能量转化
③核电站的特点
a.消耗的热量少，产生的能量巨大；
b.产生废渣少，对大气基本无污染；
c.核反应会产生危害极大的射线，因而要采取严格的安全措施。
（2）原子弹
链式反应如果不加控制，大量原子核就会再一瞬间发生裂变，释放出极大的能量，以致引起威力强大的爆炸。原子弹就是根据这一原理制成的。
三、聚变
1.聚变（热核反应）
将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子组成）与氚核（由一个质子和两个中子组成），在超高温下结合成新的原子核-氦核，也会释放出巨大的核能（如图所示），这就是聚变。聚变反应要求一开始就要有很高的温度，因此核聚变也称为热核反应。
2.聚变的应用
大量氢核的聚变，可以在瞬间放出惊人的能量。氢弹就是利用核聚变原理制造的已知比原子弹威力还要大的核武器。迄今，人们还不能像控制核裂变那样，使核聚变在人工控制条件下进行。科学家经过几十年的艰苦探索，已经取得一定进展，但要真正安全、和平的利用核聚变所释放的核能，还要做长期艰苦的努力。
3.可控核聚变释放的核能作为一种新能源，具有显著的特点
（1）燃料丰富且运营成本低，核聚变的燃料之一—氘核在海水中大量存在，足以功全世界使用几百亿年。
（2）不污染环境，是一种真正的清洁能源。
4.裂变与聚变的比较
比较 裂变 聚变
定义 较大的原子核分裂为较小的原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大一种的过程
条件 用中子轰击较大的原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
知否可以控制 可利用核反应堆控制链式反应的速度 目前，核聚变速度还不能认为控制
应用 原子弹、核电站 氢弹
5.核能的特点
核能的优点 （1）储量丰富，核能总量十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足； （2）核燃料能量密集，便于储运； （3）不排放污染气体，不会造成空气污染； （4）不排放二氧化碳气体，不会加重地球温室效应。
核能的缺点 （1）核能属于一次能源，会越用越少； （2）一旦发生核泄漏，会对地球生物造成严重的危害； （3）核反应堆中会产生核废料，在治理核废料过程中，代价较高。
选址及废物处理 （1）核电站一般建在能源需求量大，而且能源十分缺乏的地区； （2）核电站建在离人群较远的地方，避免对人畜造成伤害； （3）核废料要特殊处理后深埋在人烟稀少的地方。
知识点三：太阳能
一、“太阳”—巨大的核能火炉
太阳距离地球1.5亿千米，它的直径大约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍，核心温度高达1500万摄氏度。
1.太阳的结构
如图所示，从内到外依次是太阳的核心、辐射层、对流层、太阳大气。
太阳大气：在太阳的最外面，是一层不透明的气体薄层，所有的可见光到了这一层才迸发出来。
对流层：处于辐射层的外面，内部的热量以对流层的方式向太阳表面传输。
辐射层：辐射层约占太阳体积的一半，太阳核心产生的能量，通过这个区域向外传输。
太阳核心：半径只占太阳半径的1/4，但却是产生核聚变反应之处，是太阳能量的来源地。
2.太阳能的产生—氢核聚变
在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。因此可以讲，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，所以说，太阳是一个巨大的“核能火炉”。
3.太阳能的传递—热辐射
太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约6000℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。
4.太阳的寿命
太阳这个巨大的“核能火炉”已经燃烧了近50亿年，目前它正处于壮年，要再过50亿年才会燃尽自己的核燃料。可以说，太阳能几乎是取之不尽用之不竭的。
二、太阳是人类的能源宝库
地球上除核能、地热能和潮汐能以外的能源基本上都来自于太阳能，所以说太阳是人类的能源宝库。
1.化石能源的形成
远古时期的陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了煤和石油（如图所示）。在石油形成过程中还放出天然气。今天我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能。也就是说，化石能源间接地来源于太阳能。
2.地球上的风能、水能（江、河湖泊等水体）、生物质能的来源
地球上的风能、水能、生物质能等都来自于太阳能。
（1）风能的形成：由于太阳照射到地球时，地面上各个位置受热不均匀，空气的冷暖程度就不一样。暖空气膨胀变轻后上升，冷空气变冷后变重下降，这样冷暖空气流动形成了风。风能来源于太阳能。
（2）水能的形成：地表水在太阳的照射下，吸热蒸发变成水蒸气上升到高空中，液化形成的小水滴悬浮在高空中形成云；云中的小水滴聚集，凝结成大水滴下落形成雨，雨滴降落到地面汇入江、河、湖海中而流动，从而有了水的动能。水能来源于太阳能。
（3）生物质能的形成：植物通过光合作用将太阳能以化学能的形式存储在植物体内，人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命。生物质能来源于太阳能。
可见，人类利用风能、水能、生物质能等其实都是间接地利用太阳能。
三、太阳能的利用
太阳能的利用就是将太阳能转化为其他形式的能。
1.太阳能的间接利用
由于化石能源、水能、风能、生物质能等都来源于太阳能，所以人类利用这些能源，实际上都是间接地利用太阳能。
2.太阳能的直接利用
目前直接利用太阳能方式主要有：一种是光热转换，一种是光点转换。
（1）光热转换
通过集热器直接利用太阳能进行加热，直接把太阳能转化为内能加以利用。例如，生活中的太阳能热水器、太阳灶、太阳能温室等。
太阳能热水器 太阳能灶
（2）光电转换
光电转换是把太阳能转化为电能再加以利用，一般是通过太阳能电池来实现的。能将光能直接转化为电能的太阳能电池可作为人造卫星、航标灯、交通信号灯、晶体管收音机等的电源。现在不少城市大规模使用的太阳能路灯也是依靠太阳能电池来工作的。
（3）太阳能的优缺点
能直接利用太阳能作为一种新能源，有一定的缺点，但具有其他能源不可比拟的优点。
优点 清洁无污染 太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来任何污染
分布广、获取方便 太阳能分布广，不需要挖掘、开采和运输
持久、可再生 太阳能取之不尽用之不竭，太阳能内部的热核反应还足以持续50亿年之久，是人类可以利用的最丰富的新能源
缺点 分散 太阳能到达地球上时非常分散，接收装置需要有相当大的接收面积，提高了接收装置的造价
不稳定 太阳能的利用受天气、昼夜、地理位置的影响很大，而且还必须有储存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使经济效益降低
转换效率低 太阳能的转换效率较低
知识点四：能源与可持续发展
一、能量的转移与能量转化的方向性
1.探究能量的转移或转化
探究 能力转移和能量转化的方向性
生活现象 生活实例1：冬天我们利用暖气取暖，内能自发地从温度高的热水转移到温度较低的室内空气，却不能自发地从空气转移到热水中。这是因为在热传递过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体，。如果要使热量从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量。例如，电冰箱工作时将热量从温度较低的内部转移到温度较高的外部，需要消耗额外的电能。 生活实例2：汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，但这些能量不能自动收集起来再次驱动汽车。这些能量虽然没有消失，但也不能被我们利用。
探究归纳 伴随着能量的转移或转化过程，并非所有的能量都可以被利用，我们所能够利用的能量是有限的，就是说能量的转移或转化是由方向性的。
2.节约能源
能量的转化、能量的转移，都是由方向性的，人们是在能量的转化或转移过程中利用能量的。有些能量可以利用，有些能量则不能。因而我们所能利用的能源是有限的，需要节约能源。
二、能源的消耗对环境的影响
1.人类在消耗各种能源时，不可避免地会对环境造成影响。主要体现在以下几个方面：
热污染 化石能源在使用中产生大量的内能，其中未被利用的能量会造成热污染。例如，汽车尾气就是造成城市热岛效应的因素之一。
大气污染 化石能源在使用中会产生一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、粉尘等，会造成大气的污染，形成酸雨，导致水、土壤的酸化，对植物、建筑物、金属构建造成危害。
温室效应 使用化石能源的过程中会产生大量的二氧化碳，使空气中的二氧化碳浓度增加，进一步加剧地球的温室效应。
生态破坏 一些欠发达地区过分依赖柴薪能源，破坏了森林和植被，加剧水土流失和土地荒漠化。
有害辐射 核能的开发和利用，也不是绝对清洁和安全的，处理不当或遇到特殊情况（如地震）发生核泄漏时，会对环境造成严重的辐射危害。
2.人类不应当无限制地向大自然索取，我们必须在提升物质文明的同时，保护与自然、环境的和谐相处。不能因为利用能源会对环境造成污染而停止使用能源，也不能为了促进文明和社会发展而过量使用能源，对环境造成严重污染。科学的进步和社会的发展可以使能源的使用和环境保护做到有机统一、和谐发展。
三、能源与可持续发展
1.能源与可持续发展
为了减少能源消耗造成的环境污染问题，必须对能源的开发和利用有可持续发展的意识。可持续发展就是既要考虑当前发展需要，又要考虑未来发展的需要，不能以牺牲后人的利益为代价来满足当代人的需求。提高能源利用率，依靠科技进步，改进能源结构，开发、推广清洁的可再生能源，发展新的理想能源已成为世界各国实现可持续发展的当务之急。
2.不可再生能源和可再生能源
种类 概念 常见能源
不可再生能源 化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短时间内总自然界得到补充，这类能源成为不可再生能源 煤、石油、天然气、核能
可再生能源 风能、水能等可以在自然界里源源不断地得到，这类能源成为可再生能源 风能、水能、太阳能、生物质能
3.未来的理想能源
未来的理想能源要能够大规模替代煤、石油、天然气等常规能源，必须满足一下四个条件：
（1）必须满足够丰富，可以保证长期使用；
（2）必须满足够便宜，可以保证多数人用得起；
（3）相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；
（4）必须满足安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
目前新能源的利用技术还不够成熟，还不能完全替代化石能源，如太阳能、核能的开发利用等，另外有可能还存在没有被人类发现的新能源，亟待人们去开发、利用。
考点一．能源及其分类
1．（2023 西宁）社会的发展离不开能源、信息和材料。下列说法中错误的是（ ）
A．风能、水能、太阳能是可再生能源
B．手机芯片采用超导体制成
C．太阳能来源于太阳内部氢核的聚变
D．“北斗”卫星导航系统是靠电磁波传递信息
2．（2023 内蒙古）关于能量和能源，下列说法正确的是（ ）
A．电能是一次能源
B．太阳释放的能量是核裂变产生的
C．水力发电是将水的机械能转化为电能
D．煤、石油、天然气都是可再生能源
3．（2023 淄博）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
4．（2023 常州）“玲龙一号”是中国研发、全球首创的陆上商用小型核能发电装置，核能属于（ ）
①可再生能源
②不可再生能源
③常规能源
④新能源
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
5．（2023 乐山）如图所示，2022年4月15日20时00分，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将中星6D卫星发射升空。该卫星主要为我国领土、领海范围内用户及亚太地区用户提供可靠、稳定、安全的广电传输及通信服务，卫星上有很大的太阳能电池板。下列说法正确的是（ ）
A．卫星是利用电磁波将信息传输到地面
B．太阳能电池板将太阳能转化为内能
C．太阳能和电能都是一次能源
D．电池板的能量转化率可达100%
6．（2023 凤庆县模拟）2023年1月18日，通泉风电项目26、28、29号风力发电机组顺利完成并网调试投入运行，为我省绿色能源产业发展作出贡献。下列关于能源的说法正确的是（ ）
A．风力发电过程中利用的风能是可再生能源
B．能量的转移是有方向性的，而能量的转化没有方向性
C．化石能源是不可再生能源，核能、水能、太阳能都是可再生能源
D．为了保护环境，控制和消除大气污染，应禁止使用化石能源
7．（2023 沂源县一模）物理来源于生活，生活中蕴含着物理。关于生活中的物理，下列说法正确的是（ ）
A．用手机收看“名师课堂”的直播是利用电磁波来传递信息的
B．电饭锅加热电阻用超导体材料可以提高发热效率
C．用来鉴别人民币真伪的验钞机利用的是红外线
D．家里用的太阳能、天然气等清洁能源都是可再生能源
8．（2023 中山市校级模拟）下列关于水的说法正确的是（ ）
A．水可以滋养万物，水能是不可再生能源
B．水力发电无污染，将电能转化为机械能
C．水的三态变化中，霜和露都是凝华现象
D．水的比热容较大，有利于调节气温
9．（2023 赫山区校级一模）能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱。下列说法正确的是（ ）
A．光能、风能、潮汐能和核能都属于可再生能源
B．由半导体材料制成的二极管，具有单向导电性
C．光纤利用电信号传递信息，具有抗干扰的特点
D．超导体材料的零电阻特性使其有良好的产热能力
10．（2023 南山区校级三模）我国在材料、能源等领域取得了辉煌的成就，下列说法不正确的是（ ）
A．太阳能、风能、天然气都是可再生能源
B．北斗卫星导航系统传递信息利用的是电磁波
C．发光二极管的核心部件是半导体材料
D．若用超导材料制造输电线，则可以大大降低由于电阻引起的电能损耗
考点二．核能、核裂变和核聚变
11．（2023 娄底）能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法正确的是（ ）
A．核电站是利用核聚变释放能量
B．电磁波在空气中的传播速度为340m/s
C．半导体是制成芯片的主要材料之一
D．太阳能、核能和天然气都属于可再生能源
12．（2023 武侯区校级三模）近年来，我国科技创新能力日益凸显，各种新技术、新能源、新材料、新装置等科技成果不断涌现。例如：2017年，我国海域“可燃冰”（天然气水合物）首次开采成功；2020年深海潜水器“奋斗者”号实现海底水声定位；2021年，我国磁约束核聚变装置“东方超环”在7000万摄氏度下运行17.6分钟；2023年5信号的推广使用……关于上述新科技成果，下列说法中正确的是（ ）
A．可燃冰属于可再生能源
B．“奋斗者”号水声定位主要是利用声音传递能量实现的
C．核聚变获得核能的方式与普通核电站一致
D．5G和4G通信信号的波在真空中传播的速度相同
13．（2023 振安区校级二模）物理与社会生产和生活有着密切的联系，下列说法正确的是（ ）
A．龙芯3A5000是我国自主设计制造的高端芯片，其主要材料是超导体
B．家中的电热水器使用的是两孔插座
C．我国“人造太阳”实验项目是在为开发核聚变能源探路
D．电动汽车行驶时是将内能转化为机械能
14．（2023 平邑县二模）下列关于信息和能源的说法，正确的是（ ）
A．超导体可以用于电饭锅的发热体
B．“北斗”导航系统利用电磁波传递信息
C．核电站是利用核聚变释放的能量发电
D．天然气和太阳能都属于不可再生能源
15．（2023 临淄区二模）能源、信息、材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法正确的是（ ）
A．煤、太阳能、核能都是可再生能源
B．倒车雷达是利用电磁波来传递信息的
C．核电站是利用核裂变产生的核能发电的
D．LED灯中的发光二极管由超导材料制成
16．（2023 罗庄区二模）我国近年来在科技领域不断取得新成果，下列说法正确的是（ ）
A．未来无人驾驶汽车是利用5G网络传递信息
B．我国海域深处蕴藏的大量“可燃冰”属于可再生能源
C．“5G”比“4G”传递信息更快，是因为它使用的电磁波传播速度更快
D．核电站是利用核聚变释放的核能发电的
考点三．太阳能
17．（2023 聊城三模）太阳能路灯系统可以保障阴雨天气15天以上正常工作。它是由LED光源、太阳能电池板、蓄电池等主要部分构成。下列说法正确的是（ ）
A．LED光源是由超导体材料制成的发光元件
B．太阳能电池板将太阳能转化为光能
C．太阳能是可再生能源，发电时产生的电能是一次能源
D．阴雨天路灯工作时，蓄电池是提供电能的装置
18．（2023 唐河县模拟）2021年10月16月，搭载“神舟十三号”载人飞船的运载火箭精准点火，液氢燃料燃烧，火箭拔地而起。2022年3月23日，航天员在“天宫课堂”做了将水连接在两块玻璃板之间形成“水桥”实验。2022年4月16日，“神舟十三号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱进入大气层时，与大气剧烈摩擦，发出耀眼的光。下列判断正确的是（ ）
A．选择液氢燃料主要是液氢的比热容大
B．“水桥”的形成是因为分子之间存在引力
C．飞船上的太阳能电池翼是为飞船提供能量的装置，它的作用是将太阳能转化为机械能
D．返回舱进入大气层发出光是热传递改变了返回舱的内能
19．（2023 青山区校级模拟）学校开展“走进花博会”的春游活动，同学们和老师一起欣赏春季美景的同时提出如下思考。下列说法错误的是（ ）
A．清晨出现的白雾是空气中的水蒸气遇冷液化成的小水珠
B．同学们乘坐汽车赶往花博会的路上系好安全带是为了防止因受到惯性作用带来的伤害
C．匀速转动的摩天轮内坐着的同学机械能不守恒
D．暖阳下的同学们感觉到温暖原因是是太阳能直接转化为内能
20．（2023 淮阳区校级模拟）2022年11月28日电，神舟十五号瞄准11月29日23时08分发射。经空间站阶段飞行任务总指挥部研究决定，费俊龙、邓清明、张陆3名航天员将执行神舟十五号载人飞行任务，由费俊龙担任指令长，下列说法正确的是（ ）
A．进入太空后宇航员的质量减小
B．载人飞船升空过程中机械能不变
C．空间站的太阳能电池板将太阳能转化为电能
D．载人飞船绕地球运动时，宇航员受的力为平衡力
一．选择题（共15小题）
1．（2023 河南模拟）杭州亚运会将于2023年9月23日开幕，亚运会场馆采用全绿电供应。使用清洁能源和可再生能源发电，实现绿电入网，你推荐使用的能源是（ ）
A．石油、地热能 B．天然气、氢能
C．风能、太阳能 D．核能、煤
2．（2023 郑州二模）近年来，我国在能源、信息与材料等领域取得了辉煌的成就。下列说法不正确的是（ ）
A．风能、水能、太阳能、核能都是可再生能源
B．目前的核电站是利用原子核裂变发电的
C．光纤通信是利用激光在纤维材料中多次反射传输信息的
D．用超导材料制造输电线，可以大大降低输电线的电能损耗
3．（2023 台前县三模）随着科技发展，各种现代技术不断得到运用。下列关于信息、能源和材料说法正确的是（ ）
A．水能和电能均属于一次能源
B．光纤通信以电流为载体传递信号
C．光伏电池和DVD光碟都应用了磁性材料
D．能量的转化和转移具有方向性
4．（2023 鼓楼区校级模拟）下列能源中：①太阳能②天然气③石油④水能⑤核燃料，属于可再生能源的一组是（ ）
A．①② B．①④ C．②④ D．③⑤
5．（2023 昆明模拟）我国在信息、材料、能源等领域取得了辉煌的成就，下列说法正确的是（ ）
A．量子计算机中的电子器件都是由超导体制成的
B．“北斗”导航是利用超声波进行定位和导航的
C．不同频率的电磁波在真空中传播速度是相同的
D．“华龙一号、核电站反应堆内的核反应是可控的核聚变
6．（2023 广水市模拟）2022年11月1日，“梦天实验舱”和“空间站组合体”成功完成交会对接，这是我国载人航天工程中最大质量的两个航天器在太空“握手”。如图所示为空间站与地球的合影，下列说法不正确的是（ ）
A．“梦天实验舱”是利用电磁波将高清影像图传回地球
B．太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能
C．太阳能来源于太阳内部的核聚变，是可再生能源
D．电磁波的频率越高，传播的速度就越大
7．（2023 合江县模拟）下列关于能量的说法正确的是（ ）
A．汽车发动机的做功冲程将机械能转化为内能
B．人造卫星展开太阳电池板，把太阳能转化为电能提供给卫星上的用电器
C．人造地球卫星从远地点向近地点运动的过程中，动能减小，势能增大
D．水力发电是将化学能转化为电能
8．（2023 宝安区校级三模）核电站是将核能转变成电能的设施，原理如图所示。在反应堆内发生反应产生大量的热，冷却剂将反应堆中的热量带入蒸汽发生器，并将热量传给其工作介质——水，然后主循环泵把冷却剂输送回反应堆循环使用。蒸汽发生器的水受热蒸发形成水蒸气，水蒸气进入汽轮机内膨胀做功，随后冷凝成凝结水，重新返回蒸汽发生器。下列说法正确的是（ ）
A．反应堆中发生核裂变的放热反应又称为热核反应
B．水蒸气在汽轮机内通过做功的方式减小内能
C．图中装置5的工作原理是电流的磁效应
D．核能是一种典型的二次能源
9．（2023 朝阳区校级模拟）拥有“天蓝、地绿、水净”的美好家园，是我们每个中国人的梦想，下列有关做法不符合这一理念的是（ ）
A．提倡多使用干电池
B．减少使用不必要的塑料制品
C．提倡使用太阳能、风能等清洁能源
D．减少煤、石油等化石燃料的使用
10．（2023 韶关模拟）能源、信息技术和材料被称为当代文明的三大支柱，下列说法中正确的是（ ）
A．光纤通讯是依靠超声波来传递信息的
B．太阳能和核能都是可再生能源
C．煤、石油、天然气等化石能源是不可再生能源
D．电能是一次能源
11．（2023 青羊区校级模拟）下列说法错误的是（ ）
A．光纤通信是光在光导纤维中多次发生反射来传递信号的
B．5G比4G网络速度更快，是因为它们电磁波的速度不同
C．核能是一次能源，核电站是利用可控的核裂变来工作的
D．能量的流向不是随意的，能量的转化和转移具有方向性
12．（2023 武进区校级模拟）关于能量和能源的利用，以下说法正确的是（ ）
A．水能、风能和化石能源都是可再生能源
B．太阳能电池是把太阳能转化为内能的装置
C．我国秦山核电站实现了利用核聚变释放的能量来发电
D．电能可以使电灯发光并产生内能，而这些内能无法自动地转化为电能
13．（2023 如东县二模）为应对地球气候变暖，促进可持续发展，在践行节能低碳的今天，应特别重视新能源和可再生能源的开发和利用。如图所示阴影部分对应的能源是（ ）
A．煤炭 B．核能 C．水能 D．风能
14．（2023 汕头二模）在下列叙述中，说法正确的有（ ）
①核能、太阳能都是“一次能源“，也是“可再生能源“
②核电站中的核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备
③太阳能汽车利用太阳能电池把太阳能直接转化成汽车机械能
④导线中电流的迅速变化会在空间激起电磁波
⑤作为载体的电磁波，波速越快，在相同的时间内传递的信息越多
⑥光纤通信中的光纤利用了玻璃材料，核聚变是利用氢核的热核反应
A．①③⑤ B．②④⑥ C．①②③ D．④⑤⑥
15．（2023 武侯区校级模拟）科技是强国的支撑，以下所列我国取得的科技成就中，说法正确的是（ ）
A．人造卫星展开太阳能电池板，可以直接把太阳能转化为电能
B．太阳能电池板接收的太阳能来自于太阳内部裂变释放的能量
C．北斗卫星与汽车导航系统之间通过光缆通讯传播信号的
D．超导光量子计算机中的所有电子器件都是超导体制成的
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