第 37 讲《16.3 能源：危机与希望》（分层练习）-2023-2024
学年九年级物理全一册同步精品课堂北师大版）（解析版）
一、单选题
1．如图所示的四种能源中，属于可再生能源的是（ ）
A． 可燃冰
B． 石油
C． 天然气
D． 潮汐能
2．自然界中存在着多种能源，在下列几组能源中，都属于可再生能源的一组是（ ）
A．水能、石油、核燃料 B．煤炭、石油、天然气
C．风能、水能、太阳能 D．风能、地热能、天然气
3．普通白炽灯正常工作时消耗的电能大约有 90%因发热而损失，而新型的 LED 灯发光
时的发热量很少，从而减少了电能的损失，被人们广泛应用于生活之中。将标有“220V15W”
的 LED 灯和“220V15W”的白炽灯分别接入家庭电路中，发现 LED 灯的亮度远高于白炽
灯的亮度。下列说法中正确的是（ ）
A．通过 LED 灯的电流大于通过白炽灯的电流
B．LED 灯的实际功率大于白炽灯的实际功率
C．相同时间内 LED 灯消耗的电能大于白炽灯消耗的电能
D．相同时间内 LED 灯转换成的光能大于白炽灯转换成的光能
4．关于能量的转化，下列叙述中正确的是
A．干电池在工作过程中把电能转化成其他形式的能
B．发电机在工作过程中把电能转化成其他形式的能
C．电视机在工作过程中把电能转化成其他形式的能
D．电动机在工作过程中把其他形式的能转化成电能
5．关于原子、原子核和核能，表述正确的是（ ）
A．原子由质子和电子组成 B．原子核由质子和中子组成
C．核能清洁无污染，利用核能有利无害 D．核能是我国当前利用的最主要能源
6．下列用电器工作时，将电能全部转化为内能的是（ ）
A． 电风扇 B． 电水壶
C． 电视机 D． 洗衣机
7．科技小组的同学们调查发现，北京地区存在几种不同类型的发电站，如图 1 所示。
下列 发电站发电过程中，利用不可再生能源发电的是（ ）
A． B．
C．
D．
8．永久性地解决人类对能源的需求的根本方法是( )
A．充分利用地球上的化石能源
B．改进工艺，提高能源的利用率
C．依靠科学技术，不断开发和利用新能源
D．尽可能地少用能源
9．如图所示，这是一款孔明灯，点燃底部的蜡烛后，它就会自动升空。关于这一过程，
下列说法不正确的是（ ）
A．孔明灯内的空气吸收热量，温度升高 B．孔明灯自动升空不遵循能量守恒定律
C．孔明灯上升过程中将内能转化为机械能 D．孔明灯升空和热机工作原理相同
10．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（ ）
A．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒
B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的
C．在小球的运动中是通过做功的方式使内能增加
D．小球和地面之间发生撞击，所以小球的热量会增加
二、多选题
11．关于信息、材料和能源，以下说法正确的是（ ）
A．我国的火星探测器“天问一号”，是利用电磁波与地面控制中心传输信号的
B．芯片是指含有集成电路的硅片，制造芯片的主要材料是超导体
C．永动机不可能制造成功，因为它违反能量守恒定律
D．煤、石油、天然气等化石能源是可再生能源
12．随着世界性能源危机的日益加剧，一向为人们所唾弃的垃圾也身价倍增，变成了能
源再生的“宝库”。利用垃圾的一种方式就是将垃圾填埋后，通过厌氧发酵产生沼气，这
些沼气燃烧，产生高温燃气，推动汽轮机转动，汽轮机驱动发电机来发电。根据上面的
短文信息可以大体概括为下面的流程简图，则下面说法正确的是（ ）
A．甲为“内能” ， 乙为“机械能”
B．沼气和天然气一样都是清洁性能源，都是可再生性能源
C．从利用垃圾发电的流程简图可知：“能量可以从一种形式转化为另一种形式，且
有一定的方向性”
D．利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比，浪费了能源，增加了环境污染
13．下列关于能量、能源及能量转化的说法中，正确的是
A．天然气、太阳能、风能属于一次能源，电能属于二次能源
B．使用化石能源不会对环境造成污染
C．太阳能汽车利用太阳能电池把太阳能直接转化成汽车的动能
D．汽车散失的热不能收集起来再利用，可以表明能量的转化或转移过程具有方向
性
14．.据澎湃新闻，近日，广西南宁隆生达发电力科技有限公司（简称“隆生达发”）声称
研发出一款“突破能量守恒定律”的电机组，引发争议。该公司官网称，这一技术名为“一
种电容补偿式自循环发电系统”，下列分析正确的是（ ）
A．根据能量守恒定律，装置不可能一直转动下去
B．发电技术突破了能量守恒定律，证明能量可以不守恒
C．如果没有能量补充，装置最终会停下
D．不靠任何能量补充，1 度电可变为 10 度电的装置可以实现
三、填空题
15．热机的发明推动了 17 世纪的工业革命，热机是把 能转化为 能的机器。
到 19 世纪英国物理学家法拉第发现了 现象，进一步揭示了电和磁的联系，导致了
机的发明，实现了电能的大规模的生产。
16．小明书桌上摆放了一个有趣的科学玩具——牛顿摆，如图。当最左边的小球撞击紧
密排列的另外四个球后，最右边的小球向右摆动；当最右边的小球撞击后，最左边的小
球向左摆……，小明发现随着时间的推移两侧小球摆动的幅度越来越小，最后全部静止。
上述现象中，能量是不是逐渐消失了？ 说说你的理由 。
17．目前我县正在兴建的孤山水电站，针对大坝涉及的物理知识，回答：水电站是利用
转化为 能的原理。如果是你负责建设水电站选址，从能量转换角度你将选择如图
所示的地址 （选填“甲”或“乙”）。
18．我国是一个能源相对缺乏的国家，现主要利用的化石能源依靠进口，化石能源是
（选填“可再生”或“不可再生”）能源，它的大量使用会造成环境污染，为了减少环境污
染，我国已经建成了多座利用原子核 （选填“裂变”或“聚变”）释放能量来发电的
核电站；能源使用时要节约是因为能量转化具有 。
19．我们合上手电筒开关。手电筒灯泡发光，此时干电池里的化学能转化为 能，
灯泡消耗 能而主要产生 能。
20．风是地球上的一种自然现象。风能作为一种新型清洁能源，属于 （填“一
次”“二次”）能源。风力发电首先是利用风力带动风车叶片旋转，把风的动能转化为风
轮的机械能，风轮带动发电机发电，风力发电机的原理为 。从能源利用等角
度说说使用风能的优点 （答出一点）。
四、实验题
21．测量物体 A 从斜面滑下的速度，小雨观察物体 A 从斜面滑下的过程中，发现木块
运动速度越来越快，他想：能否测量 A 滑到斜面底端时的速度呢？经过讨论确定了如下
测量和推理方案。
（1）如图甲，让木块从斜面顶端自由滑下，分析可知这个过程中，木块的重力势能Ep
转化为动能Ek ，同时克服摩擦做功Wf ，由此可知木块滑到底端获得的动能Ek = ；
（2）如图乙，用弹簧测力计沿斜面拉动木块从斜面底端匀速上升到顶端，这个过程中，
克服摩擦力做功Wt ，同时木块获得重力势能Ep ，即拉力做功WF = ；
（3）实验还测得弹簧测力计的拉力为 F、木块的质量为 m、斜面长 l、斜面高 h，回顾
学过的物理知识知道，动能和重力势能大小与物体的质量 m、速度 v 和高度 h 有关，于
1 2
是小雨查阅资料，得知动能和重力势能的表达式分别为Ek = mv 和Ep = mgh，请你结2
合上述分析，帮助推导木块自由下滑到斜面底端时的速度 v 的表达式 。
22．为了有效利用太阳能，某兴趣小组对“吸收太阳能多少与物体表面颜色之间的关系”
进行了实验探究，在黑色和白色的塑料袋内装了质量相同的水，插入温度计后系好，放
在太阳光下曝晒，每隔相同时间读出温度计示数，数据记录如下：
塑料 水的质量 温度 t1 温度 t2 温度 t3
初温（℃） ……
袋 （ kg） （℃） （℃） （℃）
黑色 1.0 15.0 22.3 27.8 31.5 ……
白色 1.0 15.0 16.5 17.8 19.0 ……
（1）该小组同学在实验中采用的主要科学研究方法是 法；
（2）白色塑料袋的温度在升高到 t1 时，温度上升了 ℃；
（3）由以上研究可知：太阳能热水器集热管的吸热表面颜色应以 色为宜；
（4）某太阳能热水器的集热管接收太阳能的有效面积为 2米 2 ，若每米 2 的集热管每小
时接收太阳能约 2 106 焦，则该热水器 2 小时内可接收太阳能 焦。
五、科普阅读题
23．阅读短文，回答问题。
氢能助力“绿色冬奥”
2022 年 2 月 4 日，第 24 届冬季奥运会在北京拉开帷幕。作为全球性的体育盛事，北京
冬奥会吸引了全世界的目光，它不仅是运动健儿奋力拼搏的赛场，也是我国绿色低碳技
术创新与应用的盛会。特别是近千辆氢氧燃料电池汽车的应用，打破了历届冬奥会使用
清洁能源车辆的纪录，生动诠释了“绿色冬奥”的理念。
现代工业社会使用的煤炭、石油、天然气都属于化石能源。化石能源在燃烧后会产生污
染物和温室气体，给全球气候带来许多负面影响。相比之下，氢能源有很多优势：通常
情况下，氢气与氧气燃烧后只生成水，对环境非常友好；氢气的热值较高，在相同条件
下，其燃烧释放的能量多于普通燃料。
除了将氢气直接用于燃烧，科学家们还发明了氢氧燃料电池。氢氧燃料电池与普通的电
池相似，都是利用化学反应来提供电能的装置。如图所示，这是氢氧燃料电池的工作原
理图。将氢气送到燃料电池的负极，经过催化剂的作用，氢分解成带正电的氢离子（质
子）和带负电的电子，氢离子穿过质子交换膜，到达燃料电池的正极。而电子是不能通
过质子交换膜的，只能经外电路从负极流向正极，于是外电路中就形成了电流。电子到
达正极后，再与氧气和氢离子重新结合为水，整个过程实现了化学能与电能的转化。
（1）氢能源在能源种类上来讲属于 （选填“一次能源”或“二次能源”）；
（2）氢能源的优势是 ；（写出一条即可）
（3）氢氧燃料电池中，电子在外电路中运动形成的电流方向为 （选填“从负极
到正极”或“从正极到负极”）。第 37 讲《16.3 能源：危机与希望》（分层练习）-2023-2024
学年九年级物理全一册同步精品课堂北师大版）（解析版）
一、单选题
1．如图所示的四种能源中，属于可再生能源的是（ ）
A． 可燃冰
B． 石油
C． 天然气
D． 潮汐能
【答案】D
【详解】A．可燃冰、石油、天然气都是化石能源，需要通过千百万年才能形成，短时
间内不可再生，属于不可再生能源，故 ABC 不符合题意；
D．潮汐能是由于月球的引力产生的，可再生，故 D 符合题意。
故选 D。
2．自然界中存在着多种能源，在下列几组能源中，都属于可再生能源的一组是（ ）
A．水能、石油、核燃料 B．煤炭、石油、天然气
C．风能、水能、太阳能 D．风能、地热能、天然气
【答案】C
【详解】A．水能够源源不断的从自然界得到，属于可再生能源；石油、核燃料不能短
时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故 A 不符合题意；
B．煤炭、石油与天然气都不能短时期内从自然界得到补充，所以都属于不可再生能源，
故 B 不符合题意；
C．风能、水能和太阳能都能够源源不断的从自然界得到，所以都属于可再生能源，故
C 符合题意；
D．风能、地热能都能够源源不断的从自然界得到，属于可再生能源，而天然气不能在
短时期内从自然界得到补充，所以都属于不可再生能源，故 D 不符合题意。
故选 C。
3．普通白炽灯正常工作时消耗的电能大约有 90%因发热而损失，而新型的 LED 灯发光
时的发热量很少，从而减少了电能的损失，被人们广泛应用于生活之中。将标有“220V15W”
的 LED 灯和“220V15W”的白炽灯分别接入家庭电路中，发现 LED 灯的亮度远高于白炽
灯的亮度。下列说法中正确的是（ ）
A．通过 LED 灯的电流大于通过白炽灯的电流
B．LED 灯的实际功率大于白炽灯的实际功率
C．相同时间内 LED 灯消耗的电能大于白炽灯消耗的电能
D．相同时间内 LED 灯转换成的光能大于白炽灯转换成的光能
【答案】D
【详解】ABC．LED 灯和白炽灯额定功率和额定电压相等，则都接入家庭电路时，均
正常发光，则实际功率相等，由 P=UI 可得，两灯电流相等，由 W=Pt 可知消耗电能相
等，故 ABC 错误；
D． 由于 LED 灯的亮度远高于白炽灯的亮度，则可知相同时间内 LED 灯转换成的光能
大于白炽灯转换成的光能，故 D 正确。
故选 D。
4．关于能量的转化，下列叙述中正确的是
A．干电池在工作过程中把电能转化成其他形式的能
B．发电机在工作过程中把电能转化成其他形式的能
C．电视机在工作过程中把电能转化成其他形式的能
D．电动机在工作过程中把其他形式的能转化成电能
【答案】C
【详解】A．干电池在工作过程中把化学能转化成电能，故 A 错误；
B．发电机在工作过程中把其他形式的能转化成电能，故 B 错误；
C．电视机在工作过程中把电能转化成其他形式的能，故 C 正确；
D．电动机在工作过程中把电能转化成机械能、内能等，故 D 错误。
5．关于原子、原子核和核能，表述正确的是（ ）
A．原子由质子和电子组成 B．原子核由质子和中子组成
C．核能清洁无污染，利用核能有利无害 D．核能是我国当前利用的最主要能源
【答案】B
【详解】AB．原子是原子核和核外电子构成的，原子核又是由质子和中子组成的。故 A
错误，B 正确；
C．核废料是具有污染性的，必须妥善保存。故 C 错误；
D．我们当前利用的主要能源还是化学能源。故 D 错误。
故选 B。
6．下列用电器工作时，将电能全部转化为内能的是（ ）
A． 电风扇 B． 电水壶
C． 电视机 D． 洗衣机
【答案】B
【详解】A．电风扇是把电能转化为机械能和内能，故 A 不符合题意；
B．电水壶是把电能全部转化为内能，故 B 符合题意；
C．电视机工作时，电能主要转化为声能、光能和内能，故 C 不符合题意；
D．洗衣机电能转化为机械能，故 D 不符合题意。
故选 B。
7．科技小组的同学们调查发现，北京地区存在几种不同类型的发电站，如图 1 所示。
下列 发电站发电过程中，利用不可再生能源发电的是（ ）
A． B．
C．
D．
【答案】A
【详解】A．燃气电站燃烧可燃气体，燃气属于化石类能源，属于不可再生资源，故 A
符合题意；
BC．利用风能、水能发电，这类能源间接来自太阳能，在自然界循环发展，可循环使
用，属于可再生能源，故 BC 不符合题意；
D．太阳能的寿命对人类来说足够长，所以太阳能可认为是取之不尽、用之不竭的属于
可再生能源，故 D 不符合题意。
故选 A。
8．永久性地解决人类对能源的需求的根本方法是( )
A．充分利用地球上的化石能源
B．改进工艺，提高能源的利用率
C．依靠科学技术，不断开发和利用新能源
D．尽可能地少用能源
【答案】C
【详解】A．化石能源的使用污染环境，且储量有限，不符合题意；
B．提高能源的利用率只能部分解决能源问题，不解决根本问题，不符合题意；
C．依靠科学技术，不断开发和利用新能源，能解决人类的能源使用问题，符合题意；
D．解决能源问题，不是少用能源，因人类的发展需要能源会越来越多，不符合题意。
故选 C。
9．如图所示，这是一款孔明灯，点燃底部的蜡烛后，它就会自动升空。关于这一过程，
下列说法不正确的是（ ）
A．孔明灯内的空气吸收热量，温度升高 B．孔明灯自动升空不遵循能量守恒定律
C．孔明灯上升过程中将内能转化为机械能 D．孔明灯升空和热机工作原理相同
【答案】B
【详解】A．点燃底部的蜡烛后，孔明灯内空气吸收热量，温度升高，故 A 正确，不符
合题意；
B．任何的能量转化和转移都遵循能量守恒定律，因此，孔明灯自动升空也遵循能量守
恒定律，故 B 错误，符合题意；
CD．孔明灯上升过程中，将蜡烛燃烧释放的内能转化为孔明灯的机械能；热机是将内
能转化为机械能的机器，由此可知孔明灯升空和热机的工作原理相同，故 CD 正确，不
符合题意。
故选 B。
10．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（ ）
A．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒
B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的
C．在小球的运动中是通过做功的方式使内能增加
D．小球和地面之间发生撞击，所以小球的热量会增加
【答案】C
【详解】A．由图可知，小球运动过程中弹起的高度越来越小，说明重力势能越来越小，
同时速度越来越慢，也就是动能越来越小，所以小球的机械能减少；机械能减少的原因
是克服与空气摩擦做功，与地面撞击做功，将机械能转化成了部分内能，但能量的总量
是守恒的，故 A 错误；
BC．在小球的运动中，与空气摩擦做功或与地面撞击做功，有一部分机械能转化成了
内能，所以小球的机械能总量会减小，故 B 错误，C 正确；
D．小球和地面之间发生撞击，所以小球的内能会增加，热量是一个过程量，不能说热
量增加，故 D 错误。
故选 C。
二、多选题
11．关于信息、材料和能源，以下说法正确的是（ ）
A．我国的火星探测器“天问一号”，是利用电磁波与地面控制中心传输信号的
B．芯片是指含有集成电路的硅片，制造芯片的主要材料是超导体
C．永动机不可能制造成功，因为它违反能量守恒定律
D．煤、石油、天然气等化石能源是可再生能源
【答案】AC
【详解】A．电磁波可以传递信息而且可以在真空中传播，我国的火星探测器“天问一
号”，是利用电磁波与地面控制中心传输信号的，故 A 正确；
B．制造芯片的主要材料是半导体，故 B 错误；
C．自然界的所有现象都遵循能量守恒定律，永动机不可能制造成功，因为它违反能量
守恒定律，故 C 正确；
D．煤、石油、天然气等化石能源消耗后短期内很难从自然界得到补充，是不可再生能
源，故 D 错误。
故选 AC。
12．随着世界性能源危机的日益加剧，一向为人们所唾弃的垃圾也身价倍增，变成了能
源再生的“宝库”。利用垃圾的一种方式就是将垃圾填埋后，通过厌氧发酵产生沼气，这
些沼气燃烧，产生高温燃气，推动汽轮机转动，汽轮机驱动发电机来发电。根据上面的
短文信息可以大体概括为下面的流程简图，则下面说法正确的是（ ）
A．甲为“内能” ， 乙为“机械能”
B．沼气和天然气一样都是清洁性能源，都是可再生性能源
C．从利用垃圾发电的流程简图可知：“能量可以从一种形式转化为另一种形式，且
有一定的方向性”
D．利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比，浪费了能源，增加了环境污染
【答案】AC
【详解】A．燃料的化学能通过燃烧转化为内能，又通过汽轮机做功，把内能转化为机
械能，然后带动发电机发电，使机械能转化为电能。甲为“内能” ， 乙为“机械能”，故
A 正确；
B．垃圾的产生是不可避免的，因此利用垃圾填埋后产生的沼气发电是可以实现循环利
用的，属可再生能源。天然气不可以进行第二次利用，天然气不是可再生能源，故 B 错
误；
C．利用垃圾发电的流程简图可知，能量可以从一种形式转化为另一种形式，且有一定
的方向性，故 C 正确；
D．利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比，节约了能源，减少了环境污染，故
D 错误。
故选 AC。
13．下列关于能量、能源及能量转化的说法中，正确的是
A．天然气、太阳能、风能属于一次能源，电能属于二次能源
B．使用化石能源不会对环境造成污染
C．太阳能汽车利用太阳能电池把太阳能直接转化成汽车的动能
D．汽车散失的热不能收集起来再利用，可以表明能量的转化或转移过程具有方向
性
【答案】AD
【详解】A．天然气、太阳能、风能可以直接从自然界中取得，属于一次能源，电能是
经过加工取得的能源属于二次能源，故 A 说法正确；
B．化石能源在消耗中会放出大量的有害气体，能源的负面影响主要是造成了环境的污
染以及生态的破坏，故 B 错误；
C．太阳能汽车利用太阳能电池，先把太阳能转化为电能，而后再将电能转化为汽车的
动能，故 C 错误；
D．能量的转移和转化具有方向性，所以汽车散失的热不能收集起来再利用表明能量转
化过程具有方向性，故 D 正确；
故选 AD。
14．.据澎湃新闻，近日，广西南宁隆生达发电力科技有限公司（简称“隆生达发”）声称
研发出一款“突破能量守恒定律”的电机组，引发争议。该公司官网称，这一技术名为“一
种电容补偿式自循环发电系统”，下列分析正确的是（ ）
A．根据能量守恒定律，装置不可能一直转动下去
B．发电技术突破了能量守恒定律，证明能量可以不守恒
C．如果没有能量补充，装置最终会停下
D．不靠任何能量补充，1 度电可变为 10 度电的装置可以实现
【答案】AC
【详解】AC．根据能量守恒定律，该装置工作过程总会因为机械摩擦等原因，有一部
分能量会转化为内能损失掉，如果没有能量补充，装置最终会停下，不可能一直转动下
去，故 AC 正确；
B．能量守恒定律是自然界最基本的规律，任何机械在任何时候都要遵守能量守恒，故
C 错误；
D．根据能量守恒定律，能量不会凭空消失，也不会凭空产生，不靠任何能量补充，1
度电不可变为 10 度电，故 D 错误。
故选 AC。
三、填空题
15．热机的发明推动了 17 世纪的工业革命，热机是把 能转化为 能的机器。
到 19 世纪英国物理学家法拉第发现了 现象，进一步揭示了电和磁的联系，导致了
机的发明，实现了电能的大规模的生产。
【答案】 内 机械 电磁感应 发动机
【详解】考点：发电机的构造和原理；能量转化的现象；热机．
专题：应用题．
分析：①利用内能做功的机器叫做热机．热机工作的过程就是内能转化为机械能的过
程．
②法拉第发现了电磁感应现象，电磁感应现象就是发电机的原理．
解答：解：热机是把内能转化为机械能的机器．英国物理学家法拉第发现了电磁感应现
象，进一步提示了电和磁的联系，导致了发电机的发明．
故答案为内；机械；电磁感应；发电．
点评：此题主要考查热机和发电机的原理．能理解热机工作过程中能量的转化及发电机
的原理是解决该题的关键．
16．小明书桌上摆放了一个有趣的科学玩具——牛顿摆，如图。当最左边的小球撞击紧
密排列的另外四个球后，最右边的小球向右摆动；当最右边的小球撞击后，最左边的小
球向左摆……，小明发现随着时间的推移两侧小球摆动的幅度越来越小，最后全部静止。
上述现象中，能量是不是逐渐消失了？ 说说你的理由 。
【答案】 不是 见解析
【详解】[1][2]小球在空气中运动以及和其它小球碰撞过程中，一部分机械能转化成了
小球与空气的内能，导致小球的机械能不断变小，因而摆动的幅度会越来越小。
17．目前我县正在兴建的孤山水电站，针对大坝涉及的物理知识，回答：水电站是利用
转化为 能的原理。如果是你负责建设水电站选址，从能量转换角度你将选择如图
所示的地址 （选填“甲”或“乙”）。
【答案】 机械 电 乙
【详解】[1][2]水电站的工作原理是水下落时重力势能转化为的动能，推动水轮机转动，
转化为电能。
[3]建设水电站选址时，从能量利用角度来看，选择图所示的乙址；原因是乙址与甲址相
比，乙址的地势低，与水库的水位落差更大；在水的质量一定时，以乙址为参照面，水
库中的水相对于乙址的重力势能更大，下落时，转化成的动能更多，推动水轮机发的电
也更多。
18．我国是一个能源相对缺乏的国家，现主要利用的化石能源依靠进口，化石能源是
（选填“可再生”或“不可再生”）能源，它的大量使用会造成环境污染，为了减少环境污
染，我国已经建成了多座利用原子核 （选填“裂变”或“聚变”）释放能量来发电的
核电站；能源使用时要节约是因为能量转化具有 。
【答案】 不可再生 裂变 方向性
【详解】[1]化石能源消耗完短期内不能从自然界中得到补充，是不可再生能源。
[2]核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的。
[3]能源使用时要节约是因为能量转化具有方向性。
19．我们合上手电筒开关。手电筒灯泡发光，此时干电池里的化学能转化为 能，
灯泡消耗 能而主要产生 能。
【答案】 电 电 光
【详解】[1][2][3]由生活经验可知，手电筒灯泡发光，此时干电池里的化学能转化为电
能，灯泡把消耗的电能主要转化为光能。
20．风是地球上的一种自然现象。风能作为一种新型清洁能源，属于 （填“一
次”“二次”）能源。风力发电首先是利用风力带动风车叶片旋转，把风的动能转化为风
轮的机械能，风轮带动发电机发电，风力发电机的原理为 。从能源利用等角
度说说使用风能的优点 （答出一点）。
【答案】 一次 电磁感应 风能为洁净能源，是可再生环保能源
【详解】[1]风能是可以直接从自然界中获取的能源，叫做一次能源。
[2]风力发电机借助风力吹动发电机的轮叶片转动，从而产生电能，即消耗机械能产生电
能，故是利用电磁感应现象的原理来工作的。
[3]风能为洁净的能量来源，是可再生的环保能源。
四、实验题
21．测量物体 A 从斜面滑下的速度，小雨观察物体 A 从斜面滑下的过程中，发现木块
运动速度越来越快，他想：能否测量 A 滑到斜面底端时的速度呢？经过讨论确定了如下
测量和推理方案。
（1）如图甲，让木块从斜面顶端自由滑下，分析可知这个过程中，木块的重力势能Ep
转化为动能Ek ，同时克服摩擦做功Wf ，由此可知木块滑到底端获得的动能Ek = ；
（2）如图乙，用弹簧测力计沿斜面拉动木块从斜面底端匀速上升到顶端，这个过程中，
克服摩擦力做功Wt ，同时木块获得重力势能Ep ，即拉力做功WF = ；
（3）实验还测得弹簧测力计的拉力为 F、木块的质量为 m、斜面长 l、斜面高 h，回顾
学过的物理知识知道，动能和重力势能大小与物体的质量 m、速度 v 和高度 h 有关，于
1 2
是小雨查阅资料，得知动能和重力势能的表达式分别为Ek = mv 和Ep = mgh，请你结2
合上述分析，帮助推导木块自由下滑到斜面底端时的速度 v 的表达式 。
【答案】 Ep -W f W + E v
4mgh - 2Fl
t p =
m
【详解】(1)[1]木块下滑过程中，重力势能转化为动能和内能，所以动能等于重力势能
减去内能，由此可知木块滑到底端获得的动能
Ek = Ep -W f
(2)[2]用弹簧测力计沿斜面拉动木块从斜面底端匀速上升到顶端，这个过程中，拉力做
的功等于克服摩擦力做功与克服重力做功之和，即拉力做功
WF = Wt + Ep
(3)[3]用弹簧测力计沿斜面拉动木块从斜面底端匀速上升到顶端时，拉力做的功等于克
服摩擦力做功与克服重力做功之和，即
Fl = mgh +Wf
所以克服摩擦力做功为
Wf = Fl - mgh
木块自由下滑到斜面底端时，重力势能转化为动能和内能，而摩擦力大小不变，故沿斜
面上升时克服摩擦力做的功等于下滑时重力势能转化的内能，所以
mgh 1= mv2 + Fl - mgh
2
可得
v 4mgh - 2Fl=
m
22．为了有效利用太阳能，某兴趣小组对“吸收太阳能多少与物体表面颜色之间的关系”
进行了实验探究，在黑色和白色的塑料袋内装了质量相同的水，插入温度计后系好，放
在太阳光下曝晒，每隔相同时间读出温度计示数，数据记录如下：
塑料 水的质量 温度 t1 温度 t2 温度 t3
初温（℃） ……
袋 （ kg） （℃） （℃） （℃）
黑色 1.0 15.0 22.3 27.8 31.5 ……
白色 1.0 15.0 16.5 17.8 19.0 ……
（1）该小组同学在实验中采用的主要科学研究方法是 法；
（2）白色塑料袋的温度在升高到 t1 时，温度上升了 ℃；
（3）由以上研究可知：太阳能热水器集热管的吸热表面颜色应以 色为宜；
（4）某太阳能热水器的集热管接收太阳能的有效面积为 2米 2 ，若每米 2 的集热管每小
时接收太阳能约 2 106 焦，则该热水器 2 小时内可接收太阳能 焦。
【答案】 控制变量 1.5 黑 8 106
【详解】（1）[1]当被研究问题受多个因素影响时，研究问题和某一个因素的关系时要控
制其他因素一定，这种方法叫控制变量法。在黑色和白色的塑料袋内装了质量相同的水，
插入温度计后系好，放在太阳光下曝晒，每隔相同时间读出温度计示数, 该小组同学在
实验中采用的主要科学研究方法是控制变量法。
（2）[2]根据表中数据，白色塑料袋的温度在升高到 t1 时，温度上升了
Δt =16.5°C -15.0°C =1.5°C
（3）[3]由以上研究可知，在相同条件下，黑色物体吸收太阳能的本领强，故太阳能热
水器集热管的吸热表面颜色应以黑色为宜。
（4）已知某太阳能热水器的集热管接收太阳能的有效面积为 2米 2 ，若每米 2 的集热管
每小时接收太阳能约 2 106 焦，则该热水器 2 小时内可接收太阳能
W = 2 2 2 106 J=8 106 J
五、科普阅读题
23．阅读短文，回答问题。
氢能助力“绿色冬奥”
2022 年 2 月 4 日，第 24 届冬季奥运会在北京拉开帷幕。作为全球性的体育盛事，北京
冬奥会吸引了全世界的目光，它不仅是运动健儿奋力拼搏的赛场，也是我国绿色低碳技
术创新与应用的盛会。特别是近千辆氢氧燃料电池汽车的应用，打破了历届冬奥会使用
清洁能源车辆的纪录，生动诠释了“绿色冬奥”的理念。
现代工业社会使用的煤炭、石油、天然气都属于化石能源。化石能源在燃烧后会产生污
染物和温室气体，给全球气候带来许多负面影响。相比之下，氢能源有很多优势：通常
情况下，氢气与氧气燃烧后只生成水，对环境非常友好；氢气的热值较高，在相同条件
下，其燃烧释放的能量多于普通燃料。
除了将氢气直接用于燃烧，科学家们还发明了氢氧燃料电池。氢氧燃料电池与普通的电
池相似，都是利用化学反应来提供电能的装置。如图所示，这是氢氧燃料电池的工作原
理图。将氢气送到燃料电池的负极，经过催化剂的作用，氢分解成带正电的氢离子（质
子）和带负电的电子，氢离子穿过质子交换膜，到达燃料电池的正极。而电子是不能通
过质子交换膜的，只能经外电路从负极流向正极，于是外电路中就形成了电流。电子到
达正极后，再与氧气和氢离子重新结合为水，整个过程实现了化学能与电能的转化。
（1）氢能源在能源种类上来讲属于 （选填“一次能源”或“二次能源”）；
（2）氢能源的优势是 ；（写出一条即可）
（3）氢氧燃料电池中，电子在外电路中运动形成的电流方向为 （选填“从负极
到正极”或“从正极到负极”）。
【答案】 二次能源 见解析 从正极到负极
【详解】（1）[1]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。因为氢能源无法从自然界直接
获取，所以氢能源是二次能源。
（2）[2]根据短文内容可找出氢能源的优势：通常情况下，氢气与氧气燃烧后只生成水，
对环境非常友好；氢气的热值较高，在相同条件下，其燃烧释放的能量多于普通燃料。
（3）[3]氢氧燃料电池中，电子从负极出发到正极，电流的方向与负电荷定向移动的方
向相反，由此可判断在此电池电子在外电路中运动形成的电流方向是从正极到负极。
