第二十二章能源与可持续发展（含解析） 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

第二十二章能源与可持续发展
一、单选题：本大题共10小题，共20分。
1.如图，太阳能汽车利用太阳能电池将太阳能转化为电能，储存在车上的蓄电池内，为汽车提供动力。下列说法正确的是( )
A. 太阳能是一种不可再生能源
B. 蓄电池为汽车提供动力时，将电能转化为化学能
C. 太阳能汽车不能将接收到的太阳能全部转化为机械能
D. 太阳能汽车将太阳能转化为内能，再将内能转化为动能
2.下列说法中正确的是( )
A. 核能的获得途径只有裂变一种 B. 太阳能属于不可再生能源
C. 永动机的设想符合能量守恒定律 D. 能量的转化或转移是有方向性的
3.能源可按不同方式分类，下列四组能源中，能归入如图所示阴影部分的一组是( )
A. 煤炭、天然气 B. 石油、水能 C. 风能、太阳能 D. 潮汐能、核能
4.人类的发展离不开能源，“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。对于能量和能源，下列说法中正确的是( )
A. 现代生活离不开电，电力是一次能源
B. 提高能量转化效率是“节能减排”的重要措施之一
C. 新能源的开发和利用技术难、成本高，无实用价值
D. 能量既不能创造，也不会消灭，所以不用节约能源
5.长期以来随州人民的生活能源离不开煤、石油、天然气这些，由于这些在自然界中越用越少且有排放污染，人们正在寻找理想能源。随州市的“齐星公司”正在研发太阳能的高效利用。因为太阳能可直接从自然界中获取，因此叫它。太阳能取之不尽又清洁环保!我们期待太阳能的深度开发，我们期待蓝天白云!以上叙述中①、②、③分别是指( )
A. 化石能源、不可再生能源、一次能源 B. 二次能源、可再生能源、一次能源
C. 可再生能源、一次能源、二次能源 D. 化石能源、二次能源、不可再生能源
6.我国是严重缺水的国家，水资源人均占有量只有世界平均值的，是世界上人均水资源最贫乏的国家之一，所以保护水资源、节约用水迫在眉睫，下列做法错误的是( )
A. 工业废水未经过处理直接排放到河水中 B. 洗完菜的水用来冲厕所
C. 使用节水器具 D. 及时修理漏水龙头
7.目前，许多城市的居民使用天然气作为燃料。关于天然气，下列说法正确的是( )
A. 是一次能源，是可再生能源 B. 是一次能源，是不可再生能源
C. 是二次能源，是可再生能源 D. 是二次能源，是不可再生能源
8.家用太阳能热水器的晒水箱内有水40kg，晒水箱接收阳光垂直照射的面积始终是，已知在地球表面，晴天时垂直于太阳光的表面接收到的热辐射为，接收太阳能的效率为，散热损失为，要使水温上升，需要时间为( )
A. 3000s B. 4000s C. 5000s D. 6000s
9.如图所示是北京本地来源分布图．据此，下列措施对减少效果最不明显的是( )
A. 减少汽车的保有量 B. 植树造林
C. 用风能与太阳能发电替代燃煤发电 D. 减少工业生产中二氧化碳的排放
10.2020年6月23日上午，长征三号乙运载火箭将最后一颗北斗三号全球组网卫星送入预定轨道.如图分别为火箭发射升空和卫星在轨道上运行时的情景，有关火箭和卫星的说法：①火箭升空时，燃料的化学能最终部分转化为机械能;②火箭升空过程中只受重力;③卫星通过超声波把信息传回地球;④卫星带有太阳能电池帆板可把太阳能转化为电能.其中正确的是( )
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④
二、填空题：本大题共7小题，共14分。
11.我国核动力潜艇“长城号”利用核反应堆中发生__________选填“核裂变”或“核聚变”提供动力。核能属于__________选填“可再生”或“不可再生”的新能源。
12.贺州市属于风力资源丰富的地区，有许多由风力发电机组成的“风车田”，风力发电机发电是将风能______选填“转移”或“转化”成电能的过程，风能安全清洁，是理想的______选填“可再生”或“不可再生”能源之一。
13.新一代“人造太阳”装置在成都建成并实现首次放电。“人造太阳”利用______选填“聚变”或“裂变”，这种方式释放的核能具有不产生高放射性核废料的优点，属于______选填“可再生”或“不可再生”能源。
14.如图所示为大亚湾核电站发电流程图。在核电站的发电过程中，从核能到电能，图中所示的能量转化顺序是：核能——__________能——__________能——电能。核电站是利用__________的方式来获得核能，人们利用这一获得核能的方式制造了__________弹。
15.家住长沙县乡村的李老师在自家房子的屋顶上安装了一组太阳能电池板，电池板既能发电又能防屋顶漏水，夏季光照充足发电量大时，还能将剩余的电能并入电网。太阳能电池作为一种新能源产品，具有宽广的前景。太阳能电池板工作时将太阳能转化为______能，太阳能的优点是______写出一点即可。
16.大量研究表明，能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从一种形式转化为其他形式，而自然界中能量的总量是______的；但由于能量的转化或转移具有______，因而人类可利用的资源是有限的，所以我们仍然要注意节约能源。
17.芜湖核电项目已正式定址繁昌县芦南镇徐圩村芭茅山．核电站所用的核燃料属于__________选填“可再生”或“不可再生”能源．在反应堆中，核燃料发生__________变释放出大量的核能，最后发电机利用__________原理产生电．芜湖核电项目建成后，四台机组年发电总量约为，这些电能相当于完全燃烧__________kg的烟煤释放出的热量．烟煤的热值为
三、实验探究题：本大题共1小题，共6分。
18.学习了“能量转移的方向性”后，小明和小芳同学为了研究泡沫塑料和棉絮的保温性能好坏，两人设计并做了一个实验。他们用这两种材料分别包着装有热水的密闭烧瓶，让它们自然冷却，利用温度计和计时器定时测量两烧瓶中的水温随时间变化的情况。
为保证实验的准确性，实验前除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和棉絮外，还应考虑影响水温变化的其他因素，即保持烧瓶相同、水的初温相同、环境因素相同和__________相同。
按计划操作，他们实验时测得的数据如下：
时间 0 10 20 30 40 … 150 180
泡沫塑料组
水温 80 64 55 50 41 … 21 20
棉絮组
水温 80 55 41 32 28 … 20 20
分析上表数据可知：他们实验时的室内温度是__________。经过后，泡沫塑料包的烧瓶中水温降低了__________而棉絮包的烧瓶中水温降低了__________，由此可以得出的实验结论是：__________。
除了采用相同的时间内观察水降低的温度来比较这两种材料的保温性能外，根据上表数据你还可以采用__________的方法来比较这两种材料的保温性能。
四、计算题：本大题共1小题，共8分。
19.如图所示为我国西部某地区风力发电的外景。该地区空气密度为，一台风车的轮叶转动时可以形成面积为的圆面。下表给出了在不同风速下一台风车获得的能量。
平均风速 5 10 15 20 25 30
1s内获得的能量 4 8 12 16 20 24
对表格进行分析，你发现风车获得的能量与风速有什么关系
若此地平均风速为，一台这样的风车内获得的风能是多少 这么多能量若有被80 kg、初温为的水吸收，水温可达到多少一个标准大气压下
若某时间内风速为，一台风车工作1h所产生的电能可以供10只“220V 100W”灯泡正常工作8h，求这台风车发电的效率。
五、综合题：本大题共1小题，共10分。
20.阅读下面的短文，回答问题．
太阳能热水器
太阳能热水器具有安全、节能、环保等优点．
如图甲所示，太阳能热水器主要由两部分组成．一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空．如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料．另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通．当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为热能，将管内的水加热．向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动，背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终使整箱水都升高到一定的温度．玻璃吸热管具有吸热保温作用．
玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大，密度变小，受到的浮力________重力．
能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面？简单说明理由．
将质量为100kg的初温为的水加热到，求这些水需要吸收多少热量．【水的比热容是3】
某品牌太阳能热水器集热器面积2，热效率即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的转化为水的热能，该地点太阳辐射到地面的平均功率32即平均每平方米每秒太阳辐射能为3若上一问中水吸收的热量由该热水器提供，需要加热多少小时？
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：A、太阳能可以在自然界源源不断地得到，属于可再生能源，故A错误；
B、蓄电池为汽车提供动力时，将化学能转化为电能，然后电能在转化为其他形式的能，故B错误；
C、由于在能量的转化或转移的过程中存在能量的散失，所以太阳能汽车不能将接收到的太阳能全部转化为机械能，故C正确；
D、太阳能汽车将太阳能转化为电能，再将电能转化为其他形式的能，故D错误。
故选：C。
2.【答案】D
【解析】解：
A、核能的获得途径包括核裂变和核聚变两种，故A错误；
B、太阳能可以在自然界里源源不断地得到，属于可再生能源，故B错误；
C、自然界中能量的总量是守恒的，在转化和转移的过程中不会凭空产生出新的能量来不断推动“永动机”转动，因此永动机违背了能量守恒定律，故C错误；
D、据能量转化和守恒定律可知，能量的转化或转移是具有方向性的，故D正确。
故选：D。
人类利用核能包括核裂变和核聚变两种方式；
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、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，称为不可再生能源；
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；
能量的转化或转移具有方向性。
本题主要考查了有关能量转化和能源利用的相关知识，属于基础知识的考查，难度不大。
3.【答案】C
【解析】略
4.【答案】B
【解析】解：A、电力是二次能源，故A错误；
B、“节能减排”可提高能量转化效率，故B正确；
C、新能源的开发和利用技术难、成本高，但有利用价值，故C错误；
D、有些能量使用以后不可能再被利用，所以要节约资源，故D错误。
故选：B。
本题考查能源的有关知识，属于基础知识，难度不大。
5.【答案】A
【解析】略
6.【答案】A
【解析】工业废水未经过处理直接排放到河水中会造成水污染，故A错误；洗完菜的水用来冲厕所，使用节水器具，及时修理漏水龙头，可以节约用水，故B、C、D正确。
7.【答案】B
【解析】【解析】
解：天然气是化石能源，属于不可再生能源；天然气直接从自然界中取得，是一次能源；
故选：B。
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、地热能、核能；
能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源，如：水能、风能、太阳能、生物质能；
短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源，如：化石能源、核能等。
对能源的分类要了解，知道不可再生能源和一次能源的区别。
8.【答案】B
【解析】解：水温上升需要吸收的热量
；
由于散热损失为，则吸热效率，
根据可知：
需要的时间。
故选：B。
知道水的质量、水的比热容和水温度的升高值，利用吸热公式求水吸收的热量；
知道1s内单位面积上接收到的热量、接收阳光的面积、接受到的总热量，利用求加热时间t。
本题考查学生对热量公式的掌握和运用，会利用晴天时垂直于太阳光的表面接收到的热辐射是本题的关键。
9.【答案】D
【解析】由题图可知，北京本地的最大来源是机动车，所以减少汽车的保有量对减少效果应该最明显，选项A不符合题意．植树造林可以防风固沙，减少空气中的扬尘，有效减少，选项B不符合题意．燃煤可产生大量的粉尘，用风能与太阳能发电替代燃煤发电可有效减少，选项C不符合题意．二氧化碳是气体，是固体颗粒，二者关系不大，故选项D符合题意．
10.【答案】B
【解析】略
11.【答案】核裂变；不可再生
【解析】略
12.【答案】转化 可再生
【解析】解：
发电机发电的过程是其它形式的能转化成电能的过程；
风能安全清洁，能源可从自然界不断获得，且可重复利用，因此是可再生能源，是未来的理想能源之一。
故答案为：转化；可再生。
发电机的发电过程是将其它形式的能转化为电能；能源可从自然界不断获得，或可重复利用的能源，为可再生能源。
本题考查了发电机发电过程的能量转化及风能作为可再生能源的利用，属基础知识的考查。
13.【答案】聚变 不可再生
【解析】解：“人造太阳”利用核聚变的原理工作的；核能不能源源不断从自然界获得，是不可再生能源。
故答案为：聚变；不可再生。
核能的利用有两种：核聚变和核裂变；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。
本题考查了核能的利用、能源的分类，属于基础题。
14.【答案】内；机械；核裂变；原子
【解析】【分析】
此题考查核电站的工作原理和核电站发电过程中的能量转化，是一道基础题。
核电站的核心是核反应堆，它以铀为燃粒，在裂变过程中释放出核能，再通过热交换器变为高温高压的蒸汽，然后利用蒸汽去驱动蒸汽轮机，蒸汽轮机的旋转带动发电机发电；
核电站是利用原子核的裂变来发电的，原子弹也是根据这个原理制成的。
【解答】
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；
核电站是利用裂变方式获得核能，人们利用这一获得核能的方式制造了原子弹。
15.【答案】电 能从自然界源源不断地获得
【解析】解：太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能；
太阳能属于可再生能源，所以能从自然界源源不断地获得，取之不尽用之不竭。
故答案为：电；能从自然界源源不断地获得。
太阳能电池板把太阳能转化成电能，太阳能属于可再生能源，所以能从自然界源源不断地获得。
本题考查了我们对太阳能优点的认识，命题紧贴教材和生活实际，属于中考热点内容。
16.【答案】不变 方向性
【解析】解：能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会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上，在转移和转化过程中，能的总量保持不变。
能量的转化和转移都是具有方向性的，不能反过来转化。
故答案为：不变；方向性。
根据能量守恒定律的内容填空。
能量的转化和转移都是具有方向性的，不能反过来转化。
掌握能量守恒定律，掌握生活中能的转移和转化，同时要注意能量转化过程中的方向性。
17.【答案】不可再生
核裂
电磁感应

【解析】发电量
，
相当于燃烧烟煤质量
答案不可再生 核裂 电磁感应
18.【答案】水的质量 泡沫塑料的保温性能比棉絮好
让两瓶水降低相同的温度，观察所用时间的多少
【解析】略
19.【答案】解：
由表中数据可知，风车获得的能量随风速的增大而增大，并且成倍数的增加，所以风车获得的能量与风速成正比关系；
由表中数据可知，当风速为时，每秒获得的能量为，
所以10分钟获得的风能为：，
由题知，，
，
即：，
解得：，
一个标准大气压下水的沸点为
水的末温：；
由表中数据可知，当风速为时，每秒获得的能量为，
风车工作1小时获得的能量：；
风车工作1小时产生的电能：；
故风车发电的效率：
答：风车获得的能量与风速成正比关系；
台这样的风车10分钟获得的风能是；水温可达到；
这台风车发电的效率为。
【解析】本题主要考查学生对：风力发电的能量转化和燃料燃烧的放热公式的理解和掌握。难度较大，知识点繁琐，容易出错。
分析表中数据发现，风车获得的能量随风速的增大而增大，并且成倍数的增加，据此回答；
已知风速为时，每秒获得的能量和风车工作时间，可以求出10分钟获得的风能；由题知，再根据吸热公式求水的末温注意：一个标准大气压下水的沸点为；
根据上表所提供的数据，可求1h获得的能量；已知灯泡的额定功率和工作时间，根据公式可求灯泡消耗的电能；灯泡消耗的电能与风车产生的电能之比就是这台风车发电的效率．
20.【答案】大于
不能因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水．
水吸收的热量
Q吸21
3
7
设加热时间为t，热水器中的水在时间t内吸热为，因为吸，
所以加热时间

【解析】略
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