2025中考九年级物理能源与可持续发展专题复习学案及典型习题(含详解）
文档属性
| 名称 | 2025中考九年级物理能源与可持续发展专题复习学案及典型习题(含详解） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 9.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-02-10 10:01:46 | ||
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文档简介
2025中考九年级物理能源与可持续发展专题复习学案及典型习题
一、知识清单+方法清单
模块一 能源
一、人类利用能源的历程
1. 能量
（1）能量：物质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 。
（2）多种形式的能的能量
①机械能：物体由于运动或由于高度而具有的能量是 能；
②内能：物体由于内部分子的热运动和分子间作用力而对应的能量是 能；
③化学能：火柴燃烧是化学变化,食物在人体内也发生了化学变化，化学变化中伴随着能量的转化，因此火柴和食物也具有一种能，我们称为化学能；
④电能：电荷的定向移动形成电流，电流流过用电器会做功，所以它具有 能；
⑤核能：核反应是原子核发生了变化，由核反应而产生的能量我们称为 能（也叫原子能）。
2. 能源
（1）能源：能够提供 的物质资源叫做能源。煤、石油、天然气是当今世界的主要能源。
（2）能源的种类
①化石能源：我们使用的煤、 、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，称为化石能源。化石能源是当今世界的 能源（选填“主要”或“次要”）。
②生物质能：由生命物质提供的能量称为生物质能。生物质能可以理解为生物机体物质发生化学变化时释放的能量。例如食物分解和柴薪燃烧等都提供了生物质能。
③太阳能：由太阳辐射提供的能量。
④水能、风能：由自然界中的流水和风提供的能量。
⑤地热能：由地球内部提供的一种内能。
3. 人类利用能源的历程
（1）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。柴薪燃烧时的能量转化：化学能→ 能。
（2）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，直接导致了第二次能源革命，使人类进入工业化社会。蒸汽机工作时的能量转化：化学能→内能→ 能。
（3）电能的利用
19世纪初，根据 原理，发明了发电机，使化石能源转换成更加便于输送和利用的电能，电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。
电能的优点：①电能便于输送。②电能便于转化：电能通过用电器可以比较方便地转化为机械能、化学能光能、内能等其他形式的能量，为人类所用。
发电机的能量转化： 能→电能。
（4）核能的利用：20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置—— ，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。核能发电的能量转化：核能→电能。
4. 能源的分类
（1）按照获取方式分为： 能源和 能源。
①一次能源：可以 从自然界获得的能源称为一次能源。化石能源是一次能源，其他常见的一些能源，如风能、水能、太阳能、地热能、核能等也都是一次能源。
②二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗 能源才能得到的能源称为二次能源。常见的二次能源： 能、汽油、柴油、酒精等。
（2）按照对环境的影响分为： 能源和污染能源。
太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等都属于清洁能源；煤、石油、柴薪等都属于污染能源。
（3）按照人类开发早晚分为：常规能源和 能源。
煤、石油、天然气及水能等属于 能源；核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能、生物质能等属于 能源。
（4）按照是否可再生分为：可再生能源和不可再生能源。
①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 能源。
②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 能源。
二、21世纪的能源趋势
1. 能源危机：近几十年来，由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源消耗增长速度明显
（选填“加快”或“减慢”）。目前作为人类主要能源的化石能源储量并不丰富，而且化石能源开发利用后不能 。
2. 解决能源问题的出路：面对目前的能源趋势，解决能源问题的主要出路有：一是提高能源的利用率，做到科学开发，节约使用；二是开发和利用新能源，如太阳能、风能、地热能等。
考向 能源及其分类
【例题1】（2024·山东聊城·中考真题）2024年5月21日，全球首个陆上商用模块式小型核反应堆“玲龙一号”的主控室正式启动。核反应堆通过 （选填“核聚变”或“核裂变”）产生惊人的能量，核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
方法技巧 1. 能源与能量的区别和联系 （1）能源：能够提供能量的物质资源叫做能源，本质是可以提供某种形式能量的物质。 （2）能量：物体做功本领的量度，本质是：与物质及其运动相联系，不同形式的运动对应着不同形式的能量，如机械能、电能、内能、化学能等。 （3）联系：能源的利用过程，实质上就系是能量的转化和转移的过程。 2. 能源有不同的分类标准：能源除按能否直接从自然界获得分为一次能源与二次能源外，还有以下几种分类情况。 （1） 按对环境的影响可分为清洁能源和污染能源。 ①清洁能源指不排放污染物的能源，如太阳能、电能、水能、地热能等; ②污染能源指人类在利用过程中会污染环境的能源，如煤、石油、天然气等。 （2）按人类开发早晚和使用情况可分为常规能源和新能源。 ①常规能源指已经大规模生产和广泛利用的能源，如煤、石油、天然气及水能等; ②新能源指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如核能、太阳能、潮汐能、地热能等。
【训练1-1】可燃冰是一种绿色清洁能源。可燃冰属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。在北方山地区域，风力发电机随处可见，电能属于 （ 选填“一次”或“二次”）能源。
【训练1-2】（2023·山东淄博·中考真题）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
【训练1-3】为响应节能减排、低碳生活，电动汽车已进入千家万户。如图甲为某国产品牌的电动汽车正在充电桩充电。充电桩充电时的电压为220V，电流为40A，充电耗时为10h，汽车电池所容纳的电能从零变为80kW·h。充电时发现线路及设备发热较为明显，可等效为如图乙的发热电阻R线串联于电路中，且认为能量损失均为发热电阻所致。求：
（1）电能属于 （选填“一次能源”或“二次能源”）；
（2）充电过程中，电流所做的功和充电效率η；
（3）发热电阻R线的阻值及充电过程中汽车电池两极之间电压。
模块二 核能
一、核能
1. 原子、原子核的组成
（1）原子由 和核外电子构成，其中原子核带 电，核外电子带 电。
（2）原子核由 和 组成，质子带正电荷，其电荷量跟电子的电荷量相等，中子不带电，整个原子不显电性，如右图所示是碳原子的结构示意图。
2. 核能
（1）核能：质量较大的原子核发生 或者质量较小的原子核相互 ，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。
（2）释放核能的方式：核 和核 。
二、裂变
1. 裂变：1934至1938年，科学家先后用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，发现一个核分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出大量的能量。奇妙的是，铀235核在分裂成两个别的原子核的时候，又放出2至3个中子。核裂变的能量巨大，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。
核裂变示意图 链式反应示意图
2. 链式反应：当中子轰击铀核时，铀核发生 ，释放大量核能的同时产生出几个新的 ，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，释放出大量核能，这就是链式反应。
3. 裂变的应用
（1）原子弹：链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变，释放出极大的 。原子弹就是根据这一原理制造的。
（2）核电站：核电站利用裂变产生的核能发电，它的核心设备是 。1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。
①核反应堆：核反应堆是原子核发生链式反应的场所，它能够控制链式反应的速度，缓慢、平稳地释放 的装置。
②核电站的工作原理及能量转化
核电站将反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核电站发电时的能量转化情况： 能→ 能→ 能→ 能。
③我国的核电站：我国已经自主设计、制造出具有世界先进水平的核电站。其中“华龙一号”核电站在30余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上，根据中国和全球最新安全要求，研发的先进百万千瓦级压水堆核电技术，具有完全自主知识产权的三代压水堆核电创新成果。
三、聚变
1. 聚变：将某些质量很 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——氦核，会释放出巨大的 ，这就是聚变。
2. 氢弹：氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。
四、核能的利用
1. 核能的优点：核能十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足，使用核能大大地节约了常规能源。核能能够解决能源分布不均衡的问题。
2. 核能的缺点：|①核能属于一次能源，且会越用越少。②核废料存在核污染，产生核辐射，会对地球生物造成伤害。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。
3. 核电站应用地域：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区，避免对人育造成伤害。
4. 核废料处理：深埋在人烟稀少的地方。
考向01 原子、原子核的组成
【例题1】关于原子核和核能，下列说法正确的是（ ）
A．原子核是由电子、质子和中子组成
B．核能的使用不会对人类产生危害
C．现有核电站利用核裂变释放的能量来发电
D．氢弹爆炸时的链式反应是可控的
方法技巧 类比法理解原子的核式结构 如图所示，原子的核式结构与太阳系类似：太阳系的中心是太阳，其他行星围绕太阳运行；原子的中心是原子核，在原子核的周围有一定数目的电子在绕核运动。
【训练1-1】若把原子、原子核、电子看成球体，原子半径的数量级为10-10m， 原子核半径的数量级为10-15m，电子半径的数量级小于10-9nm。按尺度从大到小的排序是（ ）
A．原子 原子核 电子 B．电子 原子 原子核
C．原子核 原子 电子 D．原子 电子 原子核
【训练1-2】依据卢瑟福的“行星模型”理论，在原子核外绕核高速旋转的粒子是（ ）
A．质子 B．电子 C．中子 D．核子
【训练1-3】原子的中心是原子核，周围有电子绕核运动，如图是四种原子的结构示意图。根据下图，你认为下列说法正确的是（ ）
A．原子的电子数和中子数相等
B．所有原子核的中子数与质子数一定相等
C．所有的原子都一定是由电子、质子、中子组成
D．原子核所带的正电荷与核外所有电子所带的负电荷在数量上相等
考向02 裂变 聚变 核能
【例题2】（2024·陕西·中考真题）原子由原子核和 构成。原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国自主设计、建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫做核 （选填“裂”或“聚”）变。
【训练2-1】原子核分裂或聚合，可以释放出巨大的能量，这种能量叫作 。用中子轰击比较大的原子核，使其变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，这是原子核的 。两个质量很小的原子核，在一定条件下结合成一个新的原子核，会释放出更大的核能，这就是原子核的 ，氢弹就是利用这种变化制成的。
【训练2-2】（多选题）（2024·广西·中考真题）“华龙一号”核电机组落户广西防城港。下列关于核能的说法正确的有（ ）
A．核能是可再生能源 B．核能是不可再生能源
C．核能发电利用核聚变原理 D．核电站将核能最终转化为电能
【训练2-3】中国物理学家钱三强与何泽慧等合作，在利用中子打击铀的实验中，观察到三分裂变和四分裂变现象。如图，为某种核反应示意图，这属于核 变，核电站的核反应堆就是利用该反应释放核能的设备；氢弹利用的是核 变在瞬间释放的能量。（选填“裂”或“聚”）
模块三 太阳能
一、太阳——巨大的“核能火炉”
1. 太阳的结构：如图所示，从内到外依次是太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气 。
2. 太阳能的来源——氢核聚变：在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的 能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，核心温度高达1500万摄氏度，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。
3. 太阳能的传递——热辐射：太阳距地球1.5亿千米，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。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°C，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以 和 的形式向四周辐射开去。
二、太阳是人类能源的宝库
1. 地球上大多数能源来自于太阳能：由于化石能源、水能、风能、生物质能等都是来太阳能，所以说太阳是人类能源的宝库。人类利用这些能量，实际上都是间接地利用 能。
2. 化石能源的形成：远古时期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 和煤。在石油形成过程中还放出 。
三、太阳能的利用
1. 利用太阳能的四个渠道
（1）绿色植物的“光化转换”。通过植物的光合作用（被植物、微生物吸收）将太阳能储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等形式释放出来，实现光能转化为 能。
（2）空气水分的“光机转换”。由于太阳的热辐射，使大气和水分升腾循环，再通过风、雨等形式释放出来，实现光能转化为 能。
（3）被海洋吸收，成为海洋 能。
（4）直接被人们利用。太阳能的直接利用有光电转换和光热转换；间接利用有光化转换。
①光电转换：如利用太阳能电池，直接把太阳能转变成 能。
②光热转换：利用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质，把太阳能直接转化为 能。
③光化转换：光化转换是指把太阳能转化为 能，储存在生物质内。比如绿色植物的生长就是靠太阳能转化的化学能，所以通过光合作用的植物把太阳能转化为化学能。
2. 太阳能的优缺点
（1）优点
①太阳能取之不尽、用之不竭，是人类可以利用的最丰富的永久性能源。
②太阳能分布广阔，不需要挖掘、开采和运输。
③太阳能是一种清洁能源，使用时没有污染。
（2）缺点
①太阳能到达地球上非常分散，接收装置的面积大，造价高。
②太阳能的利用受气候、昼夜的影响很大。因此必须有贮存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使造价增加。
③太阳能电池的成本高，而且每个太阳能电池产生的电压较 （选填“高”或“低”）。
3. 核能、潮汐能与地热能不是太阳能
（1）潮汐能 来源于太阳能。潮汐能是因月球引力的变化引起潮汐现象，导致海平面周期性升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量。
（2）地热能 来源于太阳能。地热能来源于地球熔融岩浆和放射性物质衰变，这部分能量通过地壳运动被推压到地面，从而被发现和利用。
（3）核能 来源于太阳能。是来自于原子核内部裂变或聚变释放的能量。（以上均选填“是”或“不是”）
考向 太阳能 太阳能的利用
【例题1】（2024·四川宜宾·中考真题）太阳是人类能源的宝库。在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的核能。太阳能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
方法技巧 注意两个易错点，正确解答有关太阳能的问题 易错点一：利用太阳能的方式有直接利用和间接利用两种。 易错点二：目前，直接利用太阳能的方式有光热转换和光电转换。在解题时，要根据题目的情景来确定是哪种转换方式。
【训练1-1】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
【训练1-2】（2023·湖南株洲·中考真题）太阳是人类能源的宝库，太阳能（ ）
A．是可再生能源 B．是二次能源
C．不是未来的理想能源之一 D．来自太阳内部的核裂变
【训练1-3】（2023·湖北十堰·中考真题）某居民楼顶安装有太阳能电池板和太阳能热水器。若太阳能热水器工作效率为η，每小时可接收太阳能Q，使热水器内水温升高Δt，水的比热容为c水。下列说法正确的是（ ）
A．太阳能是不可再生能源
B．太阳能电池将接收的太阳能全部转化为电能
C．太阳能热水器将太阳能转化为内能
D．该热水器内水的质量为
模块四 能源与可持续发展
一、能量转移和能量转化的方向性
1. 能量的转移具有方向性：在热传递的过程中，热量只能自发地从高温物体转移到 温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体，所以能量的转移具有 性。
2. 能量的转化具有方向性
火力发电厂把煤中贮存的化学能转化为电能，供生产和生活用。用电器将电能转化为内能、光能、机械能多种形式的能后，但是这些能量无法再变回可以被利用的能源。
汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的 能，但这些能量不能自动地收集起来再次驱动汽车。这些能量虽然没有消失，但也不能再被我们利用。
3. 结论：能量的转移和转化具有方向性。
4. 节约能源：实际上，能量的转化、能量的转移，都是有方向性的，人们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。有些能量可以利用，有些则不能。能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。
二、能源消耗对环境的影响
人类消耗各种能源时给自己带来了便利，但不可避免地对环境造成影响，对环境造成污染。
1. 能源消耗对环境的影响，主要体现在以下几个方面
（1）热污染：化石能源通过燃烧转化为内能，相当一部分内能没有被有效利用，从而造成了热污染。汽车尾气是造成空气污染和城市热岛效应的罪魁祸首之一。
（2）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、金属构件造成危害。
（3）地质影响：使用柴薪能源除会造成空气污染、产生废物外，还会加剧水土流失和沙漠化。
（4）有害辐射：作为第三次能源革命的标志一核能的开发和利用，也不是绝对清洁和安全的，如遇到特殊情况（如地震）发生核泄漏时，会对环境造成有害辐射。
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，保持与自然环境的和谐与平衡。
三、能源与可持续发展
1. 可持续发展的两个方向：能源的利用要考虑持续性发展，既要满足当代人的需要，又要考虑后代人的需求。
（1）提高能源的 ，减少在能源使用中对环境的破坏。
（2）开发和利用新的 能源。
2. 不可再生能源和可再生能源
（1）不可再生能源： 、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。由于全世界能源的消耗逐年上涨，这些不可再生能源会在不太长的时间内消耗殆尽。
（2）可再生能源：像风能、 能、 能等能源可以在自然界里源源不断地得到，所以把它们称为可再生能源。可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。
3. 未来理想能源
未来理想能源须满足的条件：
（1）必须足够丰富，可以保证长期使用；
（2）必须足够便宜，可以保证多数人用得起；
（3）相关技术要成熟，可以保证大规模使用；
（4）必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
4. 我国新能源开发和利用的一些实例
（1）敦煌光伏电站吸热塔；（2）河南黄河小浪底发电工程；（3）新疆达坂城风力发电；（4）秦山核电站；（5）羊八井地热电站；（6）蓝鲸一号南海开采可燃冰等。
考向01 能量转移和转化的方向性
【例题1】（2024·江西·中考真题）某同学用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，这是通过
的方式改变物体的内能，在这种内能改变的过程中，内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，说明能量在转移过程中具有 性。
【训练1-1】（2024·吉林长春·中考真题）生物航煤是以动植物油脂、餐饮废油等为原料生产的航空燃油。6月5日，国产大飞机C919加注了我国自主研发的生物航煤，成功完成试飞任务。
（1）若C919飞行用时，则C919的飞行速度为 km/h ；
（2）生物航煤燃烧时将化学能转化为内能，但内能不能自发地转化为化学能，说明能量的转化具有 ；在能量转化和转移的过程中，能量的总量 。
【训练1-2】（2024·四川成都·中考真题）三峡水电站是当今世界上装机容量最大的水电站，三峡大坝横跨长江，雄伟壮丽（如图）。下列说法正确的是（ ）
A．水力发电是将电能转化为机械能
B．水能是一次能源，电能是二次能源
C．利用大坝提高水位的目的是储蓄更多内能，用来发电
D．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性
考向02 能源消耗对环境的影响
【例题1】（2024·烟台·中考真题）节约资源和保护环境是我国的基本国策，2024年5月13日至19日为全国节能宣传周，主题是“绿色转型，节能攻坚”。下列叙述不符合节能环保要求的是（ ）
A．重复使用节能环保购物袋，减少使用一次性用品
B．短距离上下楼不乘电梯，尽量减少电梯使用
C．公共建筑夏季室内空调温度设置一般不低于26℃
D．手机充完电后，不必拔下充电器
方法技巧 1. 为了减少能源消耗对环境的影响，人们常采取以下技术： （1）改变能源结构：发展清洁能源，如太阳能、风能等，减少对化石燃料的依赖。 （2）提高能源利用率：通过技术进步和管理措施，提高能源使用效率，减少浪费。 （3）发展清洁技术：采用清洁燃烧技术和尾气处理技术，减少污染物的排放。 2. 了解一些新能源 （1）核能：核电站把核能转化为电能。 （2）太阳能的利用： ①光热转化：太阳能转化为内能；②光化转化：太阳能转化为化学能；③光电转化：太阳能转化为电能。 （3）地热能：利用地热能发电。 （4）潮汐能：利用潮汐能发电。
【训练1-1】（2024·江苏苏州·中考真题）我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限制的是（ ）
A B C D
A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．光伏发电
【训练1-2】（2024·内蒙古包头·中考真题）节能减排、保护环境是每个人的共同责任。下列做法符合节能环保理念的是（ ）
A．把废旧电池随意丢弃 B．将电视机处于待机状态
C．关停高能耗高污染的工厂 D．将有害废水排放到江河中
【训练1-3】（2024·云南·中考真题）2024年5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续驶里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破（q氢=1.4×108J/kg）。下列说法正确的是（ ）
A．氢能不属于清洁能源
B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多
C．完全燃烧100kg的液氢能释放1.4×1010J的热量
D．氢能重卡的热机效率可高达100%
二、易混易错分析
【辨析】能源从不同角度可进行不同的分类，从其获得的方式可分为一次能源和二次能源；根据能源在技术上的成熟情况和普遍使用情况，可分为常规能源和新能源。 在解答有关能源分类的问题时，一是要看清题目中要求从哪个角度来进行分类，二是要明确一次能源与二次能源、清洁能源与污染能源、常规能源与新能源区分的依据。
【例题1-1】实现可持续发展已成为21世纪各国的任务。能源可按不同方式分类，如图，下列四组能源中，能归入图中阴影部分的一组是（ ）
A．煤炭、沼气 B．太阳能、风能 C．水能、天然气 D．石油、核能
【例题1-2】下列各种能源分类中，错误的是（ ）
A．煤、石油、天然气是化石能源，是一次能源，又是常规能源
B．太阳能是一次能源，是可再生能源，又是新能源
C．核能是一次能源，是不可再生能源，又是新能源
D．水能、风能是二次能源，又是常规能源
辨析：裂变与聚变的比较
裂 变 聚 变
定义 质量较大的原子核分裂成较小原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大原子核的过程
条件 用一定速度的中子 轰击较大原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
是否可以控制 可控制链式反应速度 目前不能人为控制
应用 核电站、原子弹 氢弹
【例题2-1】（2024·乌鲁木齐·三模）2023年4月12日，中国全超导托卡马克核变实验装置（EAST，中文名“东方超环”，俗称“人造小太阳”）创造了新的世界纪录。
（1）它在1亿度超高温度下运行成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。该装置主要是利用氢原子核在超高温下发生 （选填“裂变”或“聚变”），核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源，从而获得核能的研究装置，这与核电站获得核能的方式 （选填“相同”或“不同”）；
（2）“人造太阳”加热功率超过1×1012W，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 kW·h；
（3）核电站用水做冷却剂给核反应堆的堆芯降温，其原因是水的比热容较 （选填“大”或“小”）。在一种称为压水堆的核反应堆中，为了提高水的传热效率，要求水的温度即使高于300℃也不沸腾。要达到这样的要求，你认为应该采取的措施最 （选填“增大”或“减小）水面气压。
【例题2-2】能源是推动社会经济发展的重要基础，我国一直努力发展多样化的能源供给方式，比如风能、水能、太阳能、潮汐能，它们都属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；同时，核能也是重要的能源发展方向，截至2024年3月31日，我国共有超50台核电机组在运行，这些机组的反应堆都是通过核 （选填“裂变”或“聚变”）的方式释放巨大能量。
辨析：
1. 太阳能的实质 太阳能实质上是太阳内部的氢原子核在超高温下发生聚变所释放出的核能，而不是内能。用集热器给水加热，实质上是把太阳能转化为内能的过程。 2. 利用太阳能的方式有直接利用和间接利用两种方式。 直接利用太阳能的方式有两种：一是用集热器把水等物质加热；二是用太阳能电池把太阳能转化为电能。人们利用的风能、水能、化石能源等也是间接地利用太阳能。注意潮汐能与太阳能无关，潮汐能是由于月球和太阳对海水的吸引而引起的；地热能是地球本身内部所存贮的内能，也与太阳能无关。
【例题3】太阳能是一种 （选填“可”或“不可”）再生能源，利用太阳能的方式之一是用太阳电池把 能转化成 能；另一种方式是用集热器加热，从改变物体内能的途径来看，太阳能热水器是通过 （选填“做功”或“热传递”）来增加水的内能，一台太阳能热水器储有300kg的水，若水温从20℃升到70℃，这些水吸收了 J热量。（水的比热容4.2×103J/（kg·℃）；
三、中考热点扫描
考点突破：能源可以从不同的角度进行分类，且分类的方法较多，我们要明确分类的依据和常见的能源。能源分类的原则以及具体实例如下表所示。
分类依据 类型 实例
能否直接从 自然界获得 一次能源 化石能源、地热能、 核能、生物质能等
二次能源 电能、汽油等
能否在短期内从 自然界得到补充 可再生能源 水能、风能、太阳能、生物质能等
不可再生能源 化石能源、核能等
开发早晚 及使用情况 常规能源 煤、石油等
新能源 太阳能、地热能等
是否对环境 造成污染 清洁能源 太阳能、风能、水能等
污染能源 煤、石油等
【例题1-1】了解能源分类对实现能源可持续发展有重要的意义。下列能源既是来自太阳辐射的能源，又属于可再生能源的一组是（ ）
A．煤炭、沼气 B．石油、潮汐能 C．风能、水能 D．柴薪、天然气
【例题1-2】下列各种能源分类中，错误的是（ ）
A．煤、石油、天然气是化石能源，是一次能源，又是常规能源
B．太阳能是一次能源，是可再生能源，又是新能源
C．核能是一次能源，是不可再生能源，又是新能源
D．水能、风能是二次能源，又是常规能源
考点突破:
1. 太阳能既属于一次能源又属于可再生能源，还是清洁、无污染的新能源。太阳向外辐射的能量来自其内部进行的热核反应（氢核聚变）。太阳能是人类的“能源之母”，除地热能、潮汐能和核能外，大部分能源如风能、水能、生物质能、化石能源都来自太阳能。
人类直接利用太阳能的方式主要是光热转换（用集热器把水等物质加热）、光电转换（用太阳能电池把太阳能转化为电能）。
2. 核裂变和核聚变的对比
比较 核裂变 核聚变
定义 质量较大的原子核分裂为质量较小的原子核的过程 质量较小的原子核结合成质量较大的原子核的过程
条件 中子轰击较大原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
应用 原子弹、核电站 氢弹
【例题2】如图所示是太阳能LED照明路灯，LED是一种发光二极管，它是由 材料制成的，可以把电能直接转化成 能，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源、清洁无污染，它是在太阳内部氢原子核发生 （选填“裂变”或聚变”）释放出巨大的能量．
考点突破: 中考中经常出现新能源的利用与热学、电学、力学综合的计算题。此类试题的特点是以节能电器、太阳能、核能、水能或风能的利用等为命题素材，考查与热学、电学、力学重要知识点的综合利用，再通过计算得出的结果，利用对比的形式，以便体会节约能源的社会意义和经济价值，进一步培养节约能源的意识。从命题的背景和知识的综合角度来看，主要有以下几种情况： 1. 以电热辅助式太阳能热水器、核能发电等为载体的热学与电学的综合，主要考查太阳能的转化、热量的计算和电能（或电功率等）的计算，应用到的主要公式有： （1）物体吸（放）热计算公式Q=cm△t （2）燃料燃烧放热公式Q=qm （3）电功和电功率的关系式W=Pt （4）欧姆定律计算公式I=U/R （5）焦耳定律Q=I2Rt等。 2. 以太阳能电池的应用、风力发电或潮汐发电等为载体的光电转换、电学和力学的综合，主要考查功与功率的计算、机械能与电能的转化、电功与电功率的计算，应用到的主要公式有： （1）功的计算公式W=Fs （2）功率的计算公式P=W/t （3）电功和电功率的关系式W=Pt （4）欧姆定律计算公式I=U/R （5）焦耳定律Q=I2Rt等。 另外，以上两类命题还常常涉及效率问题，运用效率的计算公式η=Q有/Q总=W有/W总建立相应的等量关系。
【例题3-1】如图所示是利用太阳能电源工作的一种新型动力车．它上面的太阳能接收板的有效面积为8m2，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000J，太阳能电池提供的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为10A。
（1）太阳能属于 （选填“可”或“不可”）再生能源；
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是 ；
（3）电动机正常工作时，将电能主要转化为 能，若转化效率是80%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是150N，则该车匀速行驶的速度是 m/s。
【例题3-2】如图甲是某新型太阳能汽车，该汽车的动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。汽车（包括司乘人员）的质量为1.2t，接收太阳能电池板的面积为8m2，在水平路面上以恒定功率做直线运动的v-t图象如图乙（取g=10N/kg）。
（1）如汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的0.02倍，则汽车牵引力为多大
（2）求汽车在0~20s内牵引力做的功。
（3）若汽车吸收的太阳能转化为机械能的效率为40%，则太阳光照射到地面单位面积上的辐射功率为多少
参考答案
二、知识清单+方法清单
模块一 能源
一、人类利用能源的历程
1. 能量
（1）能量：物质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）多种形式的能的能量
①机械能：物体由于运动或由于高度而具有的能量是机械能；
②内能：物体由于内部分子的热运动和分子间作用力而对应的能量是内能；
③化学能：火柴燃烧是化学变化,食物在人体内也发生了化学变化，化学变化中伴随着能量的转化，因此火柴和食物也具有一种能，我们称为化学能；
④电能：电荷的定向移动形成电流，电流流过用电器会做功，所以它具有电能；
⑤核能：核反应是原子核发生了变化，由核反应而产生的能量我们称为核能（也叫原子能）。
2. 能源
（1）能源：能够提供能量的物质资源叫做能源。煤、石油、天然气是当今世界的主要能源。
（2）能源的种类
①化石能源：我们使用的煤、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，称为化石能源。化石能源是当今世界的主要能源（选填“主要”或“次要”）。
②生物质能：由生命物质提供的能量称为生物质能。生物质能可以理解为生物机体物质发生化学变化时释放的能量。例如食物分解和柴薪燃烧等都提供了生物质能。
③太阳能：由太阳辐射提供的能量。
④水能、风能：由自然界中的流水和风提供的能量。
⑤地热能：由地球内部提供的一种内能。
3. 人类利用能源的历程
（1）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。柴薪燃烧时的能量转化：化学能→内能。
（2）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，直接导致了第二次能源革命，使人类进入工业化社会。蒸汽机工作时的能量转化：化学能→内能→机械能。
（3）电能的利用
19世纪初，根据电磁感应现象原理，发明了发电机，使化石能源转换成更加便于输送和利用的电能，电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。
电能的优点：①电能便于输送。②电能便于转化：电能通过用电器可以比较方便地转化为机械能、化学能光能、内能等其他形式的能量，为人类所用。
发电机的能量转化：机械能→电能。
（4）核能的利用：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。核能发电的能量转化：核能→电能。
4. 能源的分类
（1）按照获取方式分为：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称为一次能源。化石能源是一次能源，其他常见的一些能源，如风能、水能、太阳能、地热能、核能等也都是一次能源。
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称为二次能源。常见的二次能源：电能、汽油、柴油、酒精等。
（2）按照对环境的影响分为：清洁能源和污染能源。
太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等都属于清洁能源；煤、石油、柴薪等都属于污染能源。
（3）按照人类开发早晚分为：常规能源和新能源。
煤、石油、天然气及水能等属于常规能源；核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能、生物质能等属于新能源。
（4）按照是否可再生分为：可再生能源和不可再生能源。
①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。
②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。
二、21世纪的能源趋势
1. 能源危机：近几十年来，由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源消耗增长速度明显加快（选填“加快”或“减慢”）。目前作为人类主要能源的化石能源储量并不丰富，而且化石能源开发利用后不能再生。
2. 解决能源问题的出路：面对目前的能源趋势，解决能源问题的主要出路有：一是提高能源的利用率，做到科学开发，节约使用；二是开发和利用新能源，如太阳能、风能、地热能等。
考向 能源及其分类
【例题1】（2024·山东聊城·中考真题）2024年5月21日，全球首个陆上商用模块式小型核反应堆“玲龙一号”的主控室正式启动。核反应堆通过 （选填“核聚变”或“核裂变”）产生惊人的能量，核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 核裂变 一次
【详解】核电站是利用核裂变产生能量，是可控的。核原料能从自然界中获取，为一次能源。
方法技巧 1. 能源与能量的区别和联系 （1）能源：能够提供能量的物质资源叫做能源，本质是可以提供某种形式能量的物质。 （2）能量：物体做功本领的量度，本质是：与物质及其运动相联系，不同形式的运动对应着不同形式的能量，如机械能、电能、内能、化学能等。 （3）联系：能源的利用过程，实质上就系是能量的转化和转移的过程。 2. 能源有不同的分类标准：能源除按能否直接从自然界获得分为一次能源与二次能源外，还有以下几种分类情况。 （1） 按对环境的影响可分为清洁能源和污染能源。 ①清洁能源指不排放污染物的能源，如太阳能、电能、水能、地热能等; ②污染能源指人类在利用过程中会污染环境的能源，如煤、石油、天然气等。 （2）按人类开发早晚和使用情况可分为常规能源和新能源。 ①常规能源指已经大规模生产和广泛利用的能源，如煤、石油、天然气及水能等; ②新能源指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如核能、太阳能、潮汐能、地热能等。
【训练1-1】可燃冰是一种绿色清洁能源。可燃冰属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。在北方山地区域，风力发电机随处可见，电能属于 （ 选填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 不可再生 二次
【详解】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。可燃冰一旦消耗，很难在短时间内从自然界中得到补充，是不可再生能源。
能够直接从自然界获取并利用的叫一次能源；不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源。电能是消耗其它能源经过加工转换来的，电能属于二次能源。
【训练1-2】（2023·山东淄博·中考真题）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
【答案】A
【详解】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．煤不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，以煤为主要燃料的火力发电容易造成环境污染，故B正确，不符合题意；
C．太阳能是一次能源，是一种新型的无污染的能源，太阳能是取之不尽的能源，可直接利用且对环境的污染小，前景广阔，故C正确，不符合题意；
D． 能量的转化和转移是有方向性的，具有不可逆性，并不是所有的能量都可以被利用，所以我们需要节约能源，故D正确，不符合题意。故选A。
【训练1-3】为响应节能减排、低碳生活，电动汽车已进入千家万户。如图甲为某国产品牌的电动汽车正在充电桩充电。充电桩充电时的电压为220V，电流为40A，充电耗时为10h，汽车电池所容纳的电能从零变为80kW·h。充电时发现线路及设备发热较为明显，可等效为如图乙的发热电阻R线串联于电路中，且认为能量损失均为发热电阻所致。求：
（1）电能属于 （选填“一次能源”或“二次能源”）；
（2）充电过程中，电流所做的功和充电效率η；
（3）发热电阻R线的阻值及充电过程中汽车电池两极之间电压。
【答案】 二次能源 88kW·h 90.9% 0.5Ω 200V
【详解】（1）二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源，例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、知沼气 、氢气和焦炭等等。电能是通过其他能源转化而来的，不是一次能源，是二次能源。
（2）充电过程中电流做的功
由题意可知，汽车电池所容纳的电能从零变为80kW·h，故充电效率
（3）因为能量损失均为发热电阻所致，则损失的电能为
由W=I2Rt可得，发热电阻的阻值为
由W＝UIt可知，汽车电池两极之间的电压为
模块二 核能
一、核能
1. 原子、原子核的组成
（1）原子由原子核和核外电子构成，其中原子核带正电，核外电子带负电。
（2）原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，其电荷量跟电子的电荷量相等，中子不带电，整个原子不显电性，如右图所示是碳原子的结构示意图。
2. 核能
（1）核能：质量较大的原子核发生分裂或者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。
（2）释放核能的方式：核裂变和核聚变。
二、裂变
1. 裂变：1934至1938年，科学家先后用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，发现一个核分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出大量的能量。奇妙的是，铀235核在分裂成两个别的原子核的时候，又放出2至3个中子。核裂变的能量巨大，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。
核裂变示意图 链式反应示意图
2. 链式反应：当中子轰击铀核时，铀核发生裂变，释放大量核能的同时产生出几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，释放出大量核能，这就是链式反应。
3. 裂变的应用
（1）原子弹：链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。原子弹就是根据这一原理制造的。
（2）核电站：核电站利用裂变产生的核能发电，它的核心设备是核反应堆。1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。
①核反应堆：核反应堆是原子核发生链式反应的场所，它能够控制链式反应的速度，缓慢、平稳地释放核能的装置。
②核电站的工作原理及能量转化
核电站将反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核电站发电时的能量转化情况：核能→内能→机械能→电能。
③我国的核电站：我国已经自主设计、制造出具有世界先进水平的核电站。其中“华龙一号”核电站在30余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上，根据中国和全球最新安全要求，研发的先进百万千瓦级压水堆核电技术，具有完全自主知识产权的三代压水堆核电创新成果。
三、聚变
1. 聚变：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——氦核，会释放出巨大的核能，这就是聚变。
2. 氢弹：氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。
四、核能的利用
1. 核能的优点：核能十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足，使用核能大大地节约了常规能源。核能能够解决能源分布不均衡的问题。
2. 核能的缺点：|①核能属于一次能源，且会越用越少。②核废料存在核污染，产生核辐射，会对地球生物造成伤害。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。
3. 核电站应用地域：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区，避免对人育造成伤害。
4. 核废料处理：深埋在人烟稀少的地方。
考向01 原子、原子核的组成
【例题1】关于原子核和核能，下列说法正确的是（ ）
A．原子核是由电子、质子和中子组成
B．核能的使用不会对人类产生危害
C．现有核电站利用核裂变释放的能量来发电
D．氢弹爆炸时的链式反应是可控的
【答案】C
【详解】A．原子核由质子和中子构成；
B．核能的使用也有一定风险，比如核泄漏；
C．核电站目前都是采用核裂变技术释放的核能来发电的；
D．氢弹是利用核聚变，其链式反应是不可控的．
方法技巧 类比法理解原子的核式结构 如图所示，原子的核式结构与太阳系类似：太阳系的中心是太阳，其他行星围绕太阳运行；原子的中心是原子核，在原子核的周围有一定数目的电子在绕核运动。
【训练1-1】若把原子、原子核、电子看成球体，原子半径的数量级为10-10m， 原子核半径的数量级为10-15m，电子半径的数量级小于10-9nm。按尺度从大到小的排序是（ ）
A．原子 原子核 电子 B．电子 原子 原子核
C．原子核 原子 电子 D．原子 电子 原子核
【答案】A
【详解】因为1nm=10-9m，所以10-9nm=10-18m
故按尺度从大到小的排序是：原子、原子核、电子。故选A。
【训练1-2】依据卢瑟福的“行星模型”理论，在原子核外绕核高速旋转的粒子是（ ）
A．质子 B．电子 C．中子 D．核子
【答案】B
【详解】卢瑟福认为：在原子的内部有一个很小的核叫原子核，原子的所有正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核高速旋转。故选B。
【训练1-3】原子的中心是原子核，周围有电子绕核运动，如图是四种原子的结构示意图。根据下图，你认为下列说法正确的是（ ）
A．原子的电子数和中子数相等
B．所有原子核的中子数与质子数一定相等
C．所有的原子都一定是由电子、质子、中子组成
D．原子核所带的正电荷与核外所有电子所带的负电荷在数量上相等
【答案】D
【详解】AC．由图知道，H原子核有一个质子，核外有一个电子。即H原子中只有质子而没有中子，故A、C错误；
B．由图知道，Li原子核中有3个质子和4个中子组成，核外有3个电子，故B错误；
D．由图知道，四种原子核内带正电的质子和核外带负电的电子数目都相等，故D正确。
故选D。
考向02 裂变 聚变 核能
【例题2】（2024·陕西·中考真题）原子由原子核和 构成。原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国自主设计、建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫做核 （选填“裂”或“聚”）变。
【答案】 核外电子 不可再生 聚
【详解】原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成。
核能消耗的原料是矿产资源，使用后不可能在短期内从自然界得到补充，故属于不可再生能源。
我国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，其反应原理与太阳类似，太阳是通过核聚变释放能量，所以“人造太阳”是通过核聚变释放巨大的核能。
【训练2-1】原子核分裂或聚合，可以释放出巨大的能量，这种能量叫作 。用中子轰击比较大的原子核，使其变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，这是原子核的 。两个质量很小的原子核，在一定条件下结合成一个新的原子核，会释放出更大的核能，这就是原子核的 ，氢弹就是利用这种变化制成的。
【答案】 核能 裂变 聚变
【详解】核能是由原子核裂变和聚变过程中所产生的能量。
一个质量较大的原子核在中子的轰击下，会变为两个中等大小原子核，同时释放出巨大的能量的过程称为核裂变；原子核裂变的应用有：核电站、原子弹。
在超高温下，两个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出巨大的能量的过程称为核聚变。
【训练2-2】（多选题）（2024·广西·中考真题）“华龙一号”核电机组落户广西防城港。下列关于核能的说法正确的有（ ）
A．核能是可再生能源 B．核能是不可再生能源
C．核能发电利用核聚变原理 D．核电站将核能最终转化为电能
【答案】BD
【详解】AB．核燃料在地球上的储量是有限的，消耗后不可能再生，因此核能属不可再生能源，故A错误，B正确；
CD．核电站是在核反应堆中利用可控的核裂变来进行工作，核电站先将核能转化为内能，再通过汽轮机将内能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能，故D正确，C错误。
故选BD。
【训练2-3】中国物理学家钱三强与何泽慧等合作，在利用中子打击铀的实验中，观察到三分裂变和四分裂变现象。如图，为某种核反应示意图，这属于核 变，核电站的核反应堆就是利用该反应释放核能的设备；氢弹利用的是核 变在瞬间释放的能量。（选填“裂”或“聚”）
【答案】 裂 聚
【详解】由核反应示意图可知，此核变属于中子轰击铀核使铀核裂变，重原子核分裂成较轻的原子核，叫做裂变；核电站的核反应堆是一种能够控制的链式反应装置，利用的是核裂变。
氢弹利用的是氢的同位素氘和氚的原子核在超高温下就可能聚合成氦核，释放出巨大的能量，这种轻原子核结合成较重的原子核释放出核能，这样的核反应叫做核聚变。
模块三 太阳能
一、太阳——巨大的“核能火炉”
1. 太阳的结构：如图所示，从内到外依次是太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气 。
2. 太阳能的来源——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。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，核心温度高达1500万摄氏度，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。
3. 太阳能的传递——热辐射：太阳距地球1.5亿千米，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 。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°C，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。
二、太阳是人类能源的宝库
1. 地球上大多数能源来自于太阳能：由于化石能源、水能、风能、生物质能等都是来太阳能，所以说太阳是人类能源的宝库。人类利用这些能量，实际上都是间接地利用太阳能。
2. 化石能源的形成：远古时期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石油和煤。在石油形成过程中还放出天然气。
三、太阳能的利用
1. 利用太阳能的四个渠道
（1）绿色植物的“光化转换”。通过植物的光合作用（被植物、微生物吸收）将太阳能储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等形式释放出来，实现光能转化为化学能。
（2）空气水分的“光机转换”。由于太阳的热辐射，使大气和水分升腾循环，再通过风、雨等形式释放出来，实现光能转化为机械能。
（3）被海洋吸收，成为海洋内能。
（4）直接被人们利用。太阳能的直接利用有光电转换和光热转换；间接利用有光化转换。
①光电转换：如利用太阳能电池，直接把太阳能转变成电能。
②光热转换：利用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质，把太阳能直接转化为内能。
③光化转换：光化转换是指把太阳能转化为化学能，储存在生物质内。比如绿色植物的生长就是靠太阳能转化的化学能，所以通过光合作用的植物把太阳能转化为化学能。
2. 太阳能的优缺点
（1）优点
①太阳能取之不尽、用之不竭，是人类可以利用的最丰富的永久性能源。
②太阳能分布广阔，不需要挖掘、开采和运输。
③太阳能是一种清洁能源，使用时没有污染。
（2）缺点
①太阳能到达地球上非常分散，接收装置的面积大，造价高。
②太阳能的利用受气候、昼夜的影响很大。因此必须有贮存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使造价增加。
③太阳能电池的成本高，而且每个太阳能电池产生的电压较低（选填“高”或“低”）。
3. 核能、潮汐能与地热能不是太阳能
（1）潮汐能不是来源于太阳能。潮汐能是因月球引力的变化引起潮汐现象，导致海平面周期性升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量。
（2）地热能不是来源于太阳能。地热能来源于地球熔融岩浆和放射性物质衰变，这部分能量通过地壳运动被推压到地面，从而被发现和利用。
（3）核能不是来源于太阳能。是来自于原子核内部裂变或聚变释放的能量。（以上均选填“是”或“不是”）
考向 太阳能 太阳能的利用
【例题1】（2024·四川宜宾·中考真题）太阳是人类能源的宝库。在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的核能。太阳能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 核聚变 一次
【详解】在太阳内部，氢原子核在超高温下发生氢核聚变，释放出巨大的核能。太阳能属于一次能源，可以直接从自然界中获取。
方法技巧 注意两个易错点，正确解答有关太阳能的问题 易错点一：利用太阳能的方式有直接利用和间接利用两种。 易错点二：目前，直接利用太阳能的方式有光热转换和光电转换。在解题时，要根据题目的情景来确定是哪种转换方式。
【训练1-1】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
【答案】C
【详解】A．太阳能取之不尽、用之不竭，所以是可再生能源，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，故B错误；
C．太阳能汽车不能将接收到的太阳能全部转化为机械能，有一部分太阳能会转化为内能等其它形式的能，故C正确；
D．太阳能汽车将太阳能转化为电能，再将电能转化为动能，故D错误。
故选C。
【训练1-2】（2023·湖南株洲·中考真题）太阳是人类能源的宝库，太阳能（ ）
A．是可再生能源 B．是二次能源
C．不是未来的理想能源之一 D．来自太阳内部的核裂变
【答案】A
【详解】太阳的能量来自内部源源不断地核聚变反应，太阳能可以源源不断地从自然界直接获得、利用是一次能源，也是可再生能源，而且它还无污染，是未来理想能源之一。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
【训练1-3】（2023·湖北十堰·中考真题）某居民楼顶安装有太阳能电池板和太阳能热水器。若太阳能热水器工作效率为η，每小时可接收太阳能Q，使热水器内水温升高Δt，水的比热容为c水。下列说法正确的是（ ）
A．太阳能是不可再生能源
B．太阳能电池将接收的太阳能全部转化为电能
C．太阳能热水器将太阳能转化为内能
D．该热水器内水的质量为
【答案】C
【详解】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．由于在能量的转化或转移的过程中存在能量的散失，所以太阳能电池不能将接收到的太阳能全部转化为电能，故B错误；
C．太阳能热水器吸收太阳能，将太阳能转化为内能，故C正确；
D．太阳能热水器工作效率为η，每小时可接收太阳能Q，则水吸收的太阳能为
Q吸＝ηQ根据Q＝cmΔt可知，该热水器内水的质量为
故D错误。故选C。
模块四 能源与可持续发展
一、能量转移和能量转化的方向性
1. 能量的转移具有方向性：在热传递的过程中，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，所以能量的转移具有方向性。
2. 能量的转化具有方向性
火力发电厂把煤中贮存的化学能转化为电能，供生产和生活用。用电器将电能转化为内能、光能、机械能多种形式的能后，但是这些能量无法再变回可以被利用的能源。
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地收集起来再次驱动汽车。这些能量虽然没有消失，但也不能再被我们利用。
3. 结论：能量的转移和转化具有方向性。
4. 节约能源：实际上，能量的转化、能量的转移，都是有方向性的，人们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。有些能量可以利用，有些则不能。能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。
二、能源消耗对环境的影响
人类消耗各种能源时给自己带来了便利，但不可避免地对环境造成影响，对环境造成污染。
1. 能源消耗对环境的影响，主要体现在以下几个方面
（1）热污染：化石能源通过燃烧转化为内能，相当一部分内能没有被有效利用，从而造成了热污染。汽车尾气是造成空气污染和城市热岛效应的罪魁祸首之一。
（2）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、金属构件造成危害。
（3）地质影响：使用柴薪能源除会造成空气污染、产生废物外，还会加剧水土流失和沙漠化。
（4）有害辐射：作为第三次能源革命的标志一核能的开发和利用，也不是绝对清洁和安全的，如遇到特殊情况（如地震）发生核泄漏时，会对环境造成有害辐射。
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，保持与自然环境的和谐与平衡。
三、能源与可持续发展
1. 可持续发展的两个方向：能源的利用要考虑持续性发展，既要满足当代人的需要，又要考虑后代人的需求。
（1）提高能源的利用率，减少在能源使用中对环境的破坏。
（2）开发和利用新的理想能源。
2. 不可再生能源和可再生能源
（1）不可再生能源：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，这类能源称为不可再生能源。由于全世界能源的消耗逐年上涨，这些不可再生能源会在不太长的时间内消耗殆尽。
（2）可再生能源：像风能、水能、太阳能等能源可以在自然界里源源不断地得到，所以把它们称为可再生能源。可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。
3. 未来理想能源
未来理想能源须满足的条件：
（1）必须足够丰富，可以保证长期使用；
（2）必须足够便宜，可以保证多数人用得起；
（3）相关技术要成熟，可以保证大规模使用；
（4）必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
4. 我国新能源开发和利用的一些实例
（1）敦煌光伏电站吸热塔；（2）河南黄河小浪底发电工程；（3）新疆达坂城风力发电；（4）秦山核电站；（5）羊八井地热电站；（6）蓝鲸一号南海开采可燃冰等。
考向01 能量转移和转化的方向性
【例题1】（2024·江西·中考真题）某同学用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，这是通过
的方式改变物体的内能，在这种内能改变的过程中，内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，说明能量在转移过程中具有 性。
【答案】热传递 方向
【详解】用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，是热汤中的内能转移到金属勺，这是通过热传递的方式改变物体的内能。
内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，不能自动从低温物体转移到高温物体，这说明能量在转移过程中具有方向性。
【训练1-1】（2024·吉林长春·中考真题）生物航煤是以动植物油脂、餐饮废油等为原料生产的航空燃油。6月5日，国产大飞机C919加注了我国自主研发的生物航煤，成功完成试飞任务。
（1）若C919飞行用时，则C919的飞行速度为 km/h ；
（2）生物航煤燃烧时将化学能转化为内能，但内能不能自发地转化为化学能，说明能量的转化具有 ；在能量转化和转移的过程中，能量的总量 。
【答案】 800 方向性 不变
【详解】（1）C919的飞行速度为
（2）生物航煤燃烧时将化学能转化为内能，但内能不能自发地转化为化学能，说明能量的转化具有方向性。在能量转化和转移的过程中，能量的总量不变，这是能量守恒定律。
【训练1-2】（2024·四川成都·中考真题）三峡水电站是当今世界上装机容量最大的水电站，三峡大坝横跨长江，雄伟壮丽（如图）。下列说法正确的是（ ）
A．水力发电是将电能转化为机械能
B．水能是一次能源，电能是二次能源
C．利用大坝提高水位的目的是储蓄更多内能，用来发电
D．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性
【答案】B
【详解】A．水力发电是将水的机械能转化为电能，故A错误；
B．水能可以从自然界直接获取使用，是一次能源，而电能是由其他形式的能量转化来的，是二次能源，故B正确；
C．利用大坝提高水位的目的是储蓄更多机械能，用来发电，故C错误；
D．虽然机械能和电能可以相互转化，但转化是有条件的，故能量转化是有方向性，D错误。
故选B。
考向02 能源消耗对环境的影响
【例题1】（2024·烟台·中考真题）节约资源和保护环境是我国的基本国策，2024年5月13日至19日为全国节能宣传周，主题是“绿色转型，节能攻坚”。下列叙述不符合节能环保要求的是（ ）
A．重复使用节能环保购物袋，减少使用一次性用品
B．短距离上下楼不乘电梯，尽量减少电梯使用
C．公共建筑夏季室内空调温度设置一般不低于26℃
D．手机充完电后，不必拔下充电器
【答案】D
【详解】A．重复使用节能环保购物袋，减少使用一次性用品，可减少白色污染，符合节能环保要求，故A不符合题意；
B．短距离上下楼不乘电梯，尽量减少电梯使用,健康出行，锻炼身体的同时减少能源的使用，符合节能环保要求，故B不符合题意；
C．夏天空调设置的温度不低于26℃，既能降温，又能减少电能的消耗，符合节能环保要求，故C不符合题意；
D．手机充完电后，不拔下充电器，会造成电能浪费，不符合节能环保要求，故D符合题意。
故选 D。
方法技巧 1. 为了减少能源消耗对环境的影响，人们常采取以下技术： （1）改变能源结构：发展清洁能源，如太阳能、风能等，减少对化石燃料的依赖。 （2）提高能源利用率：通过技术进步和管理措施，提高能源使用效率，减少浪费。 （3）发展清洁技术：采用清洁燃烧技术和尾气处理技术，减少污染物的排放。 2. 了解一些新能源 （1）核能：核电站把核能转化为电能。 （2）太阳能的利用： ①光热转化：太阳能转化为内能；②光化转化：太阳能转化为化学能；③光电转化：太阳能转化为电能。 （3）地热能：利用地热能发电。 （4）潮汐能：利用潮汐能发电。
【训练1-1】（2024·江苏苏州·中考真题）我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限制的是（ ）
A B C D
A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．光伏发电
【答案】A
【详解】A．火力发电主要利用煤、石油、天然气等化石燃料燃烧时产生的热能来发电，会排放大量的二氧化碳，故A符合题意；
B．水力发电是利用水的动能和势能来发电，不会排放二氧化碳，故B不符合题意；
C．风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电，不会排放二氧化碳，故C不符合题意；
D．光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，不会排放二氧化碳，故D不符合题意。
故选A。
【训练1-2】（2024·内蒙古包头·中考真题）节能减排、保护环境是每个人的共同责任。下列做法符合节能环保理念的是（ ）
A．把废旧电池随意丢弃 B．将电视机处于待机状态
C．关停高能耗高污染的工厂 D．将有害废水排放到江河中
【答案】C
【详解】A．把废旧电池随意丢弃，会污染水体和土壤，不利于环境保护，故A不符合题意；
B．电视机处于待机状态时，仍有部分元件在工作，如指示灯，仍会消耗电能，故B不符合题意；
C．关停高能耗高污染的工厂，既可以节能减排，也可以保护环境，故C符合题意；
D．将有害废水排放到江河中，会污染水资源，所以不利于环境保护，故D不符合题意。
故选C。
【训练1-3】（2024·云南·中考真题）2024年5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续驶里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破（q氢=1.4×108J/kg）。下列说法正确的是（ ）
A．氢能不属于清洁能源
B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多
C．完全燃烧100kg的液氢能释放1.4×1010J的热量
D．氢能重卡的热机效率可高达100%
【答案】C
【详解】A．液氢燃烧的产物只有水，属于清洁能源，故A错误；
B．用液氢作燃料是因为液氢热值大，在完全燃烧等质量的燃料时，放出的热量更多，且热量是过程量，不能“含有”，故B错误；
C．完全燃烧100kg的液氢放出的热量
故C正确；
D．额外功不可避免，所以氢能重卡的热机效率不可能达到100%，故D错误。
故选C。
三、易混易错分析
【辨析】 能源从不同的角度可以进行不同的分类，从其获得的方式可分为一次能源和二次能源；根据能源在技术上的成熟情况和普遍使用情况，可分为常规能源和新能源。 在解答有关能源分类的问题时，一是要看清题目中要求从哪个角度来进行分类，二是要明确一次能源与二次能源、清洁能源与污染能源、常规能源与新能源区分的依据。
【例题1-1】实现可持续发展已成为21世纪各国的任务。能源可按不同方式分类，如图，下列四组能源中，能归入图中阴影部分的一组是（ ）
A．煤炭、沼气 B．太阳能、风能 C．水能、天然气 D．石油、核能
【答案】B
【详解】能归入图中阴影部分的能源应该是来自太阳的热辐射，并且是可再生能源和新能源。
A．煤炭不是可再生能源也不是新能源，沼气不是来自太阳的辐射能源，故A项不符合题意；
B．太阳能、风能是来自太阳的热辐射，并且是可再生能源和新能源，故B项符合题意；
C．天然气是不可再生能源，故C项不符合题意；
D．石油和核能是不可再生能源，故D项不符合题意。
故选B。
【例题1-2】下列各种能源分类中，错误的是（ ）
A．煤、石油、天然气是化石能源，是一次能源，又是常规能源
B．太阳能是一次能源，是可再生能源，又是新能源
C．核能是一次能源，是不可再生能源，又是新能源
D．水能、风能是二次能源，又是常规能源
【答案】D
【详解】A．煤、石油、天然气是化石能源，不可再生，从自然直接获得，是一次能源，又是长期以来人们使用最多的能源，所以是常规能源，故A正确，不符合题意；
B．太阳能可以直接获得，是一次能源，又使用不尽，是可再生能源，又属于新能源，故B正确，不符合题意；
C．核材料直接取自自然界是一次能源，但核燃料是不可再生能源，核能近代随科学技术发展才兴起使用的，又属于是新能源，故C正确，不符合题意；
D．水能、风能是从自然界直接获得，属于一次能源，又是新能源，故D错误，符合题意。
故选D。
辨析：裂变与聚变的比较
裂 变 聚 变
定义 质量较大的原子核分裂成较小原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大原子核的过程
条件 用一定速度的中子 轰击较大原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
是否可以控制 可控制链式反应速度 目前不能人为控制
应用 核电站、原子弹 氢弹
【例题2-1】（2024·乌鲁木齐·三模）2023年4月12日，中国全超导托卡马克核变实验装置（EAST，中文名“东方超环”，俗称“人造小太阳”）创造了新的世界纪录。
（1）它在1亿度超高温度下运行成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。该装置主要是利用氢原子核在超高温下发生 （选填“裂变”或“聚变”），核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源，从而获得核能的研究装置，这与核电站获得核能的方式 （选填“相同”或“不同”）；
（2）“人造太阳”加热功率超过1×1012W，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 kW·h；
（3）核电站用水做冷却剂给核反应堆的堆芯降温，其原因是水的比热容较 （选填“大”或“小”）。在一种称为压水堆的核反应堆中，为了提高水的传热效率，要求水的温度即使高于300℃也不沸腾。要达到这样的要求，你认为应该采取的措施最 （选填“增大”或“减小）水面气压。
【答案】 聚变 一次 不同 6×108 大 增大
【详解】（1）“人造小太阳”主要是利用氢原子核在超高温下发生不可控的聚变。
核燃料是自然界中自燃存在的，核能属于一次能源。核聚变是两个轻核聚合成一个质量更重的核，核电站是利用核聚变来获得能量的，故获得核能的研究袋置与核电站获得核能的方式不同。
（2）“人造太阳”的发电功率为
P=ηP加热=60％×1×1012 W= 6×1011W=6×108kW
由P=W/t得，每小时发电量达W=Pt=6×108kW×1h=6×108 kW h
（3）核电站用水做冷却剂给核反应堆的堆芯降温，其原因是水的比热容较大，其他条件相同时，水升高相同温度，吸收的热量较多。
水的沸点随气压升高而增大，为了提高水的传热效率，要求水的温度即使高于300℃也不沸腾，要达到这样的要求，应该增大水面气压。
【例题2-2】能源是推动社会经济发展的重要基础，我国一直努力发展多样化的能源供给方式，比如风能、水能、太阳能、潮汐能，它们都属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；同时，核能也是重要的能源发展方向，截至2024年3月31日，我国共有超50台核电机组在运行，这些机组的反应堆都是通过核 （选填“裂变”或“聚变”）的方式释放巨大能量。
【答案】 可再生 裂变
【详解】风能、水能、太阳能、潮汐能，可以从自然界源源不断地获得，都属于可再生能源。
核裂变可以人为控制，核聚变不能人为控制，核反应堆都是通过核裂变的方式释放巨大能量。
辨析：
1. 太阳能的实质 太阳能实质上是太阳内部的氢原子核在超高温下发生聚变所释放出的核能，而不是内能。用集热器给水加热，实质上是把太阳能转化为内能的过程。 2. 利用太阳能的方式有直接利用和间接利用两种方式。 直接利用太阳能的方式有两种：一是用集热器把水等物质加热；二是用太阳能电池把太阳能转化为电能。人们利用的风能、水能、化石能源等也是间接地利用太阳能。注意潮汐能与太阳能无关，潮汐能是由于月球和太阳对海水的吸引而引起的；地热能是地球本身内部所存贮的内能，也与太阳能无关。
【例题3】太阳能是一种 （选填“可”或“不可”）再生能源，利用太阳能的方式之一是用太阳电池把 能转化成 能；另一种方式是用集热器加热，从改变物体内能的途径来看，太阳能热水器是通过 （选填“做功”或“热传递”）来增加水的内能，一台太阳能热水器储有300kg的水，若水温从20℃升到70℃，这些水吸收了 J热量。（水的比热容4.2×103J/（kg·℃）；
【答案】可 太阳（光） 电 热传递 6.3×107
【详解】太阳能可以源源不断得到，是可再生能源。利用太阳能电池可把太阳能转化成电能。
另一种方式是用集热器加热，太阳能热水器是利用热传递的方式增加水的内能的。
水吸收得热量为Q吸=cmΔt=4.2×103 J/（kg ℃）×300kg×（70-20）℃=6.3×107 J
四、中考热点扫描
考点突破：能源可以从不同的角度进行分类，且分类的方法较多，我们要明确分类的依据和常见的能源。能源分类的原则以及具体实例如下表所示。
分类依据 类型 实例
能否直接从 自然界获得 一次能源 化石能源、地热能、 核能、生物质能等
二次能源 电能、汽油等
能否在短期内从 自然界得到补充 可再生能源 水能、风能、太阳能、生物质能等
不可再生能源 化石能源、核能等
开发早晚 及使用情况 常规能源 煤、石油等
新能源 太阳能、地热能等
是否对环境 造成污染 清洁能源 太阳能、风能、水能等
污染能源 煤、石油等
【例题1-1】了解能源分类对实现能源可持续发展有重要的意义。下列能源既是来自太阳辐射的能源，又属于可再生能源的一组是（ ）
A．煤炭、沼气 B．石油、潮汐能 C．风能、水能 D．柴薪、天然气
【答案】C
【详解】煤炭、石油、天然气是化石能源，是远古时期动植物的遗体在漫长的地质年代中形成的，它们是来自太阳辐射的能源，但它们是不可再生能源。柴薪、沼气、风能、水能、潮汐能是可再生能源，它们也是来自太阳辐射的能源。故选C。
【例题1-2】下列各种能源分类中，错误的是( )
A．煤、石油、天然气是化石能源，是一次能源，又是常规能源
B．太阳能是一次能源，是可再生能源，又是新能源
C．核能是一次能源，是不可再生能源，又是新能源
D．水能、风能是二次能源，又是常规能源
【答案】D
【详解】A．煤、石油、天然气是化石能源，不可再生，从自然直接获得，是一次能源，又是长期以来人们使用最多的能源，所以是常规能源，故A正确，不符合题意；
B．太阳能可以直接获得，是一次能源，又使用不尽，是可再生能源，又属于新能源，故B正确，不符合题意；
C．核材料直接取自自然界是一次能源，但核燃料是不可再生能源，核能近代随科学技术发展才兴起使用的，又属于是新能源，故C正确，不符合题意；
D．水能、风能是从自然界直接获得，属于一次能源，又是新能源，故D错误，符合题意。
故选D。
考点突破:
1. 太阳能既属于一次能源又属于可再生能源，还是清洁、无污染的新能源。太阳向外辐射的能量来自其内部进行的热核反应（氢核聚变）。太阳能是人类的“能源之母”，除地热能、潮汐能和核能外，大部分能源如风能、水能、生物质能、化石能源都来自太阳能。
人类直接利用太阳能的方式主要是光热转换（用集热器把水等物质加热）、光电转换（用太阳能电池把太阳能转化为电能）。
2. 核裂变和核聚变的对比
比较 核裂变 核聚变
定义 质量较大的原子核分裂为质量较小的原子核的过程 质量较小的原子核结合成质量较大的原子核的过程
条件 中子轰击较大原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
应用 原子弹、核电站 氢弹
【例题2】如图所示是太阳能LED照明路灯，LED是一种发光二极管，它是由 材料制成的，可以把电能直接转化成 能，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源、清洁无污染，它是在太阳内部氢原子核发生 （选填“裂变”或聚变”）释放出巨大的能量．
【答案】 半导体； 光； 可再生； 聚变
【分析】LED是一种发光二极管，消耗电能，产生光能；可再生能源是能在短时间内形成的能源，可再生资源特点是取之不尽用之不竭；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．
【详解】LED是一种半导体发光二极管，通过电流时不用经过加热灯丝直接能够发光，即把电能直接转化成光能；
太阳能取之不尽用之不竭，属于可再生能源，并且环保无污染；
在太阳内部，氢原子核在超高温、高压下作用下发生聚变，释放巨大的核能。
考点突破: 中考中经常出现新能源的利用与热学、电学、力学综合的计算题。此类试题的特点是以节能电器、太阳能、核能、水能或风能的利用等为命题素材，考查与热学、电学、力学重要知识点的综合利用，再通过计算得出的结果，利用对比的形式，以便体会节约能源的社会意义和经济价值，进一步培养节约能源的意识。从命题的背景和知识的综合角度来看，主要有以下几种情况： 1. 以电热辅助式太阳能热水器、核能发电等为载体的热学与电学的综合，主要考查太阳能的转化、热量的计算和电能（或电功率等）的计算，应用到的主要公式有： （1）物体吸（放）热计算公式Q=cm△t （2）燃料燃烧放热公式Q=qm （3）电功和电功率的关系式W=Pt （4）欧姆定律计算公式I=U/R （5）焦耳定律Q=I2Rt等。 2. 以太阳能电池的应用、风力发电或潮汐发电等为载体的光电转换、电学和力学的综合，主要考查功与功率的计算、机械能与电能的转化、电功与电功率的计算，应用到的主要公式有： （1）功的计算公式W=Fs （2）功率的计算公式P=W/t （3）电功和电功率的关系式W=Pt （4）欧姆定律计算公式I=U/R （5）焦耳定律Q=I2Rt等。 另外，以上两类命题还常常涉及效率问题，运用效率的计算公式η=Q有/Q总=W有/W总建立相应的等量关系。
【例题3-1】如图所示是利用太阳能电源工作的一种新型动力车．它上面的太阳能接收板的有效面积为8m2，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000J，太阳能电池提供的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为10A。
（1）太阳能属于 （选填“可”或“不可”）再生能源；
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是 ；
（3）电动机正常工作时，将电能主要转化为 能，若转化效率是80%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是150N，则该车匀速行驶的速度是 m/s。
【答案】 可 15% 机械 6.4
【详解】（1）太阳能可以源源不断的获得，属于可再生能源。
（2）转化为的电能为W=UIt=120V×10A×1s=1200J
接收的太阳能总量为Q=8000J，所以太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是
（3）电动机正常工作时，将电能主要转化为机械能，若转化效率是80%，则每秒钟转化为的机械能为1200J×80%=960J
也就是电动机的功率为960W，根据公式P=Fv，可得该车匀速行驶的速度是
【例题3-2】如图甲是某新型太阳能汽车，该汽车的动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。汽车（包括司乘人员）的质量为1.2t，接收太阳能电池板的面积为8m2，在水平路面上以恒定功率做直线运动的v-t图象如图乙（取g=10N/kg）。
（1）如汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的0.02倍，则汽车牵引力为多大
（2）求汽车在0~20s内牵引力做的功。
（3）若汽车吸收的太阳能转化为机械能的效率为40%，则太阳光照射到地面单位面积上的辐射功率为多少
【答案】（1）240N；（2）7.2×104J；（3）1125W/m2
【详解】（1）由题可知汽车的质量为m=1.2t=1.2×103kg
汽车所受的重力为G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N
汽车所受阻力为f=0.02G=0.02×1.2×104N=240N
因为汽车匀速行驶，所以牵引力为F=f=240N
（2）由图乙可知，汽车匀速行驶时v=15m/s，则汽车的恒定功率为
P=Fv=240N×15m/s=3600W
汽车在0~20s内牵引力做的功为
W=Pt=3600×20s=7.2×104J
（3）由题可知，汽车获得的机械功率为P机=3600W，太阳照射在地面的辐射总功率为
太阳照射在地面单位面积上的辐射功为
答：（1）如汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的0.02倍，则汽车牵引力为240N；
（2）汽车在0~20s内牵引力做的功为7.2×104J；
（3）若汽车吸收的太阳能转化为机械能的效率为40%，则太阳光照射到地面单位面积上的辐射功率为1125W/m2。
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一、知识清单+方法清单
模块一 能源
一、人类利用能源的历程
1. 能量
（1）能量：物质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 。
（2）多种形式的能的能量
①机械能：物体由于运动或由于高度而具有的能量是 能；
②内能：物体由于内部分子的热运动和分子间作用力而对应的能量是 能；
③化学能：火柴燃烧是化学变化,食物在人体内也发生了化学变化，化学变化中伴随着能量的转化，因此火柴和食物也具有一种能，我们称为化学能；
④电能：电荷的定向移动形成电流，电流流过用电器会做功，所以它具有 能；
⑤核能：核反应是原子核发生了变化，由核反应而产生的能量我们称为 能（也叫原子能）。
2. 能源
（1）能源：能够提供 的物质资源叫做能源。煤、石油、天然气是当今世界的主要能源。
（2）能源的种类
①化石能源：我们使用的煤、 、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，称为化石能源。化石能源是当今世界的 能源（选填“主要”或“次要”）。
②生物质能：由生命物质提供的能量称为生物质能。生物质能可以理解为生物机体物质发生化学变化时释放的能量。例如食物分解和柴薪燃烧等都提供了生物质能。
③太阳能：由太阳辐射提供的能量。
④水能、风能：由自然界中的流水和风提供的能量。
⑤地热能：由地球内部提供的一种内能。
3. 人类利用能源的历程
（1）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。柴薪燃烧时的能量转化：化学能→ 能。
（2）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，直接导致了第二次能源革命，使人类进入工业化社会。蒸汽机工作时的能量转化：化学能→内能→ 能。
（3）电能的利用
19世纪初，根据 原理，发明了发电机，使化石能源转换成更加便于输送和利用的电能，电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。
电能的优点：①电能便于输送。②电能便于转化：电能通过用电器可以比较方便地转化为机械能、化学能光能、内能等其他形式的能量，为人类所用。
发电机的能量转化： 能→电能。
（4）核能的利用：20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置—— ，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。核能发电的能量转化：核能→电能。
4. 能源的分类
（1）按照获取方式分为： 能源和 能源。
①一次能源：可以 从自然界获得的能源称为一次能源。化石能源是一次能源，其他常见的一些能源，如风能、水能、太阳能、地热能、核能等也都是一次能源。
②二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗 能源才能得到的能源称为二次能源。常见的二次能源： 能、汽油、柴油、酒精等。
（2）按照对环境的影响分为： 能源和污染能源。
太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等都属于清洁能源；煤、石油、柴薪等都属于污染能源。
（3）按照人类开发早晚分为：常规能源和 能源。
煤、石油、天然气及水能等属于 能源；核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能、生物质能等属于 能源。
（4）按照是否可再生分为：可再生能源和不可再生能源。
①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 能源。
②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 能源。
二、21世纪的能源趋势
1. 能源危机：近几十年来，由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源消耗增长速度明显
（选填“加快”或“减慢”）。目前作为人类主要能源的化石能源储量并不丰富，而且化石能源开发利用后不能 。
2. 解决能源问题的出路：面对目前的能源趋势，解决能源问题的主要出路有：一是提高能源的利用率，做到科学开发，节约使用；二是开发和利用新能源，如太阳能、风能、地热能等。
考向 能源及其分类
【例题1】（2024·山东聊城·中考真题）2024年5月21日，全球首个陆上商用模块式小型核反应堆“玲龙一号”的主控室正式启动。核反应堆通过 （选填“核聚变”或“核裂变”）产生惊人的能量，核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
方法技巧 1. 能源与能量的区别和联系 （1）能源：能够提供能量的物质资源叫做能源，本质是可以提供某种形式能量的物质。 （2）能量：物体做功本领的量度，本质是：与物质及其运动相联系，不同形式的运动对应着不同形式的能量，如机械能、电能、内能、化学能等。 （3）联系：能源的利用过程，实质上就系是能量的转化和转移的过程。 2. 能源有不同的分类标准：能源除按能否直接从自然界获得分为一次能源与二次能源外，还有以下几种分类情况。 （1） 按对环境的影响可分为清洁能源和污染能源。 ①清洁能源指不排放污染物的能源，如太阳能、电能、水能、地热能等; ②污染能源指人类在利用过程中会污染环境的能源，如煤、石油、天然气等。 （2）按人类开发早晚和使用情况可分为常规能源和新能源。 ①常规能源指已经大规模生产和广泛利用的能源，如煤、石油、天然气及水能等; ②新能源指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如核能、太阳能、潮汐能、地热能等。
【训练1-1】可燃冰是一种绿色清洁能源。可燃冰属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。在北方山地区域，风力发电机随处可见，电能属于 （ 选填“一次”或“二次”）能源。
【训练1-2】（2023·山东淄博·中考真题）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
【训练1-3】为响应节能减排、低碳生活，电动汽车已进入千家万户。如图甲为某国产品牌的电动汽车正在充电桩充电。充电桩充电时的电压为220V，电流为40A，充电耗时为10h，汽车电池所容纳的电能从零变为80kW·h。充电时发现线路及设备发热较为明显，可等效为如图乙的发热电阻R线串联于电路中，且认为能量损失均为发热电阻所致。求：
（1）电能属于 （选填“一次能源”或“二次能源”）；
（2）充电过程中，电流所做的功和充电效率η；
（3）发热电阻R线的阻值及充电过程中汽车电池两极之间电压。
模块二 核能
一、核能
1. 原子、原子核的组成
（1）原子由 和核外电子构成，其中原子核带 电，核外电子带 电。
（2）原子核由 和 组成，质子带正电荷，其电荷量跟电子的电荷量相等，中子不带电，整个原子不显电性，如右图所示是碳原子的结构示意图。
2. 核能
（1）核能：质量较大的原子核发生 或者质量较小的原子核相互 ，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。
（2）释放核能的方式：核 和核 。
二、裂变
1. 裂变：1934至1938年，科学家先后用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，发现一个核分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出大量的能量。奇妙的是，铀235核在分裂成两个别的原子核的时候，又放出2至3个中子。核裂变的能量巨大，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。
核裂变示意图 链式反应示意图
2. 链式反应：当中子轰击铀核时，铀核发生 ，释放大量核能的同时产生出几个新的 ，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，释放出大量核能，这就是链式反应。
3. 裂变的应用
（1）原子弹：链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变，释放出极大的 。原子弹就是根据这一原理制造的。
（2）核电站：核电站利用裂变产生的核能发电，它的核心设备是 。1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。
①核反应堆：核反应堆是原子核发生链式反应的场所，它能够控制链式反应的速度，缓慢、平稳地释放 的装置。
②核电站的工作原理及能量转化
核电站将反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核电站发电时的能量转化情况： 能→ 能→ 能→ 能。
③我国的核电站：我国已经自主设计、制造出具有世界先进水平的核电站。其中“华龙一号”核电站在30余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上，根据中国和全球最新安全要求，研发的先进百万千瓦级压水堆核电技术，具有完全自主知识产权的三代压水堆核电创新成果。
三、聚变
1. 聚变：将某些质量很 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——氦核，会释放出巨大的 ，这就是聚变。
2. 氢弹：氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。
四、核能的利用
1. 核能的优点：核能十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足，使用核能大大地节约了常规能源。核能能够解决能源分布不均衡的问题。
2. 核能的缺点：|①核能属于一次能源，且会越用越少。②核废料存在核污染，产生核辐射，会对地球生物造成伤害。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。
3. 核电站应用地域：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区，避免对人育造成伤害。
4. 核废料处理：深埋在人烟稀少的地方。
考向01 原子、原子核的组成
【例题1】关于原子核和核能，下列说法正确的是（ ）
A．原子核是由电子、质子和中子组成
B．核能的使用不会对人类产生危害
C．现有核电站利用核裂变释放的能量来发电
D．氢弹爆炸时的链式反应是可控的
方法技巧 类比法理解原子的核式结构 如图所示，原子的核式结构与太阳系类似：太阳系的中心是太阳，其他行星围绕太阳运行；原子的中心是原子核，在原子核的周围有一定数目的电子在绕核运动。
【训练1-1】若把原子、原子核、电子看成球体，原子半径的数量级为10-10m， 原子核半径的数量级为10-15m，电子半径的数量级小于10-9nm。按尺度从大到小的排序是（ ）
A．原子 原子核 电子 B．电子 原子 原子核
C．原子核 原子 电子 D．原子 电子 原子核
【训练1-2】依据卢瑟福的“行星模型”理论，在原子核外绕核高速旋转的粒子是（ ）
A．质子 B．电子 C．中子 D．核子
【训练1-3】原子的中心是原子核，周围有电子绕核运动，如图是四种原子的结构示意图。根据下图，你认为下列说法正确的是（ ）
A．原子的电子数和中子数相等
B．所有原子核的中子数与质子数一定相等
C．所有的原子都一定是由电子、质子、中子组成
D．原子核所带的正电荷与核外所有电子所带的负电荷在数量上相等
考向02 裂变 聚变 核能
【例题2】（2024·陕西·中考真题）原子由原子核和 构成。原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国自主设计、建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫做核 （选填“裂”或“聚”）变。
【训练2-1】原子核分裂或聚合，可以释放出巨大的能量，这种能量叫作 。用中子轰击比较大的原子核，使其变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，这是原子核的 。两个质量很小的原子核，在一定条件下结合成一个新的原子核，会释放出更大的核能，这就是原子核的 ，氢弹就是利用这种变化制成的。
【训练2-2】（多选题）（2024·广西·中考真题）“华龙一号”核电机组落户广西防城港。下列关于核能的说法正确的有（ ）
A．核能是可再生能源 B．核能是不可再生能源
C．核能发电利用核聚变原理 D．核电站将核能最终转化为电能
【训练2-3】中国物理学家钱三强与何泽慧等合作，在利用中子打击铀的实验中，观察到三分裂变和四分裂变现象。如图，为某种核反应示意图，这属于核 变，核电站的核反应堆就是利用该反应释放核能的设备；氢弹利用的是核 变在瞬间释放的能量。（选填“裂”或“聚”）
模块三 太阳能
一、太阳——巨大的“核能火炉”
1. 太阳的结构：如图所示，从内到外依次是太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气 。
2. 太阳能的来源——氢核聚变：在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的 能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，核心温度高达1500万摄氏度，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。
3. 太阳能的传递——热辐射：太阳距地球1.5亿千米，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。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°C，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以 和 的形式向四周辐射开去。
二、太阳是人类能源的宝库
1. 地球上大多数能源来自于太阳能：由于化石能源、水能、风能、生物质能等都是来太阳能，所以说太阳是人类能源的宝库。人类利用这些能量，实际上都是间接地利用 能。
2. 化石能源的形成：远古时期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 和煤。在石油形成过程中还放出 。
三、太阳能的利用
1. 利用太阳能的四个渠道
（1）绿色植物的“光化转换”。通过植物的光合作用（被植物、微生物吸收）将太阳能储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等形式释放出来，实现光能转化为 能。
（2）空气水分的“光机转换”。由于太阳的热辐射，使大气和水分升腾循环，再通过风、雨等形式释放出来，实现光能转化为 能。
（3）被海洋吸收，成为海洋 能。
（4）直接被人们利用。太阳能的直接利用有光电转换和光热转换；间接利用有光化转换。
①光电转换：如利用太阳能电池，直接把太阳能转变成 能。
②光热转换：利用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质，把太阳能直接转化为 能。
③光化转换：光化转换是指把太阳能转化为 能，储存在生物质内。比如绿色植物的生长就是靠太阳能转化的化学能，所以通过光合作用的植物把太阳能转化为化学能。
2. 太阳能的优缺点
（1）优点
①太阳能取之不尽、用之不竭，是人类可以利用的最丰富的永久性能源。
②太阳能分布广阔，不需要挖掘、开采和运输。
③太阳能是一种清洁能源，使用时没有污染。
（2）缺点
①太阳能到达地球上非常分散，接收装置的面积大，造价高。
②太阳能的利用受气候、昼夜的影响很大。因此必须有贮存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使造价增加。
③太阳能电池的成本高，而且每个太阳能电池产生的电压较 （选填“高”或“低”）。
3. 核能、潮汐能与地热能不是太阳能
（1）潮汐能 来源于太阳能。潮汐能是因月球引力的变化引起潮汐现象，导致海平面周期性升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量。
（2）地热能 来源于太阳能。地热能来源于地球熔融岩浆和放射性物质衰变，这部分能量通过地壳运动被推压到地面，从而被发现和利用。
（3）核能 来源于太阳能。是来自于原子核内部裂变或聚变释放的能量。（以上均选填“是”或“不是”）
考向 太阳能 太阳能的利用
【例题1】（2024·四川宜宾·中考真题）太阳是人类能源的宝库。在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的核能。太阳能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
方法技巧 注意两个易错点，正确解答有关太阳能的问题 易错点一：利用太阳能的方式有直接利用和间接利用两种。 易错点二：目前，直接利用太阳能的方式有光热转换和光电转换。在解题时，要根据题目的情景来确定是哪种转换方式。
【训练1-1】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
【训练1-2】（2023·湖南株洲·中考真题）太阳是人类能源的宝库，太阳能（ ）
A．是可再生能源 B．是二次能源
C．不是未来的理想能源之一 D．来自太阳内部的核裂变
【训练1-3】（2023·湖北十堰·中考真题）某居民楼顶安装有太阳能电池板和太阳能热水器。若太阳能热水器工作效率为η，每小时可接收太阳能Q，使热水器内水温升高Δt，水的比热容为c水。下列说法正确的是（ ）
A．太阳能是不可再生能源
B．太阳能电池将接收的太阳能全部转化为电能
C．太阳能热水器将太阳能转化为内能
D．该热水器内水的质量为
模块四 能源与可持续发展
一、能量转移和能量转化的方向性
1. 能量的转移具有方向性：在热传递的过程中，热量只能自发地从高温物体转移到 温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体，所以能量的转移具有 性。
2. 能量的转化具有方向性
火力发电厂把煤中贮存的化学能转化为电能，供生产和生活用。用电器将电能转化为内能、光能、机械能多种形式的能后，但是这些能量无法再变回可以被利用的能源。
汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的 能，但这些能量不能自动地收集起来再次驱动汽车。这些能量虽然没有消失，但也不能再被我们利用。
3. 结论：能量的转移和转化具有方向性。
4. 节约能源：实际上，能量的转化、能量的转移，都是有方向性的，人们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。有些能量可以利用，有些则不能。能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。
二、能源消耗对环境的影响
人类消耗各种能源时给自己带来了便利，但不可避免地对环境造成影响，对环境造成污染。
1. 能源消耗对环境的影响，主要体现在以下几个方面
（1）热污染：化石能源通过燃烧转化为内能，相当一部分内能没有被有效利用，从而造成了热污染。汽车尾气是造成空气污染和城市热岛效应的罪魁祸首之一。
（2）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、金属构件造成危害。
（3）地质影响：使用柴薪能源除会造成空气污染、产生废物外，还会加剧水土流失和沙漠化。
（4）有害辐射：作为第三次能源革命的标志一核能的开发和利用，也不是绝对清洁和安全的，如遇到特殊情况（如地震）发生核泄漏时，会对环境造成有害辐射。
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，保持与自然环境的和谐与平衡。
三、能源与可持续发展
1. 可持续发展的两个方向：能源的利用要考虑持续性发展，既要满足当代人的需要，又要考虑后代人的需求。
（1）提高能源的 ，减少在能源使用中对环境的破坏。
（2）开发和利用新的 能源。
2. 不可再生能源和可再生能源
（1）不可再生能源： 、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。由于全世界能源的消耗逐年上涨，这些不可再生能源会在不太长的时间内消耗殆尽。
（2）可再生能源：像风能、 能、 能等能源可以在自然界里源源不断地得到，所以把它们称为可再生能源。可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。
3. 未来理想能源
未来理想能源须满足的条件：
（1）必须足够丰富，可以保证长期使用；
（2）必须足够便宜，可以保证多数人用得起；
（3）相关技术要成熟，可以保证大规模使用；
（4）必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
4. 我国新能源开发和利用的一些实例
（1）敦煌光伏电站吸热塔；（2）河南黄河小浪底发电工程；（3）新疆达坂城风力发电；（4）秦山核电站；（5）羊八井地热电站；（6）蓝鲸一号南海开采可燃冰等。
考向01 能量转移和转化的方向性
【例题1】（2024·江西·中考真题）某同学用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，这是通过
的方式改变物体的内能，在这种内能改变的过程中，内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，说明能量在转移过程中具有 性。
【训练1-1】（2024·吉林长春·中考真题）生物航煤是以动植物油脂、餐饮废油等为原料生产的航空燃油。6月5日，国产大飞机C919加注了我国自主研发的生物航煤，成功完成试飞任务。
（1）若C919飞行用时，则C919的飞行速度为 km/h ；
（2）生物航煤燃烧时将化学能转化为内能，但内能不能自发地转化为化学能，说明能量的转化具有 ；在能量转化和转移的过程中，能量的总量 。
【训练1-2】（2024·四川成都·中考真题）三峡水电站是当今世界上装机容量最大的水电站，三峡大坝横跨长江，雄伟壮丽（如图）。下列说法正确的是（ ）
A．水力发电是将电能转化为机械能
B．水能是一次能源，电能是二次能源
C．利用大坝提高水位的目的是储蓄更多内能，用来发电
D．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性
考向02 能源消耗对环境的影响
【例题1】（2024·烟台·中考真题）节约资源和保护环境是我国的基本国策，2024年5月13日至19日为全国节能宣传周，主题是“绿色转型，节能攻坚”。下列叙述不符合节能环保要求的是（ ）
A．重复使用节能环保购物袋，减少使用一次性用品
B．短距离上下楼不乘电梯，尽量减少电梯使用
C．公共建筑夏季室内空调温度设置一般不低于26℃
D．手机充完电后，不必拔下充电器
方法技巧 1. 为了减少能源消耗对环境的影响，人们常采取以下技术： （1）改变能源结构：发展清洁能源，如太阳能、风能等，减少对化石燃料的依赖。 （2）提高能源利用率：通过技术进步和管理措施，提高能源使用效率，减少浪费。 （3）发展清洁技术：采用清洁燃烧技术和尾气处理技术，减少污染物的排放。 2. 了解一些新能源 （1）核能：核电站把核能转化为电能。 （2）太阳能的利用： ①光热转化：太阳能转化为内能；②光化转化：太阳能转化为化学能；③光电转化：太阳能转化为电能。 （3）地热能：利用地热能发电。 （4）潮汐能：利用潮汐能发电。
【训练1-1】（2024·江苏苏州·中考真题）我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限制的是（ ）
A B C D
A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．光伏发电
【训练1-2】（2024·内蒙古包头·中考真题）节能减排、保护环境是每个人的共同责任。下列做法符合节能环保理念的是（ ）
A．把废旧电池随意丢弃 B．将电视机处于待机状态
C．关停高能耗高污染的工厂 D．将有害废水排放到江河中
【训练1-3】（2024·云南·中考真题）2024年5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续驶里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破（q氢=1.4×108J/kg）。下列说法正确的是（ ）
A．氢能不属于清洁能源
B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多
C．完全燃烧100kg的液氢能释放1.4×1010J的热量
D．氢能重卡的热机效率可高达100%
二、易混易错分析
【辨析】能源从不同角度可进行不同的分类，从其获得的方式可分为一次能源和二次能源；根据能源在技术上的成熟情况和普遍使用情况，可分为常规能源和新能源。 在解答有关能源分类的问题时，一是要看清题目中要求从哪个角度来进行分类，二是要明确一次能源与二次能源、清洁能源与污染能源、常规能源与新能源区分的依据。
【例题1-1】实现可持续发展已成为21世纪各国的任务。能源可按不同方式分类，如图，下列四组能源中，能归入图中阴影部分的一组是（ ）
A．煤炭、沼气 B．太阳能、风能 C．水能、天然气 D．石油、核能
【例题1-2】下列各种能源分类中，错误的是（ ）
A．煤、石油、天然气是化石能源，是一次能源，又是常规能源
B．太阳能是一次能源，是可再生能源，又是新能源
C．核能是一次能源，是不可再生能源，又是新能源
D．水能、风能是二次能源，又是常规能源
辨析：裂变与聚变的比较
裂 变 聚 变
定义 质量较大的原子核分裂成较小原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大原子核的过程
条件 用一定速度的中子 轰击较大原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
是否可以控制 可控制链式反应速度 目前不能人为控制
应用 核电站、原子弹 氢弹
【例题2-1】（2024·乌鲁木齐·三模）2023年4月12日，中国全超导托卡马克核变实验装置（EAST，中文名“东方超环”，俗称“人造小太阳”）创造了新的世界纪录。
（1）它在1亿度超高温度下运行成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。该装置主要是利用氢原子核在超高温下发生 （选填“裂变”或“聚变”），核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源，从而获得核能的研究装置，这与核电站获得核能的方式 （选填“相同”或“不同”）；
（2）“人造太阳”加热功率超过1×1012W，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 kW·h；
（3）核电站用水做冷却剂给核反应堆的堆芯降温，其原因是水的比热容较 （选填“大”或“小”）。在一种称为压水堆的核反应堆中，为了提高水的传热效率，要求水的温度即使高于300℃也不沸腾。要达到这样的要求，你认为应该采取的措施最 （选填“增大”或“减小）水面气压。
【例题2-2】能源是推动社会经济发展的重要基础，我国一直努力发展多样化的能源供给方式，比如风能、水能、太阳能、潮汐能，它们都属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；同时，核能也是重要的能源发展方向，截至2024年3月31日，我国共有超50台核电机组在运行，这些机组的反应堆都是通过核 （选填“裂变”或“聚变”）的方式释放巨大能量。
辨析：
1. 太阳能的实质 太阳能实质上是太阳内部的氢原子核在超高温下发生聚变所释放出的核能，而不是内能。用集热器给水加热，实质上是把太阳能转化为内能的过程。 2. 利用太阳能的方式有直接利用和间接利用两种方式。 直接利用太阳能的方式有两种：一是用集热器把水等物质加热；二是用太阳能电池把太阳能转化为电能。人们利用的风能、水能、化石能源等也是间接地利用太阳能。注意潮汐能与太阳能无关，潮汐能是由于月球和太阳对海水的吸引而引起的；地热能是地球本身内部所存贮的内能，也与太阳能无关。
【例题3】太阳能是一种 （选填“可”或“不可”）再生能源，利用太阳能的方式之一是用太阳电池把 能转化成 能；另一种方式是用集热器加热，从改变物体内能的途径来看，太阳能热水器是通过 （选填“做功”或“热传递”）来增加水的内能，一台太阳能热水器储有300kg的水，若水温从20℃升到70℃，这些水吸收了 J热量。（水的比热容4.2×103J/（kg·℃）；
三、中考热点扫描
考点突破：能源可以从不同的角度进行分类，且分类的方法较多，我们要明确分类的依据和常见的能源。能源分类的原则以及具体实例如下表所示。
分类依据 类型 实例
能否直接从 自然界获得 一次能源 化石能源、地热能、 核能、生物质能等
二次能源 电能、汽油等
能否在短期内从 自然界得到补充 可再生能源 水能、风能、太阳能、生物质能等
不可再生能源 化石能源、核能等
开发早晚 及使用情况 常规能源 煤、石油等
新能源 太阳能、地热能等
是否对环境 造成污染 清洁能源 太阳能、风能、水能等
污染能源 煤、石油等
【例题1-1】了解能源分类对实现能源可持续发展有重要的意义。下列能源既是来自太阳辐射的能源，又属于可再生能源的一组是（ ）
A．煤炭、沼气 B．石油、潮汐能 C．风能、水能 D．柴薪、天然气
【例题1-2】下列各种能源分类中，错误的是（ ）
A．煤、石油、天然气是化石能源，是一次能源，又是常规能源
B．太阳能是一次能源，是可再生能源，又是新能源
C．核能是一次能源，是不可再生能源，又是新能源
D．水能、风能是二次能源，又是常规能源
考点突破:
1. 太阳能既属于一次能源又属于可再生能源，还是清洁、无污染的新能源。太阳向外辐射的能量来自其内部进行的热核反应（氢核聚变）。太阳能是人类的“能源之母”，除地热能、潮汐能和核能外，大部分能源如风能、水能、生物质能、化石能源都来自太阳能。
人类直接利用太阳能的方式主要是光热转换（用集热器把水等物质加热）、光电转换（用太阳能电池把太阳能转化为电能）。
2. 核裂变和核聚变的对比
比较 核裂变 核聚变
定义 质量较大的原子核分裂为质量较小的原子核的过程 质量较小的原子核结合成质量较大的原子核的过程
条件 中子轰击较大原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
应用 原子弹、核电站 氢弹
【例题2】如图所示是太阳能LED照明路灯，LED是一种发光二极管，它是由 材料制成的，可以把电能直接转化成 能，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源、清洁无污染，它是在太阳内部氢原子核发生 （选填“裂变”或聚变”）释放出巨大的能量．
考点突破: 中考中经常出现新能源的利用与热学、电学、力学综合的计算题。此类试题的特点是以节能电器、太阳能、核能、水能或风能的利用等为命题素材，考查与热学、电学、力学重要知识点的综合利用，再通过计算得出的结果，利用对比的形式，以便体会节约能源的社会意义和经济价值，进一步培养节约能源的意识。从命题的背景和知识的综合角度来看，主要有以下几种情况： 1. 以电热辅助式太阳能热水器、核能发电等为载体的热学与电学的综合，主要考查太阳能的转化、热量的计算和电能（或电功率等）的计算，应用到的主要公式有： （1）物体吸（放）热计算公式Q=cm△t （2）燃料燃烧放热公式Q=qm （3）电功和电功率的关系式W=Pt （4）欧姆定律计算公式I=U/R （5）焦耳定律Q=I2Rt等。 2. 以太阳能电池的应用、风力发电或潮汐发电等为载体的光电转换、电学和力学的综合，主要考查功与功率的计算、机械能与电能的转化、电功与电功率的计算，应用到的主要公式有： （1）功的计算公式W=Fs （2）功率的计算公式P=W/t （3）电功和电功率的关系式W=Pt （4）欧姆定律计算公式I=U/R （5）焦耳定律Q=I2Rt等。 另外，以上两类命题还常常涉及效率问题，运用效率的计算公式η=Q有/Q总=W有/W总建立相应的等量关系。
【例题3-1】如图所示是利用太阳能电源工作的一种新型动力车．它上面的太阳能接收板的有效面积为8m2，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000J，太阳能电池提供的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为10A。
（1）太阳能属于 （选填“可”或“不可”）再生能源；
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是 ；
（3）电动机正常工作时，将电能主要转化为 能，若转化效率是80%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是150N，则该车匀速行驶的速度是 m/s。
【例题3-2】如图甲是某新型太阳能汽车，该汽车的动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。汽车（包括司乘人员）的质量为1.2t，接收太阳能电池板的面积为8m2，在水平路面上以恒定功率做直线运动的v-t图象如图乙（取g=10N/kg）。
（1）如汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的0.02倍，则汽车牵引力为多大
（2）求汽车在0~20s内牵引力做的功。
（3）若汽车吸收的太阳能转化为机械能的效率为40%，则太阳光照射到地面单位面积上的辐射功率为多少
参考答案
二、知识清单+方法清单
模块一 能源
一、人类利用能源的历程
1. 能量
（1）能量：物质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）多种形式的能的能量
①机械能：物体由于运动或由于高度而具有的能量是机械能；
②内能：物体由于内部分子的热运动和分子间作用力而对应的能量是内能；
③化学能：火柴燃烧是化学变化,食物在人体内也发生了化学变化，化学变化中伴随着能量的转化，因此火柴和食物也具有一种能，我们称为化学能；
④电能：电荷的定向移动形成电流，电流流过用电器会做功，所以它具有电能；
⑤核能：核反应是原子核发生了变化，由核反应而产生的能量我们称为核能（也叫原子能）。
2. 能源
（1）能源：能够提供能量的物质资源叫做能源。煤、石油、天然气是当今世界的主要能源。
（2）能源的种类
①化石能源：我们使用的煤、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，称为化石能源。化石能源是当今世界的主要能源（选填“主要”或“次要”）。
②生物质能：由生命物质提供的能量称为生物质能。生物质能可以理解为生物机体物质发生化学变化时释放的能量。例如食物分解和柴薪燃烧等都提供了生物质能。
③太阳能：由太阳辐射提供的能量。
④水能、风能：由自然界中的流水和风提供的能量。
⑤地热能：由地球内部提供的一种内能。
3. 人类利用能源的历程
（1）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。柴薪燃烧时的能量转化：化学能→内能。
（2）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，直接导致了第二次能源革命，使人类进入工业化社会。蒸汽机工作时的能量转化：化学能→内能→机械能。
（3）电能的利用
19世纪初，根据电磁感应现象原理，发明了发电机，使化石能源转换成更加便于输送和利用的电能，电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。
电能的优点：①电能便于输送。②电能便于转化：电能通过用电器可以比较方便地转化为机械能、化学能光能、内能等其他形式的能量，为人类所用。
发电机的能量转化：机械能→电能。
（4）核能的利用：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。核能发电的能量转化：核能→电能。
4. 能源的分类
（1）按照获取方式分为：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称为一次能源。化石能源是一次能源，其他常见的一些能源，如风能、水能、太阳能、地热能、核能等也都是一次能源。
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称为二次能源。常见的二次能源：电能、汽油、柴油、酒精等。
（2）按照对环境的影响分为：清洁能源和污染能源。
太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等都属于清洁能源；煤、石油、柴薪等都属于污染能源。
（3）按照人类开发早晚分为：常规能源和新能源。
煤、石油、天然气及水能等属于常规能源；核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能、生物质能等属于新能源。
（4）按照是否可再生分为：可再生能源和不可再生能源。
①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。
②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。
二、21世纪的能源趋势
1. 能源危机：近几十年来，由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源消耗增长速度明显加快（选填“加快”或“减慢”）。目前作为人类主要能源的化石能源储量并不丰富，而且化石能源开发利用后不能再生。
2. 解决能源问题的出路：面对目前的能源趋势，解决能源问题的主要出路有：一是提高能源的利用率，做到科学开发，节约使用；二是开发和利用新能源，如太阳能、风能、地热能等。
考向 能源及其分类
【例题1】（2024·山东聊城·中考真题）2024年5月21日，全球首个陆上商用模块式小型核反应堆“玲龙一号”的主控室正式启动。核反应堆通过 （选填“核聚变”或“核裂变”）产生惊人的能量，核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 核裂变 一次
【详解】核电站是利用核裂变产生能量，是可控的。核原料能从自然界中获取，为一次能源。
方法技巧 1. 能源与能量的区别和联系 （1）能源：能够提供能量的物质资源叫做能源，本质是可以提供某种形式能量的物质。 （2）能量：物体做功本领的量度，本质是：与物质及其运动相联系，不同形式的运动对应着不同形式的能量，如机械能、电能、内能、化学能等。 （3）联系：能源的利用过程，实质上就系是能量的转化和转移的过程。 2. 能源有不同的分类标准：能源除按能否直接从自然界获得分为一次能源与二次能源外，还有以下几种分类情况。 （1） 按对环境的影响可分为清洁能源和污染能源。 ①清洁能源指不排放污染物的能源，如太阳能、电能、水能、地热能等; ②污染能源指人类在利用过程中会污染环境的能源，如煤、石油、天然气等。 （2）按人类开发早晚和使用情况可分为常规能源和新能源。 ①常规能源指已经大规模生产和广泛利用的能源，如煤、石油、天然气及水能等; ②新能源指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如核能、太阳能、潮汐能、地热能等。
【训练1-1】可燃冰是一种绿色清洁能源。可燃冰属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。在北方山地区域，风力发电机随处可见，电能属于 （ 选填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 不可再生 二次
【详解】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。可燃冰一旦消耗，很难在短时间内从自然界中得到补充，是不可再生能源。
能够直接从自然界获取并利用的叫一次能源；不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源。电能是消耗其它能源经过加工转换来的，电能属于二次能源。
【训练1-2】（2023·山东淄博·中考真题）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
【答案】A
【详解】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．煤不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，以煤为主要燃料的火力发电容易造成环境污染，故B正确，不符合题意；
C．太阳能是一次能源，是一种新型的无污染的能源，太阳能是取之不尽的能源，可直接利用且对环境的污染小，前景广阔，故C正确，不符合题意；
D． 能量的转化和转移是有方向性的，具有不可逆性，并不是所有的能量都可以被利用，所以我们需要节约能源，故D正确，不符合题意。故选A。
【训练1-3】为响应节能减排、低碳生活，电动汽车已进入千家万户。如图甲为某国产品牌的电动汽车正在充电桩充电。充电桩充电时的电压为220V，电流为40A，充电耗时为10h，汽车电池所容纳的电能从零变为80kW·h。充电时发现线路及设备发热较为明显，可等效为如图乙的发热电阻R线串联于电路中，且认为能量损失均为发热电阻所致。求：
（1）电能属于 （选填“一次能源”或“二次能源”）；
（2）充电过程中，电流所做的功和充电效率η；
（3）发热电阻R线的阻值及充电过程中汽车电池两极之间电压。
【答案】 二次能源 88kW·h 90.9% 0.5Ω 200V
【详解】（1）二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源，例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、知沼气 、氢气和焦炭等等。电能是通过其他能源转化而来的，不是一次能源，是二次能源。
（2）充电过程中电流做的功
由题意可知，汽车电池所容纳的电能从零变为80kW·h，故充电效率
（3）因为能量损失均为发热电阻所致，则损失的电能为
由W=I2Rt可得，发热电阻的阻值为
由W＝UIt可知，汽车电池两极之间的电压为
模块二 核能
一、核能
1. 原子、原子核的组成
（1）原子由原子核和核外电子构成，其中原子核带正电，核外电子带负电。
（2）原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，其电荷量跟电子的电荷量相等，中子不带电，整个原子不显电性，如右图所示是碳原子的结构示意图。
2. 核能
（1）核能：质量较大的原子核发生分裂或者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。
（2）释放核能的方式：核裂变和核聚变。
二、裂变
1. 裂变：1934至1938年，科学家先后用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，发现一个核分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出大量的能量。奇妙的是，铀235核在分裂成两个别的原子核的时候，又放出2至3个中子。核裂变的能量巨大，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。
核裂变示意图 链式反应示意图
2. 链式反应：当中子轰击铀核时，铀核发生裂变，释放大量核能的同时产生出几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，释放出大量核能，这就是链式反应。
3. 裂变的应用
（1）原子弹：链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。原子弹就是根据这一原理制造的。
（2）核电站：核电站利用裂变产生的核能发电，它的核心设备是核反应堆。1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。
①核反应堆：核反应堆是原子核发生链式反应的场所，它能够控制链式反应的速度，缓慢、平稳地释放核能的装置。
②核电站的工作原理及能量转化
核电站将反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机转化为机械能，再通过发电机转化为电能。核电站发电时的能量转化情况：核能→内能→机械能→电能。
③我国的核电站：我国已经自主设计、制造出具有世界先进水平的核电站。其中“华龙一号”核电站在30余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上，根据中国和全球最新安全要求，研发的先进百万千瓦级压水堆核电技术，具有完全自主知识产权的三代压水堆核电创新成果。
三、聚变
1. 聚变：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——氦核，会释放出巨大的核能，这就是聚变。
2. 氢弹：氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。
四、核能的利用
1. 核能的优点：核能十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足，使用核能大大地节约了常规能源。核能能够解决能源分布不均衡的问题。
2. 核能的缺点：|①核能属于一次能源，且会越用越少。②核废料存在核污染，产生核辐射，会对地球生物造成伤害。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。
3. 核电站应用地域：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区，避免对人育造成伤害。
4. 核废料处理：深埋在人烟稀少的地方。
考向01 原子、原子核的组成
【例题1】关于原子核和核能，下列说法正确的是（ ）
A．原子核是由电子、质子和中子组成
B．核能的使用不会对人类产生危害
C．现有核电站利用核裂变释放的能量来发电
D．氢弹爆炸时的链式反应是可控的
【答案】C
【详解】A．原子核由质子和中子构成；
B．核能的使用也有一定风险，比如核泄漏；
C．核电站目前都是采用核裂变技术释放的核能来发电的；
D．氢弹是利用核聚变，其链式反应是不可控的．
方法技巧 类比法理解原子的核式结构 如图所示，原子的核式结构与太阳系类似：太阳系的中心是太阳，其他行星围绕太阳运行；原子的中心是原子核，在原子核的周围有一定数目的电子在绕核运动。
【训练1-1】若把原子、原子核、电子看成球体，原子半径的数量级为10-10m， 原子核半径的数量级为10-15m，电子半径的数量级小于10-9nm。按尺度从大到小的排序是（ ）
A．原子 原子核 电子 B．电子 原子 原子核
C．原子核 原子 电子 D．原子 电子 原子核
【答案】A
【详解】因为1nm=10-9m，所以10-9nm=10-18m
故按尺度从大到小的排序是：原子、原子核、电子。故选A。
【训练1-2】依据卢瑟福的“行星模型”理论，在原子核外绕核高速旋转的粒子是（ ）
A．质子 B．电子 C．中子 D．核子
【答案】B
【详解】卢瑟福认为：在原子的内部有一个很小的核叫原子核，原子的所有正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核高速旋转。故选B。
【训练1-3】原子的中心是原子核，周围有电子绕核运动，如图是四种原子的结构示意图。根据下图，你认为下列说法正确的是（ ）
A．原子的电子数和中子数相等
B．所有原子核的中子数与质子数一定相等
C．所有的原子都一定是由电子、质子、中子组成
D．原子核所带的正电荷与核外所有电子所带的负电荷在数量上相等
【答案】D
【详解】AC．由图知道，H原子核有一个质子，核外有一个电子。即H原子中只有质子而没有中子，故A、C错误；
B．由图知道，Li原子核中有3个质子和4个中子组成，核外有3个电子，故B错误；
D．由图知道，四种原子核内带正电的质子和核外带负电的电子数目都相等，故D正确。
故选D。
考向02 裂变 聚变 核能
【例题2】（2024·陕西·中考真题）原子由原子核和 构成。原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国自主设计、建造的“东方超环”核反应装置用于研究如图所示的核反应，这种反应叫做核 （选填“裂”或“聚”）变。
【答案】 核外电子 不可再生 聚
【详解】原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成。
核能消耗的原料是矿产资源，使用后不可能在短期内从自然界得到补充，故属于不可再生能源。
我国自主设计的“人造太阳”实验装置——东方超环，其反应原理与太阳类似，太阳是通过核聚变释放能量，所以“人造太阳”是通过核聚变释放巨大的核能。
【训练2-1】原子核分裂或聚合，可以释放出巨大的能量，这种能量叫作 。用中子轰击比较大的原子核，使其变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，这是原子核的 。两个质量很小的原子核，在一定条件下结合成一个新的原子核，会释放出更大的核能，这就是原子核的 ，氢弹就是利用这种变化制成的。
【答案】 核能 裂变 聚变
【详解】核能是由原子核裂变和聚变过程中所产生的能量。
一个质量较大的原子核在中子的轰击下，会变为两个中等大小原子核，同时释放出巨大的能量的过程称为核裂变；原子核裂变的应用有：核电站、原子弹。
在超高温下，两个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出巨大的能量的过程称为核聚变。
【训练2-2】（多选题）（2024·广西·中考真题）“华龙一号”核电机组落户广西防城港。下列关于核能的说法正确的有（ ）
A．核能是可再生能源 B．核能是不可再生能源
C．核能发电利用核聚变原理 D．核电站将核能最终转化为电能
【答案】BD
【详解】AB．核燃料在地球上的储量是有限的，消耗后不可能再生，因此核能属不可再生能源，故A错误，B正确；
CD．核电站是在核反应堆中利用可控的核裂变来进行工作，核电站先将核能转化为内能，再通过汽轮机将内能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能，故D正确，C错误。
故选BD。
【训练2-3】中国物理学家钱三强与何泽慧等合作，在利用中子打击铀的实验中，观察到三分裂变和四分裂变现象。如图，为某种核反应示意图，这属于核 变，核电站的核反应堆就是利用该反应释放核能的设备；氢弹利用的是核 变在瞬间释放的能量。（选填“裂”或“聚”）
【答案】 裂 聚
【详解】由核反应示意图可知，此核变属于中子轰击铀核使铀核裂变，重原子核分裂成较轻的原子核，叫做裂变；核电站的核反应堆是一种能够控制的链式反应装置，利用的是核裂变。
氢弹利用的是氢的同位素氘和氚的原子核在超高温下就可能聚合成氦核，释放出巨大的能量，这种轻原子核结合成较重的原子核释放出核能，这样的核反应叫做核聚变。
模块三 太阳能
一、太阳——巨大的“核能火炉”
1. 太阳的结构：如图所示，从内到外依次是太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气 。
2. 太阳能的来源——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。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，核心温度高达1500万摄氏度，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。
3. 太阳能的传递——热辐射：太阳距地球1.5亿千米，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 。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°C，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。
二、太阳是人类能源的宝库
1. 地球上大多数能源来自于太阳能：由于化石能源、水能、风能、生物质能等都是来太阳能，所以说太阳是人类能源的宝库。人类利用这些能量，实际上都是间接地利用太阳能。
2. 化石能源的形成：远古时期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石油和煤。在石油形成过程中还放出天然气。
三、太阳能的利用
1. 利用太阳能的四个渠道
（1）绿色植物的“光化转换”。通过植物的光合作用（被植物、微生物吸收）将太阳能储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等形式释放出来，实现光能转化为化学能。
（2）空气水分的“光机转换”。由于太阳的热辐射，使大气和水分升腾循环，再通过风、雨等形式释放出来，实现光能转化为机械能。
（3）被海洋吸收，成为海洋内能。
（4）直接被人们利用。太阳能的直接利用有光电转换和光热转换；间接利用有光化转换。
①光电转换：如利用太阳能电池，直接把太阳能转变成电能。
②光热转换：利用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质，把太阳能直接转化为内能。
③光化转换：光化转换是指把太阳能转化为化学能，储存在生物质内。比如绿色植物的生长就是靠太阳能转化的化学能，所以通过光合作用的植物把太阳能转化为化学能。
2. 太阳能的优缺点
（1）优点
①太阳能取之不尽、用之不竭，是人类可以利用的最丰富的永久性能源。
②太阳能分布广阔，不需要挖掘、开采和运输。
③太阳能是一种清洁能源，使用时没有污染。
（2）缺点
①太阳能到达地球上非常分散，接收装置的面积大，造价高。
②太阳能的利用受气候、昼夜的影响很大。因此必须有贮存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使造价增加。
③太阳能电池的成本高，而且每个太阳能电池产生的电压较低（选填“高”或“低”）。
3. 核能、潮汐能与地热能不是太阳能
（1）潮汐能不是来源于太阳能。潮汐能是因月球引力的变化引起潮汐现象，导致海平面周期性升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量。
（2）地热能不是来源于太阳能。地热能来源于地球熔融岩浆和放射性物质衰变，这部分能量通过地壳运动被推压到地面，从而被发现和利用。
（3）核能不是来源于太阳能。是来自于原子核内部裂变或聚变释放的能量。（以上均选填“是”或“不是”）
考向 太阳能 太阳能的利用
【例题1】（2024·四川宜宾·中考真题）太阳是人类能源的宝库。在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的核能。太阳能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 核聚变 一次
【详解】在太阳内部，氢原子核在超高温下发生氢核聚变，释放出巨大的核能。太阳能属于一次能源，可以直接从自然界中获取。
方法技巧 注意两个易错点，正确解答有关太阳能的问题 易错点一：利用太阳能的方式有直接利用和间接利用两种。 易错点二：目前，直接利用太阳能的方式有光热转换和光电转换。在解题时，要根据题目的情景来确定是哪种转换方式。
【训练1-1】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
【答案】C
【详解】A．太阳能取之不尽、用之不竭，所以是可再生能源，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，故B错误；
C．太阳能汽车不能将接收到的太阳能全部转化为机械能，有一部分太阳能会转化为内能等其它形式的能，故C正确；
D．太阳能汽车将太阳能转化为电能，再将电能转化为动能，故D错误。
故选C。
【训练1-2】（2023·湖南株洲·中考真题）太阳是人类能源的宝库，太阳能（ ）
A．是可再生能源 B．是二次能源
C．不是未来的理想能源之一 D．来自太阳内部的核裂变
【答案】A
【详解】太阳的能量来自内部源源不断地核聚变反应，太阳能可以源源不断地从自然界直接获得、利用是一次能源，也是可再生能源，而且它还无污染，是未来理想能源之一。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
【训练1-3】（2023·湖北十堰·中考真题）某居民楼顶安装有太阳能电池板和太阳能热水器。若太阳能热水器工作效率为η，每小时可接收太阳能Q，使热水器内水温升高Δt，水的比热容为c水。下列说法正确的是（ ）
A．太阳能是不可再生能源
B．太阳能电池将接收的太阳能全部转化为电能
C．太阳能热水器将太阳能转化为内能
D．该热水器内水的质量为
【答案】C
【详解】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．由于在能量的转化或转移的过程中存在能量的散失，所以太阳能电池不能将接收到的太阳能全部转化为电能，故B错误；
C．太阳能热水器吸收太阳能，将太阳能转化为内能，故C正确；
D．太阳能热水器工作效率为η，每小时可接收太阳能Q，则水吸收的太阳能为
Q吸＝ηQ根据Q＝cmΔt可知，该热水器内水的质量为
故D错误。故选C。
模块四 能源与可持续发展
一、能量转移和能量转化的方向性
1. 能量的转移具有方向性：在热传递的过程中，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，所以能量的转移具有方向性。
2. 能量的转化具有方向性
火力发电厂把煤中贮存的化学能转化为电能，供生产和生活用。用电器将电能转化为内能、光能、机械能多种形式的能后，但是这些能量无法再变回可以被利用的能源。
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地收集起来再次驱动汽车。这些能量虽然没有消失，但也不能再被我们利用。
3. 结论：能量的转移和转化具有方向性。
4. 节约能源：实际上，能量的转化、能量的转移，都是有方向性的，人们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。有些能量可以利用，有些则不能。能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。
二、能源消耗对环境的影响
人类消耗各种能源时给自己带来了便利，但不可避免地对环境造成影响，对环境造成污染。
1. 能源消耗对环境的影响，主要体现在以下几个方面
（1）热污染：化石能源通过燃烧转化为内能，相当一部分内能没有被有效利用，从而造成了热污染。汽车尾气是造成空气污染和城市热岛效应的罪魁祸首之一。
（2）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、金属构件造成危害。
（3）地质影响：使用柴薪能源除会造成空气污染、产生废物外，还会加剧水土流失和沙漠化。
（4）有害辐射：作为第三次能源革命的标志一核能的开发和利用，也不是绝对清洁和安全的，如遇到特殊情况（如地震）发生核泄漏时，会对环境造成有害辐射。
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，保持与自然环境的和谐与平衡。
三、能源与可持续发展
1. 可持续发展的两个方向：能源的利用要考虑持续性发展，既要满足当代人的需要，又要考虑后代人的需求。
（1）提高能源的利用率，减少在能源使用中对环境的破坏。
（2）开发和利用新的理想能源。
2. 不可再生能源和可再生能源
（1）不可再生能源：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，这类能源称为不可再生能源。由于全世界能源的消耗逐年上涨，这些不可再生能源会在不太长的时间内消耗殆尽。
（2）可再生能源：像风能、水能、太阳能等能源可以在自然界里源源不断地得到，所以把它们称为可再生能源。可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。
3. 未来理想能源
未来理想能源须满足的条件：
（1）必须足够丰富，可以保证长期使用；
（2）必须足够便宜，可以保证多数人用得起；
（3）相关技术要成熟，可以保证大规模使用；
（4）必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
4. 我国新能源开发和利用的一些实例
（1）敦煌光伏电站吸热塔；（2）河南黄河小浪底发电工程；（3）新疆达坂城风力发电；（4）秦山核电站；（5）羊八井地热电站；（6）蓝鲸一号南海开采可燃冰等。
考向01 能量转移和转化的方向性
【例题1】（2024·江西·中考真题）某同学用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，这是通过
的方式改变物体的内能，在这种内能改变的过程中，内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，说明能量在转移过程中具有 性。
【答案】热传递 方向
【详解】用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手，是热汤中的内能转移到金属勺，这是通过热传递的方式改变物体的内能。
内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，不能自动从低温物体转移到高温物体，这说明能量在转移过程中具有方向性。
【训练1-1】（2024·吉林长春·中考真题）生物航煤是以动植物油脂、餐饮废油等为原料生产的航空燃油。6月5日，国产大飞机C919加注了我国自主研发的生物航煤，成功完成试飞任务。
（1）若C919飞行用时，则C919的飞行速度为 km/h ；
（2）生物航煤燃烧时将化学能转化为内能，但内能不能自发地转化为化学能，说明能量的转化具有 ；在能量转化和转移的过程中，能量的总量 。
【答案】 800 方向性 不变
【详解】（1）C919的飞行速度为
（2）生物航煤燃烧时将化学能转化为内能，但内能不能自发地转化为化学能，说明能量的转化具有方向性。在能量转化和转移的过程中，能量的总量不变，这是能量守恒定律。
【训练1-2】（2024·四川成都·中考真题）三峡水电站是当今世界上装机容量最大的水电站，三峡大坝横跨长江，雄伟壮丽（如图）。下列说法正确的是（ ）
A．水力发电是将电能转化为机械能
B．水能是一次能源，电能是二次能源
C．利用大坝提高水位的目的是储蓄更多内能，用来发电
D．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性
【答案】B
【详解】A．水力发电是将水的机械能转化为电能，故A错误；
B．水能可以从自然界直接获取使用，是一次能源，而电能是由其他形式的能量转化来的，是二次能源，故B正确；
C．利用大坝提高水位的目的是储蓄更多机械能，用来发电，故C错误；
D．虽然机械能和电能可以相互转化，但转化是有条件的，故能量转化是有方向性，D错误。
故选B。
考向02 能源消耗对环境的影响
【例题1】（2024·烟台·中考真题）节约资源和保护环境是我国的基本国策，2024年5月13日至19日为全国节能宣传周，主题是“绿色转型，节能攻坚”。下列叙述不符合节能环保要求的是（ ）
A．重复使用节能环保购物袋，减少使用一次性用品
B．短距离上下楼不乘电梯，尽量减少电梯使用
C．公共建筑夏季室内空调温度设置一般不低于26℃
D．手机充完电后，不必拔下充电器
【答案】D
【详解】A．重复使用节能环保购物袋，减少使用一次性用品，可减少白色污染，符合节能环保要求，故A不符合题意；
B．短距离上下楼不乘电梯，尽量减少电梯使用,健康出行，锻炼身体的同时减少能源的使用，符合节能环保要求，故B不符合题意；
C．夏天空调设置的温度不低于26℃，既能降温，又能减少电能的消耗，符合节能环保要求，故C不符合题意；
D．手机充完电后，不拔下充电器，会造成电能浪费，不符合节能环保要求，故D符合题意。
故选 D。
方法技巧 1. 为了减少能源消耗对环境的影响，人们常采取以下技术： （1）改变能源结构：发展清洁能源，如太阳能、风能等，减少对化石燃料的依赖。 （2）提高能源利用率：通过技术进步和管理措施，提高能源使用效率，减少浪费。 （3）发展清洁技术：采用清洁燃烧技术和尾气处理技术，减少污染物的排放。 2. 了解一些新能源 （1）核能：核电站把核能转化为电能。 （2）太阳能的利用： ①光热转化：太阳能转化为内能；②光化转化：太阳能转化为化学能；③光电转化：太阳能转化为电能。 （3）地热能：利用地热能发电。 （4）潮汐能：利用潮汐能发电。
【训练1-1】（2024·江苏苏州·中考真题）我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限制的是（ ）
A B C D
A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．光伏发电
【答案】A
【详解】A．火力发电主要利用煤、石油、天然气等化石燃料燃烧时产生的热能来发电，会排放大量的二氧化碳，故A符合题意；
B．水力发电是利用水的动能和势能来发电，不会排放二氧化碳，故B不符合题意；
C．风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电，不会排放二氧化碳，故C不符合题意；
D．光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，不会排放二氧化碳，故D不符合题意。
故选A。
【训练1-2】（2024·内蒙古包头·中考真题）节能减排、保护环境是每个人的共同责任。下列做法符合节能环保理念的是（ ）
A．把废旧电池随意丢弃 B．将电视机处于待机状态
C．关停高能耗高污染的工厂 D．将有害废水排放到江河中
【答案】C
【详解】A．把废旧电池随意丢弃，会污染水体和土壤，不利于环境保护，故A不符合题意；
B．电视机处于待机状态时，仍有部分元件在工作，如指示灯，仍会消耗电能，故B不符合题意；
C．关停高能耗高污染的工厂，既可以节能减排，也可以保护环境，故C符合题意；
D．将有害废水排放到江河中，会污染水资源，所以不利于环境保护，故D不符合题意。
故选C。
【训练1-3】（2024·云南·中考真题）2024年5月，我国首款百公斤级车载液氢系统“赛道1000”研制成功，可助力氢能重卡突破1000公里续驶里程，这是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破（q氢=1.4×108J/kg）。下列说法正确的是（ ）
A．氢能不属于清洁能源
B．用液氢作燃料是因为液氢含有的热量多
C．完全燃烧100kg的液氢能释放1.4×1010J的热量
D．氢能重卡的热机效率可高达100%
【答案】C
【详解】A．液氢燃烧的产物只有水，属于清洁能源，故A错误；
B．用液氢作燃料是因为液氢热值大，在完全燃烧等质量的燃料时，放出的热量更多，且热量是过程量，不能“含有”，故B错误；
C．完全燃烧100kg的液氢放出的热量
故C正确；
D．额外功不可避免，所以氢能重卡的热机效率不可能达到100%，故D错误。
故选C。
三、易混易错分析
【辨析】 能源从不同的角度可以进行不同的分类，从其获得的方式可分为一次能源和二次能源；根据能源在技术上的成熟情况和普遍使用情况，可分为常规能源和新能源。 在解答有关能源分类的问题时，一是要看清题目中要求从哪个角度来进行分类，二是要明确一次能源与二次能源、清洁能源与污染能源、常规能源与新能源区分的依据。
【例题1-1】实现可持续发展已成为21世纪各国的任务。能源可按不同方式分类，如图，下列四组能源中，能归入图中阴影部分的一组是（ ）
A．煤炭、沼气 B．太阳能、风能 C．水能、天然气 D．石油、核能
【答案】B
【详解】能归入图中阴影部分的能源应该是来自太阳的热辐射，并且是可再生能源和新能源。
A．煤炭不是可再生能源也不是新能源，沼气不是来自太阳的辐射能源，故A项不符合题意；
B．太阳能、风能是来自太阳的热辐射，并且是可再生能源和新能源，故B项符合题意；
C．天然气是不可再生能源，故C项不符合题意；
D．石油和核能是不可再生能源，故D项不符合题意。
故选B。
【例题1-2】下列各种能源分类中，错误的是（ ）
A．煤、石油、天然气是化石能源，是一次能源，又是常规能源
B．太阳能是一次能源，是可再生能源，又是新能源
C．核能是一次能源，是不可再生能源，又是新能源
D．水能、风能是二次能源，又是常规能源
【答案】D
【详解】A．煤、石油、天然气是化石能源，不可再生，从自然直接获得，是一次能源，又是长期以来人们使用最多的能源，所以是常规能源，故A正确，不符合题意；
B．太阳能可以直接获得，是一次能源，又使用不尽，是可再生能源，又属于新能源，故B正确，不符合题意；
C．核材料直接取自自然界是一次能源，但核燃料是不可再生能源，核能近代随科学技术发展才兴起使用的，又属于是新能源，故C正确，不符合题意；
D．水能、风能是从自然界直接获得，属于一次能源，又是新能源，故D错误，符合题意。
故选D。
辨析：裂变与聚变的比较
裂 变 聚 变
定义 质量较大的原子核分裂成较小原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大原子核的过程
条件 用一定速度的中子 轰击较大原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
是否可以控制 可控制链式反应速度 目前不能人为控制
应用 核电站、原子弹 氢弹
【例题2-1】（2024·乌鲁木齐·三模）2023年4月12日，中国全超导托卡马克核变实验装置（EAST，中文名“东方超环”，俗称“人造小太阳”）创造了新的世界纪录。
（1）它在1亿度超高温度下运行成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。该装置主要是利用氢原子核在超高温下发生 （选填“裂变”或“聚变”），核能属于 （选填“一次”或“二次”）能源，从而获得核能的研究装置，这与核电站获得核能的方式 （选填“相同”或“不同”）；
（2）“人造太阳”加热功率超过1×1012W，若利用“人造太阳”发电，发电效率为60%，则每小时发电量达 kW·h；
（3）核电站用水做冷却剂给核反应堆的堆芯降温，其原因是水的比热容较 （选填“大”或“小”）。在一种称为压水堆的核反应堆中，为了提高水的传热效率，要求水的温度即使高于300℃也不沸腾。要达到这样的要求，你认为应该采取的措施最 （选填“增大”或“减小）水面气压。
【答案】 聚变 一次 不同 6×108 大 增大
【详解】（1）“人造小太阳”主要是利用氢原子核在超高温下发生不可控的聚变。
核燃料是自然界中自燃存在的，核能属于一次能源。核聚变是两个轻核聚合成一个质量更重的核，核电站是利用核聚变来获得能量的，故获得核能的研究袋置与核电站获得核能的方式不同。
（2）“人造太阳”的发电功率为
P=ηP加热=60％×1×1012 W= 6×1011W=6×108kW
由P=W/t得，每小时发电量达W=Pt=6×108kW×1h=6×108 kW h
（3）核电站用水做冷却剂给核反应堆的堆芯降温，其原因是水的比热容较大，其他条件相同时，水升高相同温度，吸收的热量较多。
水的沸点随气压升高而增大，为了提高水的传热效率，要求水的温度即使高于300℃也不沸腾，要达到这样的要求，应该增大水面气压。
【例题2-2】能源是推动社会经济发展的重要基础，我国一直努力发展多样化的能源供给方式，比如风能、水能、太阳能、潮汐能，它们都属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；同时，核能也是重要的能源发展方向，截至2024年3月31日，我国共有超50台核电机组在运行，这些机组的反应堆都是通过核 （选填“裂变”或“聚变”）的方式释放巨大能量。
【答案】 可再生 裂变
【详解】风能、水能、太阳能、潮汐能，可以从自然界源源不断地获得，都属于可再生能源。
核裂变可以人为控制，核聚变不能人为控制，核反应堆都是通过核裂变的方式释放巨大能量。
辨析：
1. 太阳能的实质 太阳能实质上是太阳内部的氢原子核在超高温下发生聚变所释放出的核能，而不是内能。用集热器给水加热，实质上是把太阳能转化为内能的过程。 2. 利用太阳能的方式有直接利用和间接利用两种方式。 直接利用太阳能的方式有两种：一是用集热器把水等物质加热；二是用太阳能电池把太阳能转化为电能。人们利用的风能、水能、化石能源等也是间接地利用太阳能。注意潮汐能与太阳能无关，潮汐能是由于月球和太阳对海水的吸引而引起的；地热能是地球本身内部所存贮的内能，也与太阳能无关。
【例题3】太阳能是一种 （选填“可”或“不可”）再生能源，利用太阳能的方式之一是用太阳电池把 能转化成 能；另一种方式是用集热器加热，从改变物体内能的途径来看，太阳能热水器是通过 （选填“做功”或“热传递”）来增加水的内能，一台太阳能热水器储有300kg的水，若水温从20℃升到70℃，这些水吸收了 J热量。（水的比热容4.2×103J/（kg·℃）；
【答案】可 太阳（光） 电 热传递 6.3×107
【详解】太阳能可以源源不断得到，是可再生能源。利用太阳能电池可把太阳能转化成电能。
另一种方式是用集热器加热，太阳能热水器是利用热传递的方式增加水的内能的。
水吸收得热量为Q吸=cmΔt=4.2×103 J/（kg ℃）×300kg×（70-20）℃=6.3×107 J
四、中考热点扫描
考点突破：能源可以从不同的角度进行分类，且分类的方法较多，我们要明确分类的依据和常见的能源。能源分类的原则以及具体实例如下表所示。
分类依据 类型 实例
能否直接从 自然界获得 一次能源 化石能源、地热能、 核能、生物质能等
二次能源 电能、汽油等
能否在短期内从 自然界得到补充 可再生能源 水能、风能、太阳能、生物质能等
不可再生能源 化石能源、核能等
开发早晚 及使用情况 常规能源 煤、石油等
新能源 太阳能、地热能等
是否对环境 造成污染 清洁能源 太阳能、风能、水能等
污染能源 煤、石油等
【例题1-1】了解能源分类对实现能源可持续发展有重要的意义。下列能源既是来自太阳辐射的能源，又属于可再生能源的一组是（ ）
A．煤炭、沼气 B．石油、潮汐能 C．风能、水能 D．柴薪、天然气
【答案】C
【详解】煤炭、石油、天然气是化石能源，是远古时期动植物的遗体在漫长的地质年代中形成的，它们是来自太阳辐射的能源，但它们是不可再生能源。柴薪、沼气、风能、水能、潮汐能是可再生能源，它们也是来自太阳辐射的能源。故选C。
【例题1-2】下列各种能源分类中，错误的是( )
A．煤、石油、天然气是化石能源，是一次能源，又是常规能源
B．太阳能是一次能源，是可再生能源，又是新能源
C．核能是一次能源，是不可再生能源，又是新能源
D．水能、风能是二次能源，又是常规能源
【答案】D
【详解】A．煤、石油、天然气是化石能源，不可再生，从自然直接获得，是一次能源，又是长期以来人们使用最多的能源，所以是常规能源，故A正确，不符合题意；
B．太阳能可以直接获得，是一次能源，又使用不尽，是可再生能源，又属于新能源，故B正确，不符合题意；
C．核材料直接取自自然界是一次能源，但核燃料是不可再生能源，核能近代随科学技术发展才兴起使用的，又属于是新能源，故C正确，不符合题意；
D．水能、风能是从自然界直接获得，属于一次能源，又是新能源，故D错误，符合题意。
故选D。
考点突破:
1. 太阳能既属于一次能源又属于可再生能源，还是清洁、无污染的新能源。太阳向外辐射的能量来自其内部进行的热核反应（氢核聚变）。太阳能是人类的“能源之母”，除地热能、潮汐能和核能外，大部分能源如风能、水能、生物质能、化石能源都来自太阳能。
人类直接利用太阳能的方式主要是光热转换（用集热器把水等物质加热）、光电转换（用太阳能电池把太阳能转化为电能）。
2. 核裂变和核聚变的对比
比较 核裂变 核聚变
定义 质量较大的原子核分裂为质量较小的原子核的过程 质量较小的原子核结合成质量较大的原子核的过程
条件 中子轰击较大原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
应用 原子弹、核电站 氢弹
【例题2】如图所示是太阳能LED照明路灯，LED是一种发光二极管，它是由 材料制成的，可以把电能直接转化成 能，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源、清洁无污染，它是在太阳内部氢原子核发生 （选填“裂变”或聚变”）释放出巨大的能量．
【答案】 半导体； 光； 可再生； 聚变
【分析】LED是一种发光二极管，消耗电能，产生光能；可再生能源是能在短时间内形成的能源，可再生资源特点是取之不尽用之不竭；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．
【详解】LED是一种半导体发光二极管，通过电流时不用经过加热灯丝直接能够发光，即把电能直接转化成光能；
太阳能取之不尽用之不竭，属于可再生能源，并且环保无污染；
在太阳内部，氢原子核在超高温、高压下作用下发生聚变，释放巨大的核能。
考点突破: 中考中经常出现新能源的利用与热学、电学、力学综合的计算题。此类试题的特点是以节能电器、太阳能、核能、水能或风能的利用等为命题素材，考查与热学、电学、力学重要知识点的综合利用，再通过计算得出的结果，利用对比的形式，以便体会节约能源的社会意义和经济价值，进一步培养节约能源的意识。从命题的背景和知识的综合角度来看，主要有以下几种情况： 1. 以电热辅助式太阳能热水器、核能发电等为载体的热学与电学的综合，主要考查太阳能的转化、热量的计算和电能（或电功率等）的计算，应用到的主要公式有： （1）物体吸（放）热计算公式Q=cm△t （2）燃料燃烧放热公式Q=qm （3）电功和电功率的关系式W=Pt （4）欧姆定律计算公式I=U/R （5）焦耳定律Q=I2Rt等。 2. 以太阳能电池的应用、风力发电或潮汐发电等为载体的光电转换、电学和力学的综合，主要考查功与功率的计算、机械能与电能的转化、电功与电功率的计算，应用到的主要公式有： （1）功的计算公式W=Fs （2）功率的计算公式P=W/t （3）电功和电功率的关系式W=Pt （4）欧姆定律计算公式I=U/R （5）焦耳定律Q=I2Rt等。 另外，以上两类命题还常常涉及效率问题，运用效率的计算公式η=Q有/Q总=W有/W总建立相应的等量关系。
【例题3-1】如图所示是利用太阳能电源工作的一种新型动力车．它上面的太阳能接收板的有效面积为8m2，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000J，太阳能电池提供的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为10A。
（1）太阳能属于 （选填“可”或“不可”）再生能源；
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是 ；
（3）电动机正常工作时，将电能主要转化为 能，若转化效率是80%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是150N，则该车匀速行驶的速度是 m/s。
【答案】 可 15% 机械 6.4
【详解】（1）太阳能可以源源不断的获得，属于可再生能源。
（2）转化为的电能为W=UIt=120V×10A×1s=1200J
接收的太阳能总量为Q=8000J，所以太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是
（3）电动机正常工作时，将电能主要转化为机械能，若转化效率是80%，则每秒钟转化为的机械能为1200J×80%=960J
也就是电动机的功率为960W，根据公式P=Fv，可得该车匀速行驶的速度是
【例题3-2】如图甲是某新型太阳能汽车，该汽车的动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。汽车（包括司乘人员）的质量为1.2t，接收太阳能电池板的面积为8m2，在水平路面上以恒定功率做直线运动的v-t图象如图乙（取g=10N/kg）。
（1）如汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的0.02倍，则汽车牵引力为多大
（2）求汽车在0~20s内牵引力做的功。
（3）若汽车吸收的太阳能转化为机械能的效率为40%，则太阳光照射到地面单位面积上的辐射功率为多少
【答案】（1）240N；（2）7.2×104J；（3）1125W/m2
【详解】（1）由题可知汽车的质量为m=1.2t=1.2×103kg
汽车所受的重力为G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N
汽车所受阻力为f=0.02G=0.02×1.2×104N=240N
因为汽车匀速行驶，所以牵引力为F=f=240N
（2）由图乙可知，汽车匀速行驶时v=15m/s，则汽车的恒定功率为
P=Fv=240N×15m/s=3600W
汽车在0~20s内牵引力做的功为
W=Pt=3600×20s=7.2×104J
（3）由题可知，汽车获得的机械功率为P机=3600W，太阳照射在地面的辐射总功率为
太阳照射在地面单位面积上的辐射功为
答：（1）如汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的0.02倍，则汽车牵引力为240N；
（2）汽车在0~20s内牵引力做的功为7.2×104J；
（3）若汽车吸收的太阳能转化为机械能的效率为40%，则太阳光照射到地面单位面积上的辐射功率为1125W/m2。
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