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【名师导航】备考2026中考物理新课标一轮培优精讲学案（全国通用版）
第二十一讲 信息能源与材料以及小粒子和大宇宙
讲义目录
考情分析.......................................................................................................1 思维导图.......................................................................................................2 夯实基础.......................................................................................................2 知识清单..........................................................................................................2 重要考点解题指南与例题解析及变式练.....................................................19 考点1 电磁波及其应用................................................................................19 考点2 能源分类及核能太阳能....................................................................20 考点3 跨学科实践：为节约能源设计方案................................................24 考点4 材料开发与利用................................................................................28 考点5 小粒子与大宇宙................................................................................31 易错点警示与例题突破.................................................................................32 真题在线......................................................................................................33
课标要求
1.了解电磁波及应用。2.列举常见的不可再生能源和可再生能源。知道核能太阳能的特点和核能利用可能带来的问题。3.知道分子动理论。知道原子是由原子核和电子构成的，了解原子的核式结构模型。了解人类探索微观世界的大致历程，关注人类探索微观世界的新进展。了解人类探索太阳系及宇宙的大致历程，知道人类对宇宙的探索将不断深入，关注人类探索宇宙的一些重大活动。了解物质世界的大致尺度。
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1. 电磁波及其应用 ★★ 这5个考点每年在中考试卷里都有考题，分值在4—6分左右。每个省市在试卷中5个考点不一定都出现考题，但至少会出现2道小题。选择题、填空题是命题主要形式。2026年这5个考点至少会出现3个，所以需要认真细致学习本专题的思想。
考点2. 能源分类及核能太阳能 ★★
考点3. 跨学科实践：为节约能源设计方案 ★
考点4. 材料开发与利用 ★
考点5. 小粒子与大宇宙 ★
★★★代表必考点，★★代表常考点，★星表示中频考点。
知识点一、电磁波
（一）电磁波及应用
1. 电磁波：电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场。
2. 电磁波谱：把各类电磁波按波长或频率依次排成一列，称为电磁波谱，如图所示。
3. 电磁波的应用
（1）γ射线：医生用γ射线做脑手术；
（2）X射线：用X光片判断是否骨折；
（3）红外线：电视机、空调等设备的遥控器都是红外遥控；
（4）微波：在通信领域、日常生活中（加热食品）大显身手；
（5）无线电波：主要应用在电视、收听广播、手机通信。
4. 理解电磁波
（1）导体中有电流不一定产生电磁波，只有当电流大小或方向迅速变化时才会产生电磁波。
（2）电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质。
（3）光和无线电波都是电磁波，只是电磁波的一种。
（4）电磁波在真空中的传播速度是3.0×108m/s（光速）。
（5）在无线电通信中，电磁波是一种载体。传递声音或图像信号时，用电子元件将这些信号加载到电磁波上，用天线发射出去，接收装置接收到这些电磁波后，再用电子元件将电磁波所携带的信号取出，并将其还原为声音或图像。
（二）波的特征
1. 描述电磁波基本特征的物理量
（1）波速。 波传播的速度，用字母c表示，国际单位是米/秒（m/s）。电磁波的波速等于光速，电磁波在真空中的传播速度с=3×108m/s。
（2）波长。 是相邻两个波峰（或波谷）间的距离，用字母λ表示。国际单位是米（m）。
（3）频率。 频率为波周期性变化的次数与时间之比，用字母ν表示。频率的单位有赫（Hz）、千赫（kHz）和兆赫（MHz）。它们之间的换算关系是：1 kHz=103Hz 1 MHz=106Hz
（4）波速、波长与频率的关系
c表示波速；λ表示波长；ν表示频率。
在真空中，电磁波的波速一定，所以电磁波的波长和频率互成反比关系。频率越低，波长越长；反之，频率越高，波长越短。
2. 用于通信的电磁波的主要范围及用途
3. 电磁污染
电磁污染，已被认为是继大气污染、水质污染、噪声污染后的第四大公害。它是指天然的和人为的各种电磁波干扰和有害的电磁辐射。
知识点二、能源与可持续发展
（一）能源问题
1.能源的种类
（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：由生命物质提供的能量称为生物质能。生物质能是化学能源的一种，可以理解成机体物质发生化学变化时释放的能量。
（3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。
（4）风能、水能：都属于自然界提供的机械能。
（5）地热能：由地球内部提供的能量。
2.一次能源和二次能源
像化石能源这样可以直接从自然界中获得的能源，我们称为一次能源。我们使用的电能，无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到，所以称电能这样的能源为二次能源。
常见的一次能源有：煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能等。
常见的二次能源有：电能、汽油、柴油等。
注意：辨别一次能源和二次能源的依据
一次能源是可以直接从自然价获得的能源；二次能源是由一次能源经过加工转换而得到的，如电能、煤气、焦炭、汽油、柴油等。区分一次能源和二次能源的关键是看其是否经过加工转换。
3.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二次能源。由于电能便于输送和转化，又加上现代社会离不开各种各样的用电器，所以电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。人们使用不同的用电器，根据需要将电能转化为其他各种形式的能量。
4.谈谈21世纪的能源趋势
（1）能源危机：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。特别是近几十年来，能源消耗增长速度明显加快。所以开发新能源、更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。
（2）解决能源问题的出路：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。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。
（二）核能问题
1.核能。质子、中子依靠强大的核力紧密的结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。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。
2.核能属于一次能源，也属于新能源，释放核能的方式有两种：核裂变和核聚变。
裂变与聚变的比较
比较 裂变 聚变
定义 较大原子核分裂为较小原子核的过程 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
3.核能的利用特点
核能的优点 ①核能十分巨大，它能极大的补充人类能源的不足，使用核能大大节约了常规能源 ②核能能够解决能源分布不均衡的问题
核能的缺点 ①核能属于一次能源，且会越用越少 ②核能存在核污染，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
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，避免对人畜造成伤害
（三）太阳能问题
1.太阳的构造：从内到外依次是太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气。
2.太阳能的由来——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。太阳核心的温度高达1500万摄氏度，太阳核心释放的能量向外扩散可以传送到太阳表面。太阳表面温度约为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.太阳是人类能源的宝库
（1）地球上除核能、地热能和潮汐能以外所有的能量都来自太阳，所以说太阳是人类能源的宝库。
（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，腐烂了。沧海桑田，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。在石油形成过程中还放出天然气。今天我们开采的化石燃料来获取能量，实际上是在开采上万年前地球所接收的太阳能。
5.太阳能的利用。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、水等形式释放出来，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。
人们直接利用太阳能的方式有两种：①集热器的“光热转换”，实现太阳能转化为内能；②太阳能电池的“光电转换”，实现太阳能转化为电能。
6.太阳能的优缺点
（1）优点：太阳能作为一种新能源，它具有一些普通能源不可比拟的优点。
①太阳能取之不尽，用之不竭，太阳内部的热核反应足以持续50亿年，是人类可以利用的最丰富的永久性资源。
②太阳能分布广阔，不需要挖掘、开采和运输，投入少收益大。
③太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来任何污染。
（2）缺点：太阳能虽然具有传统能源所没有的优点，但也有一些缺点给利用上带来一些困难。
①太阳能到达地球上非常分散，需要装置有相当大的接收面积，提高了接收装置的造价。
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。目前虽然已经制成多种贮存系统，但总是不够理想，具体应用也有一定困难。
③太阳能转换效率很低。
（四）能源与可持续发展
1．能源消耗对环境的影响，主要体现在以下几个方面：
（1）能源消耗会造成热污染。化石能源在使用时会产生大量的内能，其中被利用的内能只是其中的一部分，还有相当一部分没有被利用，从而造成了热污染。汽车尾气就是造成城市热岛效应的原因之一。
（2）大量燃烧化石能源会造成空气污染和温室效应的加剧。如燃烧石油和天然气、煤等会产生大量的CO2、SO2、氮氧化物等气体，除污染空气和加剧温室效应外，还会形成酸雨，导致水、土壤酸化，对植物、建筑物、金属构件等造成危害。
（3）一些欠发达国家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）作为第三次能源革命的标志——核能的开发和利用，也不是绝对清洁和安全的，处理不当会造成有害辐射。
2．人类不应当无限制的向大自然索取，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。
不要因为利用能源时会对环境造成污染而停止使用能源，也不要因为能源的利用促进了文明和社会的发展而对环境造成严重污染。使用能源和保护环境可以做到有机的统一和谐的发展。要解决这个问题，当然离不开科学技术的进步和社会的发展。
3.不能再生能源和可再生能源
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。想水能、风能、太阳能、生物质能等可以在 自然界里源源不断的得到，所以我们把它们称为可再生能源。
常见的不可再生能源有：煤、石油、天然气、核能等。
常见的可再生能源有：风能、水能、太阳能、生物质能等。
注意：我们说讲的“可再生能源”和“不可再生能源”都是针对一次能源而言的，即只有对自然界中自然存在，可直接取用的能源来讲，才能说其属于“可再生能源”或“不可再生能源”。
4.未来的理想能源必须满足的四个条件
未来理想能源能够大规模替代石油、煤和天然气等不可再生能源。必须满足以下几个条件。
第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；
第二，必须足够便宜，可以保证多数人用得起；
第三，相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；
第四，必须足够安全清洁，可以保证不会污染环境。
（五）跨学科实践：为节约能源设计方案
【项目提出】在生活中，有哪些浪费能源、污染环境的用能问题？夏天空调温度过低、私家车频繁短途行驶等。家庭是节能实践的重要场景，优化家庭能源方案是十分必要的。
【项目分析】制订优化自己家能源使用的具体方案，首先应该了解家庭使用能源的具体情况，然后有针对性地提出优化方案，分析它的有效性和可行性，并与他人交流讨论，对方案进行改进。
【项目实施】
1.调查家中能源使用情况
（1）按能源用途分类，统计名称、类型、消耗量，“通过分类统计，能清晰找出高能耗环节”。
（2）学生分组讨论：如何设计适合自己家的能源调查表格？要涵盖哪些用途、信息？鼓励创新，同时提供模板参考（可调整用途分类，如细化“其他电器”为电视、冰箱等）。
（3）明确调查要求：一周内，记录家庭各类能源使用，估算消耗量（如电可查电表、根据电器功率和使用时长计算；燃气参考燃气表），强调数据真实，为后续分析做准备。
2.选取优化对象与确定改进方法
（1）基于调查结果分析高能耗环节，假设你家调查后发现采暖、制冷能耗高，从哪些角度思考优化？从能源类型替换（如太阳能辅助采暖）、使用效率提升（如空调设置合理温度）、行为优化（如随手关灯）等方向思考。
（2）聚焦“优化方法多样性”，如新能源应用（太阳能发电供家庭用电）；以家庭用车为例，分析燃油车与新能源车能耗、环保差异，思考“能源替换的可行性”。
（3）开展“节能方法分析维度”研讨，以“新能源汽车取代燃油车”为例，小组讨论：从节约能源角度，需收集哪些证据（如能耗数据、能源生产转化效率）？从满足使用需求角度，要考虑什么（如续航、充电设施）？总结分析需兼顾节能效果、实用性、成本等，培养全面思考习惯。
3.制订与检验设计方案
以“方案一：为房屋加装保温层”为例，拆解设计流程：
（1）明确思路。结合热传递知识，用“穿羽绒服保暖”类比，讲解用保温材料减少房屋热量交换的原理，让学生理解“阻断热传递路径”的逻辑。
（2）选取材料。小组讨论：选保温材料要考虑哪些因素？聚苯乙烯板热导率低，为什么选聚苯乙烯板？分析材料环保性、价格、易安装性等，学会综合评估。
（3）确定方案。让学生思考哪些部位需重点保温（如外墙、门窗），不同部位材料、尺寸怎么选。
（4）制作模型与测试。演示用塑料盒、不同板材、冰块模拟房屋保温测试的方法，说明“通过冰块融化量对比，检验保温效果”，让学生理解方案检验的实操性。
简单介绍“方案二：为家庭用车提供建议”，类比方案一的设计逻辑，思考“调查新能源汽车与燃油车差异的维度（能耗、环保、使用成本等）”。
【展示交流】要求：方案需有“优化建议、证据支撑、推理逻辑”，可通过PPT汇报、展板展示、情景模拟等形式呈现。组织小组预演交流，教师参与，引导学生发现方案中的不足，并提出改进方向，强调“交流是完善方案、学习他人思路的过程”。
开展全班交流，每个小组展示后，其他小组提问、补充，共同归纳“家庭能源优化通用方法”，如“优先替换高能耗、高污染能源设备”“利用新能源辅助传统能源”“优化用能行为习惯”等。
知识点三、材料的开发与利用
（一）材料与社会
1. 人类社会发展经历的材料时代
（1）旧石器时代和新石器时代。100 万年以前，原始人就学会利用不同性能的天然材料了，如把木料、石头、动物的皮、骨等制成工具或用作生活用品。这是原始人智力发展中迈出的重要一步。随着制造技能的不断提高，人类经历了旧石器和新石器时代。
（2）青铜器时代。大约在 5000年前，人类学会了冶炼金属铜并用其来制造工具。后来通过在冶炼铜时加入少量的锡，获得了比纯铜更坚硬、密度更小、强度更高的青铜。青铜的利用提高了社会生产力，人类从此进入了青铜器时代。
（3）高性能钢铁时代。铁的利用为人类大规模制造机器提供了材料基础，开创了人类历史的又一个新纪元。以铁为主发展出的高性能钢铁材料，如今已经成为材料家族的主体。
时代 标志 意义
旧石器时代和 新石器时代 把木料、石头、动物的皮、骨等制成工具或用作生活用品。 原始人智力发展中迈出的重要一步。
青铜器时代 冶炼青铜。 青铜的利用提高了社会生产力，人类进入了青铜器时代。
高性能钢铁时代 以铁为主发展出的高性能钢铁材料成为材料家族的主体。 为人类大规模制造机器提供了材料基础，开创了人类历史的又一个新纪元。
2. 材料与社会的关系
材料的发展促进了社会的发展，也为科学技术的发展提供了物质基础。同时，材料的发展及大量使用也带来了许多资源和环境问题。
（二）材料的导电性
1. 实验探究：不同材料的导电性有何不同
【提出问题】硬币、铅笔芯、橡皮、塑料尺等材料，它们的导电性能相同吗
【设计并进行实验】设计如图所示的电路，分别将硬币、铅笔芯、橡皮、塑料尺接入电路A、B之间，观察灯泡是否发光。
【实验现象及分析】
观察到当硬币和铅笔芯接入电路后灯泡发光，说明硬币和铅笔芯可以导电。当橡皮和塑料尺接入电路后灯泡不发光，说明橡皮和塑料尺不能导电。
【探究结论】不同材料的导电能力一般是不同的。
如图所示是常温下一些材料的导电性能和绝缘性能的排列顺序。从左到右，绝缘能力越来越强；从右到左，导电能力越来越强。
根据材料导电性能的不同可以把材料分为导体、半导体、绝缘体三类。
2. 导体、半导体和绝缘体
材料的导电性能是由材料内部电子的运动状况决定的。
基本概念
①导体：容易导电的物体，内部有大量可自由移动的电荷。金、银、铜、铁等金属材料是导电性能较好的良导体，导体，通常被用来制成传导电流的导线。
②绝缘体：不容易导电的物体，内部几乎没有能自由移动的电荷。一般情况下，玻璃和橡胶等材料都是绝缘体，常用来隔离带电体。
③半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。自由电荷数量受光、温度、压强等因素的影响。 硅、锗、砷化镓等是常用到的半导体材料，由于其特殊性被广泛应用在现代电子科技产品中。
3. 半导体元件
半导体材料可以制成二极管、三极管等半导体元件和集成电路。从常用的电器，如收音机、录音机、电视机、 电脑等中，都可以找到大量的半导体元件。
（1）二极管：外形及电路图中的符号如图所示。有两根引线，一根是正极，一根是负极。
（2）二极管具有单向导电性。
【实验材料】电源、灯泡、开关、导线、接线板、 接线柱、半导体二极管。
【设计并进行实验】
（3）发光二极管（LED）
发光二极管（简称为LED）在导电时发光，它的外形和普通二极管有所不同，在电路中的符号如图所示。
①一般发光二极管的正常工作电流约为10mA，但在3 mA左右时就能发光，而一般小灯泡、氖灯要几百毫安才能发光，这比使用小灯泡要省电，而且更灵敏。
②不同的发光二极管可以发出不同颜色的光，这主要与构成发光二极管的材料有关。有的城市街道上的红绿灯就是用发光二极管制作的。在大型平板上嵌入许许多多发光二极管可以制成大屏幕，用来显示图像和文字。
（三）开发新材料
1. 超导材料
（1）超导现象。1911年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在温度降低到4.2K（-268.8℃）时汞的电阻值突然降低到几乎为零，从而发现超导现象。
（2）超导材料。 发生超导现象的材料叫超导材料。物质的电阻变为零时的温度叫做这种物质的超导转变温度或超导临界温度。不同物质的超导临界温度不同。
（3）超导材料的特性和应用前景
① 超导输电：超导材料处于超导状态时电阻为零，能够无损耗地传输电能，这意味着用细电线就可以输送极大的电流。
② 超导磁浮：用超导磁浮特性可实现交通工具的无摩擦运行，大大提高交通工具的运行速度。
③ 超导发电机、电动机：用超导材料做导线制作发电机、电动机的线圈，线圈不会发热（选填“会”或“不会”），可以大大提高发电机和电动机的效率。
④超导计算机：将超导体应用于电子工业，在低温环境中可以大大减小这些电子元件的体积和能耗（因不必考虑散热问题，超导电子元件可以做得很小）。
2. 纳米材料
（1）概念：纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1～100nm范围内的材料，这大约相当于10～1000个原子紧密排列在一起的尺度。
（2） 特性：纳米材料除了其基本单元的尺度小以外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能，如它可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。
（3）应用
①研制纳米尺度的微小机器；
②用纳米材料制作的导线能大大提高计算机的性能，缩小计算机芯片的体积；
③用纳米技术做成的所谓量子磁盘能増大存储容量。
知识点四、小粒子和大宇宙
（一）走进微观
1. 物质的组成和物质世界的大致尺度
（1）通常，物质是由分子或原子构成的．
（2）分子是由原子构成的．有的分子由单个原子构成，叫做单原子分子；绝大多数分子由多个原子构成，叫做多原子分子．
（3）物质世界的大致尺度(重要考点)：参考课本P283图12－11，物质世界的大致尺度，按从小到大顺序排列如下：夸克—质子和中子—原子核—原子—分子—生物体—月球—地球—太阳—太阳系—银河系—宇宙．
2. 微观粒子
（1）古希腊哲学家德谟克里特认为宇宙万物是由原子构成的；19世纪初，英国科学家道尔顿在实验基础上提出了原子论；1811年，意大利科学家阿伏伽德罗将保持物质性质不变的颗粒命名为“分子”．
（2）1897年，英国物理学家汤姆孙发现了带负电的电子．
（3）1911年，卢瑟福成功进行了α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型．
（4）原子核式结构模型：原子中心叫原子核，占很小体积，但其密度很大，几乎集中了原子的全部质量；带负电的电子绕原子核运动，就像地球绕着太阳运动一样．
（5）原子核由带正电的质子和不带电的中子构成，质子和中子都是由被称为“夸克”的更小粒子构成．
（二）看不见的运动
1. 分子热运动
（1）物质中的分子在 永不停息地做无规则运动 .
（2）当水与酒精混合时，总体积比它们的体积之和要 小 .虽然肉眼不能直接看到物质内的分子，但实验表明：分子间 存在 着空隙.
①一切气体、液体和固体之间都能发生扩散现象。
②一般情况下，固体扩散最慢，液体次之，气体最快。
③扩散现象表明：一切物质的分子都处在永不停的无规则运动中，分子间存在间隙。
（3）分子热运动：
1）做一做：在两个烧杯内盛有质量相等的热水、冷水，用滴管注入两滴红墨水，观察现象。
实验现象：一段时间后，热水先变红.
实验结论：温度越高，扩散越快，分子运动越剧烈。
2）由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动.
2. 分子间作用力的现象。物体很难被拉开，说明分子间存在引力 ；物体很难被压缩，说明分子间存在斥力 .分子间同时存在引力和斥力. 其大小都跟分子间距离有关系.
3.（1）物质的状态常分为固态、液态和气态 .（2）固体中，分子间力的作用比较强 ，因而，固体可以保持一定的体积和形状，不能流动；液体中，分子间力的作用较 弱 ，因而，液体没有固定的形状，但占有一定的体积， 能够流动；气体中，分子间力的作用更 弱 了，因而，气体 没有 固定的形状，也没有确定的体积，能够流动.
（三）探索宇宙
1. 我们生活的地球是浩瀚星空中太阳系这个大家庭里一颗相对很小的行星.太阳系除了太阳这个唯一的恒星外，至今已发现还有八大行星、66颗卫星、2000多颗有正式命名或编号的小行星，以及数量可观的彗星和流星.
（1）太阳系示意图 （2）太阳系八颗行星部分近似数据 （3）太阳系八颗行星示意图
（4）银河系中有非常多像太阳这样的恒星，除太阳以外，距地球最近的恒星是半人马座的比邻星.
它与地球之间的距离约是40万亿km.光从比邻星出发大约需要4.2年才能到达地球.
（5）人们发现银河系以外还有类似银河系一样庞大的恒星集团.比如：仙女座星系、猎犬座星系，目前人类已经发现了超过100亿个河外星系.
仙女座河外星系是离银河系比较近的一个星系.
从仙女座发出的光需要200万年才能到达地球，也就是说，我们在夜空中所见到的仙女座已是200万年以前的仙女座了.展望未来，人类探索宇宙的步伐将会不断加快，在太空建立永久性的居住地将不会是人类的幻想.
2. 从地心说到日心说
（1）中国古人很早就对星空进行观察并根据星象制定历法.
（2）地心说。在欧洲，在宗教的影响下，人们长期认为地球是宇宙的中心.
观点：地球居于中心，太阳和其他行星围绕地球转动.这种理论影响人们的思想达千年之久.
（3）日心说。15世纪末期，欧洲文艺复兴运动解放了人的思想，日心说为人类开创了一个对宇宙进行科学探索的伟大时代.1543年，哥白尼通过几十年的观察与分析，提出了“日心说”.
（4）公元1609年，伽利略用自制的天文望远镜第一次揭开了太阳系神秘面纱.
（5）1687年，牛顿发表了《自然哲学的数学原理》一书，为探索宇宙奠定了坚实的为探索宇宙奠定了坚实的理论基础.1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，预测天王星外还存在一颗未知的行星.并根据万有引力定律计算出了这颗行星的运动轨道.在预测的轨道上就发现了这颗后来被命名为“海王星”的行星.
（6）到了20世纪，人类终于梦想成真，踏上了太空的旅程.
1)“旅行者”2号探测器飞临海王星
2)1957年10月，世界上第一颗人造卫星发射成功.
3)1961年4月12日，人类第一次乘飞船进入太空.
4)1969年7月20日，“阿波罗”11号飞船首次使人类踏上了地球以外的土地——月球，迈出了人类历史的一大步.
5)2003年10月16日，我国首位航天员杨利伟乘坐中国自己研制的“神舟五号”飞船升空.
这是中国人对世界航天事业作出的伟大贡献.
6)2011年11月3日，我国“神舟八号”与“天宫一号”目标飞行器在外太空成功交会对接，这是我国航天史上的又一突破.
7)2024年6月2日，嫦娥六号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务.
（四）弘扬科学家精神
1. 科学家有祖国
（1）钱学森（1911年12月11日—2009年10月31日），出生于上海，祖籍浙江省杭州市，著名航天科学家，中国科学院、中国工程院资深院士，中国人民政治协商会议第六届、七届、八届全国委员会副主席，中国航天事业奠基人。
钱学森于1929-1934年就读于上海国立交通大学机械工程系。1939年，获得美国加州理工学院航空和数学博士学位。1947年，任美国麻省理工学院教授；曾任加州理工学院教授兼喷气推进中心主任。1955年10月，钱学森冲破重重阻力回到祖国。1956年，任中国科学院力学研究所所长。1957年，补选为中国科学院学部委员（院士）。1986年6月，任中国科学技术协会主席 。1994年当选为中国工程院院士。
钱学森开创了工程控制论、物理力学两门新兴学科，为人类科学事业的发展作出了重要贡献。钱学森最先为中国火箭导弹技术的发展提出了极为重要的实施方案，并长期担任中国火箭导弹和航天事业的技术领导职务，为实现中国国防尖端技术的新突破建立了卓越功勋。他潜心研究的工程控制论、系统工程理论，广泛应用于军事、农业、林业乃至社会经济各个领域的实践活动，在中国现代化建设中发挥了重要作用。
（2）邓稼先（1924年6月25日—1986年7月29日），男，出生于安徽怀宁，中国共产党党员，九三学社社员，核物理学家，中国科学院学部委员（院士） ，生前系中华人民共和国核工业部科技委副主任、中华人民共和国国防科学技术工业委员会科技委副主任 。
1945年，邓稼先毕业于西南联合大学。1946年，任北京大学物理系助教。1950年，获得普渡大学博士学位，同年，任职于中国科学院近代物理研究所。1952年，晋升为副研究员。1954年至1958年，任中国科学院数理化学部副学术秘书。1958年8月，任第二机械工业部第九研究院理论部主任。1962年9月，领导完成原子弹理论设计方案，解决了中国原子弹试验成功的关键性难题。1964年10月16日，中国第一颗原子弹爆炸成功。随后继续投入到氢弹研制工作中，中国第一颗氢弹在1967年6月17日爆炸成功。1979年，任核工业部第九研究院院长。1986年6月，中央军委对邓稼先事迹解密。1986年7月29日，在北京逝世，享年62岁。
（3）赵忠尧（1902年6月27日—1998年5月28日），浙江诸暨人，物理学家，中国核物理研究和加速器建造事业的开拓者。
1920年（民国九年）考入南京高等师范学校（南京大学前身）；1930年（民国十九年）获美国加州理工学院博士学位；1948年（民国三十七年）当选为中央研究院院士；1949年在美国加州理工学院进行原子核反应研究；1955年6月被聘为中国科学院院士。
赵忠尧主要从事核物理研究，特别是硬g射线与物质相互作用等方面的研究，主持建成中国第一、二台质子静电加速器，为在国内建立核物理实验基地作出了重要贡献。他第一次发现了正电子的存在，是人类物理学史上第一个发现反物质的科学家。他观测到的正、负电子湮灭辐射比后来卡尔·戴维·安德森看到的正电子径迹早两年。赵忠尧的研究成果为研制正负电子对撞机提供了理论基础，同时也奠定了他在世界物理学界的地位。
2. 执着追求，勇于奉献
（1）南仁东与“中国天眼”.南仁东（1945年2月19日—2017年9月15日），男，满族，吉林辽源人，中国天文学家、中国科学院国家天文台研究员，人民科学家。曾任FAST工程首席科学家兼总工程师，主要研究领域为射电天体物理和射电天文技术与方法，负责国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜（FAST）的科学技术工作。2017年5月，获得全国创新争先奖；2017年7月，入选为2017年中国科学院院士增选初步候选人。
南仁东1963年就读于清华大学，于中国科学院研究生院获硕士、博士学位。后在日本国立天文台任客座教授，1982年，他进入中国科学院北京天文台工作。1994年起，一直负责FAST的选址、预研究、立项、可行性研究及初步设计。作为项目首席科学家、总工程师，负责编订FAST科学目标，全面指导FAST工程建设，并主持攻克了索疲劳、动光缆等一系列技术难题。2016年9月25日，其主持的FAST落成启用。
2017年9月15日晚，南仁东因肺癌逝世，享年72岁。2018年4月，南仁东与厉声教等一同被评为“逝世的十位国家脊梁”。2018年12月18日，党中央、国务院授予南仁东同志改革先锋称号，颁授改革先锋奖章，并获评“中国天眼”的主要发起者和奠基人。2019年9月17日，国家主席习近平签署主席令，授予南仁东“人民科学家”国家荣誉称号。2019年9月25日，被评选为“最美奋斗者”。
500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，FAST），位于中国贵州省黔南布依族苗族自治州境内，是中国国家“十一五”重大科技基础设施建设项目。500米口径球面射电望远镜开创了建造巨型望远镜的新模式，建设了反射面相当于30个足球场的射电望远镜，灵敏度达到世界第二大望远镜的2.5倍以上，大幅拓展人类的视野，用于探索宇宙起源和演化。
（2）黄旭华与核潜艇。黄旭华（1926年3月12日-2025年2月6日），曾用名黄绍强，男，汉族，出生于广东汕尾，祖籍广东揭阳，毕业于国立交通大学，1949年加入中国共产党，是中国核潜艇事业的开拓者和奠基者之一。中国著名船舶专家、核潜艇研究设计专家，中国工程院首批院士、中国第一代核动力潜艇研制创始人之一，中国船舶重工集团719所名誉所长。
受抗战影响，黄旭华从小辗转揭西、梅县、韶关、坪石、桂林、重庆等多地求学。1945年考入国立交通大学，系统学习造船专业理论和技术，在校期间，积极参加学生运动，逐渐成长为共产党员。1949年交大毕业后，辗转上海军管会船舶建造处、上海招商局（海运局）、上海港务局等处工作。1954年被调到上海船舶工业管理局，参加苏联援华舰船的转让制造和仿制工作。1958年开始参与并领导中国第一代核潜艇的研究设计工作，先后出任第一代核潜艇副总设计师、第二任总设计师，历任中国船舶工业总公司及中船重工集团公司第七一九所副总工程师、副所长、所长、党委书记，为核潜艇研制和跨越式发展作出巨大贡献。期间，为保密研制核潜艇，他隐姓埋名、彻底与家人亲友断绝联系，直至1987年才被长篇报告文学《赫赫而无名的人生》披露。1994年，当选中国工程院院士；2014年2月10日，当选“2013年度感动中国十大人物”；2019年9月29日，获颁“共和国勋章”；2020年1月10日，获颁2019年度国家最高科学技术奖。
3. 探索自然，始于志趣
（1）古代物理学家的志趣。东汉科学家张衡幼时曾痴迷观星而彻夜不睡；元天文学家郭守敬少年时曾动手制作浑天仪来观测天文。
（2）当代物理学家的志趣.我国当代航天技术领域的科学家孙家栋从小立志投身科技事业来报效祖国，长大后在飞机、导弹、卫星等多个领域作出贡献，践行科学报国的志向。他曾说：“国家需要，我就去做。航天是我的兴趣爱好，搞一辈子也不会觉得累。
【重要考点解题指南与例题解析及变式练】
考点1. 电磁波及其应用
（1）知道电磁波的产生：导线中的电流迅速变化会在空间激起电磁波。迅速变化的电磁波也能使金属中形成电流。
（2）记忆电磁波在真空中传播的速度：电磁波可以在真空中传播，不需要任何介质（但电磁波也可以在介质中传播的）。电磁波能在真空中传播，传播速度约为3×108m/s。它等于波长和频率的乘积，公式为c＝λf.
（3）知道电磁波的家族成员：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。广播、电视及移动通信，都是靠电磁波传递声音、图像信息。电磁波中用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）。
（4）知道无线电波特点：无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，包括：长波、中波、短波、微波等，各个波段的无线电波有各自的传播方式和用途。
【例题1】（2025·四川成都）关于电磁波的认识，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波在真空中的传播速度为340m/s
B．操作人员通过电磁波遥控无人机
C．雷达主要利用电磁波的能量特性工作
D．骨骼检查使用的X光不是电磁波
【答案】B
【解析】A．电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s，而340m/s是声音在空气中的传播速度，故A错误；
B．无人机遥控需要远距离传输信号，电磁波（如无线电波）能在真空中传播且速度快、传播范围广，故操作人员通过电磁波遥控无人机，B正确；
C．雷达通过发射电磁波并接收反射波来探测目标，利用的是电磁波的反射特性，而非能量特性，故C错误；
D．X光是电磁波的一种，属于高频电磁波，故D错误。故选B。
【变式练1】（2025内蒙古一模）如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量开大，取一节干电池和一根导线，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极快速摩擦，使它们时断时续地接触，会听到收音机中传出“喀喀”声。关于这个实验，下列说法错误的是（ ）
A. 这个实验对电池有损害，最好用旧电池来做 B. 迅速变化的电流能够产生电磁波
C. 收音机可以接收到电磁波信号 D. 电磁波只能在空气中传播
【变式练2】 （2025湖北武汉一模）电磁波的频率与波长的大致分布如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 紫外线属于可见光 B. 红外线的波长比可见光的短
C. X射线的频率比无线电波的低 D. 可见光与射线在真空中的传播速度相等
【变式练3】（2025深圳一模）关于信息的传递和能源，下列说法中正确的是（ ）
A．电磁波和声波都能够传递信息并且具有能量
B．石岛核电站中的核反应堆利用核聚变获取核能
C．空气中，频率为的电磁波比的电磁波传播速度慢
D．新能源汽车中用到的氢能、太阳能、压缩天然气等能源，都属于不可再生能源
考点2. 能源分类及核能太阳能
一、把握能源的分类是判断能源类型的好方法
分 类 标 准 类型 区别标准 实例
产生方式 一次能源 可以从自然界直接获取 风能、地热能、核能、太阳能等。
二次能源 不可以从自然界直接获取 电能等。
是否可再生 可再生能源 可以从自然界源源不断地得到。 风能、太阳能、生物质能等。
不可再生能源 消耗后不可在短期内从自然界补充。 化石能源、核能等。
构成 化石能源 经过漫长的地质年代形成。 煤、石油、天然气等。
生物质能 由生命物质提供的能量。 动植物体内存储的化学能等。
二、核能与太阳能
（一）核能问题
1.核能。质子、中子依靠强大的核力紧密的结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。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。
2.核能属于一次能源，也属于新能源，释放核能的方式有两种：核裂变和核聚变。
裂变与聚变的比较
比较 裂变 聚变
定义 较大原子核分裂为较小原子核的过程 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
3.核能的利用特点
核能的优点 ①核能十分巨大，它能极大的补充人类能源的不足，使用核能大大节约了常规能源 ②核能能够解决能源分布不均衡的问题
核能的缺点 ①核能属于一次能源，且会越用越少 ②核能存在核污染，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
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，避免对人畜造成伤害
（二）太阳能问题
1.太阳的构造：从内到外依次是太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气。
2.太阳能的由来——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。太阳核心的温度高达1500万摄氏度，太阳核心释放的能量向外扩散可以传送到太阳表面。太阳表面温度约为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.太阳是人类能源的宝库
（1）地球上除核能、地热能和潮汐能以外所有的能量都来自太阳，所以说太阳是人类能源的宝库。
（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，腐烂了。沧海桑田，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。在石油形成过程中还放出天然气。今天我们开采的化石燃料来获取能量，实际上是在开采上万年前地球所接收的太阳能。
5.太阳能的利用。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、水等形式释放出来，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。
人们直接利用太阳能的方式有两种：①集热器的“光热转换”，实现太阳能转化为内能；②太阳能电池的“光电转换”，实现太阳能转化为电能。
6.太阳能的优缺点
（1）优点：太阳能作为一种新能源，它具有一些普通能源不可比拟的优点。
①太阳能取之不尽，用之不竭，太阳内部的热核反应足以持续50亿年，是人类可以利用的最丰富的永久性资源。
②太阳能分布广阔，不需要挖掘、开采和运输，投入少收益大。
③太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来任何污染。
（2）缺点：太阳能虽然具有传统能源所没有的优点，但也有一些缺点给利用上带来一些困难。
①太阳能到达地球上非常分散，需要装置有相当大的接收面积，提高了接收装置的造价。
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。目前虽然已经制成多种贮存系统，但总是不够理想，具体应用也有一定困难。
③太阳能转换效率很低。
三、能源与环境
能源的大量开发和使用，会造成环境污染与生态破坏。如何在开发和使用能源的同时保护好我们赖以生存的地球，这已经成为一个全球性的重大课题。
1. 煤的燃烧。煤的燃烧会产生大量的二氧化碳气体和烟尘， 造成空气污染。 大气中的二氧化碳的浓度增大，导致温室效应 增强，全球变暖，危害生态平衡。
2. 火力发电。火力发电厂发电时所产生的“余热”会引起热污染。
3. 石油污染。泄漏的石油污染海洋；汽车排放的尾气和各种工业废气笼罩在城市的上空。
影响 解读
空气污染、 温室效应、酸雨 燃烧煤、石油、天然气等燃料会产生大量的CO2、SO2、氮氧化合物等物质，除造成空气污染和加剧温室效应外，还会形成酸雨，导致水、土壤酸化，对植物、建筑物、金属构件等造成危害。
地质影响 过分依靠柴薪能源加剧了水土流失和沙漠化。
有害辐射 核能的开发和利用，核废料处理不当或遇到特殊情况（如地震）时，也有造成有害辐射的可能。
废物污染 煤、柴薪等能源在使用后，会产生废物、废渣等，对环境也会造成一定的污染。
热污染 化石能源产生了大量的内能，其中相当一部分没有被利用，汽车尾气就是造成城市热岛效应的罪魁祸首之一。
【例题2】（2025·江苏扬州）《江苏省推动氢能产业高质量发展行动方案（2025—2030年）》明确重点发展可再生能源制氢。下列属于可再生能源的是（ ）
A．风能 B．石油 C．天然气 D．核燃料
【答案】A
【解析】A．风能可以自然循环再生，属于可再生能源，故A符合题意；
B．石油是化石燃料，形成需漫长地质时期，不可再生，故B不符合题意；
C．天然气与石油类似，是化石燃料的一种，属于不可再生能源，故C不符合题意；
D．核燃料（如铀）是矿物资源，储量有限，且开采后无法快速再生，属于非可再生能源。故D不符合题意。
故选A。
【变式练1】（2025贵州一模）现有煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能以及电能。下列观点错误的是（ ）
A.天然气是化石能源 B.地热能属于一次能源
C.电能属于二次能源 D.核能属于二次能源
【变式练2】（2025河南一模）“华龙一号”是我国核电走向世界的“国家名片”，2021年1月30日在福建福清投入商业运行，这对助力碳达峰、实现碳中和具有重要意义。“华龙一号”核电站反应堆内的核反应是（ ）
A．可控的裂变 B．不可控的裂变
C．可控的聚变 D．不可控的聚变
【变式练3】（2025山西一模）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．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．光伏发电
考点3. 跨学科实践：为节约能源设计方案
一、家庭能源使用优化方法
1．合理使用照明设备：(1)尽量利用自然光，减少白天开灯的时间。(2)使用节能灯或LED灯，它们能耗低且寿命长。(3)离开房间时随手关灯，避免长明灯。
2．优化电器使用：(1)不用电器时拔掉插头，避免待机耗电。(2)合理安排电器使用时间，如集中洗衣服，充分利用电器的节能模式。
3. 控制空调温度：夏季与冬季需要使用空调时，夏季温度设定在26～28 ℃，冬季设定在18～20 ℃。定期清洁空调滤网，提高制冷热效率。
4．选择节能型家电：购买具有节能标识的电器，如冰箱、热水器、空调等。长期使用节能型电器能节约不少电能。
5. 优化热水器使用：根据使用需求合理设置热水器温度和定时开关，减少不必要的加热。
6. 缩短洗澡时间：既能节约用水，也能减少热水器的能耗。
7. 改善烹饪习惯：使用合适的锅具和炉灶，提高能源利用效率。合理安排烹饪顺序，充分利用余热。
8. 炉灶使用：使用燃气炉灶时，根据烹饪需要合理调节火焰大小，保持锅底与炉灶的火孔充分接触，提高加热效率。定期清理燃气炉灶火孔和炉头，保证燃气充分燃烧，提高燃气使用效率。
二、制订与检验设计方案（学习参考具体样例）
方案一：为房屋加装保温层
【思考】房屋的热量主要从哪些地方流失？为什么加装保温层能减少消耗？如何制订科学、可行的节能方案？
【设计与制订方案】
(1)明确思路。根据学过的知识可知，热量能自发地从高温物体传递到低温物体，因此我们要想保持房间的温度不变，就要尽可能减少房间与外界的热传递。
(2)选取材料。
【思考】日常生活中的许多材料都可以用来保温，材料的保温性能与哪些因素有关？当为房屋选择保温材料时，还需要从哪些方面考虑？
【提示】查阅资料得知，材料的保温性能通常与它的厚度、热导率、干燥程度、与外界的接触面积，以及外界温度等有关。通常，材料厚度越大、热导性越小、与外界的接触面积越小，材料就越能减缓热量散失。如表1列出了一些常见材料在室温和干燥环境下的热导率，也可以通过查找资料获得其他材料或不同条件下的热导率。
表1 不同材料的热导率
材料 热导率/[W·(m·℃)-1] 材料 热导率/[W·(m·℃)-1]
铝 236 木材 1.2
玻璃 1.1 混凝土 1.3
空气 0.2 聚苯板 0.03
纸张 0.03 …… ……
在为房屋选择保温材料时，除了材料的热导率，还要从材料的环保性、价格、耐火性，以及是否容易安装等方面进行评估(表2)。
表2 对不同材料的评估
材料名称 热导率 环保性 价格 耐火性 易安装程度 ……
材料1
材料2
材料3
……
(3)确定方案。在选定了保温材料后，先在小组内讨论设计方案。例如，在房间的哪些部位安装保温材料？保温材料的规格、尺寸应满足什么要求？门窗应该怎样进行保温处理？……然后围绕这些问题制订具体的设计方案(表3)。
表3 房屋保温的设计方案
安装位置 安装尺寸 所需材料 处理方式 备注
外墙1
外墙2
窗户1
窗户2
入户门
……
(4)制作模型与测试。在真正实施设计方案前，需要制作一个简易模型来模拟我们的家，通过测试来检验方案是否有效，并提出优化建议。
方案二：为家庭用车提供建议
【思考】从能源角度分析对比纯电动汽车与汽油车的优缺点。
【提示】在分析对比过程中，可以从两种汽车直接消耗的能源，汽油与电力等在生产过程中的转化效率等方面比较。
燃油车：汽油为燃料动力；能源利用效率在20%～30%。
纯电动汽车：(1)电力为动力；(2)能源利用效率在80%～90%；(3)充电效率，普通家用电源为80%左右，公共充电桩在95%以上；(4)电力生产，能源来自不同能源(煤炭、太阳能、风能等)，转化效率各不相同。火力发电厂，热能转换电能效率最多50%。
【思考】从使用需求体验角度分析对比纯电动汽车与燃油车的优缺点。
【提示】在分析对比过程中，可以从两种汽车智能化程度、补能的便利性、气温影响、驾驶体验等比较。
智能化程度 补能便利性 气温影响 驾驶体验
燃油车 智能化和数字化体验上不如新能源汽车，缺乏先进的智能化系统 燃油车的加油站分布广泛，加油时间短，续航稳定 燃油车一般不受地域天气影响 平顺性、加速能力和安静性方面，不如纯电动汽车
纯电动汽车 通常配备更多的智能功能，如自动驾驶辅助和OTA升级，提升了用户体验 充电时间和充电设施覆盖率等方面目前略显不足 气温较低的地域电能衰减比较快 平顺性、加速能力和安静性方面，纯电动汽车非常优秀
【思考】从环保性能、能源可持续性对比纯电动汽车与汽油车的优缺点。
【提示】在分析对比过程中，可以从环保性能、能源与环保趋势角度进行比较。
环保性能 能源与环保
燃油车 行驶过程中燃烧汽油排放大量尾气，尾气包括二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物和可吸入颗粒物等，是导致空气污染和温室效应的主要原因之一 能源来源单一，过度依赖不可再生的石油资源，全球石油储备终将面临枯竭，燃油车的能源使用不可持续
纯电动汽车 在行驶过程中基本可做到“零排放”，使用过程更环保 用电能，减少了对石油的依赖，符合全球降低碳排放和减少能源消耗的大趋势
【思考】从能源安全角度分析纯电动汽车与燃油车的优势。
1. 我国燃油车的能源主要依赖石油进口，我国是石油消费大国，石油进口依赖度高达73% 左右。高昂的石油进口费用和对国际市场的依赖使得我国的能源安全面临巨大挑战。
2. 纯电动汽车显著降低了对石油的依赖，减少了石油进口量，从而增强了国家的能源安全。
【结论】相比较燃油车，新能源电动汽车是未来的最佳选择。
综合来看，新能源电动汽车无论在环保性、能源利用率上，还是在驾驶体验、未来技术趋势和能源安全上，都展现出了巨大优势。尽管燃油车目前在某些方面仍有一定的生存空间，但随着全球环境政策的推进和新能源汽车技术的不断成熟，传统燃油车将逐渐被取代。新能源汽车是降低碳排放、减少空气污染、实现能源多样化的重要途径，是推动人类社会迈向可持续发展的关键一环。
【例题3】（2025·四川宜宾卷） 全世界能源的消耗逐年上涨，探索各种可再生能源的利用是人类要解决的一个重要课题。下列举措中不符合这个课题的是（ ）
A. 利用煤的化学能转化为电能 B. 利用水的机械能转化为电能
C. 利用风能转化为电能 D. 利用太阳能转化为电能
【答案】A
【解析】A．煤是不可再生能源，利用其化学能转化为电能属于消耗不可再生能源，不符合可再生能源利用的课题，故A符合题意；
B．水机械能（如水力发电）属于可再生能源的利用，故B不符合题意；
C．风能是可再生能源，转化为电能符合课题要求，故C不符合题意；
D．太阳能是可再生能源，转化为电能符合课题要求，故D不符合题意。故选A。
【变式练1】（2025山东潍坊一模）我国古代青铜剑铸造水平在当时世界领先，而铸造的燃料主要是木炭，已知木炭的热值为3.4×107J/kg，铸剑师需要把初温20℃的5kg青铜剑胚加热到1040℃才能进行加工，此过程需要耗费1.9kg的木炭，请问此熔炉的热效率是 ，使用了风箱为了提高 （选填“热值”或“热效率”）。[青铜比热容为0.38×103J/（kg ℃）]
【变式练2】（2025海南一模）我市积极应对严重旱情，推行“蓄、调、引、节、送、降”等“六水抗旱”措施，实现“大旱之年无大灾”。为了响应政府号召，我们要大力推广节水灌溉，下列措施中不属于节水灌溉的是（ ）
A. 喷灌 B. 微灌 C. 滴灌 D. 大水漫灌
考点4. 材料开发与利用
方法技巧1. 导体、绝缘体、半导体区分方法
类别 定义 导电或 不导电原因 常见物体 应用
导体 容易导电的物体。 内部有大量可自由移动的电荷。 金属、酸碱盐溶液、石墨、大地。 制作传导电流的电线。
绝缘体 不容易导电的物体。 内部几乎没有能自由移动的电荷。 玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油、空气。 隔离带电体。
半导体 导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。 自由电荷数量受光、温度、压强等因素的影响。 硅、锗、砷化镓 现代电子科技产品中。
方法技巧2. 新材料及应用表格理解记忆方法
新材料名称 定义 特性 应用
纳米材料 材料的微粒的尺寸在纳米级范围，这类材料叫纳米材料。纳米是长度单位,1nm＝10-9m 当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能就会发生显著变化．如：黄金在正常情况下呈金黄色，而它的纳米颗粒却变成了黑色。 生物医药、新能源电池、环保领域、电子产品、食品包装、化妆品、光学计算材料等。
半导体材料
有些材料，它的导电性能介于导体和绝缘体之间，这类材料称为半导体，锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。 掺杂性、热敏性和光敏性 。 掺杂性使得半导体器件如二极管、三极管和晶闸管等得以广泛生产与应用。热敏性被广泛应用于制造温度敏感元件，如热敏电阻，这些元件在温度测量、控制以及补偿等方面发挥着关键作用。
形状记忆合金（主要成分是：镍和钛） 加热后能随意拉长和扭曲，冷却后形状不变；再次加热可恢复到原来形状。 当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，导致了外形的变化. 已用于管道结合和自动化控制方面；热机械和恒温自动控制；在医疗上的应用也很引人注目。
超导材料 一种电阻为零的材料。 (1)零电阻；(2)抗磁性；(3)同位素效应。 a.利用超导零电阻特性实现远距离大功率输电可无损耗输送强电流。 b.超导材料种类多，应用广泛。（如：超导磁悬浮列车）
隐性材料
能吸收电磁波、弹性好、耐拉压、硬度大. 能吸收电磁波、弹性好、耐拉压、硬度大. 飞机、坦克、舰艇和火箭弹上等。在民用领域，隐形材料还处于研发阶段，尚未实现商业化应用。
【例题4】（2025·四川自贡）以下说法正确的是（ ）
A．核电站通过核聚变获得核能 B．利用半导体材料可以制作二极管
C．白鹤滩水电站利用不可再生能源发电 D．“神舟二十号”的航天员靠超声波与地面保持联系
【答案】B
【解析】A．核电站是通过核裂变反应来获得核能，而非核聚变，核聚变目前尚未应用于核电站，故A错误；
B．半导体材料具有单向导电性，可以用来制作二极管等电子元件，故B正确；
C．白鹤滩水电站利用水能发电，水能属于可再生能源，故C错误；
D．"神舟二十号"航天员与地面联系使用的是电磁波，因为电磁波可以在真空中传播，而超声波不能在真空中传播，故D错误。故选B。
【变式练1】（2025云南二模）新材料为人们带来了“神奇”的55℃恒温水杯。这种水杯在夹层中有一种传热材料，把沸水倒入恒温水杯中，传热材料快速吸收沸水热量并贮存起来，使水温快速降到55℃左右；当水温低于55℃时，传热材料缓慢释放热量，水温保持基本不变。则（ ）
A. 在快速降温过程中，传热材料吸热内能减少
B. 在快速降温过程中，水放热内能减少
C. 在温度保持不变时间内，传热材料放热内能增加
D. 在温度保持不变时间内，水吸热内能减少
【变式练2】（2025吉林一模）下图所示为电动起重机的工作场景。下列说法正确的是（ ）
A. 钢属于合金 B. 铁属于非晶体
C. 塑料属于天然材料 D. 图中所示的滑轮属于定滑轮
【变式练3】（2025苏州一模）北京第24届冬奥会火炬，其外壳由碳纤维复合材料制成，质量约为同体积钢的四分之一，强度为钢的7至9倍。火炬采用氢作燃料，燃烧时温度能达到800℃，但外壳温度却不高。关于碳纤维复合材料的特性，下列说法正确的是（ ）
A. 密度大 B. 硬度小 C. 导热性好 D. 耐高温
考点5. 小粒子与大宇宙
1. 物质世界的大致尺度：物质世界的大致尺度，按从小到大顺序排列如下：夸克—质子和中子—原子核—原子—分子—生物体—月球—地球—太阳—太阳系—银河系—宇宙．
2.分子的动理论。常见的物质是由大量分子构成的；物质内的分子在不停地做热运动；分子之间存在引力和斥力。
3. 我们生活的地球是浩瀚星空中太阳系这个大家庭里一颗相对很小的行星.太阳系除了太阳这个唯一的恒星外，至今已发现还有八大行星、66颗卫星、2000多颗有正式命名或编号的小行星，以及数量可观的彗星和流星.
4.学习钱学森、邓稼先、赵忠尧、南仁东、黄旭华等为祖国献身高科技事业的感人事迹。
【例题4】（2025·河南）从浩瀚宇宙到微观世界，物体空间尺度大小各异。下列物体中尺度最小的是（ ）
A. 太阳系 B. 原子 C. 地球 D. 电子
【答案】D
【解析】太阳系的直径约为数十亿千米，是四个选项中最大的；原子的直径约为10-10米，比电子大；地球的直径约为1.2×104千米，远大于原子和电子；电子属于亚原子粒子，其经典半径约为2.8×10-15米，尺度最小，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。
【变式练1】（2025湖南长沙二模）中国散裂中子源加速器和中国环流器二号M装置（人造太阳）的研发成功，是我国在微观粒子的研究中取得的巨大成就。下列微观粒子中，空间尺度最小的是（ ）
A. 夸克 B．原子核 C．原子 D．分子
【变式练2】（2025新疆一模）唐代诗人于良史在《春山夜月》中写道“掬水月在手，弄花香满衣”，从物理学角度看，“弄花香满衣”现象说明（ ）
A．分子之间存在引力 B．分子之间存在斥力
C．分子在不停地运动 D．温度越高分子运动越剧烈
【变式练3】（2025陕西一模）如图所示，是太阳系模拟图，行星们在各自的固定轨道上围绕恒星太阳运转，这与原子的 结构模型十分相似，其中，原子核相当于太阳，绕核运动的 就相当于行星。
【变式练4】（2025北京二模）潜心60多年技术攻关，为核潜艇研制和跨越式发展作出了巨大贡献，被誉为“中国核潜艇之父”的是（ ）
A．南仁东 B．袁隆平
C．朱自清 D．黄旭华
【易错点警示与例题突破】
【易错点】对能源的分类马马虎虎，导致判断错误。
（1）从能否加工的角度分类
（2）从能否再生的角度分类
【例题】（2025·广东省卷） 可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。下列属于可再生能源的
是（ ）
A. 煤 B. 石油 C. 天然气 D. 风能
【答案】D
【解析】ABC．煤、石油、天然气属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故ABC不符合题意；
D．风能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源，故D符合题意。故选D。
【易错点的针对性训练】
1. （2024湖北随州一模）随州日报2023年5月25日报道了国能长源随州发电有限公司“风光水火储”综合发展的良好势头。风电、光电、水电、火电、储能多向发力，公司全面投产后预计年发电量可达60亿度。随县光电400MW项目只是公司的一部分。下列说法正确的是（ ）
A. “度”是电功率的单位，“MW”是电功的单位
B. 60亿度即度，400MW即W
C. 利用煤炭进行火力发电时，只要注意节约不浪费，发电效率可以达到100%并且不会对环境造成任何污染
D. 风能、水能、太阳能可以从自然界中不断获得，属于可再生能源
2.（2024江苏盐城）“立式大风车”是一种由风力驱动使轮轴旋转的机械。下列与大风车所用能源同属于可再生能源的是（ ）
A. 太阳能 B. 天然气 C. 石油 D. 煤炭
3. （2025江西一模）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。
一、电磁波及其应用
1.（2025·广东省卷）如图所示是我国自主研制的隐身战斗机歼-35A，其与地面通信是利用（ ）
A. 电磁波 B. 超声波
C. 次声波 D. 光导纤维
2．（2025·四川乐山）关于能源和电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．电能是一次能源
B．核电站是利用聚变的链式反应发电的
C．5G通信利用电磁波传递信息
D．电视机遥控器发出的红外线不属于电磁波
3．（2025·山东烟台）1970年4月24日，我国自行设计制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，向地面传回优美的《东方红》乐曲，开创了我国航天事业的新纪元，目前“东方红一号”依然沿椭圆形轨道绕地球运行。下列有关说法正确的是（ ）
A．《东方红》乐曲通过电磁波传到地面上
B．以地球为参照物，东方红一号是静止的
C．东方红一号在运行过程中惯性消失
D．东方红一号在远地点时重力势能最小
4．（2025·江西）“中国天眼”是目前地球上最大的通过接收 波来探索宇宙的仪器，接收的这种波在真空中的传播速度约为 。
5．（2025·河北）2025年5月14日，我国太空计算星座021任务12颗卫星成功发射，开启了全球“太空计算时代”的新篇章。卫星均搭载星间通信系统，它们之间是利用 传递信息的。在太空运行时，卫星 （选填“具有”或“不具有”）惯性。
6.（2025·广西） 2025年4月25日，神舟二十号和神舟十九号航天员在中国空间站胜利会师，激动人心的画面通过___________波传递全世界。该波___________（选填“能”或“不能”）在空气中传播。
7．（2025·上海）地球上的科学家可以通过 和“嫦娥六号”进行交互，“嫦娥六号”在降落到月球表面过程 中，相对月球是 （选填“运动”或“静止”）的，“嫦娥六号”在采集月壤时，会在月球表面留下了“压痕”，说明力可以使物体发生 。
8.（2025·陕西·B卷）如图，是搭载热成像仪和实时图像传输器的防火巡查无人机。其搭载的热成像仪通过物体辐射的_____（选填“红外线”或“紫外线”）检测林场温度并形成图像，图像传输器利用_____（选填“超声波”或“电磁波”）将这些图像传输给操作终端。
二、能源分类及核能太阳能
1．（2025·新疆）以下各种形式的能源中，属于二次能源的是（ ）
A．风能 B．水能 C．电能 D．核能
2．（2025·福建）下列属于可再生能源的是（ ）
A．煤 B．核能 C．风能 D．天然气
3.（2025·山东卷）下列属于不可再生能源的是（ ）
A. 风能 B. 地热能 C. 石油 D. 太阳能
4．（2025·云南）（多选）能源是人类文明进步的基础和动力。关于能源，下列说法正确的是（ ）
A．太阳能属于可再生能源 B．石油取之不尽用之不竭
C．核电站是利用核裂变发电的 D．风力发电的效率可以达到100%
5.（2025·北京）（多选）如图所示，一只太阳能草坪节能灯，由太阳能电池板、蓄电池、“6V1W”的节能灯等组成，太阳能电池板发电并将电能储存在蓄电池中，供节能灯晚间照明；该太阳能电池板接收太阳辐射的面积为，其光电转化效率（即发电效率）为20%。若在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内，太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W。下列说法正确的是（ ）
A. 太阳能是可再生能源
B. 太阳能电池板给蓄电池充电过程中将化学能转化成电能
C. 该灯的太阳能电池板发电功率为16W
D. 节能灯正常发光10h消耗的电能为
6.（2025·江苏连云港）下图为某核电站的发电流程图，关于核电站发电的过程，下列说法正确的是（ ）
A．核反应堆中，发生的是核裂变 B．核反应堆中，将核能转化为电能
C．汽轮机工作时，将内能转化为电能 D．发电机工作时，将内能转化为电能
7.（2025·四川南充）（多选）我国在能源、通信、深潜等领域都有较大的新突破，下列有关说法正确的是（ ）
A．风能、水能、太阳能、电能都属于一次能源
B．6G通信传输的信息比5G更快，电磁波频率更高
C．“华龙一号”核电站的核反应堆发生的是可控核裂变
D．“奋斗者”号载人潜水器是通过改变浮力实现上浮和下潜
8．（2025·四川泸州）中国科技发展日新月异，对以下重大成果中涉及的物理知识解释不正确的是（ ）
A．白鹤滩水电站年均发电量624亿千瓦时——水力发电是将机械能转化为电能
B．“天问二号”小行星探测器遨游太空——探测器在太空中通过电磁波与地面站联系
C．中国空间站利用太阳能电池板供电——太阳能属于清洁能源
D．中国突破了“人造太阳”1亿摄氏度持续1000秒的技术——该反应为核裂变
9．（2025·四川凉山）光伏发电产业是我国低碳经济的亮点之一。光伏发电使用的太阳能板（如图）主要是将太阳能转化为 能，太阳能来自于太阳内部的核 （选填“聚”或“裂”）变。
10．（2025·甘肃武威、嘉峪关、临夏）小明根据我国古书记载制作了一个冰透镜，并放在太阳下顺利将纸巾点燃，这是利用了冰透镜对阳光有 作用；小明想到太阳辐射出巨大的光和热，是因为太阳内部发生 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应导致的。
11.（2025·山东威海卷） 搭载“天问二号”探测器的火箭升空时，由于摩擦，部分机械能转化为空气和箭体的内能，这些消耗的能量不能再自动地被用来推动火箭，说明能量的转化具有___________；我国自主研发的“偏二甲肼”火箭燃料属于___________（选填“一次”“二次”）能源。
12.（2025·黑龙江绥化卷）在太阳内部，氢原子核在超高温条件下发生核______（选填“裂变”或“聚变”），释放出巨大的核能。核能是______（选填“一次”或“二次”）能源。
13.（2025·广西）太阳能可以从自然界源源不断地得到，它___________（选填“是”或“不是”）一种可再生能源。我国月球车在月球上利用太阳能电池将太阳能转化为___________能，供月球车使用。
14.（2025·河南）中国空间站为人类探索太空贡献着中国力量。空间站主要靠太阳能帆板提供能源，帆板工作时将太阳能直接转化为______能。太阳能清洁无污染，是可再生能源，请再列举出一种可再生能源：______。
15．（2025·四川凉山）光伏发电产业是我国低碳经济的亮点之一。光伏发电使用的太阳能板（如图）主要是将太阳能转化为 能，太阳能来自于太阳内部的核 （选填“聚”或“裂”）变。
16.（2025·贵州） 有一种光电转化玻璃，既能作普通玻璃使用，又能将吸收的太阳能转化为电能。若将其用于生产生活中，请提出两条应用设想。
三、跨学科实践：为节约能源设计方案
1. 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．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．光伏发电
2. 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。
（1）根据上面的短文，请你将垃圾发电过程中的能量转化填写完整。
（2）垃圾填埋后产生的沼气是一种 ______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比有哪些优点：______________________。
13.（2024·青海西宁）如图所示是在青海省海西州德令哈市建成的熔盐塔式储能光热电站，是我国光热发电技术的重大突破。四周的定日镜将太阳光反射到中央的吸热塔，塔内的低温液态熔盐吸热升温，形成的高温液态熔盐被输送到蒸汽发生器，水吸收热量产生高温水蒸气，推动汽轮发电机组发电。在蒸汽发生器中水通过 的方式增大内能，光热电站将太阳能最终转化为 能。如果光热电站每天产生的电能是，这相当于完全燃烧 吨煤放出的热量（）。
四、材料开发与利用
1.（2025·长沙卷） 信息、能源、材料并列为现代文明的三大支柱。下列说法正确的是（ ）
A. 电磁波可以在真空中传播 B. 石油属于可再生能源
C. 太阳能属于化石能源 D. 超导材料可用于制作电热丝
2. 西安交通大学研究团队研制出一种新型陶瓷材料，弹性好、韧性好（不易断裂）、绝缘性好、隔热性好、耐高温．这种材料不宜用来制作（ ）
A．沙发垫 B．电工手套 C．消防服 D．炒菜锅
3. 航母的阻拦索在拦停高速运动的飞机时，要承受巨大冲力，绳索会伸长至原长的1.2倍以上，逐渐吸收舰载机降落时的巨大能量，最后恢复原状。另外，阻拦索要承受战时起火等极端情况，还要防止铁磁性颗粒吸附混入绳索内，发生磨损。关于制造阻拦索的材料应具备的物理属性，下列说法不正确的
是（ ）
A．硬度大 B．弹性好 C．熔点高 D．磁性强
4. 太空中的温度能达到 270℃左右，我国科技人员研制了一种卫星保暖用的特殊材料，将这种材料制成我们可以穿着的衣服，与同款羽绒服相比，质量可以减轻 ，保暖性可以提高，且机洗后不易变形。关于该材料的特性，以下说法中错误的是（ ）
A．密度大 B．弹性好 C．耐低温 D．隔热性好
5.“纳米材料”出现成了人们谈论的热门话题，关于“纳米材料”的说法正确的是（ ）
A．人们找到了一种特殊的“纳米材料”制成了“纳米抗菌奶瓶”
B．“纳米防水布”是利用纳米能防水的特性制成的
C．某些物质的尺度加工到1-100nm，它们的物理性质或化学性能发生了异常变化，这就是纳米材料
D．只要认真的去探究寻找还可以找到许许多多的纳米材料
6.（2025·黑龙江卷）如图是某新能源智能汽车的仪表盘。若司机没有系安全带，则仪表盘上的LED指示灯亮起。LED是由锗、硅这类材料制成的，这类材料属于______（选填“导体”“半导体”或“绝缘体”）。该汽车可以与手机之间实现智能互联，汽车与手机之间是利用______（选填“超声波”或“电磁波”）传递信息的。
7．（2025·湖南）输电线路大范围覆冰给工业生产和日常生活带来了许多困扰。目前常用大电流通过导线产生的热量融冰，这是利用电流的 效应；还可以在线路表面涂上光热材料，吸收太阳辐射融冰，其中太阳能属于 再生能源。
8. 石墨烯是一种高分子构成的片状结构材料，这种材料在一定条件下电阻可以降为零，它是由我国少年科学家曹原发现的，这一特点可以在生活中用于________（选填“电饭锅发热丝”、“电动机线圈”或“小灯泡的灯丝”）。
五、小粒子与大宇宙
1.（2025·吉林卷） 下列物体中，空间尺度最大的是（ ）
A. 太阳系 B. 人 C. 原子核 D. 地球
2.（2025·山东卷）研究人员在低温极强磁场条件下发现了一种带负电荷的新型粒子，未来可能应用于量子计算领域。下列粒子中，与该粒子带电性质相同的是（ ）
A. 电子 B. 原子 C. 质子 D. 中子
3.（2025·贵州）原子核由质子和中子构成，质子和中子由夸克构成。由此可判断原子核、质子、中子、夸克这些微观粒子中，空间尺度最小的是______。
4.（2025·广东省卷）如图所示原子结构示意图中，原子核带________电，其质量________（选填“大于”或“小于”）电子的质量。原子整体________（选填“显”或“不显”）电性。
六、综合创新题
1. 阅读短文，回答问题。
风力发电
风电技术就是利用风能发电的技术，风能是可再生环保能源，所以开发风电技术是当今诸多国家的发展主要战略，见图甲。
见图乙，风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，并通过增速机将旋转的速度提高，从而带动风机内的发电机发电。发电机所发的电通过电缆输送到升压变压器提升电压后，由高压输电线路输送给用户。
风电是清洁能源，每生产1度电，就可相应节约0.4千克标准煤，同时减少污染排放0.272kg碳粉尘、0.997kg二氧化碳、0.03kg二氧化硫、0.015kg氮氧化物。
回答下列问题：
（1）风力发电是将风能转化为 能的一种技术，风机中的发电机是利用 原理进行发电的。
（2）华锐风电科技集团研发的SL6000风力发电机组，最大发电功率为6×106W。此风力发电机组满功率工作5h，可生产的电能，相当于 kg热值为3×107J/kg的煤完全燃烧释放的热能；可向大气减少排放 kg的二氧化碳。
（3）（3分）远距离输电，若输送电能的功率为P、输电电压为U、输电线路总电阻为R，则输电线路的因发热而造成的电能损失功率P损＝ 。中小学教育资源及组卷应用平台
【名师导航】备考2026中考物理新课标一轮培优精讲学案（全国通用版）
第二十一讲 信息能源与材料以及小粒子和大宇宙
讲义目录
考情分析.......................................................................................................1 思维导图.......................................................................................................2 夯实基础.......................................................................................................2 知识清单..........................................................................................................2 重要考点解题指南与例题解析及变式练.....................................................19 考点1 电磁波及其应用................................................................................19 考点2 能源分类及核能太阳能....................................................................21 考点3 跨学科实践：为节约能源设计方案................................................26 考点4 材料开发与利用................................................................................30 考点5 小粒子与大宇宙................................................................................33 易错点警示与例题突破.................................................................................35 真题在线......................................................................................................37
课标要求
1.了解电磁波及应用。2.列举常见的不可再生能源和可再生能源。知道核能太阳能的特点和核能利用可能带来的问题。3.知道分子动理论。知道原子是由原子核和电子构成的，了解原子的核式结构模型。了解人类探索微观世界的大致历程，关注人类探索微观世界的新进展。了解人类探索太阳系及宇宙的大致历程，知道人类对宇宙的探索将不断深入，关注人类探索宇宙的一些重大活动。了解物质世界的大致尺度。
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1. 电磁波及其应用 ★★ 这5个考点每年在中考试卷里都有考题，分值在4—6分左右。每个省市在试卷中5个考点不一定都出现考题，但至少会出现2道小题。选择题、填空题是命题主要形式。2026年这5个考点至少会出现3个，所以需要认真细致学习本专题的思想。
考点2. 能源分类及核能太阳能 ★★
考点3. 跨学科实践：为节约能源设计方案 ★
考点4. 材料开发与利用 ★
考点5. 小粒子与大宇宙 ★
★★★代表必考点，★★代表常考点，★星表示中频考点。
知识点一、电磁波
（一）电磁波及应用
1. 电磁波：电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场。
2. 电磁波谱：把各类电磁波按波长或频率依次排成一列，称为电磁波谱，如图所示。
3. 电磁波的应用
（1）γ射线：医生用γ射线做脑手术；
（2）X射线：用X光片判断是否骨折；
（3）红外线：电视机、空调等设备的遥控器都是红外遥控；
（4）微波：在通信领域、日常生活中（加热食品）大显身手；
（5）无线电波：主要应用在电视、收听广播、手机通信。
4. 理解电磁波
（1）导体中有电流不一定产生电磁波，只有当电流大小或方向迅速变化时才会产生电磁波。
（2）电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质。
（3）光和无线电波都是电磁波，只是电磁波的一种。
（4）电磁波在真空中的传播速度是3.0×108m/s（光速）。
（5）在无线电通信中，电磁波是一种载体。传递声音或图像信号时，用电子元件将这些信号加载到电磁波上，用天线发射出去，接收装置接收到这些电磁波后，再用电子元件将电磁波所携带的信号取出，并将其还原为声音或图像。
（二）波的特征
1. 描述电磁波基本特征的物理量
（1）波速。 波传播的速度，用字母c表示，国际单位是米/秒（m/s）。电磁波的波速等于光速，电磁波在真空中的传播速度с=3×108m/s。
（2）波长。 是相邻两个波峰（或波谷）间的距离，用字母λ表示。国际单位是米（m）。
（3）频率。 频率为波周期性变化的次数与时间之比，用字母ν表示。频率的单位有赫（Hz）、千赫（kHz）和兆赫（MHz）。它们之间的换算关系是：1 kHz=103Hz 1 MHz=106Hz
（4）波速、波长与频率的关系
c表示波速；λ表示波长；ν表示频率。
在真空中，电磁波的波速一定，所以电磁波的波长和频率互成反比关系。频率越低，波长越长；反之，频率越高，波长越短。
2. 用于通信的电磁波的主要范围及用途
3. 电磁污染
电磁污染，已被认为是继大气污染、水质污染、噪声污染后的第四大公害。它是指天然的和人为的各种电磁波干扰和有害的电磁辐射。
知识点二、能源与可持续发展
（一）能源问题
1.能源的种类
（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：由生命物质提供的能量称为生物质能。生物质能是化学能源的一种，可以理解成机体物质发生化学变化时释放的能量。
（3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。
（4）风能、水能：都属于自然界提供的机械能。
（5）地热能：由地球内部提供的能量。
2.一次能源和二次能源
像化石能源这样可以直接从自然界中获得的能源，我们称为一次能源。我们使用的电能，无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到，所以称电能这样的能源为二次能源。
常见的一次能源有：煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能等。
常见的二次能源有：电能、汽油、柴油等。
注意：辨别一次能源和二次能源的依据
一次能源是可以直接从自然价获得的能源；二次能源是由一次能源经过加工转换而得到的，如电能、煤气、焦炭、汽油、柴油等。区分一次能源和二次能源的关键是看其是否经过加工转换。
3.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二次能源。由于电能便于输送和转化，又加上现代社会离不开各种各样的用电器，所以电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。人们使用不同的用电器，根据需要将电能转化为其他各种形式的能量。
4.谈谈21世纪的能源趋势
（1）能源危机：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。特别是近几十年来，能源消耗增长速度明显加快。所以开发新能源、更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。
（2）解决能源问题的出路：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。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。
（二）核能问题
1.核能。质子、中子依靠强大的核力紧密的结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。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。
2.核能属于一次能源，也属于新能源，释放核能的方式有两种：核裂变和核聚变。
裂变与聚变的比较
比较 裂变 聚变
定义 较大原子核分裂为较小原子核的过程 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
3.核能的利用特点
核能的优点 ①核能十分巨大，它能极大的补充人类能源的不足，使用核能大大节约了常规能源 ②核能能够解决能源分布不均衡的问题
核能的缺点 ①核能属于一次能源，且会越用越少 ②核能存在核污染，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
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，避免对人畜造成伤害
（三）太阳能问题
1.太阳的构造：从内到外依次是太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气。
2.太阳能的由来——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。太阳核心的温度高达1500万摄氏度，太阳核心释放的能量向外扩散可以传送到太阳表面。太阳表面温度约为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.太阳是人类能源的宝库
（1）地球上除核能、地热能和潮汐能以外所有的能量都来自太阳，所以说太阳是人类能源的宝库。
（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，腐烂了。沧海桑田，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。在石油形成过程中还放出天然气。今天我们开采的化石燃料来获取能量，实际上是在开采上万年前地球所接收的太阳能。
5.太阳能的利用。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、水等形式释放出来，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。
人们直接利用太阳能的方式有两种：①集热器的“光热转换”，实现太阳能转化为内能；②太阳能电池的“光电转换”，实现太阳能转化为电能。
6.太阳能的优缺点
（1）优点：太阳能作为一种新能源，它具有一些普通能源不可比拟的优点。
①太阳能取之不尽，用之不竭，太阳内部的热核反应足以持续50亿年，是人类可以利用的最丰富的永久性资源。
②太阳能分布广阔，不需要挖掘、开采和运输，投入少收益大。
③太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来任何污染。
（2）缺点：太阳能虽然具有传统能源所没有的优点，但也有一些缺点给利用上带来一些困难。
①太阳能到达地球上非常分散，需要装置有相当大的接收面积，提高了接收装置的造价。
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。目前虽然已经制成多种贮存系统，但总是不够理想，具体应用也有一定困难。
③太阳能转换效率很低。
（四）能源与可持续发展
1．能源消耗对环境的影响，主要体现在以下几个方面：
（1）能源消耗会造成热污染。化石能源在使用时会产生大量的内能，其中被利用的内能只是其中的一部分，还有相当一部分没有被利用，从而造成了热污染。汽车尾气就是造成城市热岛效应的原因之一。
（2）大量燃烧化石能源会造成空气污染和温室效应的加剧。如燃烧石油和天然气、煤等会产生大量的CO2、SO2、氮氧化物等气体，除污染空气和加剧温室效应外，还会形成酸雨，导致水、土壤酸化，对植物、建筑物、金属构件等造成危害。
（3）一些欠发达国家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）作为第三次能源革命的标志——核能的开发和利用，也不是绝对清洁和安全的，处理不当会造成有害辐射。
2．人类不应当无限制的向大自然索取，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。
不要因为利用能源时会对环境造成污染而停止使用能源，也不要因为能源的利用促进了文明和社会的发展而对环境造成严重污染。使用能源和保护环境可以做到有机的统一和谐的发展。要解决这个问题，当然离不开科学技术的进步和社会的发展。
3.不能再生能源和可再生能源
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。想水能、风能、太阳能、生物质能等可以在 自然界里源源不断的得到，所以我们把它们称为可再生能源。
常见的不可再生能源有：煤、石油、天然气、核能等。
常见的可再生能源有：风能、水能、太阳能、生物质能等。
注意：我们说讲的“可再生能源”和“不可再生能源”都是针对一次能源而言的，即只有对自然界中自然存在，可直接取用的能源来讲，才能说其属于“可再生能源”或“不可再生能源”。
4.未来的理想能源必须满足的四个条件
未来理想能源能够大规模替代石油、煤和天然气等不可再生能源。必须满足以下几个条件。
第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；
第二，必须足够便宜，可以保证多数人用得起；
第三，相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；
第四，必须足够安全清洁，可以保证不会污染环境。
（五）跨学科实践：为节约能源设计方案
【项目提出】在生活中，有哪些浪费能源、污染环境的用能问题？夏天空调温度过低、私家车频繁短途行驶等。家庭是节能实践的重要场景，优化家庭能源方案是十分必要的。
【项目分析】制订优化自己家能源使用的具体方案，首先应该了解家庭使用能源的具体情况，然后有针对性地提出优化方案，分析它的有效性和可行性，并与他人交流讨论，对方案进行改进。
【项目实施】
1.调查家中能源使用情况
（1）按能源用途分类，统计名称、类型、消耗量，“通过分类统计，能清晰找出高能耗环节”。
（2）学生分组讨论：如何设计适合自己家的能源调查表格？要涵盖哪些用途、信息？鼓励创新，同时提供模板参考（可调整用途分类，如细化“其他电器”为电视、冰箱等）。
（3）明确调查要求：一周内，记录家庭各类能源使用，估算消耗量（如电可查电表、根据电器功率和使用时长计算；燃气参考燃气表），强调数据真实，为后续分析做准备。
2.选取优化对象与确定改进方法
（1）基于调查结果分析高能耗环节，假设你家调查后发现采暖、制冷能耗高，从哪些角度思考优化？从能源类型替换（如太阳能辅助采暖）、使用效率提升（如空调设置合理温度）、行为优化（如随手关灯）等方向思考。
（2）聚焦“优化方法多样性”，如新能源应用（太阳能发电供家庭用电）；以家庭用车为例，分析燃油车与新能源车能耗、环保差异，思考“能源替换的可行性”。
（3）开展“节能方法分析维度”研讨，以“新能源汽车取代燃油车”为例，小组讨论：从节约能源角度，需收集哪些证据（如能耗数据、能源生产转化效率）？从满足使用需求角度，要考虑什么（如续航、充电设施）？总结分析需兼顾节能效果、实用性、成本等，培养全面思考习惯。
3.制订与检验设计方案
以“方案一：为房屋加装保温层”为例，拆解设计流程：
（1）明确思路。结合热传递知识，用“穿羽绒服保暖”类比，讲解用保温材料减少房屋热量交换的原理，让学生理解“阻断热传递路径”的逻辑。
（2）选取材料。小组讨论：选保温材料要考虑哪些因素？聚苯乙烯板热导率低，为什么选聚苯乙烯板？分析材料环保性、价格、易安装性等，学会综合评估。
（3）确定方案。让学生思考哪些部位需重点保温（如外墙、门窗），不同部位材料、尺寸怎么选。
（4）制作模型与测试。演示用塑料盒、不同板材、冰块模拟房屋保温测试的方法，说明“通过冰块融化量对比，检验保温效果”，让学生理解方案检验的实操性。
简单介绍“方案二：为家庭用车提供建议”，类比方案一的设计逻辑，思考“调查新能源汽车与燃油车差异的维度（能耗、环保、使用成本等）”。
【展示交流】要求：方案需有“优化建议、证据支撑、推理逻辑”，可通过PPT汇报、展板展示、情景模拟等形式呈现。组织小组预演交流，教师参与，引导学生发现方案中的不足，并提出改进方向，强调“交流是完善方案、学习他人思路的过程”。
开展全班交流，每个小组展示后，其他小组提问、补充，共同归纳“家庭能源优化通用方法”，如“优先替换高能耗、高污染能源设备”“利用新能源辅助传统能源”“优化用能行为习惯”等。
知识点三、材料的开发与利用
（一）材料与社会
1. 人类社会发展经历的材料时代
（1）旧石器时代和新石器时代。100 万年以前，原始人就学会利用不同性能的天然材料了，如把木料、石头、动物的皮、骨等制成工具或用作生活用品。这是原始人智力发展中迈出的重要一步。随着制造技能的不断提高，人类经历了旧石器和新石器时代。
（2）青铜器时代。大约在 5000年前，人类学会了冶炼金属铜并用其来制造工具。后来通过在冶炼铜时加入少量的锡，获得了比纯铜更坚硬、密度更小、强度更高的青铜。青铜的利用提高了社会生产力，人类从此进入了青铜器时代。
（3）高性能钢铁时代。铁的利用为人类大规模制造机器提供了材料基础，开创了人类历史的又一个新纪元。以铁为主发展出的高性能钢铁材料，如今已经成为材料家族的主体。
时代 标志 意义
旧石器时代和 新石器时代 把木料、石头、动物的皮、骨等制成工具或用作生活用品。 原始人智力发展中迈出的重要一步。
青铜器时代 冶炼青铜。 青铜的利用提高了社会生产力，人类进入了青铜器时代。
高性能钢铁时代 以铁为主发展出的高性能钢铁材料成为材料家族的主体。 为人类大规模制造机器提供了材料基础，开创了人类历史的又一个新纪元。
2. 材料与社会的关系
材料的发展促进了社会的发展，也为科学技术的发展提供了物质基础。同时，材料的发展及大量使用也带来了许多资源和环境问题。
（二）材料的导电性
1. 实验探究：不同材料的导电性有何不同
【提出问题】硬币、铅笔芯、橡皮、塑料尺等材料，它们的导电性能相同吗
【设计并进行实验】设计如图所示的电路，分别将硬币、铅笔芯、橡皮、塑料尺接入电路A、B之间，观察灯泡是否发光。
【实验现象及分析】
观察到当硬币和铅笔芯接入电路后灯泡发光，说明硬币和铅笔芯可以导电。当橡皮和塑料尺接入电路后灯泡不发光，说明橡皮和塑料尺不能导电。
【探究结论】不同材料的导电能力一般是不同的。
如图所示是常温下一些材料的导电性能和绝缘性能的排列顺序。从左到右，绝缘能力越来越强；从右到左，导电能力越来越强。
根据材料导电性能的不同可以把材料分为导体、半导体、绝缘体三类。
2. 导体、半导体和绝缘体
材料的导电性能是由材料内部电子的运动状况决定的。
基本概念
①导体：容易导电的物体，内部有大量可自由移动的电荷。金、银、铜、铁等金属材料是导电性能较好的良导体，导体，通常被用来制成传导电流的导线。
②绝缘体：不容易导电的物体，内部几乎没有能自由移动的电荷。一般情况下，玻璃和橡胶等材料都是绝缘体，常用来隔离带电体。
③半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。自由电荷数量受光、温度、压强等因素的影响。 硅、锗、砷化镓等是常用到的半导体材料，由于其特殊性被广泛应用在现代电子科技产品中。
3. 半导体元件
半导体材料可以制成二极管、三极管等半导体元件和集成电路。从常用的电器，如收音机、录音机、电视机、 电脑等中，都可以找到大量的半导体元件。
（1）二极管：外形及电路图中的符号如图所示。有两根引线，一根是正极，一根是负极。
（2）二极管具有单向导电性。
【实验材料】电源、灯泡、开关、导线、接线板、 接线柱、半导体二极管。
【设计并进行实验】
（3）发光二极管（LED）
发光二极管（简称为LED）在导电时发光，它的外形和普通二极管有所不同，在电路中的符号如图所示。
①一般发光二极管的正常工作电流约为10mA，但在3 mA左右时就能发光，而一般小灯泡、氖灯要几百毫安才能发光，这比使用小灯泡要省电，而且更灵敏。
②不同的发光二极管可以发出不同颜色的光，这主要与构成发光二极管的材料有关。有的城市街道上的红绿灯就是用发光二极管制作的。在大型平板上嵌入许许多多发光二极管可以制成大屏幕，用来显示图像和文字。
（三）开发新材料
1. 超导材料
（1）超导现象。1911年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在温度降低到4.2K（-268.8℃）时汞的电阻值突然降低到几乎为零，从而发现超导现象。
（2）超导材料。 发生超导现象的材料叫超导材料。物质的电阻变为零时的温度叫做这种物质的超导转变温度或超导临界温度。不同物质的超导临界温度不同。
（3）超导材料的特性和应用前景
① 超导输电：超导材料处于超导状态时电阻为零，能够无损耗地传输电能，这意味着用细电线就可以输送极大的电流。
② 超导磁浮：用超导磁浮特性可实现交通工具的无摩擦运行，大大提高交通工具的运行速度。
③ 超导发电机、电动机：用超导材料做导线制作发电机、电动机的线圈，线圈不会发热（选填“会”或“不会”），可以大大提高发电机和电动机的效率。
④超导计算机：将超导体应用于电子工业，在低温环境中可以大大减小这些电子元件的体积和能耗（因不必考虑散热问题，超导电子元件可以做得很小）。
2. 纳米材料
（1）概念：纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1～100nm范围内的材料，这大约相当于10～1000个原子紧密排列在一起的尺度。
（2） 特性：纳米材料除了其基本单元的尺度小以外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能，如它可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。
（3）应用
①研制纳米尺度的微小机器；
②用纳米材料制作的导线能大大提高计算机的性能，缩小计算机芯片的体积；
③用纳米技术做成的所谓量子磁盘能増大存储容量。
知识点四、小粒子和大宇宙
（一）走进微观
1. 物质的组成和物质世界的大致尺度
（1）通常，物质是由分子或原子构成的．
（2）分子是由原子构成的．有的分子由单个原子构成，叫做单原子分子；绝大多数分子由多个原子构成，叫做多原子分子．
（3）物质世界的大致尺度(重要考点)：参考课本P283图12－11，物质世界的大致尺度，按从小到大顺序排列如下：夸克—质子和中子—原子核—原子—分子—生物体—月球—地球—太阳—太阳系—银河系—宇宙．
2. 微观粒子
（1）古希腊哲学家德谟克里特认为宇宙万物是由原子构成的；19世纪初，英国科学家道尔顿在实验基础上提出了原子论；1811年，意大利科学家阿伏伽德罗将保持物质性质不变的颗粒命名为“分子”．
（2）1897年，英国物理学家汤姆孙发现了带负电的电子．
（3）1911年，卢瑟福成功进行了α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型．
（4）原子核式结构模型：原子中心叫原子核，占很小体积，但其密度很大，几乎集中了原子的全部质量；带负电的电子绕原子核运动，就像地球绕着太阳运动一样．
（5）原子核由带正电的质子和不带电的中子构成，质子和中子都是由被称为“夸克”的更小粒子构成．
（二）看不见的运动
1. 分子热运动
（1）物质中的分子在 永不停息地做无规则运动 .
（2）当水与酒精混合时，总体积比它们的体积之和要 小 .虽然肉眼不能直接看到物质内的分子，但实验表明：分子间 存在 着空隙.
①一切气体、液体和固体之间都能发生扩散现象。
②一般情况下，固体扩散最慢，液体次之，气体最快。
③扩散现象表明：一切物质的分子都处在永不停的无规则运动中，分子间存在间隙。
（3）分子热运动：
1）做一做：在两个烧杯内盛有质量相等的热水、冷水，用滴管注入两滴红墨水，观察现象。
实验现象：一段时间后，热水先变红.
实验结论：温度越高，扩散越快，分子运动越剧烈。
2）由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动.
2. 分子间作用力的现象。物体很难被拉开，说明分子间存在引力 ；物体很难被压缩，说明分子间存在斥力 .分子间同时存在引力和斥力. 其大小都跟分子间距离有关系.
3.（1）物质的状态常分为固态、液态和气态 .（2）固体中，分子间力的作用比较强 ，因而，固体可以保持一定的体积和形状，不能流动；液体中，分子间力的作用较 弱 ，因而，液体没有固定的形状，但占有一定的体积， 能够流动；气体中，分子间力的作用更 弱 了，因而，气体 没有 固定的形状，也没有确定的体积，能够流动.
（三）探索宇宙
1. 我们生活的地球是浩瀚星空中太阳系这个大家庭里一颗相对很小的行星.太阳系除了太阳这个唯一的恒星外，至今已发现还有八大行星、66颗卫星、2000多颗有正式命名或编号的小行星，以及数量可观的彗星和流星.
（1）太阳系示意图 （2）太阳系八颗行星部分近似数据 （3）太阳系八颗行星示意图
（4）银河系中有非常多像太阳这样的恒星，除太阳以外，距地球最近的恒星是半人马座的比邻星.
它与地球之间的距离约是40万亿km.光从比邻星出发大约需要4.2年才能到达地球.
（5）人们发现银河系以外还有类似银河系一样庞大的恒星集团.比如：仙女座星系、猎犬座星系，目前人类已经发现了超过100亿个河外星系.
仙女座河外星系是离银河系比较近的一个星系.
从仙女座发出的光需要200万年才能到达地球，也就是说，我们在夜空中所见到的仙女座已是200万年以前的仙女座了.展望未来，人类探索宇宙的步伐将会不断加快，在太空建立永久性的居住地将不会是人类的幻想.
2. 从地心说到日心说
（1）中国古人很早就对星空进行观察并根据星象制定历法.
（2）地心说。在欧洲，在宗教的影响下，人们长期认为地球是宇宙的中心.
观点：地球居于中心，太阳和其他行星围绕地球转动.这种理论影响人们的思想达千年之久.
（3）日心说。15世纪末期，欧洲文艺复兴运动解放了人的思想，日心说为人类开创了一个对宇宙进行科学探索的伟大时代.1543年，哥白尼通过几十年的观察与分析，提出了“日心说”.
（4）公元1609年，伽利略用自制的天文望远镜第一次揭开了太阳系神秘面纱.
（5）1687年，牛顿发表了《自然哲学的数学原理》一书，为探索宇宙奠定了坚实的为探索宇宙奠定了坚实的理论基础.1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，预测天王星外还存在一颗未知的行星.并根据万有引力定律计算出了这颗行星的运动轨道.在预测的轨道上就发现了这颗后来被命名为“海王星”的行星.
（6）到了20世纪，人类终于梦想成真，踏上了太空的旅程.
1)“旅行者”2号探测器飞临海王星
2)1957年10月，世界上第一颗人造卫星发射成功.
3)1961年4月12日，人类第一次乘飞船进入太空.
4)1969年7月20日，“阿波罗”11号飞船首次使人类踏上了地球以外的土地——月球，迈出了人类历史的一大步.
5)2003年10月16日，我国首位航天员杨利伟乘坐中国自己研制的“神舟五号”飞船升空.
这是中国人对世界航天事业作出的伟大贡献.
6)2011年11月3日，我国“神舟八号”与“天宫一号”目标飞行器在外太空成功交会对接，这是我国航天史上的又一突破.
7)2024年6月2日，嫦娥六号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务.
（四）弘扬科学家精神
1. 科学家有祖国
（1）钱学森（1911年12月11日—2009年10月31日），出生于上海，祖籍浙江省杭州市，著名航天科学家，中国科学院、中国工程院资深院士，中国人民政治协商会议第六届、七届、八届全国委员会副主席，中国航天事业奠基人。
钱学森于1929-1934年就读于上海国立交通大学机械工程系。1939年，获得美国加州理工学院航空和数学博士学位。1947年，任美国麻省理工学院教授；曾任加州理工学院教授兼喷气推进中心主任。1955年10月，钱学森冲破重重阻力回到祖国。1956年，任中国科学院力学研究所所长。1957年，补选为中国科学院学部委员（院士）。1986年6月，任中国科学技术协会主席 。1994年当选为中国工程院院士。
钱学森开创了工程控制论、物理力学两门新兴学科，为人类科学事业的发展作出了重要贡献。钱学森最先为中国火箭导弹技术的发展提出了极为重要的实施方案，并长期担任中国火箭导弹和航天事业的技术领导职务，为实现中国国防尖端技术的新突破建立了卓越功勋。他潜心研究的工程控制论、系统工程理论，广泛应用于军事、农业、林业乃至社会经济各个领域的实践活动，在中国现代化建设中发挥了重要作用。
（2）邓稼先（1924年6月25日—1986年7月29日），男，出生于安徽怀宁，中国共产党党员，九三学社社员，核物理学家，中国科学院学部委员（院士） ，生前系中华人民共和国核工业部科技委副主任、中华人民共和国国防科学技术工业委员会科技委副主任 。
1945年，邓稼先毕业于西南联合大学。1946年，任北京大学物理系助教。1950年，获得普渡大学博士学位，同年，任职于中国科学院近代物理研究所。1952年，晋升为副研究员。1954年至1958年，任中国科学院数理化学部副学术秘书。1958年8月，任第二机械工业部第九研究院理论部主任。1962年9月，领导完成原子弹理论设计方案，解决了中国原子弹试验成功的关键性难题。1964年10月16日，中国第一颗原子弹爆炸成功。随后继续投入到氢弹研制工作中，中国第一颗氢弹在1967年6月17日爆炸成功。1979年，任核工业部第九研究院院长。1986年6月，中央军委对邓稼先事迹解密。1986年7月29日，在北京逝世，享年62岁。
（3）赵忠尧（1902年6月27日—1998年5月28日），浙江诸暨人，物理学家，中国核物理研究和加速器建造事业的开拓者。
1920年（民国九年）考入南京高等师范学校（南京大学前身）；1930年（民国十九年）获美国加州理工学院博士学位；1948年（民国三十七年）当选为中央研究院院士；1949年在美国加州理工学院进行原子核反应研究；1955年6月被聘为中国科学院院士。
赵忠尧主要从事核物理研究，特别是硬g射线与物质相互作用等方面的研究，主持建成中国第一、二台质子静电加速器，为在国内建立核物理实验基地作出了重要贡献。他第一次发现了正电子的存在，是人类物理学史上第一个发现反物质的科学家。他观测到的正、负电子湮灭辐射比后来卡尔·戴维·安德森看到的正电子径迹早两年。赵忠尧的研究成果为研制正负电子对撞机提供了理论基础，同时也奠定了他在世界物理学界的地位。
2. 执着追求，勇于奉献
（1）南仁东与“中国天眼”.南仁东（1945年2月19日—2017年9月15日），男，满族，吉林辽源人，中国天文学家、中国科学院国家天文台研究员，人民科学家。曾任FAST工程首席科学家兼总工程师，主要研究领域为射电天体物理和射电天文技术与方法，负责国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜（FAST）的科学技术工作。2017年5月，获得全国创新争先奖；2017年7月，入选为2017年中国科学院院士增选初步候选人。
南仁东1963年就读于清华大学，于中国科学院研究生院获硕士、博士学位。后在日本国立天文台任客座教授，1982年，他进入中国科学院北京天文台工作。1994年起，一直负责FAST的选址、预研究、立项、可行性研究及初步设计。作为项目首席科学家、总工程师，负责编订FAST科学目标，全面指导FAST工程建设，并主持攻克了索疲劳、动光缆等一系列技术难题。2016年9月25日，其主持的FAST落成启用。
2017年9月15日晚，南仁东因肺癌逝世，享年72岁。2018年4月，南仁东与厉声教等一同被评为“逝世的十位国家脊梁”。2018年12月18日，党中央、国务院授予南仁东同志改革先锋称号，颁授改革先锋奖章，并获评“中国天眼”的主要发起者和奠基人。2019年9月17日，国家主席习近平签署主席令，授予南仁东“人民科学家”国家荣誉称号。2019年9月25日，被评选为“最美奋斗者”。
500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，FAST），位于中国贵州省黔南布依族苗族自治州境内，是中国国家“十一五”重大科技基础设施建设项目。500米口径球面射电望远镜开创了建造巨型望远镜的新模式，建设了反射面相当于30个足球场的射电望远镜，灵敏度达到世界第二大望远镜的2.5倍以上，大幅拓展人类的视野，用于探索宇宙起源和演化。
（2）黄旭华与核潜艇。黄旭华（1926年3月12日-2025年2月6日），曾用名黄绍强，男，汉族，出生于广东汕尾，祖籍广东揭阳，毕业于国立交通大学，1949年加入中国共产党，是中国核潜艇事业的开拓者和奠基者之一。中国著名船舶专家、核潜艇研究设计专家，中国工程院首批院士、中国第一代核动力潜艇研制创始人之一，中国船舶重工集团719所名誉所长。
受抗战影响，黄旭华从小辗转揭西、梅县、韶关、坪石、桂林、重庆等多地求学。1945年考入国立交通大学，系统学习造船专业理论和技术，在校期间，积极参加学生运动，逐渐成长为共产党员。1949年交大毕业后，辗转上海军管会船舶建造处、上海招商局（海运局）、上海港务局等处工作。1954年被调到上海船舶工业管理局，参加苏联援华舰船的转让制造和仿制工作。1958年开始参与并领导中国第一代核潜艇的研究设计工作，先后出任第一代核潜艇副总设计师、第二任总设计师，历任中国船舶工业总公司及中船重工集团公司第七一九所副总工程师、副所长、所长、党委书记，为核潜艇研制和跨越式发展作出巨大贡献。期间，为保密研制核潜艇，他隐姓埋名、彻底与家人亲友断绝联系，直至1987年才被长篇报告文学《赫赫而无名的人生》披露。1994年，当选中国工程院院士；2014年2月10日，当选“2013年度感动中国十大人物”；2019年9月29日，获颁“共和国勋章”；2020年1月10日，获颁2019年度国家最高科学技术奖。
3. 探索自然，始于志趣
（1）古代物理学家的志趣。东汉科学家张衡幼时曾痴迷观星而彻夜不睡；元天文学家郭守敬少年时曾动手制作浑天仪来观测天文。
（2）当代物理学家的志趣.我国当代航天技术领域的科学家孙家栋从小立志投身科技事业来报效祖国，长大后在飞机、导弹、卫星等多个领域作出贡献，践行科学报国的志向。他曾说：“国家需要，我就去做。航天是我的兴趣爱好，搞一辈子也不会觉得累。
【重要考点解题指南与例题解析及变式练】
考点1. 电磁波及其应用
（1）知道电磁波的产生：导线中的电流迅速变化会在空间激起电磁波。迅速变化的电磁波也能使金属中形成电流。
（2）记忆电磁波在真空中传播的速度：电磁波可以在真空中传播，不需要任何介质（但电磁波也可以在介质中传播的）。电磁波能在真空中传播，传播速度约为3×108m/s。它等于波长和频率的乘积，公式为c＝λf.
（3）知道电磁波的家族成员：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。广播、电视及移动通信，都是靠电磁波传递声音、图像信息。电磁波中用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）。
（4）知道无线电波特点：无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，包括：长波、中波、短波、微波等，各个波段的无线电波有各自的传播方式和用途。
【例题1】（2025·四川成都）关于电磁波的认识，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波在真空中的传播速度为340m/s
B．操作人员通过电磁波遥控无人机
C．雷达主要利用电磁波的能量特性工作
D．骨骼检查使用的X光不是电磁波
【答案】B
【解析】A．电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s，而340m/s是声音在空气中的传播速度，故A错误；
B．无人机遥控需要远距离传输信号，电磁波（如无线电波）能在真空中传播且速度快、传播范围广，故操作人员通过电磁波遥控无人机，B正确；
C．雷达通过发射电磁波并接收反射波来探测目标，利用的是电磁波的反射特性，而非能量特性，故C错误；
D．X光是电磁波的一种，属于高频电磁波，故D错误。故选B。
【变式练1】（2025内蒙古一模）如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量开大，取一节干电池和一根导线，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极快速摩擦，使它们时断时续地接触，会听到收音机中传出“喀喀”声。关于这个实验，下列说法错误的是（ ）
A. 这个实验对电池有损害，最好用旧电池来做 B. 迅速变化的电流能够产生电磁波
C. 收音机可以接收到电磁波信号 D. 电磁波只能在空气中传播
【答案】D
【解析】A．用导线将电源正负极相连，会将电池短路，容易损坏电池，最好用旧电池来做，故A正确，不符合题意；
B．导线和电池时断时续地接触，会产生变化的电流，变化的电流能够激起电磁波，故B正确，不符合题意；
C．收音机中传出“喀喀”声，说明收音机接收到了电磁波信号，故C正确，不符合题意；
D． 电磁波可以在真空中传播，不是只能在空气中传播，故D错误，符合题意。
故选D。
【变式练2】 （2025湖北武汉一模）电磁波的频率与波长的大致分布如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 紫外线属于可见光 B. 红外线的波长比可见光的短
C. X射线的频率比无线电波的低 D. 可见光与射线在真空中的传播速度相等
【答案】D
【解析】本题考查了电磁波多个方面的知识，都是一些记忆型的，难度不大，在平时学习中注意多积累。
A.人看不见红外线和紫外线，红外线和紫外线都属于不可见光，故A错误；
B.根据电磁波谱的波长顺序可知，红外线的波长比可见光的波长长，故B错误；
C.由图可知，体检胸透用的X射线频率比无线电波高，故C错误；
D.可见光与射线都是电磁波，电磁波在真空中的传播速度相同，故D正确。
【变式练3】（2025深圳一模）关于信息的传递和能源，下列说法中正确的是（ ）
A．电磁波和声波都能够传递信息并且具有能量
B．石岛核电站中的核反应堆利用核聚变获取核能
C．空气中，频率为的电磁波比的电磁波传播速度慢
D．新能源汽车中用到的氢能、太阳能、压缩天然气等能源，都属于不可再生能源
【答案】A
【解析】A．无线通讯利用电磁波传递信息，微波炉利用电磁波传递能量；声波能够传递信息和能量，所以电磁波和声波都能够传递信息并且具有能量，故A正确；
B. 目前可控的核能获得方式为核裂变，核电站核反应堆利用可控的核裂变来发电的，故B错误；
C．电磁波的传播速度与光速相同，与介质有关，在空气中频率为的电磁波与的电磁波传播速度相同，故C错误；
D．天然气短时间不可再生，属于不可再生能源，氢能、太阳能都可以在短时间得到补充，是可再生能源，故D错误。故选A。
考点2. 能源分类及核能太阳能
一、把握能源的分类是判断能源类型的好方法
分 类 标 准 类型 区别标准 实例
产生方式 一次能源 可以从自然界直接获取 风能、地热能、核能、太阳能等。
二次能源 不可以从自然界直接获取 电能等。
是否可再生 可再生能源 可以从自然界源源不断地得到。 风能、太阳能、生物质能等。
不可再生能源 消耗后不可在短期内从自然界补充。 化石能源、核能等。
构成 化石能源 经过漫长的地质年代形成。 煤、石油、天然气等。
生物质能 由生命物质提供的能量。 动植物体内存储的化学能等。
二、核能与太阳能
（一）核能问题
1.核能。质子、中子依靠强大的核力紧密的结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。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。
2.核能属于一次能源，也属于新能源，释放核能的方式有两种：核裂变和核聚变。
裂变与聚变的比较
比较 裂变 聚变
定义 较大原子核分裂为较小原子核的过程 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
3.核能的利用特点
核能的优点 ①核能十分巨大，它能极大的补充人类能源的不足，使用核能大大节约了常规能源 ②核能能够解决能源分布不均衡的问题
核能的缺点 ①核能属于一次能源，且会越用越少 ②核能存在核污染，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
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，避免对人畜造成伤害
（二）太阳能问题
1.太阳的构造：从内到外依次是太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气。
2.太阳能的由来——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。太阳核心的温度高达1500万摄氏度，太阳核心释放的能量向外扩散可以传送到太阳表面。太阳表面温度约为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.太阳是人类能源的宝库
（1）地球上除核能、地热能和潮汐能以外所有的能量都来自太阳，所以说太阳是人类能源的宝库。
（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，腐烂了。沧海桑田，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。在石油形成过程中还放出天然气。今天我们开采的化石燃料来获取能量，实际上是在开采上万年前地球所接收的太阳能。
5.太阳能的利用。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、水等形式释放出来，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。
人们直接利用太阳能的方式有两种：①集热器的“光热转换”，实现太阳能转化为内能；②太阳能电池的“光电转换”，实现太阳能转化为电能。
6.太阳能的优缺点
（1）优点：太阳能作为一种新能源，它具有一些普通能源不可比拟的优点。
①太阳能取之不尽，用之不竭，太阳内部的热核反应足以持续50亿年，是人类可以利用的最丰富的永久性资源。
②太阳能分布广阔，不需要挖掘、开采和运输，投入少收益大。
③太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来任何污染。
（2）缺点：太阳能虽然具有传统能源所没有的优点，但也有一些缺点给利用上带来一些困难。
①太阳能到达地球上非常分散，需要装置有相当大的接收面积，提高了接收装置的造价。
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。目前虽然已经制成多种贮存系统，但总是不够理想，具体应用也有一定困难。
③太阳能转换效率很低。
三、能源与环境
能源的大量开发和使用，会造成环境污染与生态破坏。如何在开发和使用能源的同时保护好我们赖以生存的地球，这已经成为一个全球性的重大课题。
1. 煤的燃烧。煤的燃烧会产生大量的二氧化碳气体和烟尘， 造成空气污染。 大气中的二氧化碳的浓度增大，导致温室效应 增强，全球变暖，危害生态平衡。
2. 火力发电。火力发电厂发电时所产生的“余热”会引起热污染。
3. 石油污染。泄漏的石油污染海洋；汽车排放的尾气和各种工业废气笼罩在城市的上空。
影响 解读
空气污染、 温室效应、酸雨 燃烧煤、石油、天然气等燃料会产生大量的CO2、SO2、氮氧化合物等物质，除造成空气污染和加剧温室效应外，还会形成酸雨，导致水、土壤酸化，对植物、建筑物、金属构件等造成危害。
地质影响 过分依靠柴薪能源加剧了水土流失和沙漠化。
有害辐射 核能的开发和利用，核废料处理不当或遇到特殊情况（如地震）时，也有造成有害辐射的可能。
废物污染 煤、柴薪等能源在使用后，会产生废物、废渣等，对环境也会造成一定的污染。
热污染 化石能源产生了大量的内能，其中相当一部分没有被利用，汽车尾气就是造成城市热岛效应的罪魁祸首之一。
【例题2】（2025·江苏扬州）《江苏省推动氢能产业高质量发展行动方案（2025—2030年）》明确重点发展可再生能源制氢。下列属于可再生能源的是（ ）
A．风能 B．石油 C．天然气 D．核燃料
【答案】A
【解析】A．风能可以自然循环再生，属于可再生能源，故A符合题意；
B．石油是化石燃料，形成需漫长地质时期，不可再生，故B不符合题意；
C．天然气与石油类似，是化石燃料的一种，属于不可再生能源，故C不符合题意；
D．核燃料（如铀）是矿物资源，储量有限，且开采后无法快速再生，属于非可再生能源。故D不符合题意。
故选A。
【变式练1】（2025贵州一模）现有煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能以及电能。下列观点错误的是（ ）
A.天然气是化石能源 B.地热能属于一次能源
C.电能属于二次能源 D.核能属于二次能源
【答案】D
【解析】（1）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，是化石能源。
（2）可以直接从自然界获得的能源，称为一次能源。所以化石能源以及风能、水能、太阳能、地热能、核能都属于一次能源。
（3）电能需要由其他形式的能转化而来，最终还要转化为其他形式的能，为人类所利用，造福于人类。电能无法从自然界直接获得，须经过消耗一次能源才能得到，电能是二次能源。
【变式练2】（2025河南一模）“华龙一号”是我国核电走向世界的“国家名片”，2021年1月30日在福建福清投入商业运行，这对助力碳达峰、实现碳中和具有重要意义。“华龙一号”核电站反应堆内的核反应是（ ）
A．可控的裂变 B．不可控的裂变
C．可控的聚变 D．不可控的聚变
【答案】A
【解析】核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下发生链式反应，并释放巨大能量的现象。
核裂变的链式反应加以控制就可以使核能平稳释放，可控制地进行核反应的装置称为核反应堆，核电站就是利用核反应堆提供能量的。
【变式练3】（2025山西一模）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．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．光伏发电
【答案】A
【解析】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。
考点3. 跨学科实践：为节约能源设计方案
一、家庭能源使用优化方法
1．合理使用照明设备：(1)尽量利用自然光，减少白天开灯的时间。(2)使用节能灯或LED灯，它们能耗低且寿命长。(3)离开房间时随手关灯，避免长明灯。
2．优化电器使用：(1)不用电器时拔掉插头，避免待机耗电。(2)合理安排电器使用时间，如集中洗衣服，充分利用电器的节能模式。
3. 控制空调温度：夏季与冬季需要使用空调时，夏季温度设定在26～28 ℃，冬季设定在18～20 ℃。定期清洁空调滤网，提高制冷热效率。
4．选择节能型家电：购买具有节能标识的电器，如冰箱、热水器、空调等。长期使用节能型电器能节约不少电能。
5. 优化热水器使用：根据使用需求合理设置热水器温度和定时开关，减少不必要的加热。
6. 缩短洗澡时间：既能节约用水，也能减少热水器的能耗。
7. 改善烹饪习惯：使用合适的锅具和炉灶，提高能源利用效率。合理安排烹饪顺序，充分利用余热。
8. 炉灶使用：使用燃气炉灶时，根据烹饪需要合理调节火焰大小，保持锅底与炉灶的火孔充分接触，提高加热效率。定期清理燃气炉灶火孔和炉头，保证燃气充分燃烧，提高燃气使用效率。
二、制订与检验设计方案（学习参考具体样例）
方案一：为房屋加装保温层
【思考】房屋的热量主要从哪些地方流失？为什么加装保温层能减少消耗？如何制订科学、可行的节能方案？
【设计与制订方案】
(1)明确思路。根据学过的知识可知，热量能自发地从高温物体传递到低温物体，因此我们要想保持房间的温度不变，就要尽可能减少房间与外界的热传递。
(2)选取材料。
【思考】日常生活中的许多材料都可以用来保温，材料的保温性能与哪些因素有关？当为房屋选择保温材料时，还需要从哪些方面考虑？
【提示】查阅资料得知，材料的保温性能通常与它的厚度、热导率、干燥程度、与外界的接触面积，以及外界温度等有关。通常，材料厚度越大、热导性越小、与外界的接触面积越小，材料就越能减缓热量散失。如表1列出了一些常见材料在室温和干燥环境下的热导率，也可以通过查找资料获得其他材料或不同条件下的热导率。
表1 不同材料的热导率
材料 热导率/[W·(m·℃)-1] 材料 热导率/[W·(m·℃)-1]
铝 236 木材 1.2
玻璃 1.1 混凝土 1.3
空气 0.2 聚苯板 0.03
纸张 0.03 …… ……
在为房屋选择保温材料时，除了材料的热导率，还要从材料的环保性、价格、耐火性，以及是否容易安装等方面进行评估(表2)。
表2 对不同材料的评估
材料名称 热导率 环保性 价格 耐火性 易安装程度 ……
材料1
材料2
材料3
……
(3)确定方案。在选定了保温材料后，先在小组内讨论设计方案。例如，在房间的哪些部位安装保温材料？保温材料的规格、尺寸应满足什么要求？门窗应该怎样进行保温处理？……然后围绕这些问题制订具体的设计方案(表3)。
表3 房屋保温的设计方案
安装位置 安装尺寸 所需材料 处理方式 备注
外墙1
外墙2
窗户1
窗户2
入户门
……
(4)制作模型与测试。在真正实施设计方案前，需要制作一个简易模型来模拟我们的家，通过测试来检验方案是否有效，并提出优化建议。
方案二：为家庭用车提供建议
【思考】从能源角度分析对比纯电动汽车与汽油车的优缺点。
【提示】在分析对比过程中，可以从两种汽车直接消耗的能源，汽油与电力等在生产过程中的转化效率等方面比较。
燃油车：汽油为燃料动力；能源利用效率在20%～30%。
纯电动汽车：(1)电力为动力；(2)能源利用效率在80%～90%；(3)充电效率，普通家用电源为80%左右，公共充电桩在95%以上；(4)电力生产，能源来自不同能源(煤炭、太阳能、风能等)，转化效率各不相同。火力发电厂，热能转换电能效率最多50%。
【思考】从使用需求体验角度分析对比纯电动汽车与燃油车的优缺点。
【提示】在分析对比过程中，可以从两种汽车智能化程度、补能的便利性、气温影响、驾驶体验等比较。
智能化程度 补能便利性 气温影响 驾驶体验
燃油车 智能化和数字化体验上不如新能源汽车，缺乏先进的智能化系统 燃油车的加油站分布广泛，加油时间短，续航稳定 燃油车一般不受地域天气影响 平顺性、加速能力和安静性方面，不如纯电动汽车
纯电动汽车 通常配备更多的智能功能，如自动驾驶辅助和OTA升级，提升了用户体验 充电时间和充电设施覆盖率等方面目前略显不足 气温较低的地域电能衰减比较快 平顺性、加速能力和安静性方面，纯电动汽车非常优秀
【思考】从环保性能、能源可持续性对比纯电动汽车与汽油车的优缺点。
【提示】在分析对比过程中，可以从环保性能、能源与环保趋势角度进行比较。
环保性能 能源与环保
燃油车 行驶过程中燃烧汽油排放大量尾气，尾气包括二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物和可吸入颗粒物等，是导致空气污染和温室效应的主要原因之一 能源来源单一，过度依赖不可再生的石油资源，全球石油储备终将面临枯竭，燃油车的能源使用不可持续
纯电动汽车 在行驶过程中基本可做到“零排放”，使用过程更环保 用电能，减少了对石油的依赖，符合全球降低碳排放和减少能源消耗的大趋势
【思考】从能源安全角度分析纯电动汽车与燃油车的优势。
1. 我国燃油车的能源主要依赖石油进口，我国是石油消费大国，石油进口依赖度高达73% 左右。高昂的石油进口费用和对国际市场的依赖使得我国的能源安全面临巨大挑战。
2. 纯电动汽车显著降低了对石油的依赖，减少了石油进口量，从而增强了国家的能源安全。
【结论】相比较燃油车，新能源电动汽车是未来的最佳选择。
综合来看，新能源电动汽车无论在环保性、能源利用率上，还是在驾驶体验、未来技术趋势和能源安全上，都展现出了巨大优势。尽管燃油车目前在某些方面仍有一定的生存空间，但随着全球环境政策的推进和新能源汽车技术的不断成熟，传统燃油车将逐渐被取代。新能源汽车是降低碳排放、减少空气污染、实现能源多样化的重要途径，是推动人类社会迈向可持续发展的关键一环。
【例题3】（2025·四川宜宾卷） 全世界能源的消耗逐年上涨，探索各种可再生能源的利用是人类要解决的一个重要课题。下列举措中不符合这个课题的是（ ）
A. 利用煤的化学能转化为电能 B. 利用水的机械能转化为电能
C. 利用风能转化为电能 D. 利用太阳能转化为电能
【答案】A
【解析】A．煤是不可再生能源，利用其化学能转化为电能属于消耗不可再生能源，不符合可再生能源利用的课题，故A符合题意；
B．水机械能（如水力发电）属于可再生能源的利用，故B不符合题意；
C．风能是可再生能源，转化为电能符合课题要求，故C不符合题意；
D．太阳能是可再生能源，转化为电能符合课题要求，故D不符合题意。故选A。
【变式练1】（2025山东潍坊一模）我国古代青铜剑铸造水平在当时世界领先，而铸造的燃料主要是木炭，已知木炭的热值为3.4×107J/kg，铸剑师需要把初温20℃的5kg青铜剑胚加热到1040℃才能进行加工，此过程需要耗费1.9kg的木炭，请问此熔炉的热效率是 ，使用了风箱为了提高 （选填“热值”或“热效率”）。[青铜比热容为0.38×103J/（kg ℃）]
【答案】3% 热效率
【解析】青铜剑胚吸收的热量
木炭完全燃烧放出的热量
此熔炉的热效率
热值是燃料的性质，保持不变，故不断拉动风箱增加送风量，可使木炭充分燃烧，使剑胚吸收热量增大，提高热效率。
【变式练2】（2025海南一模）我市积极应对严重旱情，推行“蓄、调、引、节、送、降”等“六水抗旱”措施，实现“大旱之年无大灾”。为了响应政府号召，我们要大力推广节水灌溉，下列措施中不属于节水灌溉的是（ ）
A. 喷灌 B. 微灌 C. 滴灌 D. 大水漫灌
【答案】D
【解析】A．喷灌是借助水泵和管道系统，把具有一定压力的水喷到空中，散成小水滴或形成弥雾降落在植物和地面上，这属于节水灌溉，故A不符合题意；
B．微灌是按照作物需求，通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器，以较小的流量均匀、准确的把水输送到作物根部附近土壤的灌水方法，属于节水灌溉，故B不符合题意；
C．滴灌是迄今为止最节水的灌溉技术之一，以水滴的形式缓慢而均匀的滴入植物根部附近土壤的灌溉方法，这属于节水灌溉，故C不符合题意；
D．漫灌是在田间不做任何沟埂，任其在地面漫流，是一种比较粗放的灌水方式，这种灌溉方式不属于节水灌溉，故D符合题意。故选D。
考点4. 材料开发与利用
方法技巧1. 导体、绝缘体、半导体区分方法
类别 定义 导电或 不导电原因 常见物体 应用
导体 容易导电的物体。 内部有大量可自由移动的电荷。 金属、酸碱盐溶液、石墨、大地。 制作传导电流的电线。
绝缘体 不容易导电的物体。 内部几乎没有能自由移动的电荷。 玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油、空气。 隔离带电体。
半导体 导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。 自由电荷数量受光、温度、压强等因素的影响。 硅、锗、砷化镓 现代电子科技产品中。
方法技巧2. 新材料及应用表格理解记忆方法
新材料名称 定义 特性 应用
纳米材料 材料的微粒的尺寸在纳米级范围，这类材料叫纳米材料。纳米是长度单位,1nm＝10-9m 当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能就会发生显著变化．如：黄金在正常情况下呈金黄色，而它的纳米颗粒却变成了黑色。 生物医药、新能源电池、环保领域、电子产品、食品包装、化妆品、光学计算材料等。
半导体材料
有些材料，它的导电性能介于导体和绝缘体之间，这类材料称为半导体，锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。 掺杂性、热敏性和光敏性 。 掺杂性使得半导体器件如二极管、三极管和晶闸管等得以广泛生产与应用。热敏性被广泛应用于制造温度敏感元件，如热敏电阻，这些元件在温度测量、控制以及补偿等方面发挥着关键作用。
形状记忆合金（主要成分是：镍和钛） 加热后能随意拉长和扭曲，冷却后形状不变；再次加热可恢复到原来形状。 当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，导致了外形的变化. 已用于管道结合和自动化控制方面；热机械和恒温自动控制；在医疗上的应用也很引人注目。
超导材料 一种电阻为零的材料。 (1)零电阻；(2)抗磁性；(3)同位素效应。 a.利用超导零电阻特性实现远距离大功率输电可无损耗输送强电流。 b.超导材料种类多，应用广泛。（如：超导磁悬浮列车）
隐性材料
能吸收电磁波、弹性好、耐拉压、硬度大. 能吸收电磁波、弹性好、耐拉压、硬度大. 飞机、坦克、舰艇和火箭弹上等。在民用领域，隐形材料还处于研发阶段，尚未实现商业化应用。
【例题4】（2025·四川自贡）以下说法正确的是（ ）
A．核电站通过核聚变获得核能 B．利用半导体材料可以制作二极管
C．白鹤滩水电站利用不可再生能源发电 D．“神舟二十号”的航天员靠超声波与地面保持联系
【答案】B
【解析】A．核电站是通过核裂变反应来获得核能，而非核聚变，核聚变目前尚未应用于核电站，故A错误；
B．半导体材料具有单向导电性，可以用来制作二极管等电子元件，故B正确；
C．白鹤滩水电站利用水能发电，水能属于可再生能源，故C错误；
D．"神舟二十号"航天员与地面联系使用的是电磁波，因为电磁波可以在真空中传播，而超声波不能在真空中传播，故D错误。故选B。
【变式练1】（2025云南二模）新材料为人们带来了“神奇”的55℃恒温水杯。这种水杯在夹层中有一种传热材料，把沸水倒入恒温水杯中，传热材料快速吸收沸水热量并贮存起来，使水温快速降到55℃左右；当水温低于55℃时，传热材料缓慢释放热量，水温保持基本不变。则（ ）
A. 在快速降温过程中，传热材料吸热内能减少
B. 在快速降温过程中，水放热内能减少
C. 在温度保持不变时间内，传热材料放热内能增加
D. 在温度保持不变时间内，水吸热内能减少
【答案】B
【解析】AB．在快速降温过程中，传热材料吸热内能增加，水放热内能减少，故A不符题意，B符合题意；
CD．在温度保持不变时间内，传热材料缓慢释放热量，内能减少，水吸热内能增加，故CD不符合题意。
【变式练2】（2025吉林一模）下图所示为电动起重机的工作场景。下列说法正确的是（ ）
A. 钢属于合金 B. 铁属于非晶体
C. 塑料属于天然材料 D. 图中所示的滑轮属于定滑轮
【答案】A
【解析】A．钢是铁和碳的合金，属于合金材料，故A正确；
B．铁熔化和凝固时有固定的熔点和凝固点，属于晶体，故B错误；
C．塑料是经过人工合成的，是合成材料，故C错误；
D．由图可知，工作时，滑轮与物体一同运动，属于动滑轮，故D错误。故选A。
【变式练3】（2025苏州一模）北京第24届冬奥会火炬，其外壳由碳纤维复合材料制成，质量约为同体积钢的四分之一，强度为钢的7至9倍。火炬采用氢作燃料，燃烧时温度能达到800℃，但外壳温度却不高。关于碳纤维复合材料的特性，下列说法正确的是（ ）
A. 密度大 B. 硬度小 C. 导热性好 D. 耐高温
【答案】D
【解析】A．碳纤维质量约为同体积钢质量的四分之一，说明碳纤维具有密度小的特点，故A错误；
B．碳纤维复合材料强度为钢的7至9倍，说明碳纤维复合材料的硬度大，故B错误；
CD．氢燃烧时温度能达到800℃，但外壳温度却不高，说明碳纤维复合材料的导热性差，耐高温，故C错误，D正确。故选D。
考点5. 小粒子与大宇宙
1. 物质世界的大致尺度：物质世界的大致尺度，按从小到大顺序排列如下：夸克—质子和中子—原子核—原子—分子—生物体—月球—地球—太阳—太阳系—银河系—宇宙．
2.分子的动理论。常见的物质是由大量分子构成的；物质内的分子在不停地做热运动；分子之间存在引力和斥力。
3. 我们生活的地球是浩瀚星空中太阳系这个大家庭里一颗相对很小的行星.太阳系除了太阳这个唯一的恒星外，至今已发现还有八大行星、66颗卫星、2000多颗有正式命名或编号的小行星，以及数量可观的彗星和流星.
4.学习钱学森、邓稼先、赵忠尧、南仁东、黄旭华等为祖国献身高科技事业的感人事迹。
【例题4】（2025·河南）从浩瀚宇宙到微观世界，物体空间尺度大小各异。下列物体中尺度最小的是（ ）
A. 太阳系 B. 原子 C. 地球 D. 电子
【答案】D
【解析】太阳系的直径约为数十亿千米，是四个选项中最大的；原子的直径约为10-10米，比电子大；地球的直径约为1.2×104千米，远大于原子和电子；电子属于亚原子粒子，其经典半径约为2.8×10-15米，尺度最小，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。
【变式练1】（2025湖南长沙二模）中国散裂中子源加速器和中国环流器二号M装置（人造太阳）的研发成功，是我国在微观粒子的研究中取得的巨大成就。下列微观粒子中，空间尺度最小的是（ ）
A. 夸克 B．原子核 C．原子 D．分子
【答案】A
【解析】物质是由分子组成的，分子又是由原子组成的，原子是由原子核和核外电子组成的，所以原子比原子核大；原子核是由质子和中子组成的，所以原子核比质子大；而质子和中子是由夸克构成，在这几种微粒中夸克是最小的，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。
【变式练2】（2025新疆一模）唐代诗人于良史在《春山夜月》中写道“掬水月在手，弄花香满衣”，从物理学角度看，“弄花香满衣”现象说明（ ）
A．分子之间存在引力 B．分子之间存在斥力
C．分子在不停地运动 D．温度越高分子运动越剧烈
【答案】C
【解析】“弄花香满衣”现象属于扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。
【变式练3】（2025陕西一模）如图所示，是太阳系模拟图，行星们在各自的固定轨道上围绕恒星太阳运转，这与原子的 结构模型十分相似，其中，原子核相当于太阳，绕核运动的 就相当于行星。
【答案】 核式 电子
【解析】太阳系中的行星围绕恒星太阳运转，原子中的核外电子围绕原子核运转，原子中的核外电子如同太阳系中的行星，原子核如同太阳，所以太阳系与原子的核式结构模型相似。
【变式练4】（2025北京二模）潜心60多年技术攻关，为核潜艇研制和跨越式发展作出了巨大贡献，被誉为“中国核潜艇之父”的是（ ）
A．南仁东 B．袁隆平
C．朱自清 D．黄旭华
【答案】D
【解析】A．南仁东是中国天文学家，被誉为“中国天眼之父”，主持建造了500米口径球面射电望远镜（FAST），与核潜艇研制无关，故A不符合题意；
B. 袁隆平是中国著名农业科学家，被誉为“杂交水稻之父”，在水稻育种领域取得重大突破，与核潜艇研制无关，故B不符合题意；
C. 朱自清是中国现代著名散文家、诗人，代表作品有《背影》《荷塘月色》等，与科学技术领域无关，故C不符合题意；
D．黄旭华是中国工程院院士，长期从事核潜艇研制工作，为中国第一代核潜艇的研制成功作出重大贡献，被授予“共和国勋章”，被誉为“中国核潜艇之父”，故D符合题意。故选D。
【易错点警示与例题突破】
【易错点】对能源的分类马马虎虎，导致判断错误。
（1）从能否加工的角度分类
（2）从能否再生的角度分类
【例题】（2025·广东省卷） 可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。下列属于可再生能源的
是（ ）
A. 煤 B. 石油
C. 天然气 D. 风能
【答案】D
【解析】ABC．煤、石油、天然气属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故ABC不符合题意；
D．风能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源，故D符合题意。故选D。
【易错点的针对性训练】
1. （2024湖北随州一模）随州日报2023年5月25日报道了国能长源随州发电有限公司“风光水火储”综合发展的良好势头。风电、光电、水电、火电、储能多向发力，公司全面投产后预计年发电量可达60亿度。随县光电400MW项目只是公司的一部分。下列说法正确的是（ ）
A. “度”是电功率的单位，“MW”是电功的单位
B. 60亿度即度，400MW即W
C. 利用煤炭进行火力发电时，只要注意节约不浪费，发电效率可以达到100%并且不会对环境造成任何污染
D. 风能、水能、太阳能可以从自然界中不断获得，属于可再生能源
【答案】D
【解析】AB．度是电功单位，1度就是，60亿度是度，MW是兆瓦，功率的单位
故AB错误；
C．利用煤炭进行火力发电时，总伴随着热散失，发电效率不可能达到100%，且火力发电对环境有较大的污染，故C错误；
D．风能、水能、太阳能都可从自然界源源不断的得到补充，是可再生能源，故D正确。故选D。
2.（2024江苏盐城）“立式大风车”是一种由风力驱动使轮轴旋转的机械。下列与大风车所用能源同属于可再生能源的是（ ）
A. 太阳能 B. 天然气 C. 石油 D. 煤炭
【答案】A
【解析】大风车利用的是风能，风能可以源源不断地从自然界获得，是可再生能源；
A．太阳能可以源源不断地从自然界获得，是可再生能源，故A符合题意；
BCD．天然气、石油、煤炭不能源源不断地从自然界获得，是不可再生能源，故BCD不符合题意。
故选A。
3. （2025江西一模）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
【解析】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。
一、电磁波及其应用
1.（2025·广东省卷）如图所示是我国自主研制的隐身战斗机歼-35A，其与地面通信是利用（ ）
A. 电磁波 B. 超声波
C. 次声波 D. 光导纤维
【答案】A
【解析】“隐形战机”可以有效避开雷达的探测，主要是它表面有一种特殊材料，能够增强对电磁波的吸收，减弱电磁波反射回雷达，从而有效避开敌方的侦测，飞机与地面指挥中心联系也是通过电磁波来实现的，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
2．（2025·四川乐山）关于能源和电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．电能是一次能源
B．核电站是利用聚变的链式反应发电的
C．5G通信利用电磁波传递信息
D．电视机遥控器发出的红外线不属于电磁波
【答案】C
【解析】A．一次能源是指直接从自然界获取的能源，如太阳能、风能、水能等；二次能源是指由一次能源经过加工转换后得到的能源，如电能、汽油、柴油等。所以电能是二次能源，故A错误；
B．核能获取方式分为裂变和聚变两种，裂变应用在核能发电中，聚变主要应用在氢弹上。因此核电站是利用核裂变反应发电的，故B错误；
C．电磁波的传播不需要介质，5G通信是利用电磁波传递信息的，故C正确；
D．γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线等都是电磁波；电视机的遥控器前端有一个发光二极管，通过不同的按键，可以发射不同的红外线对电视机进行遥控，红外线是电磁波，故D错误。
故选C。
3．（2025·山东烟台）1970年4月24日，我国自行设计制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，向地面传回优美的《东方红》乐曲，开创了我国航天事业的新纪元，目前“东方红一号”依然沿椭圆形轨道绕地球运行。下列有关说法正确的是（ ）
A．《东方红》乐曲通过电磁波传到地面上
B．以地球为参照物，东方红一号是静止的
C．东方红一号在运行过程中惯性消失
D．东方红一号在远地点时重力势能最小
【答案】A
【解析】A．电磁波可以在真空中传播，《东方红》乐曲通过电磁波传到地面上，故A正确；
B．以地球为参照物，东方红一号的相对位置改变，是运动的，故B错误；
C．一切物体都具有惯性，故C错误；
D．东方红一号在远地点时高度最高，重力势能最大，故D错误。故选A。
4．（2025·江西）“中国天眼”是目前地球上最大的通过接收 波来探索宇宙的仪器，接收的这种波在真空中的传播速度约为 。
【答案】电磁
【解析】[1]电磁波可以在真空中传播，电磁波可以传递信息，太空中有真空地带，所以“中国天眼”是目前地球上最大的通过接收电磁波来探索宇宙的仪器。
[2]电磁波在真空中的传播速度等于光速，即c=3×108m/s。
5．（2025·河北）2025年5月14日，我国太空计算星座021任务12颗卫星成功发射，开启了全球“太空计算时代”的新篇章。卫星均搭载星间通信系统，它们之间是利用 传递信息的。在太空运行时，卫星 （选填“具有”或“不具有”）惯性。
【答案】电磁波 具有
【解析】电磁波可以在真空中传播，电磁波可以传递信息，卫星间通信依赖能够在真空中传播的电磁波。
惯性是物体的固有属性，仅由质量决定，一起物体都有惯性，卫星在太空运行时具有惯性。
6.（2025·广西） 2025年4月25日，神舟二十号和神舟十九号航天员在中国空间站胜利会师，激动人心的画面通过___________波传递全世界。该波___________（选填“能”或“不能”）在空气中传播。
【答案】 电磁 能
【解析】电磁波可以在真空中传播，且传播速度快，能传递信息，太空中是真空环境，所以激动人心的画面是通过电磁波传遍全世界的。
电磁波的传播不需要介质，它能在真空中传播，也能在空气中传播。
7．（2025·上海）地球上的科学家可以通过 和“嫦娥六号”进行交互，“嫦娥六号”在降落到月球表面过程 中，相对月球是 （选填“运动”或“静止”）的，“嫦娥六号”在采集月壤时，会在月球表面留下了“压痕”，说明力可以使物体发生 。
【答案】电磁波 运动 形变
【解析】由于“嫦娥六号”在太空中处于真空环境，电磁波可以在真空中传播，所以地球上的科学家可以通过电磁波和“嫦娥六号”进行交互。
“嫦娥六号”在降落到月球表面过程中，以月球为参照物，“嫦娥六号”的位置发生变化，所以“嫦娥六号”相对月球是运动的。
“嫦娥六号”在采集月壤时，会在月球表面留下了“压痕”，即月球表面形状发生变化，所以说明力可以使物体发生形变。
8.（2025·陕西·B卷）如图，是搭载热成像仪和实时图像传输器的防火巡查无人机。其搭载的热成像仪通过物体辐射的_____（选填“红外线”或“紫外线”）检测林场温度并形成图像，图像传输器利用_____（选填“超声波”或“电磁波”）将这些图像传输给操作终端。
【答案】 红外线 电磁波
【解析】物体时刻对外辐射红外线，无人机搭载的热成像仪通过物体辐射的红外线检测林场温度并形成图像。
电磁波能传递信息，且能在真空中传播，图像传输器利用电磁波将这些图像传输给操作终端。
二、能源分类及核能太阳能
1．（2025·新疆）以下各种形式的能源中，属于二次能源的是（ ）
A．风能 B．水能 C．电能 D．核能
【答案】C
【解析】一次能源：直接来自自然界而未经加工转换的能源，例如化石燃料、风能、太阳能、水能、生物燃料、核能；二次能源：由一次性能源直接或间接转换而来的能源：煤气、氢能、电能、汽油、沼气。因此属于二次能源的是电能。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。
2．（2025·福建）下列属于可再生能源的是（ ）
A．煤 B．核能 C．风能 D．天然气
【答案】C
【解析】可再生能源指在自然界中可以不断再生，永续利用的能源。如风能、太阳能、水能、生物质能等。不可再生能源指储量有限，消耗后短期内无法再生的能源。如煤、石油、天然气、核能（铀矿）等。故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
3.（2025·山东卷）下列属于不可再生能源的是（ ）
A. 风能 B. 地热能 C. 石油 D. 太阳能
【答案】C
【解析】
【详解】不可再生能源是指短期内无法自然再生或需极长时间再生的能源。
A．风能由空气流动产生，可循环再生，属于可再生能源，故A不符合题意；
B．地热能来自地球内部，可持续利用，属于可再生能源，故B不符合题意；
C．石油是化石燃料，需数百万年形成，无法短期再生，属于不可再生能源，故C符合题意；
D．太阳能直接来自太阳，可源源不断获取，属于可再生能源，故D不符合题意。故选C。
4．（2025·云南）（多选）能源是人类文明进步的基础和动力。关于能源，下列说法正确的是（ ）
A．太阳能属于可再生能源 B．石油取之不尽用之不竭
C．核电站是利用核裂变发电的 D．风力发电的效率可以达到100%
【答案】AC
【解析】A．太阳能可以从自然界源源不断地得到，是可再生能源，故A正确；
B．煤、石油、天然气是化石能源，化石能源等会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，故B错误；
C．核电站是通过铀核裂变得到能量，是利用核裂变发电的，故C正确；
D．能量的转化和转移过程，总伴随着能量损失，所以风力发电的效率不可能达到100%，故D错误。
故选AC。
5.（2025·北京）（多选）如图所示，一只太阳能草坪节能灯，由太阳能电池板、蓄电池、“6V1W”的节能灯等组成，太阳能电池板发电并将电能储存在蓄电池中，供节能灯晚间照明；该太阳能电池板接收太阳辐射的面积为，其光电转化效率（即发电效率）为20%。若在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内，太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W。下列说法正确的是（ ）
A. 太阳能是可再生能源
B. 太阳能电池板给蓄电池充电过程中将化学能转化成电能
C. 该灯的太阳能电池板发电功率为16W
D. 节能灯正常发光10h消耗的电能为
【答案】AD
【解析】A．太阳能可从自然界不断获得，是可再生能源，故A正确；
B．太阳能电池板给蓄电池充电，是将太阳能转化的电能转化为蓄电池的化学能，故B错误；
C．太阳能电池板接收太阳辐射的总功率
发电功率
故C错误；
D．节能灯正常发光10h消耗电能
故D正确。故选AD。
6.（2025·江苏连云港）下图为某核电站的发电流程图，关于核电站发电的过程，下列说法正确的是（ ）
A．核反应堆中，发生的是核裂变 B．核反应堆中，将核能转化为电能
C．汽轮机工作时，将内能转化为电能 D．发电机工作时，将内能转化为电能
【答案】A
【解析】A．利用核能的方式是核裂变和核聚变，核反应堆中，发生的是核裂变，故A正确；
B．核反应堆中，将核能转化为内能，故B错误；
C．汽轮机工作时，将内能转化为机械能，故C错误；
D．发电机工作时，将机械能转化为电能，故D错误。故选A。
7.（2025·四川南充）（多选）我国在能源、通信、深潜等领域都有较大的新突破，下列有关说法正确的是（ ）
A．风能、水能、太阳能、电能都属于一次能源
B．6G通信传输的信息比5G更快，电磁波频率更高
C．“华龙一号”核电站的核反应堆发生的是可控核裂变
D．“奋斗者”号载人潜水器是通过改变浮力实现上浮和下潜
【答案】BC
【解析】A．太阳能、水能、风能可以直接从自然界里源源不断地得到，是一次能源；电能不能直接从自然界获取，是二次能源，故A错误；
B．电磁波的传播速度是一定值，6G通信传输的信息比5G更快，是因为6G通信采用了频率更高的电磁波，根据可知6G通信电磁波的波长变短，故B正确；
C．核电站的核心设备是核反应堆，它利用的是可控核裂变发电，故C正确；
D．“奋斗者”号载人潜水器排开水的体积不变，则排开水的重力不变，由阿基米德原理可知，受到的浮力不变，所以是通过改变自身重力来实现上浮和下潜的，故D错误。故选BC。
8．（2025·四川泸州）中国科技发展日新月异，对以下重大成果中涉及的物理知识解释不正确的是（ ）
A．白鹤滩水电站年均发电量624亿千瓦时——水力发电是将机械能转化为电能
B．“天问二号”小行星探测器遨游太空——探测器在太空中通过电磁波与地面站联系
C．中国空间站利用太阳能电池板供电——太阳能属于清洁能源
D．中国突破了“人造太阳”1亿摄氏度持续1000秒的技术——该反应为核裂变
【答案】D
【解析】A．水力发电通过水的机械能带动发电机转化为电能，故A正确，不符合题意；
B．电磁波可在真空中传播，探测器通过电磁波与地面联系，故B正确，不符合题意；
C．太阳能无污染且可再生，属于清洁能源，故C正确，不符合题意；
D．“人造太阳”通过核聚变释放能量（类似太阳内部反应），而非核裂变，故D错误，符合题意；
故选D。
9．（2025·四川凉山）光伏发电产业是我国低碳经济的亮点之一。光伏发电使用的太阳能板（如图）主要是将太阳能转化为 能，太阳能来自于太阳内部的核 （选填“聚”或“裂”）变。
【答案】电 聚
【解析】太阳能板吸收太阳能，将太阳能转化为电能。
在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能
10．（2025·甘肃武威、嘉峪关、临夏）小明根据我国古书记载制作了一个冰透镜，并放在太阳下顺利将纸巾点燃，这是利用了冰透镜对阳光有 作用；小明想到太阳辐射出巨大的光和热，是因为太阳内部发生 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应导致的。
【答案】会聚 核聚变
【解析】冰透镜放在太阳下顺利将纸巾点燃，此时冰透镜相当于凸透镜，这是利用了冰透镜对阳光有会聚作用，能将太阳光会聚于一点。
太阳内部在不停地发生核聚变反应，同时辐射出巨大的光和热。
11.（2025·山东威海卷） 搭载“天问二号”探测器的火箭升空时，由于摩擦，部分机械能转化为空气和箭体的内能，这些消耗的能量不能再自动地被用来推动火箭，说明能量的转化具有___________；我国自主研发的“偏二甲肼”火箭燃料属于___________（选填“一次”“二次”）能源。
【答案】 方向性 二次
【解析】火箭升空时，由于摩擦，部分机械能转化为空气和箭体的内能，由于能量的转化具有方向性，这些消耗的能量不能再自动地被用来推动火箭。
我国自主研发的“偏二甲肼”火箭燃料必须通过一次能源的消耗才能得到的能源，属于二次能源。
12.（2025·黑龙江绥化卷）在太阳内部，氢原子核在超高温条件下发生核______（选填“裂变”或“聚变”），释放出巨大的核能。核能是______（选填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 聚变 一次
【解析】太阳内部氢原子核在超高温下发生聚变，即轻核结合成重核，释放巨大核能。
核能可以直接从自然界获取，属于一次能源（一次能源是自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能源）。
13.（2025·广西）太阳能可以从自然界源源不断地得到，它___________（选填“是”或“不是”）一种可再生能源。我国月球车在月球上利用太阳能电池将太阳能转化为___________能，供月球车使用。
【答案】 是 电
【解析】可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源。太阳能可以从自然界源源不断地得到，所以它是一种可再生能源。
太阳能电池消耗太阳能，为电路提供电能，所以是将太阳能转化为电能，从而供月球车使用。
14.（2025·河南）中国空间站为人类探索太空贡献着中国力量。空间站主要靠太阳能帆板提供能源，帆板工作时将太阳能直接转化为______能。太阳能清洁无污染，是可再生能源，请再列举出一种可再生能源：______。
【答案】 电 风能
【解析】太阳能帆板通过光伏效应将太阳能直接转化为电能。
常见的可再生能源还包括风能、水能、地热能、潮汐能等，这些能源均能自然再生且可持续利用。
15．（2025·四川凉山）光伏发电产业是我国低碳经济的亮点之一。光伏发电使用的太阳能板（如图）主要是将太阳能转化为 能，太阳能来自于太阳内部的核 （选填“聚”或“裂”）变。
【答案】电 聚
【解析】太阳能板吸收太阳能，将太阳能转化为电能。
在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能
16.（2025·贵州） 有一种光电转化玻璃，既能作普通玻璃使用，又能将吸收的太阳能转化为电能。若将其用于生产生活中，请提出两条应用设想。
【答案】见解析
【解析】一：可以用于建造太阳能发电的房屋窗户，这样既满足了房屋采光、通风等普通玻璃的功能，又能将太阳能转化为电能，为用电器供电，节约能源；
二：可用于汽车的车窗及挡风玻璃，可以把太阳能转化为电能，为车载电器供电，也可以辅助汽车动力系统。
三、跨学科实践：为节约能源设计方案
1. 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．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．光伏发电
【答案】A
【解析】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。
2. 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。
（1）根据上面的短文，请你将垃圾发电过程中的能量转化填写完整。
（2）垃圾填埋后产生的沼气是一种 ______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比有哪些优点：______________________。
【答案】（1） 内能 机械能 （2）可再生 环保（或节能）
【解析】（1）根据上面的短文可知能的转化过程为：沼气具有化学能，通过燃烧的方式获得内能，高温的燃气内能推动汽轮机转动转化为机械能，机械能带动发电机旋转获得电能。
（2）垃圾填埋后产生的沼气可以通过此方式源源不断的获得，所以是一种可再生能源。利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比可以节约能源，减少对环境的污染。
13.（2024·青海西宁）如图所示是在青海省海西州德令哈市建成的熔盐塔式储能光热电站，是我国光热发电技术的重大突破。四周的定日镜将太阳光反射到中央的吸热塔，塔内的低温液态熔盐吸热升温，形成的高温液态熔盐被输送到蒸汽发生器，水吸收热量产生高温水蒸气，推动汽轮发电机组发电。在蒸汽发生器中水通过 的方式增大内能，光热电站将太阳能最终转化为 能。如果光热电站每天产生的电能是，这相当于完全燃烧 吨煤放出的热量（）。
【答案】 热传递 电 48
【解析】在蒸汽发生器中水吸收热量产生高温水蒸气，是通过热传递的方式增大内能。
四周的定日镜将太阳光反射到中央的吸热塔，塔内的低温液态熔盐吸热升温，形成的高温液态熔盐被输送到蒸汽发生器，水吸收热量产生高温水蒸气，推动汽轮发电机组发电。所以光热电站将太阳能最终转化为电能
