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第18讲 核能与能量守恒
考点 考试要求
1．列举能的多种形式(机械能、内能、电磁能、化学能、核能) a
2．知道裂变和链式反应 a
3．知道聚变和热核反应 a
知道放射性及其应用 a
5．知道核电站是利用核裂变的原理来工作的 a
6.列举说出能的转化与守恒定律 b
列举说出能的转化与传递有一定的方向性 a
通过对能转化与守恒定律发展史的学习，领悟科学思想和科学精神 b
知道提高能量利用效率和节能的关系 b
一、能量及其形式
1．能量及其形式
(1)常见的各种形式的能：太阳能、化学能、机械能、电能、内能、核能、电磁能、热能、声能等。
(2)举例：太阳能热水器、牛吃草、奔跑的猎豹、冲击钻发出刺耳的声音、电力动车、雷达接收电磁波等。
二、核能的利用
1．核能
(1)原子的结构：原子的中心是________，它周围有一定数目的________在不停地高速运动。
(2)含义：原子核在转变过程中所释放出的能量，称为核能。
2．获取核能的途径
方式 裂变 聚变
应用 对链式反应不加控制——原子弹 控制链式反应速度——核反应堆(核电站发电) 不加控制——氢弹
三、能的转化与守恒
1．能量的转化与守恒定律：自然界中的各种形式的能量不是孤立的。能量既不会消灭也不会创生，它只会从一种形式__________为另一种形式，或者从一个物体________到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能的总量____________。
2．能量在转化与传递过程具有________。
四、能源与可持续发展
1．能源
(1)概念：能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。
(2)来源：a.一次能源：可以直接从自然界获得的能源。例如：风能、太阳能、核能、地热能、潮汐能、水能等。
b．二次能源：通过消耗一次能源才能获得的能源。例如：电能、汽油、煤等。
2．高效利用能源方法
a．开发新技术提高能源利用率；b．节约常规能源；c．寻求可替代的新能源；d．合理利用现有能源等。
3．我国能源发展现况：中国是目前世界上第二位能源生产国和消费国。发展现状：资源约束突出，能源效率偏低；能源消费以煤为主，环境压力加大；市场体系不完善，应急能力有待加强。
4．未来理想能源：便宜，大多数人群能消费得起；相关技术成熟；可大规模使用；安全、清洁、绿色。
知识点1：核能
例1：能源和能量既有区别，又密不可分.关于能源和能量的说法正确的是---( )
A．煤和石油都是不可再生能源
B．目前核电站是利用核聚变来发电的
C．达·芬奇设想永动机是可以制成的
D．汽车可以从排放的尾气中吸收能量，所以可以不消耗新的能源
解析:A．煤和石油都是不可再生能源，正确。B．目前核电站是利用核聚变来发电的，错误，核电站利用核能裂变来发电。 C．达·芬奇设想永动机是可以制成的，错误，永动机不可能制成。D．汽车可以从排放的尾气中吸收能量，不消耗新的能源错误，能量转化有方向性，散失在空中的内能无法再次利用。故选A。
答案:A
◆变式训练
1.日本地震致福岛第一核电站爆炸引发核危机，反应堆中的铀、钚等核材料进入海洋或大气将对海洋和大气的环境产生严重的污染作用。下列有关说法中不正确的是---( )
A. 泄漏出来的铀、钚等核材料具有放射性
B. 泄漏出来的铀、钚等核材料会造成核爆炸
C. 泄漏出来的铀、钚等核材料因很长时间内都具有放射性而影响动植物健康
D. 福岛核电站是利用裂变反应中产生的核能来进行发电的
解析:（1）原子核的裂变和原子核的聚变是获得核能的两条途径。核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成 2 个新原子核，并释放出巨大能量的现象；核聚变是2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。
（2）核电站就是利用可控制地进行核反应提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。
（3）铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线，元素具有的这种辐射能力叫做放射性。铀、钚是放射性元素，这些材料具有放射性，A说法正确； 泄漏出来的铀、钚等核材料要进行核爆炸需要特定的条件，在通常状况下是不会发生的，但因很长时间内都具有放射性而影响动植物健康，故B说法错误，C说法正确； 核电站是利用裂变反应中产生的核能来进行发电的，故D所法正确。
答案: B
知识点2：能量的转化与守恒
例2：下列有关能源的说法正确的是---（ ）
A. 核能是可再生能源
B. 化石能源只要合理利用就不会产生污染
C. 因为能量是守恒的，所以不必节约能源
D. 风能、水能、太阳能都是清洁能源
解析：A．核能用一点就少一点，短时间内不会再生，是不可再生能源，故A错误；
B．化石能源在使用时多少都会对环境造成不同程度的污染，不可避免，故B错误；
C．虽然能量是守恒的，但能量的转移和转化都有方向性，使用后的能量不可能自发的回到原来的状态，所以要节约能源，故C错误；
D．风能、水能、太阳能使用时不会对环境造成污染，是清洁能源，故D正确。
答案: D
◆变式训练
1. 如图所示，一弹簧的左端固定，右端连接一个小球，小球放在粗糙的水平木板上。a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原长时小球的位置，c点是小球到达最右端的位置。则小球从a点运动到c点的过程中，下列说法正确的是---（ ）
A. 小球在a点和c点处弹簧的弹性势能相等
B. 小球从b点到c点的过程，小球的动能越来越小
C. 整个过程机械能守恒
D. 以上说法都不对
解析:（1）（3）根据机械能和内能之间的转化分析；
（2）（4）如果合力的方向与运动方向一致，那么物体做加速运动；如果合力为零，那么加速停止，此时速度最大；如果合力的方向与运动方向相反，那么物体做减速运动，据此分析动能的变化即可。小球从a到c的过程中，弹簧的长度先变小后变大，因此重力势能先变小后变大，其实就是弹簧的弹性势能转化为小球的动能，小球的动能再转化为弹性势能。由于摩擦的存在，小球的机械能会不断变成内能，从而使转化成的机械能减小，导致到达c点时转化成的弹性势能减小，故A、C错误；
小球从b点到c点的过程中，小球受到向左的摩擦力和弹簧的拉力，合力的方向与运动方向相反，因此做减速运动，即它的动能越来越小，故B正确，D错误。
答案: B
1．（2023·北仑模拟）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装(HL-2M)在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国新型核反应堆的自主，设计与建造打下坚实基础。该反应堆发生的核反应属于（ ）
A．核聚变 B．核裂变
C．有的是核聚变，有的是核裂变 D．既不是核裂变，也不是核聚变
2．（2023·温州模拟）2020年12月，温州首个核电站三澳核电站获国家批准建设。该核电站的发电原理及电能输送如图所示，则以下叙述不正确的是（ ）
A．核反应堆里的是核裂变反应 B．汽轮机将机械能转化为内能
C．发电机的主要原理是电磁感应 D．电网在输送电能时会消耗电能
3．（2023·宁波模拟）下列四幅图来自教材，对它们描述正确的是（ )
A．甲图是核电站利用核反应堆的发电原理
B．乙图进行探究光合作用产物实验时，酒精杀菌，避免对产物检验有干扰
C．丙图表示电动机线圈转到平衡位置时，没有电流通过，保持静止
D．丁图表示通电螺线管内部不存在磁场
4．（2023·淳安模拟）能量转化或转移是自然界的普遍现象，如图所示为核电站示意图、家庭电路部分示意图，下列相关叙述正确的是（ ）
A．核反应堆进行的核裂变释放核能，直接转化为家庭电路所需的电能
B．高温蒸气进入推动汽轮机运行时是把汽轮机的机械能转化为水蒸气的内能
C．发电机利用了电流磁效应发电，电热水壶利用了电流热效应烧水
D．手机充电和电热水壶烧水时，两者本质都是电流做功
5．（2023·杭州模拟）下列关于放射现象、原子核和核能的说法中，正确的是 ( )
A．通过对放射现象的研究，物理学家确认，原子核由质子和电子组成
B．放射性有着广泛的应用，但是强剂量或长时间的辐射对人体有害
C．目前的核电站是利用核聚变释放的核能来发电的
D．核聚变的原料"铀"在地球上的储量非常有限
6．（2024九下·余姚模拟）近年来，我国在科技领域取得了辉煌的成就，下列科技成果的描述中错误的是（ ）
A．华为mate60pro搭载的麒麟9000s芯片由半导体制成
B．“华龙一号”核电机组利用核聚变将核能转化为电能
C．国产大客机C919已完成交付，飞行时利用了流体压强与流速的关系
D．中国空间站利用的太阳能属于可再生能源，用电磁波向地球传递信息
7．（2024·浙江模拟）江南造船厂在2023年底正式发布了全球首型、世界最大的核动力集装箱船船型设计。该船获得核能的途径是（ ）
A．轻核裂变 B．轻核聚变 C．重核聚变 D．重核裂变
8．（2024·宁波一模）2023年8月24日，日本政府无视国际社会的质疑和反对，单方面启动核污水排海，给人类生存带来了巨大危机。对此，以下说法错误的是()
A．核污水中含有放射性物质，这些物质会影响人体正常细胞的功能
B．核污水排海后放射性物质的浓度将降低
C．核污水排海后将影响全球海域，严重破坏海洋生态环境
D．核污水排海后，食物链中营养级别越高的生物，体内放射性物质的含量越低
9．（2024·宁波模拟）近年来，我国在能源、信息与材料等领域取得了辉煌的成就。下列说法不正确的是()
A．风能、水能、太阳能、核能都是可再生能源
B．目前的核电站是利用原子核裂变发电的
C．“祝融号”火星车是以电磁波的形式将信息传回地球
D．用超导材料制造输电线，可以大大降低输电线的电能损耗
10．（2025九下·萧山模拟）哈佛大学科学家将固态氢置于488万个标准大气压下，氢分子破裂为氢原子，由氢原子直接构成金属氢。金属氢具有金属的性质，还具有超导性。用它输电，其输电效率可以提高几十倍。以下说法合理的是（ ）
A．金属氢属于无机化合物
B．形成金属氢的过程中氢原子核发生了聚变反应
C．金属氢与氢气的化学性质相同
D．用金属氢输电可减少导线发热造成的能量损失
11．（2025·德清模拟）2025年环境日以“美丽中国我先行”为主题，旨在号召全社会共同参与生态文明建设，强调个人行动在环境保护中的重要性。下列做法符合这一主题的是（ ）
A．净化废水，实现水资源的循环利用
B．增加化石燃料燃烧，维持好碳氧循环
C．大量喷施农药化肥，提高农作物产量
D．任意开发矿土资源，提高国民收入
12．（2025·上虞二模）2025年是第25个太阳活动周的峰年，日面活动区多且活跃，频频爆发大耀斑、日冕物质抛射、太阳质子事件，并多次引发超强地磁暴。若太阳耀斑爆发时产生的质子流(带正电)运动方向如图所示，下列说法正确的是
A．太阳属于行星，能自行发光发热
B．耀斑发生在太阳大气的色球层
C．太阳抛射质子时产生的电流方向为B→A
D．地球周围的地磁场从地理北极出发回到地理南极
13．（2025·浙江模拟）如图为两个光滑的弧面和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放，a、c两点距离水平面的高度均为h(忽略空气阻力)。下列有关说法正确的是（ ）
A．物体能到达c点
B．经b点时，物体的动能最大
C．物体在水平面运动时，内能增加
D．物体从 a点滑到b时，重力所做的功大于 mgh
14．（2025·龙港模拟）“摩擦焊接”是一种新型的焊接技术，其原理为：将两块金属压在一起，其中一块金属高速转动使两块金属的接触面高温熔化从而焊接在一起。则在“摩擦焊接”过程中的主要能量转化是（ ）
A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能
C．机械能转化为内能 D．内能转化为机械能
15．（2025·黄岩模拟） “追星揽月，牧星苍穹”，我国计划2030年前实现中国人首次登陆月球。
（1）月球上的氦-3储量丰富，右图是氦-3的原子模型示意图，B 表示 (填“质子” “中子”或“电子”)。
（2）氦-3与氘进行核聚变反应时，能够释放出巨大的能量，其原理与 相似(填“火药弹” “氢弹”或“原子弹”)。
16．（2025·宁海二模）如图为我国自主设计、建造的全超导托卡马克核反应实验装置————东方超环(EAST)，在1亿度超高温度下运行10s时间。
（1）东方超环被称为人造太阳，其能量产生原理与太阳类似，通过原子核 (填“聚变”或“裂变”)释放出巨大的能量。
（2）核反应实验装置中，用通电线圈产生的磁场，将超高温等离子体约束在磁场中，而要产生强磁场，线圈中需要很大的电流，但是线圈自身有一定的电阻，线圈中有大电流通过，会产生很多的热量，原因是电流具有 (填“热效应”或“磁效应”)。
（3）人造太阳的加热功率为1.2×1012W，若利用人造太阳发电的效率为60%，则工作10s时间， 发电量为 kW·h。
17．（2025·舟山模拟）2024年12月26 日，美国航天局报告，美国帕克太阳探测器以创纪录的最近距离飞掠太阳，并向地球传回信号，表明其状况良好，运行正常。
（1）在距离太阳最近时，探测器穿越的温度高达980摄氏度，这是因为在太阳内那氢原子核在超高温下发生 (选填“裂变”或“聚变”)，释放出巨大的核能。
（2）“帕克”最终将飞至距太阳表面不到10个太阳半径的日冕层内，在日冕层以内还有能够发生耀斑的色球层和 较活跃的光球层。
18．（2025·舟山月考） 人造太阳技术将为人类提供一种清洁、高效的能源。
（1）如图是我国人造太阳模拟装置 “东方超环”(EAST)，其运行原理与太阳内部变化相似. 即氘和氚通过 (选填“核裂变”或“核聚变”)释放巨大的核能：根据下表信息可判断氘和氚都属于氧元素，理由是 。
原子种类 质子数 中子数 核外电子数
氘 1 1 1
氚 1 2 l
（2）太阳能制氢法可利用光催化分解水，其方程式为 该反应属于基本反应类型中的 反应。
19．（2025·嵊州模拟）“能量守恒”是普遍认可的科学知识。小明同学设计了如图所示的电路，验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是守恒的。为了寻找适合用于验证能量守恒的最佳电阻值，小明进行了如下探究。实验中电源电压不变，装置气密性良好。
【实验步骤】
①将阻值为1Ω的电阻丝接入电路，如图连接并安装好装置；
②在内筒中加入初温为t0的适量水m克，并盖紧盖子；
③闭合开关，将滑动变阻器滑片移动至适当位置后，记录此时电流表示数为2A；
④加热过程中不断上下缓慢移动搅拌器，当温度升高了10℃时，记录 ；
⑤多次更换不同阻值的电热丝并控制电流不变，重复实验并记录相关数据。
【实验记录与处理】
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8
电流值(A) 2 2 2 2 2 2 2 2
电阻丝阻值(Ω) 1 2 3 4 5 6 7 8
加热时间(秒) 819 394 221 156 123 101 83 72
电热丝消耗电能与水吸收热量之比 1.56 1.50 1.26 1.19 1.17 1.15 1.11 1.10
根据上述信息请回答：
（1）上下移动搅拌器的目的是 。
（2）请将步骤④中“ ”处的内容补充完整： 。
（3）当电阻丝阻值从1Ω更换至2Ω重复实验时，滑动变阻器的滑片应向 (填“左”或“右”)移动。
（4）分析表中数据发现，电阻丝阻值不断变大时，电热丝消耗的电能与水吸收热量之比逐渐接近1，原因是 。
20．（2019·绍兴模拟）近日“流浪地球”正在各大影院热映，吸引了大量观众。
（1）在我们在看电影时，坐在影院中各个不同位置的观众都能清晰地看到荧幕上的影像，这属于光的 反射现象。
（2）为了推动地球，影片中地球人建造了万台超级聚变发动机，这些发动机喷射火焰产生推力，从而推动地球逃离太阳系，下列选项中的事物原理相同的是
A．喷气式飞机 B．火箭 C．汽车 D．轮船
（3）影片中提到地球发动机的能量来自“重元素聚变”。核聚变这个概念我们并不陌生，请例举你所知道的一项核聚变的具体实例 .
21．（2018·温州）某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是（ ）
A．电能→机械能→光能 B．光能→机械能→电能
C．光能→电能→机械能 D．机械能→电能→光能
22．（2019·绍兴）表中选项符合如图关系的是（ ）
选项 甲 乙 丙 丁
A 宇宙 银河系 太阳系 地月系
B 脊椎动物 哺乳类 鸟类 两栖类
C 纯净物 溶液 悬浊液 乳浊液
D 核反应 轻核聚变 重核裂变 化学反应
A．A B．B C．C D．D
23．（2020·湖州）如图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（ ）
A．该模型表示的是核聚变
B．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应
C．该反应不会产生放射性物质
D．不能用该反应获得能量的方式来发电
24．（2022·杭州）汽车开动和人的生命活动都需要能量，能量是各种运动的量度。给汽车开动和人的生命活动提供能量的两个过程如图所示，下列分析错误的是（ ）
A．都通过剧烈的氧化反应释放出能量
B．都将化学能转化为其他形式的能
C．都参与自然界的碳循环和氧循环
D．都遵循能量的转化和守恒定律
25．（2023·台州）如图是我市三门核电站的发电流程示意图。在发电时，能量转化过程是（ ）
A．核能→机械能→内能→电能 B．核能→内能→机械能→电能
C．内能→核能→机械能→电能 D．机械能→核能→内能→电能
26．（2022·衢州）衢州有礼，低碳有我。下列生活方式不符合低碳生活理念的是（ ）
A．节约用水
B．绿色出行
C．按需点餐
D．不关空调
27．（2021·湖州）太阳是太阳系中唯一的恒星，每时每刻向外辐射太阳能。下列关于太阳能的叙述中，错误的是（ ）
A．煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自于太阳能
B．生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的
C．地球上的水循环是由太阳能推动的
D．太阳能来源于太阳内部的核裂变
28．（2021·金华）每年6月5日为世界环境日，2021年中国的主题是“人与自然和谐共生”，该主题旨在进一步唤醒全社会生物多样性保护的意识，牢固树立尊重自然、顺应自然、保护自然的理念，建立人与自然和谐共生的美丽家园。下列行为不符合这一主题的是（ ）
A．实行垃圾分类，节约使用资源
B．大量使用农药化肥，提高粮食产量
C．积极植树造林，促进达成“碳中和”
D．建立自然保护区，有保护生物的多样性
29．（2018·湖州）人们常用模型来进行认知，因为这种方式形象直观。如图是水分子、乙炔分子及原子核转变的模型。
（1）乙炔中氢元素的化合价为+1价，请结合模型判断乙炔中碳元素的化合价为 。
（2）请画出“碳和氧气反应生成二氧化碳”的化学反应模型图： （碳原子和氧原子的画法参照上述图例）。
（3）右图是 （选填“核裂变”或“核聚变”）的示意图。
30．（2020·绍兴） 2020年5月5日，我国自主研发的长征5号B型运载火箭圆满完成发射任务。图为起飞阶段加速上升的火箭，该过程中，内部的新型返回舱的动能 (选填“增大”、“减小”或“不变“)，火箭整体的机械能 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
31．（2022·宁波） 1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功!2003年10月16日，我国首次载人航天飞行圆满成功!2021年10月16日，神舟十三号发射圆满成功!为此，人民日报发了一条微博——“跨越时空的同一天”。
（1）如图是地球公转示意图。10月16日，地球位于图中 (填字母)点附近。
（2）核能的释放有重核裂变和轻核聚变两种途径，其中原子弹爆炸时核能是通过 的途径释放。
32．（2017·温州）根据能量转化与守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验：在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连；当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热计算出水增加的内能，以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。
（1）为了完成此实验，除已提供测质量的电子天平外，还需要的测量工具有： 。
（2）兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因： 。
（3）改进实验后，获得了如下数据，规律得到验证。
实验 序号 重物质量 （千克） 下降高度 （米） 升高温度 （℃）
实验 序号 重物质量 （千克） 下降高度 （米） 升高温度 （℃）
1 20 5 0.5 4 10 10 0.5
2 20 10 1.0 5 30 10 1.5
3 20 15 1.5 6 40 10 2.0
若使容器内相同质量水的温度升高2.5℃，则25千克的重物需下降 米。
33．（2023·舟山）现代人类属于“智人”，起源于20万年前的非洲，目前全球人口达到78亿。身体并不强壮的人类，为何会在短时间内数量急剧增长？
（1）人类社会经历“石器时代”青铜器时代"和“铁器时代”，可见材料在人类发展过程中发挥重要作用。铜是最先正式使用的金属材料，与石器相比，优点有 。(写出1点即可)
（2）依靠科学的力量，不断激发沉睡的巨大能量是人类变得强大的又一原因。18世纪蒸汽机(如图)的发明，提高了能量的使用效率，使人类步入工业化时代。蒸汽机工作时，能量的转化过程为 。
（3）当然随着人口的急剧增长，也带来了传染病的流行，人类通过发明疫苗、研发抗生素等开启了与传染病的“斗争史”，但期间难免会出现一些认识偏差。某地总人口500万，右表是该地公布的接种新冠疫苗与患新冠轻、重症的数据，据此有人认为，疫苗接种人数越多，患新冠的比例越高！你是否支持这种观点 ，请说出理由 。
某地2022年3月数据 未接种 全程接种
占人口比例 8% 92%
轻症病例 19% 81%
重症病例 26% 74%
答案
知识梳理
二、核能的利用
1． (1) 原子核 电子
三、能的转化与守恒
1． 转化 转移 保持不变
2． 方向性
考点突破
例1：A 1. B
例2：D 1. B
夯实基础
1．A 2．B 3．A 4．D 5．B 6．B 7．D 8．D 9．A 10．D
11．A 12．B 13．C 14．C
15．（1）质子 （2）氢弹
16．（1）聚变 （2）热效应 （3）2×106
17．（1）聚变 （2）太阳黑子
18．（1）核聚变；它们的质子数都为1 （2）分解
19．（1）使水受热均匀 （2）加热时间 （3）左
（4）电流相等时，电阻越大，相等时间内电阻丝产生的热量就越多，升高相同温度，所用时间短，电阻丝产生的热量散失到周围环境中较少
20．（1）漫 （2）A；B （3）氢弹
真题再现
21．C 22．B 23．B 24．A 25．B 26．D 27．D 28．B
29．（1）-1
（2）
（3）核聚变
30．增大；增大
31．（1）C
（2）重核裂变
32．（1）刻度尺、温度计
（2）由于转轴处存在摩擦（或液体散热）
（3）20
33．（1）良好的延展性(良好的导热性等)
（2）化学能→内能→机械能
（3）否；合理即可
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第18讲 核能与能量守恒
考点 考试要求
1．列举能的多种形式(机械能、内能、电磁能、化学能、核能) a
2．知道裂变和链式反应 a
3．知道聚变和热核反应 a
知道放射性及其应用 a
5．知道核电站是利用核裂变的原理来工作的 a
6.列举说出能的转化与守恒定律 b
列举说出能的转化与传递有一定的方向性 a
通过对能转化与守恒定律发展史的学习，领悟科学思想和科学精神 b
知道提高能量利用效率和节能的关系 b
一、能量及其形式
1．能量及其形式
(1)常见的各种形式的能：太阳能、化学能、机械能、电能、内能、核能、电磁能、热能、声能等。
(2)举例：太阳能热水器、牛吃草、奔跑的猎豹、冲击钻发出刺耳的声音、电力动车、雷达接收电磁波等。
二、核能的利用
1．核能
(1)原子的结构：原子的中心是__原子核__，它周围有一定数目的_电子_在不停地高速运动。
(2)含义：原子核在转变过程中所释放出的能量，称为核能。
2．获取核能的途径
方式 裂变 聚变
应用 对链式反应不加控制——原子弹 控制链式反应速度——核反应堆(核电站发电) 不加控制——氢弹
三、能的转化与守恒
1．能量的转化与守恒定律：自然界中的各种形式的能量不是孤立的。能量既不会消灭也不会创生，它只会从一种形式___转化__为另一种形式，或者从一个物体__转移_到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能的总量_保持不变___。
2．能量在转化与传递过程具有_方向性__。
四、能源与可持续发展
1．能源
(1)概念：能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。
(2)来源：a.一次能源：可以直接从自然界获得的能源。例如：风能、太阳能、核能、地热能、潮汐能、水能等。
b．二次能源：通过消耗一次能源才能获得的能源。例如：电能、汽油、煤等。
2．高效利用能源方法
a．开发新技术提高能源利用率；b．节约常规能源；c．寻求可替代的新能源；d．合理利用现有能源等。
3．我国能源发展现况：中国是目前世界上第二位能源生产国和消费国。发展现状：资源约束突出，能源效率偏低；能源消费以煤为主，环境压力加大；市场体系不完善，应急能力有待加强。
4．未来理想能源：便宜，大多数人群能消费得起；相关技术成熟；可大规模使用；安全、清洁、绿色。
知识点1：核能
例1：能源和能量既有区别，又密不可分.关于能源和能量的说法正确的是---( )
A．煤和石油都是不可再生能源
B．目前核电站是利用核聚变来发电的
C．达·芬奇设想永动机是可以制成的
D．汽车可以从排放的尾气中吸收能量，所以可以不消耗新的能源
解析:A．煤和石油都是不可再生能源，正确。B．目前核电站是利用核聚变来发电的，错误，核电站利用核能裂变来发电。 C．达·芬奇设想永动机是可以制成的，错误，永动机不可能制成。D．汽车可以从排放的尾气中吸收能量，不消耗新的能源错误，能量转化有方向性，散失在空中的内能无法再次利用。故选A。
答案:A
◆变式训练
1.日本地震致福岛第一核电站爆炸引发核危机，反应堆中的铀、钚等核材料进入海洋或大气将对海洋和大气的环境产生严重的污染作用。下列有关说法中不正确的是---( )
A. 泄漏出来的铀、钚等核材料具有放射性
B. 泄漏出来的铀、钚等核材料会造成核爆炸
C. 泄漏出来的铀、钚等核材料因很长时间内都具有放射性而影响动植物健康
D. 福岛核电站是利用裂变反应中产生的核能来进行发电的
解析:（1）原子核的裂变和原子核的聚变是获得核能的两条途径。核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成 2 个新原子核，并释放出巨大能量的现象；核聚变是2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。
（2）核电站就是利用可控制地进行核反应提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。
（3）铀、钍、镭等元素能够自发地放出穿透能力很强的射线，元素具有的这种辐射能力叫做放射性。铀、钚是放射性元素，这些材料具有放射性，A说法正确； 泄漏出来的铀、钚等核材料要进行核爆炸需要特定的条件，在通常状况下是不会发生的，但因很长时间内都具有放射性而影响动植物健康，故B说法错误，C说法正确； 核电站是利用裂变反应中产生的核能来进行发电的，故D所法正确。
答案: B
知识点2：能量的转化与守恒
例2：下列有关能源的说法正确的是---（ ）
A. 核能是可再生能源
B. 化石能源只要合理利用就不会产生污染
C. 因为能量是守恒的，所以不必节约能源
D. 风能、水能、太阳能都是清洁能源
解析：A．核能用一点就少一点，短时间内不会再生，是不可再生能源，故A错误；
B．化石能源在使用时多少都会对环境造成不同程度的污染，不可避免，故B错误；
C．虽然能量是守恒的，但能量的转移和转化都有方向性，使用后的能量不可能自发的回到原来的状态，所以要节约能源，故C错误；
D．风能、水能、太阳能使用时不会对环境造成污染，是清洁能源，故D正确。
答案: D
◆变式训练
1. 如图所示，一弹簧的左端固定，右端连接一个小球，小球放在粗糙的水平木板上。a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原长时小球的位置，c点是小球到达最右端的位置。则小球从a点运动到c点的过程中，下列说法正确的是---（ ）
A. 小球在a点和c点处弹簧的弹性势能相等
B. 小球从b点到c点的过程，小球的动能越来越小
C. 整个过程机械能守恒
D. 以上说法都不对
解析:（1）（3）根据机械能和内能之间的转化分析；
（2）（4）如果合力的方向与运动方向一致，那么物体做加速运动；如果合力为零，那么加速停止，此时速度最大；如果合力的方向与运动方向相反，那么物体做减速运动，据此分析动能的变化即可。小球从a到c的过程中，弹簧的长度先变小后变大，因此重力势能先变小后变大，其实就是弹簧的弹性势能转化为小球的动能，小球的动能再转化为弹性势能。由于摩擦的存在，小球的机械能会不断变成内能，从而使转化成的机械能减小，导致到达c点时转化成的弹性势能减小，故A、C错误；
小球从b点到c点的过程中，小球受到向左的摩擦力和弹簧的拉力，合力的方向与运动方向相反，因此做减速运动，即它的动能越来越小，故B正确，D错误。
答案: B
1．（2023·北仑模拟）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装(HL-2M)在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国新型核反应堆的自主，设计与建造打下坚实基础。该反应堆发生的核反应属于（ ）
A．核聚变 B．核裂变
C．有的是核聚变，有的是核裂变 D．既不是核裂变，也不是核聚变
【答案】A
【知识点】核电站及其工作原理
【解析】【分析】根据核反应堆的工作原理判断。
【解答】核反应堆应用的是可控的核裂变，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
2．（2023·温州模拟）2020年12月，温州首个核电站三澳核电站获国家批准建设。该核电站的发电原理及电能输送如图所示，则以下叙述不正确的是（ ）
A．核反应堆里的是核裂变反应 B．汽轮机将机械能转化为内能
C．发电机的主要原理是电磁感应 D．电网在输送电能时会消耗电能
【答案】B
【知识点】核电站及其工作原理
【解析】【分析】根据核电站的工作过程、能量转化等知识分析判断。
【解答】A.核反应堆里的是可控核裂变反应，故A正确不合题意；
B.汽轮机将水蒸气的内能转化为机械能，故B错误符合题意；
C.发电机的主要原理是电磁感应，故C正确不合题意；
D.电网在输送电能时，会发热，会消耗电能转化为内能，故D正确不合题意。
故选B。
3．（2023·宁波模拟）下列四幅图来自教材，对它们描述正确的是（ )
A．甲图是核电站利用核反应堆的发电原理
B．乙图进行探究光合作用产物实验时，酒精杀菌，避免对产物检验有干扰
C．丙图表示电动机线圈转到平衡位置时，没有电流通过，保持静止
D．丁图表示通电螺线管内部不存在磁场
【答案】A
【知识点】光合作用的原料、条件和产物；通电螺线管的磁场；直流电动机的构造原理与工作过程；核电站及其工作原理
【解析】【分析】（1）根据核电站的工作原理判断；
（2）根据酒精在实验中的用途判断；
（3）根据电动机的工作过程判断；
（4）根据通电螺线管的磁场分布判断。
【解答】A.甲图描述的是核裂变，是核电站利用核反应堆的发电原理，故A正确；
B.乙图进行探究光合作用产物实验时，酒精将叶绿素脱色，对产物检验有干扰，故B错误；
C.丙图表示电动机线圈转到平衡位置时，虽然有电流经过，但是线圈上下两个部分受到的磁力相互抵消，从而保持静止，故C错误；
D.丁图中螺线管内部的铁屑也呈一定规律排布，因此表示通电螺线管内部也存在磁场，故D错误。
故选A。
4．（2023·淳安模拟）能量转化或转移是自然界的普遍现象，如图所示为核电站示意图、家庭电路部分示意图，下列相关叙述正确的是（ ）
A．核反应堆进行的核裂变释放核能，直接转化为家庭电路所需的电能
B．高温蒸气进入推动汽轮机运行时是把汽轮机的机械能转化为水蒸气的内能
C．发电机利用了电流磁效应发电，电热水壶利用了电流热效应烧水
D．手机充电和电热水壶烧水时，两者本质都是电流做功
【答案】D
【知识点】电功的实质；影响电流热效应的因素（焦耳定律）；核能及其应用
【解析】【分析】（1）核反应堆利用的核裂变；
（2）法拉第发现了电磁感应现象；电流具有热效应；
（3）改变内能的方法有两种：做功和热传递；
（4）用电器消耗电能的过程就是电流做功的过程。
【解答】A、核反应堆进行的核裂变释放核能，将核能转化为内能，内能再转化为机械能，机械能在转化为电能，故A错误；
B、汽轮机工作时是通过做功的方式改变内能的；水蒸气推动汽轮机转动，水蒸气对汽轮机做功，内能转化为机械能，故B错误；
C、发电机利用了电磁感应现象发电，电热水壶利用了电流热效应烧水，故C错误；
D、用电器消耗电能的过程就是电流做功的过程，手机充电和电热壶烧水都是消耗电能的过程，故D正确。
故答案为：D。
5．（2023·杭州模拟）下列关于放射现象、原子核和核能的说法中，正确的是 ( )
A．通过对放射现象的研究，物理学家确认，原子核由质子和电子组成
B．放射性有着广泛的应用，但是强剂量或长时间的辐射对人体有害
C．目前的核电站是利用核聚变释放的核能来发电的
D．核聚变的原料"铀"在地球上的储量非常有限
【答案】B
【知识点】核裂变与核聚变；核电站及其工作原理
【解析】【分析】（1）原子是由原子核和电子组成的，原子核是由质子和中子组成的；
（2）在大剂量的照射下，放射性对人体和动物存在着某种损害作用，放射性也能损伤遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害；
（3）核电站是可利用核裂变产生的巨大能量来发电的；
（4）地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5，即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀，这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。
【解答】A、原子核是由质子和中子组成的，质子和中子是由更小的微粒夸克组成的，因此该选项错误；
B、放射性在治疗肿瘤方面有着重要的应用，但是过量的辐射对人体是有危害的，有时住往需经20年以后，一些症状才会表现出来，因此该选项正确；
C、核电站是利用核裂变的链式反应释放的核能来发电的，不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染，该选项错误；
D、铀在地壳中的含量很高，比汞、铋、银要多得多，但由于提取铀的难度较大，只有沥青铀矿和钾钒铀矿两种常见的矿床，另外铀是核裂变的原料，不是核聚变，故该选项错误。
故答案为：B
6．（2024九下·余姚模拟）近年来，我国在科技领域取得了辉煌的成就，下列科技成果的描述中错误的是（ ）
A．华为mate60pro搭载的麒麟9000s芯片由半导体制成
B．“华龙一号”核电机组利用核聚变将核能转化为电能
C．国产大客机C919已完成交付，飞行时利用了流体压强与流速的关系
D．中国空间站利用的太阳能属于可再生能源，用电磁波向地球传递信息
【答案】B
【知识点】流体压强与流速的关系；半导体和超导体；核电站及其工作原理；能源的种类
【解析】【分析】A.根据半导体材料的应用判断；
B.根据核电站的能量转化判断；
C.根据飞机升力的产生原因判断；
D.可以在短时间内得到补充的能源为可再生能源，结合电磁波的应用判断。
【解答】A.华为mate60pro搭载的麒麟9000s芯片由半导体制成，故A正确不合题意；
B.“华龙一号”核电机组利用核聚变将核能转化为热能，故B错误符合题意；
C.国产大客机C919已完成交付，飞行时利用了流体压强与流速的关系，故C正确不合题意；
D.中国空间站利用的太阳能属于可再生能源，用电磁波向地球传递信息，故D正确不合题意。
故选B。
7．（2024·浙江模拟）江南造船厂在2023年底正式发布了全球首型、世界最大的核动力集装箱船船型设计。该船获得核能的途径是（ ）
A．轻核裂变 B．轻核聚变 C．重核聚变 D．重核裂变
【答案】D
【知识点】核裂变与核聚变
【解析】【分析】核能的获取途径包括轻核聚变和重核裂变。
【解答】核动力集装箱船内是通过重核裂变来获取能量的。
故答案为：D。
8．（2024·宁波一模）2023年8月24日，日本政府无视国际社会的质疑和反对，单方面启动核污水排海，给人类生存带来了巨大危机。对此，以下说法错误的是()
A．核污水中含有放射性物质，这些物质会影响人体正常细胞的功能
B．核污水排海后放射性物质的浓度将降低
C．核污水排海后将影响全球海域，严重破坏海洋生态环境
D．核污水排海后，食物链中营养级别越高的生物，体内放射性物质的含量越低
【答案】D
【知识点】核裂变与核聚变
【解析】【分析】在生态系统中，有害物质可以通过食物链在生物体内不断积累，其浓度随着消费者级别的升高而逐步增加，这种现象叫生物富集。
【解答】A.核污水中含有放射性物质，这些物质随着食物链和食物网最终会到人的体内，影响人体正常细胞的功能，故A正确，但不符合题意；
B.核污水排海后，经过海水的稀释，放射性物质的浓度将降低，故B正确，但不符合题意；
C.核污水排海后，会随着海洋中的食物链和食物网在海洋生物间传递，故将影响全球海域，破坏海洋生态环境，故C正确，但不符合题意；
D.核污水排海后，放射性物质可以通过食物链在生物体内不断积累，食物链中营养级别越高的生物，体内放射性物质的含量越高，故D错误，但符合题意。
故答案为：D。
9．（2024·宁波模拟）近年来，我国在能源、信息与材料等领域取得了辉煌的成就。下列说法不正确的是()
A．风能、水能、太阳能、核能都是可再生能源
B．目前的核电站是利用原子核裂变发电的
C．“祝融号”火星车是以电磁波的形式将信息传回地球
D．用超导材料制造输电线，可以大大降低输电线的电能损耗
【答案】A
【知识点】电磁波；半导体和超导体；核电站及其工作原理；能源的种类
【解析】【分析】 A.可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源。例：水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能。不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源。例：化石能源（煤炭、石油、天然气）、核能；
B.目前核电站是利用核裂变释放的核能来工作的；
C.电磁波可以在真空中传播，电磁波作为载波可以传递信息；
D.超导体的电阻为零，用来制作输电线可以大大减小输电过程中的电能损失。
【解答】 A.风能、水能、太阳能属于可再生能源，核能属于不可再生能源，故A错误符合题意；
B.目前的核电站是利用原子核裂变发电的，故B正确不合题意；
C.“祝融号”火星车利用电磁波将信息传回地球，故C正确不合题意；
D.用超导材料制造输电线，可以大大降低输电线的电能损耗，故D正确不合题意。
故选A。
10．（2025九下·萧山模拟）哈佛大学科学家将固态氢置于488万个标准大气压下，氢分子破裂为氢原子，由氢原子直接构成金属氢。金属氢具有金属的性质，还具有超导性。用它输电，其输电效率可以提高几十倍。以下说法合理的是（ ）
A．金属氢属于无机化合物
B．形成金属氢的过程中氢原子核发生了聚变反应
C．金属氢与氢气的化学性质相同
D．用金属氢输电可减少导线发热造成的能量损失
【答案】D
【知识点】核裂变与核聚变；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】 根据金属氢的物理和化学特性进行分析。
【解答】 A.金属氢属于单质，故A错误；
B.形成金属氢的过程中氢原子核没有发生变化，故B错误；
C.金属氢与氢气的化学性质不同，故C错误；
D.金属氢具有超导性，电阻为零，用金属氢输电可减少导线发热造成的能量损失，故D正确。
故选D。
11．（2025·德清模拟）2025年环境日以“美丽中国我先行”为主题，旨在号召全社会共同参与生态文明建设，强调个人行动在环境保护中的重要性。下列做法符合这一主题的是（ ）
A．净化废水，实现水资源的循环利用
B．增加化石燃料燃烧，维持好碳氧循环
C．大量喷施农药化肥，提高农作物产量
D．任意开发矿土资源，提高国民收入
【答案】A
【知识点】人口增长及其对资源与环境的影响
【解析】【分析】根据造成环境污染的原因以及防治措施来分析。
【解答】 A.净化废水，实现水资源的循环利用，可以防止水体污染，节约资源，故A正确；
B.增加化石燃料燃烧，会产生大量污染物，不利于环境保护，故B错误；
C.大量喷施农药化肥，会造成水体和土壤污染，不利于环境保护，故C错误；
D.任意开发矿土资源，会造成资源的浪费，故D错误。
故选A。
12．（2025·上虞二模）2025年是第25个太阳活动周的峰年，日面活动区多且活跃，频频爆发大耀斑、日冕物质抛射、太阳质子事件，并多次引发超强地磁暴。若太阳耀斑爆发时产生的质子流(带正电)运动方向如图所示，下列说法正确的是
A．太阳属于行星，能自行发光发热
B．耀斑发生在太阳大气的色球层
C．太阳抛射质子时产生的电流方向为B→A
D．地球周围的地磁场从地理北极出发回到地理南极
【答案】B
【知识点】电流和电流的单位换算；地磁场；太阳的结构与概况；太阳能及其利用与转化
【解析】【分析】科学上规定，正电荷定向移动的方向为电流方向，所以电流方向与质子定向移动方向相同，与电子定向移动方向相反。
【解答】A、太阳属于恒星，故A错误；
B、耀斑发生在色球层，表现为该区域的突然增亮并释放高能辐射，故B正确；
C、电流方向与质子流方向相同，可知电流从A流向B，故C错误；
D、地磁场的北极在地理南极负极，磁体周围的磁场从北极出发回到南极，可知地球周围的磁场从地理南极发出回到地理北极，故D错误。
故答案为：B。
13．（2025·浙江模拟）如图为两个光滑的弧面和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放，a、c两点距离水平面的高度均为h(忽略空气阻力)。下列有关说法正确的是（ ）
A．物体能到达c点
B．经b点时，物体的动能最大
C．物体在水平面运动时，内能增加
D．物体从 a点滑到b时，重力所做的功大于 mgh
【答案】C
【知识点】能量的转化与守恒定律；动能和势能的大小变化；内能
【解析】【分析】机械能守恒的条件是：运动过程中只有动能和势能之间相互转化（不计各种阻力）；在一段运动过程中，重力做的功为：W=Gh=mgh（其中h为末位置与初位置之间在竖直方向上的高度差）；
物体在运动过程中，能量是守恒的（能量在转化和转移的过程中，总量不变）。物体在粗糙的水平面上克服摩擦力做功，机械能减小，内能增加。
【解答】ABC.将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放，物体到达水平面时动能最大。忽略空气阻力，物体在粗糙的水平面上克服摩擦力做功，机械能减小，内能增加，故AB错误，C正确；
D. 物体从 a点滑到b时， 重力做的功为：W=Gh=mgh，故D错误。
故答案为：C。
14．（2025·龙港模拟）“摩擦焊接”是一种新型的焊接技术，其原理为：将两块金属压在一起，其中一块金属高速转动使两块金属的接触面高温熔化从而焊接在一起。则在“摩擦焊接”过程中的主要能量转化是（ ）
A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能
C．机械能转化为内能 D．内能转化为机械能
【答案】C
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】改变内能的两种方式：做功和热传递。
【解答】由“将两块金属压在一起，其中一块金属高速转动使两块金属的接触面高温熔化从而焊接在一起”可知，是通过克服摩擦做功的方式改变内能，能量转化形式为：将机械能转化为内能。
故答案为：C。
15．（2025·黄岩模拟） “追星揽月，牧星苍穹”，我国计划2030年前实现中国人首次登陆月球。
（1）月球上的氦-3储量丰富，右图是氦-3的原子模型示意图，B 表示 (填“质子” “中子”或“电子”)。
（2）氦-3与氘进行核聚变反应时，能够释放出巨大的能量，其原理与 相似(填“火药弹” “氢弹”或“原子弹”)。
【答案】（1）质子
（2）氢弹
【知识点】核裂变与核聚变；构成物质的粒子模型；原子的构成
【解析】【分析】（1）A在原子核外，所以是电子，电子数等于质子数等于原子序数，可知B为质子，C为中子。
（2）原子弹的原理是核裂变。
【解答】（1）氦元素属于2号元素，原子核中含有2个质子，可知B为质子。
（2）氢弹的原理也是核聚变，可知氦-3与氘进行核聚变反应时，能够释放出巨大的能量，其原理与氢弹的原理相似。
16．（2025·宁海二模）如图为我国自主设计、建造的全超导托卡马克核反应实验装置————东方超环(EAST)，在1亿度超高温度下运行10s时间。
（1）东方超环被称为人造太阳，其能量产生原理与太阳类似，通过原子核 (填“聚变”或“裂变”)释放出巨大的能量。
（2）核反应实验装置中，用通电线圈产生的磁场，将超高温等离子体约束在磁场中，而要产生强磁场，线圈中需要很大的电流，但是线圈自身有一定的电阻，线圈中有大电流通过，会产生很多的热量，原因是电流具有 (填“热效应”或“磁效应”)。
（3）人造太阳的加热功率为1.2×1012W，若利用人造太阳发电的效率为60%，则工作10s时间， 发电量为 kW·h。
【答案】（1）聚变
（2）热效应
（3）2×106
【知识点】核裂变与核聚变；电功计算公式的应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）将质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核，会释放出更大的核能，这种反应叫做聚变，也称为热核反应；
（2）电流经过导体时都会发热，这就是电流的热效应；
（3）已知功率和发电效率，利用公式W=ηPt可计算每小时发电量。
【解答】 （1）“人造太阳”的反应原理与太阳相似，通过核聚变的途径释放出巨大能量，从而获得高温；
（2）核反应实验装置中，用通电线圈产生的磁场，将超高温等离子体约束在磁场中，而要产生强磁场，线圈中需要很大的电流，但是线圈自身有一定的电阻，线圈中有大电流通过，会产生很多的热量，原因是电流具有热效应；
（3）人造太阳”每小时发电量为：
W=ηPt=60%×1.2×1012W×10s=60%×1.2×109kW=2×106kW h。
17．（2025·舟山模拟）2024年12月26 日，美国航天局报告，美国帕克太阳探测器以创纪录的最近距离飞掠太阳，并向地球传回信号，表明其状况良好，运行正常。
（1）在距离太阳最近时，探测器穿越的温度高达980摄氏度，这是因为在太阳内那氢原子核在超高温下发生 (选填“裂变”或“聚变”)，释放出巨大的核能。
（2）“帕克”最终将飞至距太阳表面不到10个太阳半径的日冕层内，在日冕层以内还有能够发生耀斑的色球层和 较活跃的光球层。
【答案】（1）聚变
（2）太阳黑子
【知识点】核裂变与核聚变；太阳的结构与概况
【解析】【分析】（1）根据太阳能量的来源的知识解答；
（2）根据对太阳活动的认识解答。
【解答】（1）在距离太阳最近时，探测器穿越的温度高达980摄氏度，这是因为在太阳内那氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。
（2）“帕克”最终将飞至距太阳表面不到10个太阳半径的日冕层内，在日冕层以内还有能够发生耀斑的色球层和太阳黑子较活跃的光球层。
18．（2025·舟山月考） 人造太阳技术将为人类提供一种清洁、高效的能源。
（1）如图是我国人造太阳模拟装置 “东方超环”(EAST)，其运行原理与太阳内部变化相似. 即氘和氚通过 (选填“核裂变”或“核聚变”)释放巨大的核能：根据下表信息可判断氘和氚都属于氧元素，理由是 。
原子种类 质子数 中子数 核外电子数
氘 1 1 1
氚 1 2 l
（2）太阳能制氢法可利用光催化分解水，其方程式为 该反应属于基本反应类型中的 反应。
【答案】（1）核聚变；它们的质子数都为1
（2）分解
【知识点】核裂变与核聚变；元素的概念；化合反应和分解反应
【解析】【分析】（1）核聚变：原子弹和核电站的原理；核聚变：氢弹、太阳内部变化。
（2）分解反应：由一种物质分解得到多种物质的反应。
【解答】（1）太阳内部变化属于氢核聚变，所以EAST的原理是氘和氚通过核聚变释放巨大的能量。
质子数决定元素种类，由表中数据可知，每个氘和氚原子中均只有一个质子，所以都属于氢元素。
（2）由方程式可知，反应物只有一种，生成物有两种，符合分解反应的特征，故反应为分解反应。
19．（2025·嵊州模拟）“能量守恒”是普遍认可的科学知识。小明同学设计了如图所示的电路，验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是守恒的。为了寻找适合用于验证能量守恒的最佳电阻值，小明进行了如下探究。实验中电源电压不变，装置气密性良好。
【实验步骤】
①将阻值为1Ω的电阻丝接入电路，如图连接并安装好装置；
②在内筒中加入初温为t0的适量水m克，并盖紧盖子；
③闭合开关，将滑动变阻器滑片移动至适当位置后，记录此时电流表示数为2A；
④加热过程中不断上下缓慢移动搅拌器，当温度升高了10℃时，记录 ；
⑤多次更换不同阻值的电热丝并控制电流不变，重复实验并记录相关数据。
【实验记录与处理】
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8
电流值(A) 2 2 2 2 2 2 2 2
电阻丝阻值(Ω) 1 2 3 4 5 6 7 8
加热时间(秒) 819 394 221 156 123 101 83 72
电热丝消耗电能与水吸收热量之比 1.56 1.50 1.26 1.19 1.17 1.15 1.11 1.10
根据上述信息请回答：
（1）上下移动搅拌器的目的是 。
（2）请将步骤④中“ ”处的内容补充完整： 。
（3）当电阻丝阻值从1Ω更换至2Ω重复实验时，滑动变阻器的滑片应向 (填“左”或“右”)移动。
（4）分析表中数据发现，电阻丝阻值不断变大时，电热丝消耗的电能与水吸收热量之比逐渐接近1，原因是 。
【答案】（1）使水受热均匀
（2）加热时间
（3）左
（4）电流相等时，电阻越大，相等时间内电阻丝产生的热量就越多，升高相同温度，所用时间短，电阻丝产生的热量散失到周围环境中较少
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】 （1）上下移动搅拌器的目的是使水受热均匀；
（2）要验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是否守恒，需要知道电阻丝消耗电能，根据Q=I2Rt分析回答；
（3）要验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是否守恒，需要控制电流不变，根据欧姆定律分析回答；
（4）根据电热丝产生的热量多少与散失热量的快慢分析回答。
【解答】 （1）在加热过程中，电阻丝周围的水会先受热，如果不搅拌，会导致水的温度不均匀，影响对水吸收热量的准确测量，因此上下移动搅拌器的目的是使水受热均匀；
（2）要验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是否守恒，需要知道电阻丝消耗电能，根据Q=I2Rt可知，需要知道电阻丝消耗电能的时间t，才能计算出电阻丝消耗的电能，因此步骤④应该补充为：记录加热时间；
（3）要验证电阻消耗的电能与水吸收的热量是否守恒，需要控制电流不变，根据可知，总电阻应保持不变；当电阻丝电阻从1Ω更换至2Ω重复实验时，滑动变阻器接入电路的电阻应减小，所以滑动变阻器滑片要向左滑动；
（4）根据Q=I2Rt可知，在电流和时间相同的情况下，电阻越大，电阻丝产生的热量就越多；当电阻丝阻值较小时，电阻丝产生的热量有较多部分会散失到周围环境中，比如加热装置的散热等，导致水吸收的热量相对较少，所以电热丝消耗的电能与水吸收热量之比大于1；随着电阻丝阻值不断增大，电阻丝产生的热量增多，在相同的实验条件下，热量散失占总热量的比例相对减小，水吸收的热量相对更接近电阻丝产生的热量，即电阻丝消耗的电能，所以电热丝消耗的电能与水吸收热量之比逐渐接近1。
20．（2019·绍兴模拟）近日“流浪地球”正在各大影院热映，吸引了大量观众。
（1）在我们在看电影时，坐在影院中各个不同位置的观众都能清晰地看到荧幕上的影像，这属于光的 反射现象。
（2）为了推动地球，影片中地球人建造了万台超级聚变发动机，这些发动机喷射火焰产生推力，从而推动地球逃离太阳系，下列选项中的事物原理相同的是
A．喷气式飞机 B．火箭 C．汽车 D．轮船
（3）影片中提到地球发动机的能量来自“重元素聚变”。核聚变这个概念我们并不陌生，请例举你所知道的一项核聚变的具体实例 .
【答案】（1）漫
（2）A；B
（3）氢弹
【知识点】光的反射；核裂变与核聚变
【解析】【分析】当光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，叫做光的反射。只要一个物体对另一个物体施加了力，受力物体反过来也肯定会给施力物体增加一个力。
【解答】（1）我们能够观察到物体，是因为物体反射光线进入到我们眼中，而在各个角落都能观察到影像是因为发生了漫反射；故答案为：漫；
（2）发动机喷射火焰产生推力，推动地球逃离太阳系，利用的是力的作用是相互的原理；A B、喷气式飞机、火箭是利用力的作用是相互的原理；C D、汽车、轮船是利用化学能转为机械能的原理工作；故答案为：A B；
（3）核聚变的应用主要在军事在氢弹；故答案为：氢弹；
故答案为：（1）漫；（2）A B；（3）氢弹。
21．（2018·温州）某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是（ ）
A．电能→机械能→光能 B．光能→机械能→电能
C．光能→电能→机械能 D．机械能→电能→光能
【答案】C
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体传递给另一个物体，而且能量的形式也可以互相转换。这就是人们对能量的总结，称为能量守恒定律。
【解答】太阳能板发电时，光能转化为电能；电能板给电动机供电调节百叶窗的开合，是电能转化为机械能；所以全过程是光能→电能→机械能；
故答案为：C。
22．（2019·绍兴）表中选项符合如图关系的是（ ）
选项 甲 乙 丙 丁
A 宇宙 银河系 太阳系 地月系
B 脊椎动物 哺乳类 鸟类 两栖类
C 纯净物 溶液 悬浊液 乳浊液
D 核反应 轻核聚变 重核裂变 化学反应
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【知识点】常见的脊椎动物；核裂变与核聚变；悬浊液、乳浊液的概念及其与溶液的区别；银河系和宇宙
【解析】【分析】脊椎动物是指有脊椎骨的动物，是脊索动物的一个亚门。数量最多、结构最复杂，进化地位最高，由软体动物进化而来。形态结构彼此悬殊，生活方式千差万别。脊椎动物一般体形左右对称，全身分为头、躯干、尾三个部分，有比较完善的感觉器官、运动器官和高度分化的神经系统。包括圆口类、鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物等六大类。
【解答】由图可知，甲包含乙丁丙，乙丙丁之间处于并列关系；
A、宇宙包含银河系、太阳系、地月系；银河系包含太阳系、地月系；太阳系包含地月系；故A不符合；
B、脊椎动物包含哺乳类、鸟类、两栖类；而哺乳类、鸟类、两栖类之间处于并列关系；故B符合；
C、溶液、悬浊液、乳浊液都是混合物，与纯净物并列；故C不符合；
D、核反应包含轻核聚变、重核裂变，但不包含化学反应；故D不符合；
故答案为：B。
23．（2020·湖州）如图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是（ ）
A．该模型表示的是核聚变
B．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应
C．该反应不会产生放射性物质
D．不能用该反应获得能量的方式来发电
【答案】B
【知识点】核裂变与核聚变
【解析】【分析】（1）核聚变，即轻原子核(例如氘和氚)结合成较重原子核(例如氦)时放出巨大能量。
（2）根据核聚变的过程分析；
（3）根据核聚变的产物分析；
（4）根据核聚变的能量利用形式分析。
【解答】A.根据图片可知，中子轰击重原子核，然后分解为质量较小的轻核，所以该模型表示的是核裂变，故A错误；
B.该反应产生的中子仍然具有很多能量，可继续轰击其他铀核形成链式反应，故B正确；
C.该反应肯定会产生放射性物质，故C错误；
D.可用该反应中的可控核裂变获得能量的方式来发电，故D错误。
故选B。
24．（2022·杭州）汽车开动和人的生命活动都需要能量，能量是各种运动的量度。给汽车开动和人的生命活动提供能量的两个过程如图所示，下列分析错误的是（ ）
A．都通过剧烈的氧化反应释放出能量
B．都将化学能转化为其他形式的能
C．都参与自然界的碳循环和氧循环
D．都遵循能量的转化和守恒定律
【答案】A
【知识点】能量的相互转化和转移；能量的转化与守恒定律；氧化反应
【解析】【分析】（1）细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，氧化缓慢；燃烧是一种放热发光的化学反应，其反应放出能量较剧烈。
（2）化学能通常可以转化为热能、光能、机械能、电能等。
（3）碳循环和氧循环分别指的是氧元素在自然界的循环状态。动植物的呼 吸作用及人类活动中的燃烧都需要消耗氧气，产生二氧化碳。
（4）能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。
【解答】A：组织细胞呼吸作用是缓慢氧化，A错误。
B：燃烧和呼吸作用都将化学能转化为其他形式的能，B正确。
C：含碳燃料的燃烧可将氧气转化为二氧化碳，呼吸作用将氧气转化为二氧化碳，因此两者都参与自然界的碳循环和氧循环，C正确。
D：所有的化学反应都遵循能量的转化和守恒定律，D正确。
故选A。
25．（2023·台州）如图是我市三门核电站的发电流程示意图。在发电时，能量转化过程是（ ）
A．核能→机械能→内能→电能 B．核能→内能→机械能→电能
C．内能→核能→机械能→电能 D．机械能→核能→内能→电能
【答案】B
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】 核电站的基本原理是核燃料在一回路反应堆内发生裂变产生大量热能，被高温高压水把热能带出，在蒸汽发生器内加热二回路给水产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带动发电机发电。能量转换过程如下：核能→热能(将冷却剂水加热，但不能沸腾)→热能(一回路的水将二回路的水加热变成蒸汽)→动能(推动汽轮机转动)→电能(汽轮机带动发电机转动，切割磁感线产生电能)。
【解答】核裂变产生的核能转化为内能，使电机转动转化为机械能，轮机带动发电机转动，切割磁感线产生电能。
故答案为：B
26．（2022·衢州）衢州有礼，低碳有我。下列生活方式不符合低碳生活理念的是（ ）
A．节约用水
B．绿色出行
C．按需点餐
D．不关空调
【答案】D
【知识点】低碳生活
【解析】【分析】“低碳生活”理念，指的是生活作息时所耗用的能量要尽量减少，特别是减少二氧化碳的排放量，减缓生态恶化；可以从节电、节能和回收等环节来改变生活细节，据此进行分析解答即可。
【解答】A：节约用水，符合“低碳生活”理念。
B：绿色出行，符合“低碳生活”理念。
C：按需点餐，符合“低碳生活”理念。
D：不关空调，不符合“低碳生活”理念。
故选D。
27．（2021·湖州）太阳是太阳系中唯一的恒星，每时每刻向外辐射太阳能。下列关于太阳能的叙述中，错误的是（ ）
A．煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自于太阳能
B．生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的
C．地球上的水循环是由太阳能推动的
D．太阳能来源于太阳内部的核裂变
【答案】D
【知识点】太阳的结构与概况；化石能源；太阳能及其利用与转化
【解析】【分析】太阳给人类带来的好处：可以给绿色植物提供能量进行光合作用，太阳能可以发电，阳光下的紫外线有很强的杀菌能力等。太阳能不会像煤和石油一样在燃烧时产生废气来污染环境，更不像煤和石油有耗尽的一天，不会用核能发电带来危险和后遗症，不会产生废气污染环境。
【解答】A、煤、石油、天然气等化石燃料归根到底来自太阳能，A正确，不符合题意；
B、能量流动是指生态系统中能量的输入（通过植物的光合作用把光能转化成化学能）、传递（流入下一营养级，流入分解者）和散失（各生物的呼吸作用散失）的过程，生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的，B正确，不符合题意；
C、水循环是由太阳能推动的，在大气、海洋、陆地形成一个全球性的水循环系统，并成为地球上各种物质循环的中心循环，C正确，不符合题意；
D、太阳能来源于太阳内部发生的核聚变，D错误，符合题意。
故答案为：D
28．（2021·金华）每年6月5日为世界环境日，2021年中国的主题是“人与自然和谐共生”，该主题旨在进一步唤醒全社会生物多样性保护的意识，牢固树立尊重自然、顺应自然、保护自然的理念，建立人与自然和谐共生的美丽家园。下列行为不符合这一主题的是（ ）
A．实行垃圾分类，节约使用资源
B．大量使用农药化肥，提高粮食产量
C．积极植树造林，促进达成“碳中和”
D．建立自然保护区，有保护生物的多样性
【答案】B
【知识点】环保与节能措施；能源合理利用与可持续发展
【解析】【分析】环境保护一般是指人类为解决现实或潜在的环境问题，协调人类与环境的关系，保护人类的生存环境、保障经济社会的可持续发展而采取的各种行动的总称。其方法和手段有工程技术的、行政管理的，也有经济的、宣传教育的等。
【解答】A、垃圾分类，有助于资源回收利用，减少资源的浪费；故A错误；
B、大量使用农药化肥，会导致污染，不利于环境保护；故B正确；
C、积极植树造林，可以增强光合作用，增加二氧化碳的吸收量，有利于人与自然和谐共生；故C错误；
D、建立自然保护区，可以有效的保护生物的多样性，符合人与自然共生的主题；故D错误；
故答案为：B。
29．（2018·湖州）人们常用模型来进行认知，因为这种方式形象直观。如图是水分子、乙炔分子及原子核转变的模型。
（1）乙炔中氢元素的化合价为+1价，请结合模型判断乙炔中碳元素的化合价为 。
（2）请画出“碳和氧气反应生成二氧化碳”的化学反应模型图： （碳原子和氧原子的画法参照上述图例）。
（3）右图是 （选填“核裂变”或“核聚变”）的示意图。
【答案】（1）-1
（2）
（3）核聚变
【知识点】核裂变与核聚变；模型与符号；元素化合价的规则与计算
【解析】【分析】在化合物中，各元素化合价之和为零；
【解答】（1）氢元素显+1价，设碳元素的化合价是x，2x+（+1）×2=0，则x=﹣1价；碳与氧气反应的化学方程式为： ；故答案为： ；由图可知，两个氢核最终生成一个氦核，并释放一个中子，属于核聚变的过程；故答案为：核聚变；
30．（2020·绍兴） 2020年5月5日，我国自主研发的长征5号B型运载火箭圆满完成发射任务。图为起飞阶段加速上升的火箭，该过程中，内部的新型返回舱的动能 (选填“增大”、“减小”或“不变“)，火箭整体的机械能 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】增大；增大
【知识点】能量的转化与守恒定律；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】物体由于运动而具有的能量，称为物体的动能。它的大小定义为物体质量与速度平方乘积的二分之一。机械能是动能与势能的总和，这里的势能分为重力势能和弹性势能。
【解答】起飞阶段火箭加速上升，所以返回舱的速度也在逐渐增大，则其动能是逐渐增大的；火箭的机械能包含重力势能和动能，动能在增大，火箭上升阶段，高度逐渐增大，所以重力势能增大，则机械能增大；
故答案为：增大；增大。
31．（2022·宁波） 1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功!2003年10月16日，我国首次载人航天飞行圆满成功!2021年10月16日，神舟十三号发射圆满成功!为此，人民日报发了一条微博——“跨越时空的同一天”。
（1）如图是地球公转示意图。10月16日，地球位于图中 (填字母)点附近。
（2）核能的释放有重核裂变和轻核聚变两种途径，其中原子弹爆炸时核能是通过 的途径释放。
【答案】（1）C
（2）重核裂变
【知识点】核裂变与核聚变；地球公转
【解析】【分析】从地球公转示意图可以看出，当地球位于B位置时，太阳直射在北回归线，为北半球的夏至日，日期是6月22日前后；当地球位于C位置时，太阳光直射的纬线是赤道，为北半球的秋分日，日期是9月23日前后；当地球位于D位置时，太阳光直射的纬线是南回归线，为北半球的冬至日，日期是12月22日前后；当地球位于A位置时，太阳光直射的纬线是赤道，为北半球的春分日，日期是3月21日前后；
【解答】(1)10月16日处于9月23日和12月22日之间，且靠近9月23日，故10月16日，地球位于图中C点附近。
(2)核能的释放有重核裂变和轻核聚变两种途径，其中原子弹爆炸时核能是通过重核裂变的途径释放。
32．（2017·温州）根据能量转化与守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验：在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连；当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热计算出水增加的内能，以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。
（1）为了完成此实验，除已提供测质量的电子天平外，还需要的测量工具有： 。
（2）兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因： 。
（3）改进实验后，获得了如下数据，规律得到验证。
实验 序号 重物质量 （千克） 下降高度 （米） 升高温度 （℃）
实验 序号 重物质量 （千克） 下降高度 （米） 升高温度 （℃）
1 20 5 0.5 4 10 10 0.5
2 20 10 1.0 5 30 10 1.5
3 20 15 1.5 6 40 10 2.0
若使容器内相同质量水的温度升高2.5℃，则25千克的重物需下降 米。
【答案】（1）刻度尺、温度计
（2）由于转轴处存在摩擦（或液体散热）
（3）20
【知识点】能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】（1）根据实验原理，需要测量温度，以及做功的距离分析；（2）在实验过程中有能量损失，考虑为摩擦问题；（3）根据实验表格，分析规律，从而计算出水的温度升高2.5℃，25千克的重物下降的高度。
【解答】（1）需要测量温度，以及做功的距离，因此需要刻度尺、温度计；
（2）由于转轴处存在摩擦（或液体散热），因此存在能量损失；
（3）根据表格可以知道升高0.5摄氏度，物体mh=100kg·m，因此水的温度升高2.5℃，物体mh=500kg·m，则。
故答案为：（1）刻度尺、温度计；（2）由于转轴处存在摩擦（或液体散热）；（3）20。
33．（2023·舟山）现代人类属于“智人”，起源于20万年前的非洲，目前全球人口达到78亿。身体并不强壮的人类，为何会在短时间内数量急剧增长？
（1）人类社会经历“石器时代”青铜器时代"和“铁器时代”，可见材料在人类发展过程中发挥重要作用。铜是最先正式使用的金属材料，与石器相比，优点有 。(写出1点即可)
（2）依靠科学的力量，不断激发沉睡的巨大能量是人类变得强大的又一原因。18世纪蒸汽机(如图)的发明，提高了能量的使用效率，使人类步入工业化时代。蒸汽机工作时，能量的转化过程为 。
（3）当然随着人口的急剧增长，也带来了传染病的流行，人类通过发明疫苗、研发抗生素等开启了与传染病的“斗争史”，但期间难免会出现一些认识偏差。某地总人口500万，右表是该地公布的接种新冠疫苗与患新冠轻、重症的数据，据此有人认为，疫苗接种人数越多，患新冠的比例越高！你是否支持这种观点 ，请说出理由 。
某地2022年3月数据 未接种 全程接种
占人口比例 8% 92%
轻症病例 19% 81%
重症病例 26% 74%
【答案】（1）良好的延展性(良好的导热性等)
（2）化学能→内能→机械能
（3）否；合理即可
【知识点】传染病及其传播；传染病的预防措施；能量的转化与守恒定律；常见金属与金属的物理性质及用途
【解析】【分析】（1）金属材料的优点为： 1.强度高：金属材料具有很高的强度和刚性，可以承受很大的力和重量。2. 导电性好：金属材料是良好的导体，可以传递电流和热量。3. 耐腐蚀性好：金属材料具有很好的耐腐蚀性能，可以抵御氧化、腐蚀和磨损等。4. 易加工：金属材料易于加工成各种形状和尺寸，可以满足各种需求。5. 可回收利用：金属材料可以回收再利用，对环境友好。
（2）从接种后，对新冠病人的隔离措施来回答；例如：隔离措施的减少，导致总的患病人数增加。
故答案为：（1） 良好的延展性(良好的导热性等) （2） 化学能→内能→机械能 （3）否、合理即可
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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