21.2能源的开发与利用 同步练习（含答案）2025-2026学年物理沪科版九年级全一册

21.2能源的开发与利用
1．了解能源分类对实现能源可持续发展有重要的意义。下列能源既是来自太阳辐射的能源，又属于可再生能源的一组是( )
A.煤炭、沼气 B.石油、潮汐能 C.风能、水能 D.柴薪、天然气
2．下列能源中，属于可再生能源的是( )
A.石油 B.天然气 C.核能 D.风能
3．关于太阳内部核反应的说法正确的是( )
A.是核裂变，反应吸收能量 B.是核裂变，反应放出能量
C.是核聚变，反应吸收能量 D.是核聚变，反应放出能量
4．新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大科研进展，实现了高功率稳定的403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了新的世界纪录！关于太阳的研究，长达了几千年，下列有关说法正确的是( )
A.太阳是人类的“能源之母”，煤、风能等能源都间接来自太阳能
B.在太阳内部氢原子核在超高温下发生裂变，释放出巨大的核能
C.太阳辐射包含可见光、紫外线、红外线等，红外线可用于消毒
D.光导纤维利用光能传输信息的原理，传输过程光能的损耗很大
5．下列能源中，不是来自太阳能的是( )
A.核能 B.石油 C.水能 D.风能
6．能源是人类社会发展的物质基础，下列能源的开发与利用有利于实现我国提出的“碳达峰”“碳中和”目标的是( )
A.煤炭 B.石油 C.太阳能 D.天然气
7．我国“天宫”空间站使用了领先世界的柔性砷化镓太阳能电池来供电，它不仅薄如蝉翼，还不受太空恶劣环境影响，光电转化率超过。下列有关说法正确的是( )
A.太阳能来自太阳内部的核裂变
B.太阳能电池板采用超导体材料制作
C.光电转化率是指光能转化成电能的功率
D.太阳能是一种清洁无污染的可再生能源
8．古往今来的中国科学家为民族的科技进步作出了卓越贡献。下列科学家为我国“两弹一星”事业作出杰出贡献的是( )
A.钱学森 B.南仁东
C.张衡 D.沈括
9．下列能源不是由太阳能转化而成的是( )
A.沼气 B.石油 C.风能 D.潮汐能
10．2022年3月19日，中国新一代人造太阳研究装置——环流器二号M装置（HL-2M）的核心部件——主机真空室在中核集团成功研制.该装置与太阳发光的方式相同.下列说法中正确的是( )
A.核聚变释放能量的利用率可达100% B.标志着核聚变发电已进入实用阶段
C.人类向可控核聚变又迈进一步 D.聚变是原子核发生分裂
11．人类对核能的开发和利用不断取得新的进展，根据目前的科研水平，你认为下列关于原子弹和核电站的说法正确的是( )
A.原子弹对聚变的链式反应不加控制
B.核电站控制裂变的链式反应速度
C.原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变
D.原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变
12．如图所示是一种核反应的过程，这种核反应的原理可用于制造( )
A.原子弹 B.氢弹 C.导弹 D.普通炮弹
13．下列能源中，属于可再生能源的是( )
A.天然气 B.太阳能 C.核能 D.石油
14．近年来中国的科技成就让世界瞩目：“人造太阳”（与太阳内部核反应原理相同）、“奋斗者”号、高铁、神舟十六号等标志性科技创新成果不断涌现。下列关于这些科技创新成果的说法正确的是( )
A.如图-1，“人造太阳”是通过核聚变释放巨大的能量
B.如图-2，“奋斗者”号潜水艇通过改变自身所受浮力来实现在海中上浮与下沉的
C.如图-3，若行驶中的高铁所受的力全部消失，它将立即停止运动
D.如图-4，神舟十六号飞船加速升空的过程中，机械能不变
15．中国“东方超环”（EAST）是世界领先的核聚变实验装置，其目标是通过实验探索可控核聚变技术，以模拟太阳内部的环境。关于“东方超环”，下列说法正确的是( )
A.它的核心原理是核裂变 B.已经实现了商业化供电
C.目标是实现可控核聚变发电 D.实验中需要模拟地球核心的压力
16．古往今来的中国科学家为民族的科技进步作出了卓越贡献。下列科学家为我国“两弹一星”事业作出杰出贡献的是( )
A.钱学森 B.南仁东 C.张衡 D.沈括
17．2025年5月，被称为“新一代人造太阳”的“中国环流三号”托卡马克装置在四川绵阳实现百万安培亿度H模，如图所示。其产生能量的原理与太阳发光发热的原理一样，是我国自主研发的可控__________（选填“核聚变”或“核裂变”）大科学装置。
18．2024年10月30日，神舟十九号载人飞船与天和核心舱完成高精度自主交会对接，对接完成后，以空间站为参照物，飞船是_____（选填“运动”或“静止”）；空间站配备的电池，其能量来源于太阳的核_____（选填“聚变”或“裂变”）反应释放的辐射能。
19．光电效应分为光电子发射效应、光电导效应和阻挡层光电效应（也称光伏效应）。光电子发射效应发生在物体表面，又称外光电效应，外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象，入射光的频率高于一定值时，就能激发电子逸出物质表面。光电导效应和阻挡层光电效应发生在物体内部，统称为内光电效应，内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象。
利用太阳能的最佳方式是光伏效应，使太阳光射到太阳能电池上产生电流直接发电，光伏产业正成为国际上继微电子产业之后又一爆炸式发展的行业。
(1)外光电效应会从物质中激发出_______逸出于表面。
(2)太阳能电池是依据_______（选填“内”或“外”）光电效应工作的。
(3)如图所示是可见光光谱图，蓝光照射到某金属表面能产生外光电效应，那么照射该金属一定能产生外光电效应的光还有_______光。
(4)太阳能发电的优势主要是：_______。
20．请阅读《光伏发电》并回答下列小题。
光伏发电
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。
“光生伏特效应”简称“光伏效应”，是指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差（电压）的现象。如图甲所示，太阳能电池内部的P型硅和N型硅结合在一起，它们的交界面附近的区域形成PN结，当适当频率的光照射PN结时，由于内建电场的作用，受激电子和空穴各自向相反的方向运动，电子收集到上电极，空穴收集到下电极，产生电动势，称为光生电压。这种由PN结的内建电场引起的光电效应，称为光生伏特效应。
图乙所示为某光伏发电系统结构图，该系统主要由经过串联后进行封装保护而形成大面积的太阳能电池组件、控制器和逆变器等部分组成。太阳能电池组件将太阳能转化为电能。当太阳能充足、发电量超过用户需求时，将发出的多余电能通过控制器存储在蓄电池中；当光照较差、发电量不能满足用户需求时，控制器释放蓄电池中存储的电能供用户使用。
与常用的火力发电系统相比，光伏发电具有：无枯竭危险；安全可靠，无噪声，无污染排放；不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电等众多优点，它是各国争相发展的一种发电方式。我国在光伏产业的各个领域都具备明显领先优势，发展空间十分广阔。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)太阳能电池板的下电极相当于电源的___________极；（选填“正”或“负”）
(2)当光照较差、用户处于用电高峰时，光伏发电系统中的蓄电池应处于___________状态；（选填“充电”或“放电”）
(3)根据光伏发电系统结构图，你猜想逆变器的主要作用是___________；
(4)如果请你为一个家庭安装太阳能电池板，假设这个家庭的平均日用电量是10kWh，家庭所在地的平均日照时间是5h，太阳能电池板每平方米的平均输出功率为50W，为了满足这个家庭的用电需求，则需要安装的太阳能电池板的面积为___________。
21．太阳是人类能源的宝库，获得太阳能的方式有三种，分别是：①光热转换；②光电转换；③光化转换.其中太阳能热水器是通过_______方式获得内能的，太阳能电池板是通过_______方式利用太阳能的.（均选填题中的序号）
22．4月25日，随着国家能源集团青海公司大柴旦100万千瓦风光储项目现场42号风机叶轮缓缓转动，标志着国家能源集团青海公司首个大型风电项目正式投运，为实现“风光储”一体化能源基地建设再添关键拼图。风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成。风力发电利用的是风能，风能是清洁的、___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
23．4月25日，随着国家能源集团青海公司大柴旦100万千瓦风光储项目现场42号风机叶轮缓缓转动，标志着国家能源集团青海公司首个大型风电项目正式投运，为实现“风光储”一体化能源基地建设再添关键拼图。风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成。风力发电利用的是风能，风能是清洁的、___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
24．图是坐落在敦煌的、亚洲最大的熔盐塔式光热发电站，排列在沙漠戈壁上的定日镜有12000余面，每一面定日镜都可以自动调整角度，它们将不同时刻的太阳光___________（选填“反射”、“折射”或“直线传播”）到中间的集热塔顶；塔内的熔盐因为太阳光的照射而吸热升温，这一过程将太阳能转化为熔盐的___________。
参考答案
1．答案：C
解析：煤炭、石油和天然气是化石能源，它们是来自太阳辐射的能源，但它们是不可再生能源。风能、水能都是可再生能源，也都是来自太阳辐射的能源。故选C。
2．答案：D
解析：A.石油属于化石燃料，使用后不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A不符合题意；
B.天然气属于化石燃料，使用后不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故B不符合题意；
C.核燃料使用后不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故C不符合题意。
D.风能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。
3．答案：D
解析：太阳内部是一个巨大的核能火炉，每时每刻都在发生核聚变，释放出巨大的核能；因此太阳内部发生的是核聚变，且在发生聚变时向外释放出惊人的能量，故D正确，ABC错误。
故选D。
4．答案：A
解析：A.太阳是人类的“能源之母”，煤、石油、风能、水能等能源都间接来自太阳能，故A正确；
B.在太阳内部氢原子核在超高温下发生不可控的核聚变，释放出巨大的核能，故B错误；
C.太阳辐射包含可见光、紫外线、红外线等，紫外线可用于消毒，故C错误；
D.光导纤维利用光能传输信息的原理，传输过程光能的损耗比电在电线传导的损耗低得多，故D错误。
故选A。
5．答案：A
解析：核能不是来自太阳能，故A正确；石油、水能、风能来自太阳能，故BCD错误。
6．答案：C
解析：ABD.煤炭、石油、天然气在使用时会排放大量的二氧化碳、氮氧化物、粉尘等有害物质，不利于碳达峰、碳中和目标，故ABD不符合题意；
C.太阳能是可再生能源、清洁能源，在使用时不会产生二氧化碳等温室气体，有利于碳达峰、碳中和目标，故C符合题意。
故选C。
7．答案：D
解析：A.太阳能来自太阳内部的核聚变，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能，源源不断地向外界释放光和热。故A错误；
B.超导体是指在一定温度下电阻变为零的导体，目前超导体材料还不能广泛应用于太阳能电池板，太阳能电池板一般采用半导体材料制作，故B错误；
C.光电转化率是指在一定时间内，转化得到的电能与输入的光能的比值，它反映的是光能转化为电能的比例关系，即效率，而不是功率。故C错误；
D.可再生能源可以短时间内从自然界中源源不断地获取，太阳能是一种清洁、无污染的可再生能源，故D正确。
故选D。
8．答案：A
解析：A.钱学森是“两弹一星”元勋，被誉为“中国航天之父”“导弹之父”，直接参与并领导了我国导弹和航天事业，故A符合题意；
B.南仁东是“中国天眼”FAST工程的发起者及奠基人，主要贡献在现代天文学领域，与“两弹一星”无关，故B不符合题意；
C.张衡是东汉时期的天文学家，发明了地动仪，与“两弹一星”无关，故C不符合题意；
D.沈括是宋代科学家，著有《梦溪笔谈》，主要贡献在地理学、物理学等领域，与“两弹一星”无关，故D不符合题意。
故选A。
9．答案：D
解析：世间万物的生长都离不开太阳，其中沼气和石油是由动、植物遗体演变来的，其实都是由太阳能转化来的，所以A、B选项不符合题意；太阳辐射会导致地球表面大气的温度不均匀，空气流动从而形成风，就有了风能，C选项不符合题意；潮汐能是由于月球引力的变化导致海平面周期性地升降而产生的能源，不是由太阳能转化而成的，D选项符合题意故选D.
10．答案：C
解析：AD（×）核聚变是将质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核，在释放能量的过程中会有能量损失，利用率无法达到100%.B（×）C（√）该装置主要用于开展实验和技术研究，为未来核聚变反应堆的设计建造积累经验，代表我国在可控核聚变技术领域走在国际前列，但目前还没有实现可控核聚变的应用.
11．答案：B
解析：原子弹和核电站都是利用的核裂变，核电站控制链式反应的速度，原子弹不控制链式反应的速度，故B正确，A、C、D错误.
12．答案：A
解析：由题图可知，该反应为核裂变中的链式反应，可以用来制造原子弹；氢弹是利用核聚变的原理制成的；导弹、普通炮弹都没有用到核反应.故选A.
13．答案：B
解析：ACD.天然气、核能、石油在短时间内无法再生，是不可再生能源，故ACD不符合题意；
B.太阳能可以从自然界源源不断地获得，是可再生能源，故B符合题意。
故选B。
14．答案：A
解析：A.获取核能的方式：核聚变和核裂变；在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，“人造太阳”是通过核聚变释放巨大的能量，故A正确；
B.“奋斗者”号潜水艇通过改变自身重力来实现在海中上浮与下沉的，故B错误；
C.若行驶中的高铁所受的力全部消失，由牛顿第一定律可知，它将做匀速直线运动，故C错误；
D.神舟十六号飞船加速升空的过程中，质量不变，高度变大，动能变大，重力势能与动能都变大，故机械能变大，故D错误。
故选A。
15．答案：C
解析：A.“东方超环”（EAST）是世界领先的核聚变实验装置，其核心原理是核聚变，而不是核裂变，故A错误；
B.目前，“东方超环”还处于实验探索阶段，虽然取得了一些重要的科研成果，但距离实现商业化供电还有很长的路要走，面临着诸多技术难题和挑战，故B错误；
C.“东方超环”（EAST）的目标是通过实验探索可控核聚变技术，以模拟太阳内部的环境，最终实现可控核聚变发电，为人类提供清洁、可持续的能源，故C正确；
D.“东方超环”的目标是模拟太阳内部的环境，太阳内部发生的是核聚变反应，其环境特点是超高温和高压，但这里的压力并非地球核心的压力，而是太阳内部由于自身引力等因素形成的特殊高压环境，故D错误。
故选C。
16．答案：A
解析：A.钱学森是“两弹一星”元勋，被誉为“中国航天之父”“导弹之父”，直接参与并领导了我国导弹和航天事业，故A符合题意；
B.南仁东是“中国天眼”FAST工程的发起者及奠基人，主要贡献在现代天文学领域，与“两弹一星”无关，故B不符合题意；
C.张衡是东汉时期的天文学家，发明了地动仪，与“两弹一星”无关，故C不符合题意；
D.沈括是宋代科学家，著有《梦溪笔谈》，主要贡献在地理学、物理学等领域，与“两弹一星”无关，故D不符合题意。
故选A。
17．答案：核聚变
解析：太阳放出的能量是通过核聚变得到的，“新一代人造太阳”的能量产生原理与太阳发光发热相似，所以人造太阳是通过核聚变释放巨大能量。
18．答案：静止；聚变
解析：对接完成后，飞船与空间站的相对位置不再改变。以空间站为参照物，飞船的位置没有发生变化，所以飞船是静止的。
太阳内部发生的是氢原子核在超高温下聚变成氦原子核的反应，这种反应释放出巨大的能量，也就是核聚变反应。所以空间站配备的电池，其能量来源于太阳的核聚变反应释放的辐射能。
19．答案：(1)电子
(2)内
(3)靛、紫
(4)节能、环保
解析：(1)由短文内容可知，外光电效应是指光照射在物质表面时，激发电子逸出物质表面的现象，又称光电子发射效应。
(2)太阳能电池在工作时，受到光的照射，在物质内部产生电流，即电子未逸出物质，故太阳能电池应用的是内光电效应。
(3)从红光到紫光，光的频率是逐渐升高的，照射到物质表面能够产生光电效应，而比蓝光频率大的有靛、紫光，则靛、紫光照射该物质也一定能够产生光电效应。
(4)太阳能能够源源不断的从自然界得到的，不产生化石燃料燃烧的废气、废渣，对环境友好无污染。
20．答案：(1)正
(2)放电
(3)将直流电转换为交流电
(4)40
解析：(1)当适当频率的光照射PN结时，由于内建电场的作用，受激电子和空穴各自向相反的方向运动，电子收集到上电极，上电极聚集负电荷，相当于电源的负极；空穴收集到下电极，下电极相当于电源的正极。
(2)当光照较差、发电量不能满足用户需求时，控制器释放蓄电池中存储的电能供用户使用。由文中内容可知，当光照较差、用户处于用电高峰时，发电量不能满足用户需求，控制器释放蓄电池中存储的电能供用户使用，光伏发电系统中的蓄电池应处于放电状态。
(3)根据光伏发电系统结构图可知，直流电通过逆变器后变为交流电，所以逆变器的作用是将直流电转换为交流电。
(4)太阳能电池板每平方米5h获得的电能为
为了满足这个家庭的用电需求，则需要安装的太阳能电池板的面积为
21．答案：①；②
解析：太阳能热水器是将太阳能直接转化为内能的装置，是通过光热转换的方式获得内能的.太阳能电池板将太阳能转化为电能，是通过光电转换的方式利用太阳能的.
22．答案：可再生
解析：可再生能源是可以从自然界中源源不断地得到的能源；由于风能可以从自然界中源源不断地获取，所以风能是可再生能源。
23．答案：可再生
解析：可再生能源是可以从自然界中源源不断地得到的能源；由于风能可以从自然界中源源不断地获取，所以风能是可再生能源。
24．答案：反射；内能
解析：定日镜可以将不同时刻的太阳光始终聚集到中间的集热塔顶，利用了平面镜对光的反射作用。
塔内的熔盐吸收太阳光的热量，温度升高，内能增大；此过程将太阳能转化为熔盐的内能。