人教版物理九年级全册第二十二章《能源与可持续发展》
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考点 能源与可持续发展
1. 能源
(1)定义：能够为人类提供 的物质资源，常见的化石能源有 、 、 。
(2)分类：可以直接从自然界获取的能源叫 能源，如水能、风能等；无法从自然界直接获取，必须通过 的消耗才能得到的能源叫二次能源，如 。?
2. 原子结构：原子是由带 电的原子核和带负电的 组成，原子核又由带正电的
和不带电的 组成。?
3. 核能
(1)核能：原子核 或 时释放的能量。
(2)裂变：较大的原子核在受到 轰击后，变成两个中等大小的 ，同时释放出巨大能量的过程；核电站是利用 释放的核能，其核心设备是 。?
(3)聚变：质量很小的原子核在 下结合成新的原子核时释放的能量，氢弹是利用不加控制的 释放的核能。?
4. 太阳能
(1)产生：太阳能实质是 能，是太阳内部氢原子核在超高温下发生 时释放的能量。?
(2)利用：用集热器把水等物质 ，用太阳能电池把太阳能转化为 能。
5. 能源与可持续发展
(1)能量的转化和转移具有 。??
(2)能源分类
①不可再生能源：能源越用越少， 在短时期内从自然界得到补充，如化石能源、 能。
②可再生能源： 在自然界里源源不断地得到的能源，如 、风能等。?
(3)未来理想能源应满足的条件：必须足够 、足够便宜、相关的技术必须成熟，可以保证 使用，必须足够安全、清洁。??
同步练习 单元测试
一、选择题
1. 下列能源中属于可再生能源的是( )
A. 煤炭 B. 太阳能 C. 石油 D. 核能
2. 研究能源利用，实现可持续发展已成为21世纪世界各国共同的任务，能源按不同的方式可进行不同分类。下列四组能源中，能归入如图所示阴影部分的一组是( )
A. 煤炭、地热能、沼气
B. 太阳能、风能、海洋能
C. 水能、木柴、天然气
D. 石油、海洋能、核能
3. 有关“能源与可持续发展”的说法中正确的是( )
A. 能量是守恒的，故不会有能源危机
B. 能量的转移与转化具有方向性，如消耗掉的内能不能收集起来再利用，因此要节约能源
C. 因水能清洁、安全，因此修建水电站利用水能发电，有百利而无一害
D. 风能、水能、太阳能、核能都可以在自然界源源不断地得到，它们都是可再生能源
4. 图示为某市空气中PM2.5的来源分布图。PM2.5是指直径小于等于2.5 μm的颗粒物，其在空气中浓度越高，就代表空气污染越严重。为减少PM2.5排放量，改善空气质量，下列措施不可取的是( )
A. 植树造林，增大城市绿地面积
B. 开发使用太阳能、核能等新能源
C. 加大火力发电投入，扩大火力发电规模
D. 推行城市公共自行车系统，打造绿色交通
5. 下列说法不正确的是( )
A. 能量在转化过程中是守恒的，所以能源是“取之不尽，用之不竭”的
B. 植物的光合作用是将光能转化为化学能
C. 为节约能源，我们应该从小养成“人走灯关”的好习惯
D. 在能源的利用中，总会有一部分能量未被利用就损失了
6. 著名核物理学家、“两弹一星”功勋、中国“氢弹之父”于敏院士曾获得国家最高科学技术奖。以下说法中错误的是( )
A. 氢弹爆炸时释放出大量的核能
B. 氢弹爆炸运用了核聚变的原理
C. 核电站是运用核反应堆来控制链式反应的速度
D. 原子弹和核电站都是利用了可控核聚变释放的核能
7. 据《中国日报》中文网报道：天津农村推广光伏发电项目农家尝鲜“屋顶电站”，如图所示。光伏产业利用太阳能的最佳方式是光伏转换，利用光伏效应使太阳能照射到硅材料上产生电流直接发电。下列说法中正确的是( )
A. 光伏效应是将太阳能转化为电能
B. 太阳能是最理想的能源，没有缺点
C. 太阳能和电能都属于一次能源
D. 化石能源和太阳能都是取之不尽用之不竭的
8. 太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A. 图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B. 图乙中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能
C. 图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D. 图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能
9. 关于核电站、能量和能源，下列说法正确的是( )
A. 目前人类已建成的核电站，都是利用核聚变发电
B. 核电站的核废料可以直接堆放在露天垃圾场
C. 所有能量转化和转移过程，都遵循能量守恒定律
D. 水能、风能和太阳能都属于不可再生能源
10. 下列关于能源与可持续发展及信息的传递的叙述中正确的是( )
A. 太阳内部每时每刻都在发生裂变释放巨大的核能
B. 石油是可再生能源
C. 激光在光导纤维中始终沿直线传播
D. 合肥交通广播电台的频率是97.8 MHz，广播电台发射的电磁波是靠迅速变化的电流实现的
二、填空题
11. 微信是时下广为流行的一款手机软件，微信信息是手机利用 进行传播的。随着科技的发展，利用太阳能给手机电池充电已成为现实。太阳能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。?
12. “中国核司令”、中国“两弹一星”功勋奖章获得者程开甲院士于2018年11月17日因病在京逝世，享年101岁。程开甲院士参与研究的核能属于 (选填“可”或“不可”)再生能源，现在人们利用可控核能的途径是 。
13. 我国在南海北部神狐海域进行的可燃冰试开采已获得成功。我国可燃冰的总资源约是常规天然气、页岩气资源总和的两倍，它与天然气、石油一样，都是 (选填“可再生”或“不可再生”)能源；可燃冰燃烧时将化学能转化为 能。
14. 威海属于风力资源丰富的地区，有许多由风力发电机组成的“风车田”，发电机发电的过程是将其他形式的能________(选填“转移”或“转化”)成电能的过程。风能安全清洁，作为________(选填“可再生”或“不可再生”)能源是未来的理想能源之一。
15. 我国核动力潜艇“长城号”利用核反应堆中发生的 (选填“核裂变”或“核聚变”)提供动力。核能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)的新能源。潜艇在上浮过程中，尚未露出水面之前所受到的浮力大小 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
16. 如图是我国在宁夏建造的一座试验性发电站的示意图。阳光穿过透明的集热棚顶使棚内空气变热，热空气从烟囱中上冲，带动发电机发电。这种发电站利用的能源是 能，这种发电站________(选填“能”或“不能”)将获得的能量完全转化为电能。
17. 如图所示是利用太阳能电池工作的一种新型动力车，它上面的太阳能接收板的有效面积为8m2，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000 J，太阳能电池提供的电压为120 V，可供电动机正常工作的电流为10 A。
(1)太阳能属于 (选填“可”或“不可”)再生能源；?
(2)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是 ；?
(3)电动机正常工作时，将电能主要转化为 能，若转化效率是80%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是150 N，则该车匀速行驶的速度是 m/s。
18. 如图所示是核电站工作情况的方框图，请在空白方框内填写装置的种类并回答下列问题。
(1)核能是 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。?
(2)在汽轮机中，将蒸汽的内能转化为轮片的 能。
三、实验探究题
19. 《可再生能源法》这部法律不仅向人们展示了可再生能源对于未来社会生活的重大意义，同时，也为可再生能源未来的发展指出了更明确的方向。
(1)我国能源资源的基本特点可概括为六个字：“富煤、贫油、少气”，改变能源的生产和消费方式，开发和利用可再生、清洁的能源是我国必然的选择。在“石油、水能、电能、天然气、煤、太阳能”等能源中，属于可再生能源的是 ，属于二次能源的是 ，属于清洁能源的是 。?
(2)与不可再生能源相比，可再生能源的主要优点是(只要求写1条)： 。?
20. 如图所示，是一种太阳能热水器的示意图，A是集热器，B是储水容器。
(1)太阳光照射到太阳能集热器上，将太阳能转化为________能。
(2)在太阳光照射下，水将沿________时针方向运动，这是因为集热器中的水被太阳光晒热后密度________，向上运动形成流动的水流。
(3)图中C是辅助加热器，其作用是_________________________________________________。
(4)请在图中适当位置安上进水阀门和出水阀门，并说明选择位置的理由。
四、解答题
21. 人类利用太阳能的实质是将太阳能转化为其他形式的能。如图所示画出了太阳能转化的方框图，其中矩形表示太阳能的转化方式，椭圆表示转化的装置或物体，菱形表示由太阳能所转化的另一种形式的能，请在相应位置填入正确的术语。
22. 按照规定，我国载货车辆的轮胎对地面的压强应控制在7×105 Pa以内。某型号货车部分参数如表所示。王师傅在执行一次运输任务时，开着装满沙子的货车在一段平直的公路上匀速行驶15km。(g取10 N/kg，沙子的密度为2.4×103 kg/m3，燃油的热值为4.5×107 J/kg)
请解答该货车在本次运输过程中的下列问题：
(1)通过计算判断该货车是否超载？
(2)货车在这段公路上行驶时所受阻力为车总重的0.02倍，这段时间内货车牵引力所做的功是多少？
(3)货车在这一过程中消耗燃油4 kg，其热机效率是多少？
自重
6×104 N
车轮个数
10
每个轮胎触地面积
3×10－2 m2
车厢容积
10 m3
23. 如图是毕节市新农村建设中一道靓丽的风景—风光互补路灯，“有风无光”风力发电机发电，“有光无风”太阳能电池板发电，二者皆备时同时发电，并日夜蓄能，某型号的该路灯额定功率为50 W，太阳能电池板的面积为1 m2，平均输出功率为100 W，问：
(1)某“幸福村寨”安装这种“风光互补路灯”100盏，如每天路灯正常工作10 h，一月(30天)消耗的电能是多少？这些电能相当于完全燃烧多少千克的煤所放出的热量？(煤的热值为3.4×107 J/kg)(结果保留一位小数)
(2)若太阳能照射到电池板的辐射功率为800 J/(s·m2)(1 s内辐射在1 m2上的太阳能为800 J)，则太阳能电池板的光电转化效率为多少？
(3)从物理学的角度说出这种“风光互补路灯”的优点有哪些？(答两点即可)
参考答案
知识梳理 复习巩固
考点 1. (1)能量 煤 石油 天然气 (2)一次 一次能源 电能 2. 正 电子 质子 中子 3. (1)裂变 聚变 (2)中子 原子核 裂变 核反应堆 (3)超高温 聚变 4. (1)核 聚变 (2)加热 电 5. (1)方向性 (2)①不能 核 ②可以 太阳能 (3)丰富 大规模
同步练习 单元测试
1. B 【解析】煤炭、石油、核能消耗后不能在短时间内从自然界中得到补充，是不可再生能源，而太阳能是取之不尽、用之不竭的，可以从自然界中源源不断地得到，是可再生能源。
2. B 【解析】图中阴影部分说明这种能源同属于三种形式的能源，只是划分的标准不同，选项A中煤炭、选项C中木柴、天然气，选项D中石油均不属于新能源，只有选项B中太阳能、风能、海洋能满足图中三种能源的划分方式。
3. B 【解析】能量的转化、能量的转移，都是有方向性的，人们是在能量的转化和转移的过程中利用能量的，有些能量可以利用，而有些能量则不能，即能源的利用是有条件的，能源会越用越少，存在能源危机，所以需要节约能源，故选项A错误、B正确；水能清洁、安全，但修筑拦河坝建造水电站也会对沿河水域及环境造成影响，给河流通航造成影响等，因此不利影响也是存在的，故选项C错误；能够在自然界中源源不断地得到的能源称为可再生能源，如风能、水能、太阳能，而核能会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，所以属于不可再生能源，故选项D错误。
4. C 【解析】火力发电需要燃煤，会造成空气污染，不利于改善空气质量，故选项C中的措施不可取，其他选项中的措施都有利于改善空气质量，故可取。
5. A 【解析】尽管能量在转化过程中是守恒的，但能量的转移和转化具有方向性，有些能源一旦消耗便无法在短期内得到补充，所以能源并不是“取之不尽，用之不竭”的，故选项A错误。
6. D 【解析】核电站通过核反应堆来控制链式反应的速度，利用的是可控核裂变释放的核能，而原子弹利用的是不加控制的核裂变释放的核能，故选项D错误。
7. A 【解析】因为利用光伏效应使太阳光照射到硅材料上可产生电流直接发电，所以光伏效应是将太阳能直接转化为电能，选项A正确；太阳能有很多优点，但也有比较分散且受天气影响等缺点，选项B错误；电能不能从自然界中直接获取，需消耗其他能源才能获得，因而是二次能源，选项C错误；化石能源是直接从自然界获得的能源，用一点就少一点，短时间内不能从自然界中源源不断地得到，所以不是取之不尽用之不竭的，故选项D错误。
8. A 【解析】绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，储存在植物体内，故选项A正确；太阳能热水器中的水吸收太阳的辐射热，温度升高，内能增加，这是通过热传递的方式增加水的内能，故选项B错误；太阳能交通信号灯利用太阳能电池将太阳能转化为电能，在利用信号灯将电能转化为光能，故选项C错误；太阳能飞机通过太阳能电池将太阳能转化为电能，再通过电动机将电能转化为机械能，故选项D错误。
9. C 【解析】目前的核电站都是利用核裂变发电的，选项A错误；核电站的核废料仍具有高强度的核辐射，会造成核污染，故不能堆放在露天垃圾场，选项B错误；能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一，自然界中所有的能量转移和转化过程，都遵循能量守恒定律，选项C正确；水能、风能和太阳能可以在自然界里源源不断地得到，属于可再生能源，选项D错误。
10. D 【解析】太阳内部氢原子核在超高温作用下发生聚变，同时释放出大量的核能，选项A错误；石油使用后不能短时间内从自然界中得到补充，是不可再生能源，选项B错误；激光在光导纤维中经过多次反射传递信息，选项C错误；迅速变化的电流会在周围空间激起电磁波，选项D正确。
11. 电磁波 可再生 【解析】手机利用电磁波传递信息，所以手机上的微信信息也是利用电磁波进行传播的；太阳能能从自然界中源源不断地得到，是可再生能源。
12. 不可 裂变
13. 不可再生 内
14. 转化 可再生
15. 核裂变 不可再生 不变 【解析】核能不能从自然界中源源不断地得到补充，属于不可再生能源.原子核在裂变或聚变时会释放出巨大的能量，但现在能够实现安全利用的是可控的核裂变，所以核动力潜艇“长城号”利用核反应堆中发生的核裂变来提供动力.潜艇在上浮过程中，尚未露出水面之前，排开水的体积不变，水的密度不变，根据阿基米德原理可知，潜艇受到的水的浮力不变。
16. 太阳 不能
17. (1)可 (2)15% (3)机械 6.4 【解析】(1)太阳可源源不断地提供太阳能，因而太阳能是可再生能源；(2)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为η===15%；(3)电动机工作时的能量转化是电能转化为机械能，电动机工作时的机械功率为P机械=80%P总=80%×UI=80%×120V×10A=960 W，该车匀速行驶的速度为v===6.4 m/s。
18. 发电机 (1)不可再生 (2)动(机械) 【解析】从方框前后的信息可知，汽轮机是将内能转化为机械能，而后面是“输电线输出电能”，故方框内应填把机械能转化为电能的机器，即发电机；(1)核能消耗后，短时间内不能从自然界中得到补充，故核能为不可再生能源；(2)在汽轮机中，在蒸汽的作用下，轮片转动起来，获得了动能，故其能量的转化为内能转化为动能(或机械能)。
19. (1)水能、太阳能 电能 水能、太阳能
(2)对环境的污染较小
【解析】水能、太阳能既属于可再生能源，也属于清洁能源，电能属于二次能源，可再生能源对环境的污染较小。
20. 解：(1)内 (2)顺 变小 (3)在阴天或阳光不充足时用电加热方式使水温升高 (4)在封闭的环形管道的左下方安装进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安装出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充。
21. 光热转换 太阳能电池 化学能
【解析】太阳能在生活中一般都是转化为其他形式的能量进行使用的。目前，人们主要采用光转化为电或热的方式来开发、利用太阳能.通过太阳能集热器把太阳能转化为内能，属于光热转换；光电转换是指把太阳能转化为电能，比如太阳能电池可以把太阳能转化为电能；光化转换是指把太阳能转化为化学能，比如绿色植物的光合作用是将太阳能转化为化学能储存在植物的体内。
22. 解：(1)装满沙子时沙子的质量：m沙子＝ρ沙子V＝2.4×103 kg/m3×10 m3＝2.4×104 kg，沙子的重力：G沙子＝m沙子g＝2.4×104 kg×10 N/kg＝2.4×105 N；车对路面的压力：F＝G总＝G车＋G沙子＝6×104 N＋2.4×105 N＝3×105 N，受力面积：S＝10×3×10﹣2 m2＝0.3 m2，车对路面的压强：p＝＝＝1×106 Pa，因为1×106 Pa＞P最大＝7×105 Pa，所以该货车已经超载。
(2)货车受到的阻力：f＝0.02G总＝0.02×3×105 N＝6 000 N，货车的牵引力：F＝f＝6 000 N，牵引力做功：W＝Fs＝6 000 N×15×1 000 m＝9×107 J。
(3)燃油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝4 kg×4.5×107 J/kg＝1.8×108 J，货车的热机效率：η＝＝×100%＝50%。
23. 解：(1)安装100盏这种“风光互补路灯”的总功率：P＝100P1＝100×50 W＝5 000 W＝5 kW，正常工作一月(30天)的总时间：t＝30t1＝30×10 h＝300 h，安装100盏这种路灯一月(30天)消耗的电能：W＝Pt＝5 kW×300 h＝1 500 kW·h＝5.4×109 J，煤完全燃烧所放出的热量Q放＝W＝5.4×109 J，需要完全燃烧的煤的质量：m＝＝≈158.8 kg。
(2)太阳能照射到电池板的辐射功率为800 J/(s·m2)(即：1 s内辐射到1 m2上的太阳能W太＝800 J)，电池板1 s内平均输出电能：W电＝P输出t＝100 W×1 s＝100 J，则太阳能电池板的光电转化效率：η＝×100%＝×100%＝12.5%。
