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【同步练习】苏科版初三物理下册 第18章《 能源与可持续发展》培优测试卷
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这是一份【同步练习】苏科版初三物理下册 第18章《 能源与可持续发展》培优测试卷，共21页。
第十八章 能源与可持续发展
课后培优练级练
培优第一阶——基础过关练
1．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，关于能源、信息，下列说法正确的是（ ）
A．太阳能是可再生能源
B．石油作为当今世界的主要能源，是可再生能源
C．手机通信是利用电磁波来传递能量的
D．“北斗”导航是利用超声波进行定位和导航的
2．和平与发展是当今世界的主流，但是也存在某些不安定因素，加强国防建设有必要，下列有关说法正确的是（ ）
A．第二次世界大战末的1945年8月日美国在日本广岛投掷原子弹，原子弹是利用聚变的原理制成的
B．1976年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功，氢弹的威力比原子弹更大，氢弹是利用聚变的原理制成的
C．我国的第一座核电站是浙江嘉兴的秦山核电站，核电站是利用聚变获得的能量来发电的
D．核电非常清洁，没有污染
3．下列资源属于不可再生能源的是（ ）
①化石燃料；②核燃料；③水能；④风能。
A．①② B．②③ C．①③ D．③④
4．关于能量和能源，下列说法不正确的是（ ）
A．水力发电是将水的机械能转化为电能
B．电能是二次能源
C．煤、石油、天然气都是可再生能源
D．太阳释放的能量是核聚变产生的
5．下列有关能源、信息和材料的说法正确的是（ ）
A．核电站是利用核聚变来发电的
B．我国自主建立的北斗卫星定位系统，是用超声波传递信息的
C．光纤通信是光在光导纤维中多次发生折射来传递信息的
D．煤、石油和天然气是一次能源，也是不可再生能源
6．裂变：用中子_________较重的原子核，使其_________为较轻原子核的一种核反应。核反应堆中的链式反应是_________，原子弹的链式反应是不可控的。核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是_________反应。
7．如图，这是班里的“智多星”小明同学制作的一款由形状记忆合金、5根轻杆、转轮、转轴、热水设计而成的装置，他设想轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动；离开热水，叶片形状迅速恢复。由此转轮便可以永不停息地自主转动下去。你认为这个设想______（选填“能”或“不能”）实现，判断的依据是：______定律。
8．我国004型航母正在建造中，该航母将是中国首艘核动力航母。核动力航母利用核反应堆中发生的______（选填“核裂变”或“核聚变”）提供动力。产生电能提供给设备使用，电能属于______次能源。核能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
9．从发电站到用电地区，通常都有一段相当长的距离。为减少远距离输电中的电能损失，根据焦耳定律，就要尽可能地减小输电线中的_______， 因此在目前技术水平下要采用高电压输电。我国现在建成的核电站，都是利用_______方式来获取能量的（选填“核裂变”或“核聚变”）。
10．2020年6月22日，长征三号乙运载火箭搭载着北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射，标志着我国全面完成北斗全球卫星导航系统星座部署。燃料燃烧时，将_______转化为______能。能量转化过程中，能量的总和________（选填“增大”、“减小”或“不变”）的。
培优第二阶——拓展培优练
1．关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是（ ）
A．能量守恒定律只适用于能量的转化过程
B．给手机充电时是将电能转化为化学能
C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
2．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是
A．在自然界中不是所有能量都能利用
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的
C．不同温度的物体发生热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会相反
D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力
3．能量转化是自然界普遍的现象，下列选项中不正确的是
A． 水果电池 化学能→电能 B． 电磁感应 电能→机械能
C． 光合作用 光能→化学能 D． 钻木取火 机械能→内能
4．下列关于核能的说法中正确的是
A．物质是由原子组成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能
B．到目前为止，人类获得核能有两种途径，即原子核的裂变和聚变
C．原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成的
D．自然界只有在人为的条件下才会发生聚变
5．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另一个物体，那么能源危机产生的根本原因是（ ）
A．能量的转移和转化遵循守恒定律
B．人们在能量的转化或转移过程中利用能量
C．经转移或转化过程可利用的能量增加
D．能量的转移和转化具有方向性
6．普通白炽灯正常工作时消耗的电能有90％因发热而损失，而新型的LED灯（发光二极管）发光时几乎不发热，从而减小了电能的损失，成为科技创新的重要领域之一。下面有关普通白炽灯和LED灯工作过程的比较说法不正确的是（ ）
A．普通白炽灯正常工作时消耗的电能转化为光能和机械能
B．LED灯的发光原理是由电能直接转化为光能
C．普通白炽灯正常工作时消耗的电能主要转化为光能
D．LED灯提高了电能转化为光能的效率，有利于节约能源
7．关于太阳能的下列说法中错误的是（ ）
A．太阳能是可供人类利用的一种新能源，它是一次能源
B．太阳能分布广阔，获取方便，处处可利用
C．太阳能安全、清洁，利用太阳能不会给环境带来污染
D．对于人类来说，太阳能几乎可以说是一种取之不尽，用之不竭的永久性能源
8．小明的妹妹玩滑梯从最高点滑下，根据能量守恒定律，妹妹开始下滑时具有1500J的机械能，而滑到中点时她只剩下1300J的机械能，假设妹妹受到的摩擦力大小不变，那么到滑梯底部她的动能为_______J
9．现代生活中很多地方都利用了自动开关，如感应门可以自动开关，洗手池、卫生间可以自动出水、自动放水、自动吹干。其实这些自动开关都属于___________（“传感器”或“用电器”），它们的工作过程都是将光信息转化为___________信息。
10．汽车已进入寻常百姓家中，汽车主要以汽油为燃料，汽油属于______（可再生/不可再生）能源。若某汽油机飞轮转速为20r/s的汽车，在水平路面上行驶，则在1min内汽油机完成______个工作循环，对外做功______次；若汽车行驶过程中消耗汽油2kg，则这些汽油完全燃烧能放出______J的热量。在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过______的方式增加物体内能的，但转化得到的内能不可能再转化为机械能，这是因为能量的转化具有______性。（汽油的热值为4.6×107J/kg）
11．如图所示是我国开始启动研制的一款高速飞行列车，时速可达4000km/h。它利用同名磁极相互______的原理使得列车脱离地面，在低压真空仓内高速飞行，在真空仓的上表面分布有由______（填“半导体”或“超导体”）材料制成的硅光电池板，将光能转化为______为列车提供动力能源、硅光电池板产生的电能属于______（填“一次”或“二次”）能源。
12．中国“人造太阳”——大型核实验装置（ EAST）取得重大突破，奠定了我国在核聚变研究领域的世界领先地位。
（1）EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。这与我国正在运行的核电站获得核能的方式___________（填“相同”或“不同”）。结合成氦原子核时，带正电的氘、氚原子核间具有很强的静电___________（填“引”或“斥”）力。 在利用核能过程中，能量的转移和转化具有___________（填“ 方向”或“可逆”）性。
（2）EAST装置中，超导线圈中的强大___________（ 填“电压”或“电流”）产生强磁场，氘、氚原子核在磁力作用下被约束在真空室的环形轨道内运动，运动方向始终与磁力方向垂直。磁力对氘、氚原子核___________（填“做功”或“不做功”），该过程___________（填“能”或“不能”）说明磁力可以改变物体的运动状态。
13．早期的风光互补发电巧妙利用太阳光强时风速小，光弱时风速大的自然特点，使风能、光能互补，从而基本保证发电功率稳定。
（1）风机功率和风速的三次方成正比，风速加倍，其功率增加到原来的_______倍。光伏功率和光的辐射量有关，单位面积光能的功率叫光的辐射量， 其单位是_______；
（2）用风光互补发的电对额定功率P的用电器供电，风机功率为P1，光伏功率为 P2，当 P1+P2= _______时， 用电器正常工作。如图是某风光互补发电系统一段时间内功率变化的图线，在_______（选填“9”或“11”） 点钟左右，光伏功率最大。对于额定功率为 1kW的用电器，在13点～ 16点这段时间里，风光互补发的电 _______（选填“能”或“不能”）满足其工作。
培优第三阶——中考沙场点兵
1．下列各种能源中，属于不可再生能源的是（ ）
A．水能 B．风能 C．太阳能 D．核能
2．近年来，我国科技创新能力日益凸显，各种新技术、新能源、新材料、新装置等科技成果不断涌现。例如：2017年，我国海域“可燃冰”（天然气水合物）首次开采成功；2020年，深海潜水器“奋斗者”号实现海底水声定位；2021年，我国磁约束核聚变装置“东方超环”在7000万摄氏度下运行17.6分钟；2022年，冬奥园区无人驾驶车辆实现基于北斗提供的厘米级高精度定位服务……关于上述新科技成果，下列说法中正确的是（ ）
A．可燃冰属于可再生能源
B．“奋斗者”号水声定位主要是利用声音传递能量实现的
C．核聚变获得核能的方式与普通核电站一致
D．北斗卫星与汽车导航系统之间通过电磁波传播信号
3．科技是强国的支撑，以下所列我国取得的科技成就中，说法不正确的是（ ）
A．东汉时期《论衡》一书中所记载的“司南”，其在水平面自由静止时长柄指向北方
B．“两弹一星”元勋邓稼先毕生致力于核能开发，为我国国防事业作出了巨大贡献，其中的核技术原理也应用于当代的核能发电
C．医学专家钟南山对新冠病毒流行病学进行科学调查，发现飞沫、气溶胶流动会传播病毒，强调“戴好口罩”，口罩中的熔喷布具有静电吸附作用
D．航天员王亚平在太空授课中用实验表明，太空舱中水里的乒乓球不会受到浮力作用
4．近年来，我国在材料、能源等领域取得了辉煌的成就，下列说法正确的是（ ）
A．量子计算机中的电子器件都是由超导体制成
B．水力、风力、火力发电是不可再生能源的利用
C．新能源汽车的动力部件是畜电池，其工作原理与内燃机的工作原理相同
D．光纤通信，是利用光在纤维材料中多次反射传输信息的
5．能源危机已成为国际性问题，世界各国越来越重视节约能源。下列属于可再生能源的是（ ）
A．煤 B．石油 C．天然气 D．风能
6．社会的发展离不开能源、信息和材料，下列相关说法正确的是（ ）
A．图甲：石油是可再生能源 B．图乙：核电站利用核聚变发电
C．图丙：手机利用超声波传递信息 D．图丁：二极管具有单向导电性
7．水从高处流向低处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有___________，所以尽管能量是守恒的，我们仍然要节约能源。请列举一例可再生能源：___________。
8．2021年9月21日，我国大亚湾核电站已实现安全运营10000天，累计供电超3800亿度，等效减排效应相当干种植近90万公顷森林。核电站是利用反应堆发生________（选填“核裂变”或“核聚变”）发电的，反应堆的“水冷却系统”是利用_________（选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能的。
9．使用天然气烧水，天然气燃烧所消耗的___________能转化为水的内能。小明想测量家中利用天然气烧开一壶水的效率，他记录了水壶的容积、水的比热容和密度、当地水的沸点、天然气的热值、燃烧的天然气体积，还应记录___________就可完成测量。
10．开发和利用太阳能、核能等能源，要考虑可持续发展，既要满足当代人的需要，又要考虑后人的需求。太阳能是___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。目前核能是核电站通过控制___________（选填“核裂变”或“核聚变”）获得。
11．2022年3月23日，“太空教师”王亚平、叶光富、翟志刚在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。以地球为参照物，中国空间站是______的。空间站利用太阳能电池板获得的电能属于______次能源。
12．在生产和生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，属于可再生能源的是 ___________，实现“低碳生活”的途径之一是减少和控制 ___________的使用量。
13．如图是根据初中物理能源的有关内容绘制的知识结构图，线条表示知识间的逻辑联系，据此完成以下小题。
（1）化石能源和太阳能中属于可再生能源的是______；
（2）目前核电站发电，释放核能的方式是______；
（3）图中①为连接化石能源与太阳能之间的线条，②为连接核聚变与太阳能之间的线条，请任意选择其中一根线条说明它所表示的物理意义______。
答案与解析
课后培优练级练
培优第一阶——基础过关练
1．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，关于能源、信息，下列说法正确的是（ ）
A．太阳能是可再生能源
B．石油作为当今世界的主要能源，是可再生能源
C．手机通信是利用电磁波来传递能量的
D．“北斗”导航是利用超声波进行定位和导航的
【答案】A
【详解】A．可再生能源指的是在自然界可以循环再生，取之不尽，用之不竭的能源，属于可再生能源的有风能、水能、太阳能等，故A正确；B．石油作为当今世界的主要能源，不可能在短时间得到补充，因此是不可再生能源，故B错误；C．手机通信是利用电磁波来传递信息，而非传递能量，故C错误；D．超声波属于声波，不能在真空中传播，而电磁波可以在真空中传播，因此“北斗”导航定位应该利用电磁波工作，故D错误。故选A。
2．和平与发展是当今世界的主流，但是也存在某些不安定因素，加强国防建设有必要，下列有关说法正确的是（ ）
A．第二次世界大战末的1945年8月日美国在日本广岛投掷原子弹，原子弹是利用聚变的原理制成的
B．1976年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功，氢弹的威力比原子弹更大，氢弹是利用聚变的原理制成的
C．我国的第一座核电站是浙江嘉兴的秦山核电站，核电站是利用聚变获得的能量来发电的
D．核电非常清洁，没有污染
【答案】B
【详解】AB．获得核能主要有两种方式，可控的裂变和不可控的聚变，原子弹利用的是核裂变的原理，氢弹是利用聚变的原理制成的，故A错误，B正确；C．核电站需要用到可控的核反应堆，是利用裂变获得的能量来发电，故C错误；D．核能不属于洁净的能源，核能有污染，故D错误。故选B。
3．下列资源属于不可再生能源的是（ ）
①化石燃料；②核燃料；③水能；④风能。
A．①② B．②③ C．①③ D．③④
【答案】A
【详解】可再生能源指的是在自然界可以循环再生，取之不尽，用之不竭的能源。如水能、风能、太阳能等；不可再生资源指的是无法在短时间内再生的能源，核能、化石燃料利用完后短时间内无法再生，因此属于不可再生资源。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
4．关于能量和能源，下列说法不正确的是（ ）
A．水力发电是将水的机械能转化为电能
B．电能是二次能源
C．煤、石油、天然气都是可再生能源
D．太阳释放的能量是核聚变产生的
【答案】C
【详解】A．水力发电是利用水推动发电机发电，将水的机械能转化为电能，故A正确，不符合题意；B．二次能源指依靠一次能源来产生或制取的能源。水力发电可产生电能，因此电能是二次能源。故B正确，不符合题意；C．煤、石油、天然气用完后，短时间内都不会恢复，因此属于不可再生资源。故C错误，符合题意；D．太阳释放的能量是通过太阳内部剧烈的热核反应即核聚变产生的。故D正确，不符合题意。故选C。
5．下列有关能源、信息和材料的说法正确的是（ ）
A．核电站是利用核聚变来发电的
B．我国自主建立的北斗卫星定位系统，是用超声波传递信息的
C．光纤通信是光在光导纤维中多次发生折射来传递信息的
D．煤、石油和天然气是一次能源，也是不可再生能源
【答案】D
【详解】A．核裂变是可控的，故目前世界上的核电站都是利用原子核分裂时释放出的能量发电的，故A错误；B．北斗卫星定位系统是利用电磁波来传递信息的，故B错误C．光纤通信是利用激光在光导纤维中反射来传递信息的，故C错误；D．煤、石油和天然气可以直接利用，属于一次能源；在使用后不能源源不断地获得，属于不可再生资源，故D正确。故选D。
6．裂变：用中子_________较重的原子核，使其_________为较轻原子核的一种核反应。核反应堆中的链式反应是_________，原子弹的链式反应是不可控的。核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是_________反应。
【答案】 轰击 分裂 可控的 核裂变的可控链式反应
【详解】[1][2]裂变是用中子轰击较大的原子核，使其分裂成较轻原子核，从而释放出能量。、
[3][4]由于核裂变是可控的，故核电站中的核反应堆就是通过核裂变过程中释放核能带动发电机发电的；目前核电站是利用核裂变的可控链式反应时放出的核能来发电的。
7．如图，这是班里的“智多星”小明同学制作的一款由形状记忆合金、5根轻杆、转轮、转轴、热水设计而成的装置，他设想轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动；离开热水，叶片形状迅速恢复。由此转轮便可以永不停息地自主转动下去。你认为这个设想______（选填“能”或“不能”）实现，判断的依据是：______定律。
【答案】 不能 能量守恒
【详解】[1][2]由于能量的转化或转移具有方向性，如果不给它提供热水，消耗热能或者如果热水变成了冷水，它也就不转了，因此永动机违背了能量守恒定律。
8．我国004型航母正在建造中，该航母将是中国首艘核动力航母。核动力航母利用核反应堆中发生的______（选填“核裂变”或“核聚变”）提供动力。产生电能提供给设备使用，电能属于______次能源。核能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
【答案】 核裂变 二 不可再生
【详解】[1]核动力航母利用核反应堆中发生的核裂变提供动力。
[2]电能是通过消耗其他能源获得的，是二次能源。
[3]核能短期内不能从自然界得到补充，它属于不可再生能源。
9．从发电站到用电地区，通常都有一段相当长的距离。为减少远距离输电中的电能损失，根据焦耳定律，就要尽可能地减小输电线中的_______， 因此在目前技术水平下要采用高电压输电。我国现在建成的核电站，都是利用_______方式来获取能量的（选填“核裂变”或“核聚变”）。
【答案】 电流 核裂变
【详解】[1]为减少远距离输电中因导体发热而造成的电能损失，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，在导线电阻和通电时间一定时，就要尽可能地减小输电线中的电流；在输出功率不变的情况下，根据P=UI可知，提高电压能减小电路中的电流，因此在目前技术水平下要采用高电压输电。
[2]根据核电站发电的原理可知，核电站是利用可控的核裂变提供的核能来发电的。
10．2020年6月22日，长征三号乙运载火箭搭载着北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射，标志着我国全面完成北斗全球卫星导航系统星座部署。燃料燃烧时，将_______转化为______能。能量转化过程中，能量的总和________（选填“增大”、“减小”或“不变”）的。
【答案】 化学 内 不变
【详解】[1][2]燃料燃料时放出热量，将自身化学能转化为内能。
[3]火箭升空时，燃料将化学能转化为内能，再通过发动机将内能转化为机械能，根据能量守恒定律可知，在能量转化过程中，能量的总和保持不变。
培优第二阶——拓展培优练
1．关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是（ ）
A．能量守恒定律只适用于能量的转化过程
B．给手机充电时是将电能转化为化学能
C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
【答案】B
【详解】A．能量守恒定律也适用于能量转移的情形。故A错误；B．充电时，消耗电能，电池内部发生化学反应，是将电能转化为化学能。故B正确；C．摩擦生热没有创造热，是将机械能转化为内能，使物体温度升高。故C错误；D．能量的转化和转移是具有方向性的，不是所有的能量都可以利用。故D错误。故选B。
2．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是
A．在自然界中不是所有能量都能利用
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的
C．不同温度的物体发生热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会相反
D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力
【答案】D
【详解】A. 因为能量的转移和转化具有方向性，在自然界中不是所有能量都能利用，如海水的内能无法利用，故A正确；B. 能量的利用是有条件的，也是有代价的，如内能的转移只能由高温物体到低温物体，且传统能量的使用造成了环境的严重污染，故B正确；C. 热传递的唯一条件是存在温度差，所以不同温度的物体发生热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会相反，故C正确；D. 汽车刹车时，车的动能转化为内能，但这些内能不能再收集起来利用，说明能量的转化具有方向性，故D错误；故选D．
【点睛】理解能的转移、转化及能量守恒的规律，虽然能的总量不变，但由于能量的转移和转化具有方向性，使用过后的能量不能再自发的回到原来的形式再次利用．
3．能量转化是自然界普遍的现象，下列选项中不正确的是
A． 水果电池 化学能→电能 B． 电磁感应 电能→机械能
C． 光合作用 光能→化学能 D． 钻木取火 机械能→内能
【答案】B
【详解】A. 水果电阻与其它化学电池对外供电时的的能量转化过程相同，由化学能转换为电能，故A正确；B. 电磁感应现象中，外力使导体切割磁感线运动，获得了电能，机械能转化为电能，故B错误；C. 光合作用过程中，太阳能，即光能转化为化学能，故C正确；D. 钻木取火过程，消耗了机械能，获得了内能，物体温度升高，所以机械能转化为内能，故D正确；故选B．
【点睛】注意分清楚研究电磁感应和磁场对通电导线作用力的两个原理，从能的转化看，两者是相反的，即电磁感应现象中将机械能转化为电能，而磁场对通电导线的作用力，将电能转化为机械能．
4．下列关于核能的说法中正确的是
A．物质是由原子组成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能
B．到目前为止，人类获得核能有两种途径，即原子核的裂变和聚变
C．原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成的
D．自然界只有在人为的条件下才会发生聚变
【答案】B
【详解】A、核能是人们在近几十年里发现和利用的新能源虽然各种物质的原子里都有原子核，但在通常情况下并不能释放能量只有当原子核发生改变--裂变和聚变时才伴随巨大的能量变化，故A错误；B、到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变，故B正确；C、原子弹是利用核裂变原理，氢弹是核聚变，故C错误；D、宇宙中的恒星，在其生命的大部分时间里，都在进行着核聚变，特别氢核的聚变，是恒星释放能量的主要形式，故D错误．故选B．
5．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另一个物体，那么能源危机产生的根本原因是（ ）
A．能量的转移和转化遵循守恒定律
B．人们在能量的转化或转移过程中利用能量
C．经转移或转化过程可利用的能量增加
D．能量的转移和转化具有方向性
【答案】D
【详解】能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会由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，即能量是守恒的，之所以还会有能源危机的问题，是因为能量的转移和转化是有方向性的，即能量转化为另一种形式后，不会再自发的转化回来，而不能被人们再利用，故ABC不符合题意，D符合题意。选选D。
6．普通白炽灯正常工作时消耗的电能有90％因发热而损失，而新型的LED灯（发光二极管）发光时几乎不发热，从而减小了电能的损失，成为科技创新的重要领域之一。下面有关普通白炽灯和LED灯工作过程的比较说法不正确的是（ ）
A．普通白炽灯正常工作时消耗的电能转化为光能和机械能
B．LED灯的发光原理是由电能直接转化为光能
C．普通白炽灯正常工作时消耗的电能主要转化为光能
D．LED灯提高了电能转化为光能的效率，有利于节约能源
【答案】C
【详解】AC．白炽灯是将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源。大部分白炽灯会把消耗能量中的90%转化成无用的热能，只少于10%的能量会成为光，所以普通白炽灯正常工作时消耗的电能主要转化为热能，故AC说法错误，符合题意；BD．新型的LED灯（发光二极管）发光时几乎不发热，将电能直接转化为光能，提高了电能转化为光能的效率，有利于节约能源，故BD说法正确，不符合题意。
故选AC。
7．关于太阳能的下列说法中错误的是（ ）
A．太阳能是可供人类利用的一种新能源，它是一次能源
B．太阳能分布广阔，获取方便，处处可利用
C．太阳能安全、清洁，利用太阳能不会给环境带来污染
D．对于人类来说，太阳能几乎可以说是一种取之不尽，用之不竭的永久性能源
【答案】B
【详解】A．太阳能是可供人类利用的一种新型能源，属于一次能源；故A正确，不符合题意；
B．太阳能到达地面的功率不稳定，它随气候和季节的变化而变化，故B错误，符合题意；
CD．太阳能是一种清洁、无污染、可再生能源，储量非常大，是一种取之不尽用之不竭的永久能源，在现代生活、技术中有着广泛的应用；故CD正确，不符合题意。故选B。
8．小明的妹妹玩滑梯从最高点滑下，根据能量守恒定律，妹妹开始下滑时具有1500J的机械能，而滑到中点时她只剩下1300J的机械能，假设妹妹受到的摩擦力大小不变，那么到滑梯底部她的动能为_______J
【答案】1100
【详解】由于下滑过程中摩擦阻力的大小不变，滑动过程中妹妹克服摩擦做功，机械能转化成内能，转化成的内能
在滑梯下半程，妹妹克服摩擦做的功与前半程相同，有同样多的机械能转化为内能，即
整个过程机械能转化为内能为
所以滑到滑梯底端时，他还剩下的机械能为
在底端，他的重力势能为零，所剩下的机械能即为他的动能，到滑梯底部她的动能为1100J。
9．现代生活中很多地方都利用了自动开关，如感应门可以自动开关，洗手池、卫生间可以自动出水、自动放水、自动吹干。其实这些自动开关都属于___________（“传感器”或“用电器”），它们的工作过程都是将光信息转化为___________信息。
【答案】 传感器 电
【详解】[1][2]现代生活中很多地方都利用了自动开关，这些自动开关都属于光电传感器。它们的工作过程都是将光信息转化电信息。
10．汽车已进入寻常百姓家中，汽车主要以汽油为燃料，汽油属于______（可再生/不可再生）能源。若某汽油机飞轮转速为20r/s的汽车，在水平路面上行驶，则在1min内汽油机完成______个工作循环，对外做功______次；若汽车行驶过程中消耗汽油2kg，则这些汽油完全燃烧能放出______J的热量。在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过______的方式增加物体内能的，但转化得到的内能不可能再转化为机械能，这是因为能量的转化具有______性。（汽油的热值为4.6×107J/kg）
【答案】 不可再生 600 600 9.2×107 做功 方向
【详解】[1]汽油是一种化石能源，故在短期内无法再生，是不可再生能源。
[2]汽油机飞轮的转速为20r/s，则在1min内转动的圈数是20×60=1200转
因为四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，所以此时共完成冲程1200×2=2400个
由于1个工作循环中包括4个冲程，所以完成工作循环个
[3]由于1个工作循环中对外做功1次，所以600个工作循环对外做功600次。
[4] 2kg汽油完全燃烧产生的热量为Q放=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J
[5]刹车片发热，是刹车片克服摩擦做功，使刹车片的内能增加、温度升高，是通过做功途径改变物体内能。
[6]电灯发光、汽车制动过程中产生的内能散失在空气中，无法自动转化为电能或机械能，这些现象均说明能量的转化是具有方向性的。
11．如图所示是我国开始启动研制的一款高速飞行列车，时速可达4000km/h。它利用同名磁极相互______的原理使得列车脱离地面，在低压真空仓内高速飞行，在真空仓的上表面分布有由______（填“半导体”或“超导体”）材料制成的硅光电池板，将光能转化为______为列车提供动力能源、硅光电池板产生的电能属于______（填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 排斥 半导体 电能 二次
【详解】[1]磁悬浮列车的原理是同名磁极相互排斥。
[2]硅是一种半导体材料，硅光电池板是由半导体材料制成的。
[3]高速飞行列车是靠电能提供动力的，所以硅光电池板，将光能转化为电能。
[4]硅光电池板的电能是通过转化来的，所以属于二次能源。
12．中国“人造太阳”——大型核实验装置（ EAST）取得重大突破，奠定了我国在核聚变研究领域的世界领先地位。
（1）EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。这与我国正在运行的核电站获得核能的方式___________（填“相同”或“不同”）。结合成氦原子核时，带正电的氘、氚原子核间具有很强的静电___________（填“引”或“斥”）力。 在利用核能过程中，能量的转移和转化具有___________（填“ 方向”或“可逆”）性。
（2）EAST装置中，超导线圈中的强大___________（ 填“电压”或“电流”）产生强磁场，氘、氚原子核在磁力作用下被约束在真空室的环形轨道内运动，运动方向始终与磁力方向垂直。磁力对氘、氚原子核___________（填“做功”或“不做功”），该过程___________（填“能”或“不能”）说明磁力可以改变物体的运动状态。
【答案】 不同 斥力 方向 电流 不做功 能
【详解】（1）[1]核电站是利用核能发电，利用了核裂变原理。它的核心设备是核反应堆。核反应堆中发生的链式反应，是可加控制的。与氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核的核聚变方式不同。
[2]由于同种电荷相互排斥，故带正电的氘、氚原子核间具有很强的静电斥力。
[3]能量转化具有方向性，在利用能量的过程中有能量耗散，耗散的能量不可再利用，所以我们要节约能源。
（2）[4]奥斯特实验表明通电导体周围存在着磁场，EAST装置中，超导线圈中的强大电流产生强磁场，强磁场产生强磁力约束氘、氚原子核在真空室的环形轨道内运动。
[5]由材料知，氘、氚原子核运动方向始终与磁力方向垂直，没有在磁力方向上移动距离，故磁力对氘、氚原子核不做功。
[6]氘、氚原子核在磁力作用下被约束在真空室的环形轨道内运动，运动方向时刻在变化，故该过程能说明磁力可以改变物体的运动状态。
13．早期的风光互补发电巧妙利用太阳光强时风速小，光弱时风速大的自然特点，使风能、光能互补，从而基本保证发电功率稳定。
（1）风机功率和风速的三次方成正比，风速加倍，其功率增加到原来的_______倍。光伏功率和光的辐射量有关，单位面积光能的功率叫光的辐射量， 其单位是_______；
（2）用风光互补发的电对额定功率P的用电器供电，风机功率为P1，光伏功率为 P2，当 P1+P2= _______时， 用电器正常工作。如图是某风光互补发电系统一段时间内功率变化的图线，在_______（选填“9”或“11”） 点钟左右，光伏功率最大。对于额定功率为 1kW的用电器，在13点～ 16点这段时间里，风光互补发的电 _______（选填“能”或“不能”）满足其工作。
【答案】 8 W/m2 P 11 能
【详解】（1）[1] 风机功率和风速的三次方成正比，则可得P风=kv3
当风速变为原来的两倍时P风′=k(2v)3=8kv3
因此，风速加倍，其功率增加到原来的8倍。
[2]功率的单位是瓦特(W)，面积的单位是平方米(m2)，故光辐射量的单位是W/m2。
（2）[3]用电器正常工作时，总功率等于风机功率和光伏功率的和，即P=P1+P2
[4] 由图像可知，11点钟左右，光伏功率最大。
[5]我们把13点～16点期间，某一时刻图像上的风机功率和光伏功率加起来就是可以提供的总功率，观察图像可知这段时间里，风光互补发的电可以满足工作需要。
培优第三阶——中考沙场点兵
1．下列各种能源中，属于不可再生能源的是（ ）
A．水能 B．风能 C．太阳能 D．核能
【答案】D
【详解】水能、风能和太阳能短期内能从大自然得到补充，是可再生能源，而核能短期内不能从大自然得到补充，是不可再生能源，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
2．近年来，我国科技创新能力日益凸显，各种新技术、新能源、新材料、新装置等科技成果不断涌现。例如：2017年，我国海域“可燃冰”（天然气水合物）首次开采成功；2020年，深海潜水器“奋斗者”号实现海底水声定位；2021年，我国磁约束核聚变装置“东方超环”在7000万摄氏度下运行17.6分钟；2022年，冬奥园区无人驾驶车辆实现基于北斗提供的厘米级高精度定位服务……关于上述新科技成果，下列说法中正确的是（ ）
A．可燃冰属于可再生能源
B．“奋斗者”号水声定位主要是利用声音传递能量实现的
C．核聚变获得核能的方式与普通核电站一致
D．北斗卫星与汽车导航系统之间通过电磁波传播信号
【答案】D
【详解】A．可燃冰属于化石能源，在开发利用后不会在短时间内从自然界产生，属于不可再生能源，故A错误；B．水声定位主要是利用声音传递信息实现的，故B错误；C．聚变获得核能的方式是核聚变，普通核电站获得核能的方式是核裂变，故C错误；D．卫星与地面系统是通过电磁波来交互信息的，电磁波能够在真空中传播，故D正确。故选D。
3．科技是强国的支撑，以下所列我国取得的科技成就中，说法不正确的是（ ）
A．东汉时期《论衡》一书中所记载的“司南”，其在水平面自由静止时长柄指向北方
B．“两弹一星”元勋邓稼先毕生致力于核能开发，为我国国防事业作出了巨大贡献，其中的核技术原理也应用于当代的核能发电
C．医学专家钟南山对新冠病毒流行病学进行科学调查，发现飞沫、气溶胶流动会传播病毒，强调“戴好口罩”，口罩中的熔喷布具有静电吸附作用
D．航天员王亚平在太空授课中用实验表明，太空舱中水里的乒乓球不会受到浮力作用
【答案】A
【详解】A．司南利用地磁场对磁体有力的作用来指示南北方向的，最早的指南针“司南”静止时它的长柄指向南方，故A错误，符合题意；B．“两弹一星”的原理是核聚变和核裂变，目前核电站利用核裂变来发电，故B正确，不符合题意；C．熔喷层通过静电吸附病毒的原理是带电体能够吸引轻小物体，所以经过处理的熔喷布带有大量静电，利用静电的吸附作用能提高防护效果，故C正确，不符合题意。D．浮力是由液体中的压强差产生的，而液体压强的产生，正是由于液体受到了重力的作用和具有流动性。在太空中，由于处于失重状态，液体不再具有压强，因此也无法产生浮力，所以浸没在水里的乒乓球没有受到浮力作用，故D正确，不符合题意。故选A。
4．近年来，我国在材料、能源等领域取得了辉煌的成就，下列说法正确的是（ ）
A．量子计算机中的电子器件都是由超导体制成
B．水力、风力、火力发电是不可再生能源的利用
C．新能源汽车的动力部件是畜电池，其工作原理与内燃机的工作原理相同
D．光纤通信，是利用光在纤维材料中多次反射传输信息的
【答案】D
【详解】A．量子计算机中的电子器件主要是由半导体材料制成的，故A错误；B．水力发电、风力发电属于可再生能源的利用，火力发电属于不可再生能源的利用，故B错误；C．新能源汽车的动力部件是畜电池，是将电能转化机械能，而内燃机的工作原理是将内能转化为机械能，故C错误；D．光纤通信是以光波作为信息载体，利用光在纤维材料中多次反射传输信息的，故D正确。故选D。
5．能源危机已成为国际性问题，世界各国越来越重视节约能源。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
【详解】ABC．煤、石油、天然气在短时间内不能再生，是不可再生能源，故ABC不符合题意；D．风能，可以源源不断地在自然界中获得，是可再生能源，故D符合题意。
6．社会的发展离不开能源、信息和材料，下列相关说法正确的是（ ）
A．图甲：石油是可再生能源 B．图乙：核电站利用核聚变发电
C．图丙：手机利用超声波传递信息 D．图丁：二极管具有单向导电性
【答案】D
【详解】A．短时间内不能从自然界得到补充的能源称为不可再生能源，煤、石油、天然气都是不可再生能源，故A错误；B．核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故B错误；C．手机是利用电磁波来传递信息的，超声波不能在真空中传播，故C错误；D．二极管具有单向导电性，只有正向连入电路时，二极管才能发光，故D正确。故选D。
7．水从高处流向低处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有___________，所以尽管能量是守恒的，我们仍然要节约能源。请列举一例可再生能源：___________。
【答案】 方向性（不可逆性） 风能（水能、太阳能、潮汐能等，）
【详解】[1][2]水在高处时，由于位置较高，所以高处的水具有较大的重力势能，当水流向低处时，由于水的流速加快，所处的位置降低，所以水具有的动能增加，重力势能减小，因此“水往低处流”是将重力势能转化为动能；水从高处流向低处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有方向性。比较常见的可再生能源有太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。
8．2021年9月21日，我国大亚湾核电站已实现安全运营10000天，累计供电超3800亿度，等效减排效应相当干种植近90万公顷森林。核电站是利用反应堆发生________（选填“核裂变”或“核聚变”）发电的，反应堆的“水冷却系统”是利用_________（选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能的。
【答案】 核裂变 热传递
【详解】[1]核电站是利用反应堆发生可控制的核裂变来提供能量发电的。
[2]反应堆用冷水冷却是利用热传递的方式改变物体的内能。
9．使用天然气烧水，天然气燃烧所消耗的___________能转化为水的内能。小明想测量家中利用天然气烧开一壶水的效率，他记录了水壶的容积、水的比热容和密度、当地水的沸点、天然气的热值、燃烧的天然气体积，还应记录___________就可完成测量。
【答案】 化学 初温
【详解】[1]使用天然气烧水，天然气燃烧时释放化学能，通过热传递转化为水的内能。
[2]测量家中利用天然气烧开一壶水的效率，小明需要计算天然气燃烧产生的热量和水吸收的热量，利用计算出效率；由天然气的热值、燃烧的天然气体积可以计算出；水壶的容积、水的密度可以得到水的质量m，要计算出，除了水的比热容、当地水的沸点，还应记录水的初温。
10．开发和利用太阳能、核能等能源，要考虑可持续发展，既要满足当代人的需要，又要考虑后人的需求。太阳能是___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。目前核能是核电站通过控制___________（选填“核裂变”或“核聚变”）获得。
【答案】 可再生 核裂变
【详解】[1]太阳能是能够不断的得到补充以供使用的一次能源，是可再生能源。
[2]核能是核电站通过控制重核裂变获得的，是可以控制的，氢弹和太阳内部发生的是核聚变。
11．2022年3月23日，“太空教师”王亚平、叶光富、翟志刚在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。以地球为参照物，中国空间站是______的。空间站利用太阳能电池板获得的电能属于______次能源。
【答案】 运动 二次
【详解】[1]以地球为参照物，中国空间站相对于地球的位置发生了变化，所以是运动的。
[2]可以从自然界直接获取的能源叫一次能源，不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源。电能不能从自然界直接获得，必须通过消耗其它能源才能获得，属于二次能源。
12．在生产和生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，属于可再生能源的是 ___________，实现“低碳生活”的途径之一是减少和控制 ___________的使用量。
【答案】 太阳能 不可再生能源
【详解】[1]像水能、风能、太阳能、生物质能等都是能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源。在生产和生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，属于可再生能源的是太阳能。
[2]实现“低碳生活”的途径之一是减少和控制不可再生能源的使用量，可减少碳排放，减小空气污染。
13．如图是根据初中物理能源的有关内容绘制的知识结构图，线条表示知识间的逻辑联系，据此完成以下小题。
（1）化石能源和太阳能中属于可再生能源的是______；
（2）目前核电站发电，释放核能的方式是______；
（3）图中①为连接化石能源与太阳能之间的线条，②为连接核聚变与太阳能之间的线条，请任意选择其中一根线条说明它所表示的物理意义______。
【答案】 太阳能 核裂变 见解析
【详解】（1）[1]化石能源不可在短时间内形成，属于不可再生能源，太阳能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源。
（2）[2]目前核电站都是利用核裂变释放的核能发电的。
（3）[3]①化石能源间接的来源于太阳能；②太阳能来自太阳内部核聚变产生的能量。
第十八章 能源与可持续发展
课后培优练级练
培优第一阶——基础过关练
1．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，关于能源、信息，下列说法正确的是（ ）
A．太阳能是可再生能源
B．石油作为当今世界的主要能源，是可再生能源
C．手机通信是利用电磁波来传递能量的
D．“北斗”导航是利用超声波进行定位和导航的
2．和平与发展是当今世界的主流，但是也存在某些不安定因素，加强国防建设有必要，下列有关说法正确的是（ ）
A．第二次世界大战末的1945年8月日美国在日本广岛投掷原子弹，原子弹是利用聚变的原理制成的
B．1976年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功，氢弹的威力比原子弹更大，氢弹是利用聚变的原理制成的
C．我国的第一座核电站是浙江嘉兴的秦山核电站，核电站是利用聚变获得的能量来发电的
D．核电非常清洁，没有污染
3．下列资源属于不可再生能源的是（ ）
①化石燃料；②核燃料；③水能；④风能。
A．①② B．②③ C．①③ D．③④
4．关于能量和能源，下列说法不正确的是（ ）
A．水力发电是将水的机械能转化为电能
B．电能是二次能源
C．煤、石油、天然气都是可再生能源
D．太阳释放的能量是核聚变产生的
5．下列有关能源、信息和材料的说法正确的是（ ）
A．核电站是利用核聚变来发电的
B．我国自主建立的北斗卫星定位系统，是用超声波传递信息的
C．光纤通信是光在光导纤维中多次发生折射来传递信息的
D．煤、石油和天然气是一次能源，也是不可再生能源
6．裂变：用中子_________较重的原子核，使其_________为较轻原子核的一种核反应。核反应堆中的链式反应是_________，原子弹的链式反应是不可控的。核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是_________反应。
7．如图，这是班里的“智多星”小明同学制作的一款由形状记忆合金、5根轻杆、转轮、转轴、热水设计而成的装置，他设想轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动；离开热水，叶片形状迅速恢复。由此转轮便可以永不停息地自主转动下去。你认为这个设想______（选填“能”或“不能”）实现，判断的依据是：______定律。
8．我国004型航母正在建造中，该航母将是中国首艘核动力航母。核动力航母利用核反应堆中发生的______（选填“核裂变”或“核聚变”）提供动力。产生电能提供给设备使用，电能属于______次能源。核能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
9．从发电站到用电地区，通常都有一段相当长的距离。为减少远距离输电中的电能损失，根据焦耳定律，就要尽可能地减小输电线中的_______， 因此在目前技术水平下要采用高电压输电。我国现在建成的核电站，都是利用_______方式来获取能量的（选填“核裂变”或“核聚变”）。
10．2020年6月22日，长征三号乙运载火箭搭载着北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射，标志着我国全面完成北斗全球卫星导航系统星座部署。燃料燃烧时，将_______转化为______能。能量转化过程中，能量的总和________（选填“增大”、“减小”或“不变”）的。
培优第二阶——拓展培优练
1．关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是（ ）
A．能量守恒定律只适用于能量的转化过程
B．给手机充电时是将电能转化为化学能
C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
2．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是
A．在自然界中不是所有能量都能利用
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的
C．不同温度的物体发生热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会相反
D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力
3．能量转化是自然界普遍的现象，下列选项中不正确的是
A． 水果电池 化学能→电能 B． 电磁感应 电能→机械能
C． 光合作用 光能→化学能 D． 钻木取火 机械能→内能
4．下列关于核能的说法中正确的是
A．物质是由原子组成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能
B．到目前为止，人类获得核能有两种途径，即原子核的裂变和聚变
C．原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成的
D．自然界只有在人为的条件下才会发生聚变
5．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另一个物体，那么能源危机产生的根本原因是（ ）
A．能量的转移和转化遵循守恒定律
B．人们在能量的转化或转移过程中利用能量
C．经转移或转化过程可利用的能量增加
D．能量的转移和转化具有方向性
6．普通白炽灯正常工作时消耗的电能有90％因发热而损失，而新型的LED灯（发光二极管）发光时几乎不发热，从而减小了电能的损失，成为科技创新的重要领域之一。下面有关普通白炽灯和LED灯工作过程的比较说法不正确的是（ ）
A．普通白炽灯正常工作时消耗的电能转化为光能和机械能
B．LED灯的发光原理是由电能直接转化为光能
C．普通白炽灯正常工作时消耗的电能主要转化为光能
D．LED灯提高了电能转化为光能的效率，有利于节约能源
7．关于太阳能的下列说法中错误的是（ ）
A．太阳能是可供人类利用的一种新能源，它是一次能源
B．太阳能分布广阔，获取方便，处处可利用
C．太阳能安全、清洁，利用太阳能不会给环境带来污染
D．对于人类来说，太阳能几乎可以说是一种取之不尽，用之不竭的永久性能源
8．小明的妹妹玩滑梯从最高点滑下，根据能量守恒定律，妹妹开始下滑时具有1500J的机械能，而滑到中点时她只剩下1300J的机械能，假设妹妹受到的摩擦力大小不变，那么到滑梯底部她的动能为_______J
9．现代生活中很多地方都利用了自动开关，如感应门可以自动开关，洗手池、卫生间可以自动出水、自动放水、自动吹干。其实这些自动开关都属于___________（“传感器”或“用电器”），它们的工作过程都是将光信息转化为___________信息。
10．汽车已进入寻常百姓家中，汽车主要以汽油为燃料，汽油属于______（可再生/不可再生）能源。若某汽油机飞轮转速为20r/s的汽车，在水平路面上行驶，则在1min内汽油机完成______个工作循环，对外做功______次；若汽车行驶过程中消耗汽油2kg，则这些汽油完全燃烧能放出______J的热量。在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过______的方式增加物体内能的，但转化得到的内能不可能再转化为机械能，这是因为能量的转化具有______性。（汽油的热值为4.6×107J/kg）
11．如图所示是我国开始启动研制的一款高速飞行列车，时速可达4000km/h。它利用同名磁极相互______的原理使得列车脱离地面，在低压真空仓内高速飞行，在真空仓的上表面分布有由______（填“半导体”或“超导体”）材料制成的硅光电池板，将光能转化为______为列车提供动力能源、硅光电池板产生的电能属于______（填“一次”或“二次”）能源。
12．中国“人造太阳”——大型核实验装置（ EAST）取得重大突破，奠定了我国在核聚变研究领域的世界领先地位。
（1）EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。这与我国正在运行的核电站获得核能的方式___________（填“相同”或“不同”）。结合成氦原子核时，带正电的氘、氚原子核间具有很强的静电___________（填“引”或“斥”）力。 在利用核能过程中，能量的转移和转化具有___________（填“ 方向”或“可逆”）性。
（2）EAST装置中，超导线圈中的强大___________（ 填“电压”或“电流”）产生强磁场，氘、氚原子核在磁力作用下被约束在真空室的环形轨道内运动，运动方向始终与磁力方向垂直。磁力对氘、氚原子核___________（填“做功”或“不做功”），该过程___________（填“能”或“不能”）说明磁力可以改变物体的运动状态。
13．早期的风光互补发电巧妙利用太阳光强时风速小，光弱时风速大的自然特点，使风能、光能互补，从而基本保证发电功率稳定。
（1）风机功率和风速的三次方成正比，风速加倍，其功率增加到原来的_______倍。光伏功率和光的辐射量有关，单位面积光能的功率叫光的辐射量， 其单位是_______；
（2）用风光互补发的电对额定功率P的用电器供电，风机功率为P1，光伏功率为 P2，当 P1+P2= _______时， 用电器正常工作。如图是某风光互补发电系统一段时间内功率变化的图线，在_______（选填“9”或“11”） 点钟左右，光伏功率最大。对于额定功率为 1kW的用电器，在13点～ 16点这段时间里，风光互补发的电 _______（选填“能”或“不能”）满足其工作。
培优第三阶——中考沙场点兵
1．下列各种能源中，属于不可再生能源的是（ ）
A．水能 B．风能 C．太阳能 D．核能
2．近年来，我国科技创新能力日益凸显，各种新技术、新能源、新材料、新装置等科技成果不断涌现。例如：2017年，我国海域“可燃冰”（天然气水合物）首次开采成功；2020年，深海潜水器“奋斗者”号实现海底水声定位；2021年，我国磁约束核聚变装置“东方超环”在7000万摄氏度下运行17.6分钟；2022年，冬奥园区无人驾驶车辆实现基于北斗提供的厘米级高精度定位服务……关于上述新科技成果，下列说法中正确的是（ ）
A．可燃冰属于可再生能源
B．“奋斗者”号水声定位主要是利用声音传递能量实现的
C．核聚变获得核能的方式与普通核电站一致
D．北斗卫星与汽车导航系统之间通过电磁波传播信号
3．科技是强国的支撑，以下所列我国取得的科技成就中，说法不正确的是（ ）
A．东汉时期《论衡》一书中所记载的“司南”，其在水平面自由静止时长柄指向北方
B．“两弹一星”元勋邓稼先毕生致力于核能开发，为我国国防事业作出了巨大贡献，其中的核技术原理也应用于当代的核能发电
C．医学专家钟南山对新冠病毒流行病学进行科学调查，发现飞沫、气溶胶流动会传播病毒，强调“戴好口罩”，口罩中的熔喷布具有静电吸附作用
D．航天员王亚平在太空授课中用实验表明，太空舱中水里的乒乓球不会受到浮力作用
4．近年来，我国在材料、能源等领域取得了辉煌的成就，下列说法正确的是（ ）
A．量子计算机中的电子器件都是由超导体制成
B．水力、风力、火力发电是不可再生能源的利用
C．新能源汽车的动力部件是畜电池，其工作原理与内燃机的工作原理相同
D．光纤通信，是利用光在纤维材料中多次反射传输信息的
5．能源危机已成为国际性问题，世界各国越来越重视节约能源。下列属于可再生能源的是（ ）
A．煤 B．石油 C．天然气 D．风能
6．社会的发展离不开能源、信息和材料，下列相关说法正确的是（ ）
A．图甲：石油是可再生能源 B．图乙：核电站利用核聚变发电
C．图丙：手机利用超声波传递信息 D．图丁：二极管具有单向导电性
7．水从高处流向低处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有___________，所以尽管能量是守恒的，我们仍然要节约能源。请列举一例可再生能源：___________。
8．2021年9月21日，我国大亚湾核电站已实现安全运营10000天，累计供电超3800亿度，等效减排效应相当干种植近90万公顷森林。核电站是利用反应堆发生________（选填“核裂变”或“核聚变”）发电的，反应堆的“水冷却系统”是利用_________（选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能的。
9．使用天然气烧水，天然气燃烧所消耗的___________能转化为水的内能。小明想测量家中利用天然气烧开一壶水的效率，他记录了水壶的容积、水的比热容和密度、当地水的沸点、天然气的热值、燃烧的天然气体积，还应记录___________就可完成测量。
10．开发和利用太阳能、核能等能源，要考虑可持续发展，既要满足当代人的需要，又要考虑后人的需求。太阳能是___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。目前核能是核电站通过控制___________（选填“核裂变”或“核聚变”）获得。
11．2022年3月23日，“太空教师”王亚平、叶光富、翟志刚在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。以地球为参照物，中国空间站是______的。空间站利用太阳能电池板获得的电能属于______次能源。
12．在生产和生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，属于可再生能源的是 ___________，实现“低碳生活”的途径之一是减少和控制 ___________的使用量。
13．如图是根据初中物理能源的有关内容绘制的知识结构图，线条表示知识间的逻辑联系，据此完成以下小题。
（1）化石能源和太阳能中属于可再生能源的是______；
（2）目前核电站发电，释放核能的方式是______；
（3）图中①为连接化石能源与太阳能之间的线条，②为连接核聚变与太阳能之间的线条，请任意选择其中一根线条说明它所表示的物理意义______。
答案与解析
课后培优练级练
培优第一阶——基础过关练
1．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，关于能源、信息，下列说法正确的是（ ）
A．太阳能是可再生能源
B．石油作为当今世界的主要能源，是可再生能源
C．手机通信是利用电磁波来传递能量的
D．“北斗”导航是利用超声波进行定位和导航的
【答案】A
【详解】A．可再生能源指的是在自然界可以循环再生，取之不尽，用之不竭的能源，属于可再生能源的有风能、水能、太阳能等，故A正确；B．石油作为当今世界的主要能源，不可能在短时间得到补充，因此是不可再生能源，故B错误；C．手机通信是利用电磁波来传递信息，而非传递能量，故C错误；D．超声波属于声波，不能在真空中传播，而电磁波可以在真空中传播，因此“北斗”导航定位应该利用电磁波工作，故D错误。故选A。
2．和平与发展是当今世界的主流，但是也存在某些不安定因素，加强国防建设有必要，下列有关说法正确的是（ ）
A．第二次世界大战末的1945年8月日美国在日本广岛投掷原子弹，原子弹是利用聚变的原理制成的
B．1976年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功，氢弹的威力比原子弹更大，氢弹是利用聚变的原理制成的
C．我国的第一座核电站是浙江嘉兴的秦山核电站，核电站是利用聚变获得的能量来发电的
D．核电非常清洁，没有污染
【答案】B
【详解】AB．获得核能主要有两种方式，可控的裂变和不可控的聚变，原子弹利用的是核裂变的原理，氢弹是利用聚变的原理制成的，故A错误，B正确；C．核电站需要用到可控的核反应堆，是利用裂变获得的能量来发电，故C错误；D．核能不属于洁净的能源，核能有污染，故D错误。故选B。
3．下列资源属于不可再生能源的是（ ）
①化石燃料；②核燃料；③水能；④风能。
A．①② B．②③ C．①③ D．③④
【答案】A
【详解】可再生能源指的是在自然界可以循环再生，取之不尽，用之不竭的能源。如水能、风能、太阳能等；不可再生资源指的是无法在短时间内再生的能源，核能、化石燃料利用完后短时间内无法再生，因此属于不可再生资源。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
4．关于能量和能源，下列说法不正确的是（ ）
A．水力发电是将水的机械能转化为电能
B．电能是二次能源
C．煤、石油、天然气都是可再生能源
D．太阳释放的能量是核聚变产生的
【答案】C
【详解】A．水力发电是利用水推动发电机发电，将水的机械能转化为电能，故A正确，不符合题意；B．二次能源指依靠一次能源来产生或制取的能源。水力发电可产生电能，因此电能是二次能源。故B正确，不符合题意；C．煤、石油、天然气用完后，短时间内都不会恢复，因此属于不可再生资源。故C错误，符合题意；D．太阳释放的能量是通过太阳内部剧烈的热核反应即核聚变产生的。故D正确，不符合题意。故选C。
5．下列有关能源、信息和材料的说法正确的是（ ）
A．核电站是利用核聚变来发电的
B．我国自主建立的北斗卫星定位系统，是用超声波传递信息的
C．光纤通信是光在光导纤维中多次发生折射来传递信息的
D．煤、石油和天然气是一次能源，也是不可再生能源
【答案】D
【详解】A．核裂变是可控的，故目前世界上的核电站都是利用原子核分裂时释放出的能量发电的，故A错误；B．北斗卫星定位系统是利用电磁波来传递信息的，故B错误C．光纤通信是利用激光在光导纤维中反射来传递信息的，故C错误；D．煤、石油和天然气可以直接利用，属于一次能源；在使用后不能源源不断地获得，属于不可再生资源，故D正确。故选D。
6．裂变：用中子_________较重的原子核，使其_________为较轻原子核的一种核反应。核反应堆中的链式反应是_________，原子弹的链式反应是不可控的。核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是_________反应。
【答案】 轰击 分裂 可控的 核裂变的可控链式反应
【详解】[1][2]裂变是用中子轰击较大的原子核，使其分裂成较轻原子核，从而释放出能量。、
[3][4]由于核裂变是可控的，故核电站中的核反应堆就是通过核裂变过程中释放核能带动发电机发电的；目前核电站是利用核裂变的可控链式反应时放出的核能来发电的。
7．如图，这是班里的“智多星”小明同学制作的一款由形状记忆合金、5根轻杆、转轮、转轴、热水设计而成的装置，他设想轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动；离开热水，叶片形状迅速恢复。由此转轮便可以永不停息地自主转动下去。你认为这个设想______（选填“能”或“不能”）实现，判断的依据是：______定律。
【答案】 不能 能量守恒
【详解】[1][2]由于能量的转化或转移具有方向性，如果不给它提供热水，消耗热能或者如果热水变成了冷水，它也就不转了，因此永动机违背了能量守恒定律。
8．我国004型航母正在建造中，该航母将是中国首艘核动力航母。核动力航母利用核反应堆中发生的______（选填“核裂变”或“核聚变”）提供动力。产生电能提供给设备使用，电能属于______次能源。核能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
【答案】 核裂变 二 不可再生
【详解】[1]核动力航母利用核反应堆中发生的核裂变提供动力。
[2]电能是通过消耗其他能源获得的，是二次能源。
[3]核能短期内不能从自然界得到补充，它属于不可再生能源。
9．从发电站到用电地区，通常都有一段相当长的距离。为减少远距离输电中的电能损失，根据焦耳定律，就要尽可能地减小输电线中的_______， 因此在目前技术水平下要采用高电压输电。我国现在建成的核电站，都是利用_______方式来获取能量的（选填“核裂变”或“核聚变”）。
【答案】 电流 核裂变
【详解】[1]为减少远距离输电中因导体发热而造成的电能损失，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，在导线电阻和通电时间一定时，就要尽可能地减小输电线中的电流；在输出功率不变的情况下，根据P=UI可知，提高电压能减小电路中的电流，因此在目前技术水平下要采用高电压输电。
[2]根据核电站发电的原理可知，核电站是利用可控的核裂变提供的核能来发电的。
10．2020年6月22日，长征三号乙运载火箭搭载着北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射，标志着我国全面完成北斗全球卫星导航系统星座部署。燃料燃烧时，将_______转化为______能。能量转化过程中，能量的总和________（选填“增大”、“减小”或“不变”）的。
【答案】 化学 内 不变
【详解】[1][2]燃料燃料时放出热量，将自身化学能转化为内能。
[3]火箭升空时，燃料将化学能转化为内能，再通过发动机将内能转化为机械能，根据能量守恒定律可知，在能量转化过程中，能量的总和保持不变。
培优第二阶——拓展培优练
1．关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是（ ）
A．能量守恒定律只适用于能量的转化过程
B．给手机充电时是将电能转化为化学能
C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
【答案】B
【详解】A．能量守恒定律也适用于能量转移的情形。故A错误；B．充电时，消耗电能，电池内部发生化学反应，是将电能转化为化学能。故B正确；C．摩擦生热没有创造热，是将机械能转化为内能，使物体温度升高。故C错误；D．能量的转化和转移是具有方向性的，不是所有的能量都可以利用。故D错误。故选B。
2．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是
A．在自然界中不是所有能量都能利用
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的
C．不同温度的物体发生热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会相反
D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力
【答案】D
【详解】A. 因为能量的转移和转化具有方向性，在自然界中不是所有能量都能利用，如海水的内能无法利用，故A正确；B. 能量的利用是有条件的，也是有代价的，如内能的转移只能由高温物体到低温物体，且传统能量的使用造成了环境的严重污染，故B正确；C. 热传递的唯一条件是存在温度差，所以不同温度的物体发生热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会相反，故C正确；D. 汽车刹车时，车的动能转化为内能，但这些内能不能再收集起来利用，说明能量的转化具有方向性，故D错误；故选D．
【点睛】理解能的转移、转化及能量守恒的规律，虽然能的总量不变，但由于能量的转移和转化具有方向性，使用过后的能量不能再自发的回到原来的形式再次利用．
3．能量转化是自然界普遍的现象，下列选项中不正确的是
A． 水果电池 化学能→电能 B． 电磁感应 电能→机械能
C． 光合作用 光能→化学能 D． 钻木取火 机械能→内能
【答案】B
【详解】A. 水果电阻与其它化学电池对外供电时的的能量转化过程相同，由化学能转换为电能，故A正确；B. 电磁感应现象中，外力使导体切割磁感线运动，获得了电能，机械能转化为电能，故B错误；C. 光合作用过程中，太阳能，即光能转化为化学能，故C正确；D. 钻木取火过程，消耗了机械能，获得了内能，物体温度升高，所以机械能转化为内能，故D正确；故选B．
【点睛】注意分清楚研究电磁感应和磁场对通电导线作用力的两个原理，从能的转化看，两者是相反的，即电磁感应现象中将机械能转化为电能，而磁场对通电导线的作用力，将电能转化为机械能．
4．下列关于核能的说法中正确的是
A．物质是由原子组成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能
B．到目前为止，人类获得核能有两种途径，即原子核的裂变和聚变
C．原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成的
D．自然界只有在人为的条件下才会发生聚变
【答案】B
【详解】A、核能是人们在近几十年里发现和利用的新能源虽然各种物质的原子里都有原子核，但在通常情况下并不能释放能量只有当原子核发生改变--裂变和聚变时才伴随巨大的能量变化，故A错误；B、到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变，故B正确；C、原子弹是利用核裂变原理，氢弹是核聚变，故C错误；D、宇宙中的恒星，在其生命的大部分时间里，都在进行着核聚变，特别氢核的聚变，是恒星释放能量的主要形式，故D错误．故选B．
5．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另一个物体，那么能源危机产生的根本原因是（ ）
A．能量的转移和转化遵循守恒定律
B．人们在能量的转化或转移过程中利用能量
C．经转移或转化过程可利用的能量增加
D．能量的转移和转化具有方向性
【答案】D
【详解】能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会由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，即能量是守恒的，之所以还会有能源危机的问题，是因为能量的转移和转化是有方向性的，即能量转化为另一种形式后，不会再自发的转化回来，而不能被人们再利用，故ABC不符合题意，D符合题意。选选D。
6．普通白炽灯正常工作时消耗的电能有90％因发热而损失，而新型的LED灯（发光二极管）发光时几乎不发热，从而减小了电能的损失，成为科技创新的重要领域之一。下面有关普通白炽灯和LED灯工作过程的比较说法不正确的是（ ）
A．普通白炽灯正常工作时消耗的电能转化为光能和机械能
B．LED灯的发光原理是由电能直接转化为光能
C．普通白炽灯正常工作时消耗的电能主要转化为光能
D．LED灯提高了电能转化为光能的效率，有利于节约能源
【答案】C
【详解】AC．白炽灯是将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源。大部分白炽灯会把消耗能量中的90%转化成无用的热能，只少于10%的能量会成为光，所以普通白炽灯正常工作时消耗的电能主要转化为热能，故AC说法错误，符合题意；BD．新型的LED灯（发光二极管）发光时几乎不发热，将电能直接转化为光能，提高了电能转化为光能的效率，有利于节约能源，故BD说法正确，不符合题意。
故选AC。
7．关于太阳能的下列说法中错误的是（ ）
A．太阳能是可供人类利用的一种新能源，它是一次能源
B．太阳能分布广阔，获取方便，处处可利用
C．太阳能安全、清洁，利用太阳能不会给环境带来污染
D．对于人类来说，太阳能几乎可以说是一种取之不尽，用之不竭的永久性能源
【答案】B
【详解】A．太阳能是可供人类利用的一种新型能源，属于一次能源；故A正确，不符合题意；
B．太阳能到达地面的功率不稳定，它随气候和季节的变化而变化，故B错误，符合题意；
CD．太阳能是一种清洁、无污染、可再生能源，储量非常大，是一种取之不尽用之不竭的永久能源，在现代生活、技术中有着广泛的应用；故CD正确，不符合题意。故选B。
8．小明的妹妹玩滑梯从最高点滑下，根据能量守恒定律，妹妹开始下滑时具有1500J的机械能，而滑到中点时她只剩下1300J的机械能，假设妹妹受到的摩擦力大小不变，那么到滑梯底部她的动能为_______J
【答案】1100
【详解】由于下滑过程中摩擦阻力的大小不变，滑动过程中妹妹克服摩擦做功，机械能转化成内能，转化成的内能
在滑梯下半程，妹妹克服摩擦做的功与前半程相同，有同样多的机械能转化为内能，即
整个过程机械能转化为内能为
所以滑到滑梯底端时，他还剩下的机械能为
在底端，他的重力势能为零，所剩下的机械能即为他的动能，到滑梯底部她的动能为1100J。
9．现代生活中很多地方都利用了自动开关，如感应门可以自动开关，洗手池、卫生间可以自动出水、自动放水、自动吹干。其实这些自动开关都属于___________（“传感器”或“用电器”），它们的工作过程都是将光信息转化为___________信息。
【答案】 传感器 电
【详解】[1][2]现代生活中很多地方都利用了自动开关，这些自动开关都属于光电传感器。它们的工作过程都是将光信息转化电信息。
10．汽车已进入寻常百姓家中，汽车主要以汽油为燃料，汽油属于______（可再生/不可再生）能源。若某汽油机飞轮转速为20r/s的汽车，在水平路面上行驶，则在1min内汽油机完成______个工作循环，对外做功______次；若汽车行驶过程中消耗汽油2kg，则这些汽油完全燃烧能放出______J的热量。在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过______的方式增加物体内能的，但转化得到的内能不可能再转化为机械能，这是因为能量的转化具有______性。（汽油的热值为4.6×107J/kg）
【答案】 不可再生 600 600 9.2×107 做功 方向
【详解】[1]汽油是一种化石能源，故在短期内无法再生，是不可再生能源。
[2]汽油机飞轮的转速为20r/s，则在1min内转动的圈数是20×60=1200转
因为四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，所以此时共完成冲程1200×2=2400个
由于1个工作循环中包括4个冲程，所以完成工作循环个
[3]由于1个工作循环中对外做功1次，所以600个工作循环对外做功600次。
[4] 2kg汽油完全燃烧产生的热量为Q放=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J
[5]刹车片发热，是刹车片克服摩擦做功，使刹车片的内能增加、温度升高，是通过做功途径改变物体内能。
[6]电灯发光、汽车制动过程中产生的内能散失在空气中，无法自动转化为电能或机械能，这些现象均说明能量的转化是具有方向性的。
11．如图所示是我国开始启动研制的一款高速飞行列车，时速可达4000km/h。它利用同名磁极相互______的原理使得列车脱离地面，在低压真空仓内高速飞行，在真空仓的上表面分布有由______（填“半导体”或“超导体”）材料制成的硅光电池板，将光能转化为______为列车提供动力能源、硅光电池板产生的电能属于______（填“一次”或“二次”）能源。
【答案】 排斥 半导体 电能 二次
【详解】[1]磁悬浮列车的原理是同名磁极相互排斥。
[2]硅是一种半导体材料，硅光电池板是由半导体材料制成的。
[3]高速飞行列车是靠电能提供动力的，所以硅光电池板，将光能转化为电能。
[4]硅光电池板的电能是通过转化来的，所以属于二次能源。
12．中国“人造太阳”——大型核实验装置（ EAST）取得重大突破，奠定了我国在核聚变研究领域的世界领先地位。
（1）EAST利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。这与我国正在运行的核电站获得核能的方式___________（填“相同”或“不同”）。结合成氦原子核时，带正电的氘、氚原子核间具有很强的静电___________（填“引”或“斥”）力。 在利用核能过程中，能量的转移和转化具有___________（填“ 方向”或“可逆”）性。
（2）EAST装置中，超导线圈中的强大___________（ 填“电压”或“电流”）产生强磁场，氘、氚原子核在磁力作用下被约束在真空室的环形轨道内运动，运动方向始终与磁力方向垂直。磁力对氘、氚原子核___________（填“做功”或“不做功”），该过程___________（填“能”或“不能”）说明磁力可以改变物体的运动状态。
【答案】 不同 斥力 方向 电流 不做功 能
【详解】（1）[1]核电站是利用核能发电，利用了核裂变原理。它的核心设备是核反应堆。核反应堆中发生的链式反应，是可加控制的。与氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核的核聚变方式不同。
[2]由于同种电荷相互排斥，故带正电的氘、氚原子核间具有很强的静电斥力。
[3]能量转化具有方向性，在利用能量的过程中有能量耗散，耗散的能量不可再利用，所以我们要节约能源。
（2）[4]奥斯特实验表明通电导体周围存在着磁场，EAST装置中，超导线圈中的强大电流产生强磁场，强磁场产生强磁力约束氘、氚原子核在真空室的环形轨道内运动。
[5]由材料知，氘、氚原子核运动方向始终与磁力方向垂直，没有在磁力方向上移动距离，故磁力对氘、氚原子核不做功。
[6]氘、氚原子核在磁力作用下被约束在真空室的环形轨道内运动，运动方向时刻在变化，故该过程能说明磁力可以改变物体的运动状态。
13．早期的风光互补发电巧妙利用太阳光强时风速小，光弱时风速大的自然特点，使风能、光能互补，从而基本保证发电功率稳定。
（1）风机功率和风速的三次方成正比，风速加倍，其功率增加到原来的_______倍。光伏功率和光的辐射量有关，单位面积光能的功率叫光的辐射量， 其单位是_______；
（2）用风光互补发的电对额定功率P的用电器供电，风机功率为P1，光伏功率为 P2，当 P1+P2= _______时， 用电器正常工作。如图是某风光互补发电系统一段时间内功率变化的图线，在_______（选填“9”或“11”） 点钟左右，光伏功率最大。对于额定功率为 1kW的用电器，在13点～ 16点这段时间里，风光互补发的电 _______（选填“能”或“不能”）满足其工作。
【答案】 8 W/m2 P 11 能
【详解】（1）[1] 风机功率和风速的三次方成正比，则可得P风=kv3
当风速变为原来的两倍时P风′=k(2v)3=8kv3
因此，风速加倍，其功率增加到原来的8倍。
[2]功率的单位是瓦特(W)，面积的单位是平方米(m2)，故光辐射量的单位是W/m2。
（2）[3]用电器正常工作时，总功率等于风机功率和光伏功率的和，即P=P1+P2
[4] 由图像可知，11点钟左右，光伏功率最大。
[5]我们把13点～16点期间，某一时刻图像上的风机功率和光伏功率加起来就是可以提供的总功率，观察图像可知这段时间里，风光互补发的电可以满足工作需要。
培优第三阶——中考沙场点兵
1．下列各种能源中，属于不可再生能源的是（ ）
A．水能 B．风能 C．太阳能 D．核能
【答案】D
【详解】水能、风能和太阳能短期内能从大自然得到补充，是可再生能源，而核能短期内不能从大自然得到补充，是不可再生能源，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
2．近年来，我国科技创新能力日益凸显，各种新技术、新能源、新材料、新装置等科技成果不断涌现。例如：2017年，我国海域“可燃冰”（天然气水合物）首次开采成功；2020年，深海潜水器“奋斗者”号实现海底水声定位；2021年，我国磁约束核聚变装置“东方超环”在7000万摄氏度下运行17.6分钟；2022年，冬奥园区无人驾驶车辆实现基于北斗提供的厘米级高精度定位服务……关于上述新科技成果，下列说法中正确的是（ ）
A．可燃冰属于可再生能源
B．“奋斗者”号水声定位主要是利用声音传递能量实现的
C．核聚变获得核能的方式与普通核电站一致
D．北斗卫星与汽车导航系统之间通过电磁波传播信号
【答案】D
【详解】A．可燃冰属于化石能源，在开发利用后不会在短时间内从自然界产生，属于不可再生能源，故A错误；B．水声定位主要是利用声音传递信息实现的，故B错误；C．聚变获得核能的方式是核聚变，普通核电站获得核能的方式是核裂变，故C错误；D．卫星与地面系统是通过电磁波来交互信息的，电磁波能够在真空中传播，故D正确。故选D。
3．科技是强国的支撑，以下所列我国取得的科技成就中，说法不正确的是（ ）
A．东汉时期《论衡》一书中所记载的“司南”，其在水平面自由静止时长柄指向北方
B．“两弹一星”元勋邓稼先毕生致力于核能开发，为我国国防事业作出了巨大贡献，其中的核技术原理也应用于当代的核能发电
C．医学专家钟南山对新冠病毒流行病学进行科学调查，发现飞沫、气溶胶流动会传播病毒，强调“戴好口罩”，口罩中的熔喷布具有静电吸附作用
D．航天员王亚平在太空授课中用实验表明，太空舱中水里的乒乓球不会受到浮力作用
【答案】A
【详解】A．司南利用地磁场对磁体有力的作用来指示南北方向的，最早的指南针“司南”静止时它的长柄指向南方，故A错误，符合题意；B．“两弹一星”的原理是核聚变和核裂变，目前核电站利用核裂变来发电，故B正确，不符合题意；C．熔喷层通过静电吸附病毒的原理是带电体能够吸引轻小物体，所以经过处理的熔喷布带有大量静电，利用静电的吸附作用能提高防护效果，故C正确，不符合题意。D．浮力是由液体中的压强差产生的，而液体压强的产生，正是由于液体受到了重力的作用和具有流动性。在太空中，由于处于失重状态，液体不再具有压强，因此也无法产生浮力，所以浸没在水里的乒乓球没有受到浮力作用，故D正确，不符合题意。故选A。
4．近年来，我国在材料、能源等领域取得了辉煌的成就，下列说法正确的是（ ）
A．量子计算机中的电子器件都是由超导体制成
B．水力、风力、火力发电是不可再生能源的利用
C．新能源汽车的动力部件是畜电池，其工作原理与内燃机的工作原理相同
D．光纤通信，是利用光在纤维材料中多次反射传输信息的
【答案】D
【详解】A．量子计算机中的电子器件主要是由半导体材料制成的，故A错误；B．水力发电、风力发电属于可再生能源的利用，火力发电属于不可再生能源的利用，故B错误；C．新能源汽车的动力部件是畜电池，是将电能转化机械能，而内燃机的工作原理是将内能转化为机械能，故C错误；D．光纤通信是以光波作为信息载体，利用光在纤维材料中多次反射传输信息的，故D正确。故选D。
5．能源危机已成为国际性问题，世界各国越来越重视节约能源。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
【详解】ABC．煤、石油、天然气在短时间内不能再生，是不可再生能源，故ABC不符合题意；D．风能，可以源源不断地在自然界中获得，是可再生能源，故D符合题意。
6．社会的发展离不开能源、信息和材料，下列相关说法正确的是（ ）
A．图甲：石油是可再生能源 B．图乙：核电站利用核聚变发电
C．图丙：手机利用超声波传递信息 D．图丁：二极管具有单向导电性
【答案】D
【详解】A．短时间内不能从自然界得到补充的能源称为不可再生能源，煤、石油、天然气都是不可再生能源，故A错误；B．核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故B错误；C．手机是利用电磁波来传递信息的，超声波不能在真空中传播，故C错误；D．二极管具有单向导电性，只有正向连入电路时，二极管才能发光，故D正确。故选D。
7．水从高处流向低处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有___________，所以尽管能量是守恒的，我们仍然要节约能源。请列举一例可再生能源：___________。
【答案】 方向性（不可逆性） 风能（水能、太阳能、潮汐能等，）
【详解】[1][2]水在高处时，由于位置较高，所以高处的水具有较大的重力势能，当水流向低处时，由于水的流速加快，所处的位置降低，所以水具有的动能增加，重力势能减小，因此“水往低处流”是将重力势能转化为动能；水从高处流向低处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有方向性。比较常见的可再生能源有太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。
8．2021年9月21日，我国大亚湾核电站已实现安全运营10000天，累计供电超3800亿度，等效减排效应相当干种植近90万公顷森林。核电站是利用反应堆发生________（选填“核裂变”或“核聚变”）发电的，反应堆的“水冷却系统”是利用_________（选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能的。
【答案】 核裂变 热传递
【详解】[1]核电站是利用反应堆发生可控制的核裂变来提供能量发电的。
[2]反应堆用冷水冷却是利用热传递的方式改变物体的内能。
9．使用天然气烧水，天然气燃烧所消耗的___________能转化为水的内能。小明想测量家中利用天然气烧开一壶水的效率，他记录了水壶的容积、水的比热容和密度、当地水的沸点、天然气的热值、燃烧的天然气体积，还应记录___________就可完成测量。
【答案】 化学 初温
【详解】[1]使用天然气烧水，天然气燃烧时释放化学能，通过热传递转化为水的内能。
[2]测量家中利用天然气烧开一壶水的效率，小明需要计算天然气燃烧产生的热量和水吸收的热量，利用计算出效率；由天然气的热值、燃烧的天然气体积可以计算出；水壶的容积、水的密度可以得到水的质量m，要计算出，除了水的比热容、当地水的沸点，还应记录水的初温。
10．开发和利用太阳能、核能等能源，要考虑可持续发展，既要满足当代人的需要，又要考虑后人的需求。太阳能是___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。目前核能是核电站通过控制___________（选填“核裂变”或“核聚变”）获得。
【答案】 可再生 核裂变
【详解】[1]太阳能是能够不断的得到补充以供使用的一次能源，是可再生能源。
[2]核能是核电站通过控制重核裂变获得的，是可以控制的，氢弹和太阳内部发生的是核聚变。
11．2022年3月23日，“太空教师”王亚平、叶光富、翟志刚在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。以地球为参照物，中国空间站是______的。空间站利用太阳能电池板获得的电能属于______次能源。
【答案】 运动 二次
【详解】[1]以地球为参照物，中国空间站相对于地球的位置发生了变化，所以是运动的。
[2]可以从自然界直接获取的能源叫一次能源，不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源。电能不能从自然界直接获得，必须通过消耗其它能源才能获得，属于二次能源。
12．在生产和生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，属于可再生能源的是 ___________，实现“低碳生活”的途径之一是减少和控制 ___________的使用量。
【答案】 太阳能 不可再生能源
【详解】[1]像水能、风能、太阳能、生物质能等都是能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源。在生产和生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，属于可再生能源的是太阳能。
[2]实现“低碳生活”的途径之一是减少和控制不可再生能源的使用量，可减少碳排放，减小空气污染。
13．如图是根据初中物理能源的有关内容绘制的知识结构图，线条表示知识间的逻辑联系，据此完成以下小题。
（1）化石能源和太阳能中属于可再生能源的是______；
（2）目前核电站发电，释放核能的方式是______；
（3）图中①为连接化石能源与太阳能之间的线条，②为连接核聚变与太阳能之间的线条，请任意选择其中一根线条说明它所表示的物理意义______。
【答案】 太阳能 核裂变 见解析
【详解】（1）[1]化石能源不可在短时间内形成，属于不可再生能源，太阳能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源。
（2）[2]目前核电站都是利用核裂变释放的核能发电的。
（3）[3]①化石能源间接的来源于太阳能；②太阳能来自太阳内部核聚变产生的能量。
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