第25講能源與能量守恒定律【學習目標】1．了解人類利用能源的過程，能列舉出可再生能源和不可再生能源，了解世界和我國能源消耗的不合理結構及能源儲存狀況；2．知道太陽能、核能是兩種新能源，知道直接利用太陽能的兩種途徑；3．了解核裂變和核聚變，知道原子彈和氫彈的原理，知道核反應堆的作用，以及核電站的原理和特點；4．了解能量存在的多種形式，能列舉出能量的轉化和轉移的實例；5．知道能量守恒定律，了解能量在轉移或轉化過程中的方向性；6．了解溫室效應、酸雨、鉛塵的形成過程與危害，知道利用能源的過程中保護環境的重要性。【基礎知識】一.能源和能源危機1、人類利用能源的歷程：（1）人類從鉆木取火中學會了利用薪柴為主要能源，直到19世紀中葉，薪柴在全世界能耗中仍然占75%,這是世界上能源的薪柴時代。（2）蒸汽機的發明引起資本主義國家的工業革命，煤炭成為這場工業革命的動力基礎，19世紀后半葉到1900年，世界進入“煤炭時代”。（3）內燃機的出現，電力工業的迅速發展，使得煤炭在能源消耗結構中的比重逐漸下降。1965年，石油在世界能耗中的比例已超過煤炭，世界進入了“石油時代”。（4）目前，人們正致力于開發太陽能、核能、水能、風能、海洋能、氫能……21世紀將是太陽能、核能時期或多元化能源時期。2、能源危機的挑戰：（1）不可再生能源：木柴、煤、石油、天然氣等一旦被消耗，是不能再生的，這類能源屬于不可再生能源。（2）太陽能、水能、風能、地熱能、海洋能、潮汐能等是不會隨著開發利用而日益減少的，這類能源可以在自然界里不斷地得到，所以屬于可再生能源。(3)世界上消耗的能源中，90%以上是不可再生能源。我國的能源消耗以煤炭為主，在能源消耗的結構上，仍存在不科學、不合理的現象。隨著國民經濟的發展和人口的增長，我國能源的消耗量相應迅速增長，在能源供給和需求方面的矛盾將日益突出。3、凡是能夠提供能量的物質資源，都可以叫做能源4、一次能源和二次能源像化石能源一樣，風能、太陽能、地熱能以及核能，是可以直接從自然界獲得的，這些可以從自然界直接獲取的能源，統稱為一次能源。我們使用的電能，無法從自、然界直接獲取，必須通過一次能源的消耗才能得到，所以稱電能為二次能源。我們今天使用的煤、石油、天然氣是千百年前埋在地下的動植物經過漫長的地質年代形成的，所以稱為化石能源。常見的化石能源有：煤、石油、天然氣。常見的一次能源有：煤、石油、天然氣、風能、水能、太陽能、地熱能、核能等。常見的二次能源有：電能。二.新能源的開發1、太陽能的利用：（1）通過植物的光合作用把太陽能轉化和儲存起來，再以草木、沼氣、煤、石油、天然氣等燃料的形式釋放出來。（2）通過大氣和水分的升騰循環，再通過風、流水、波浪、海流等釋放出來（3）被海水吸收成為海洋的內能；(4)被人們直接利用，如太陽能熱水器、太陽灶等。2、核能：（1）核能：原子核內部蘊藏的巨大能量，叫做原子核能，簡稱核能。（2）核能的釋放方式：一是核裂變；二是核聚變。①核裂變：是較重的原子核變為較輕的原子核的一種核反應。②核聚變：是在超高溫度條件下，較輕原子核聚合成較重的原子核。3、間接利用太陽能：化石能源（光能化學能）生物質能（光能化學能）4、直接利用太陽能：集熱器（有平板型集熱器、聚光式集熱器）（光能內能）；太陽能電池（光能電能）一般應用在航空、航天、通訊、計算器、手表等方面。5、太陽能來源豐富，不需要運輸，無污染，但由于能量比較分散且受季節、氣候和晝夜變化的影響很大，給大規模利用太陽能帶來一些新的技術課題。6、快速的裂變反應可以引起猛烈的爆炸，原子彈就是利用快速裂變制成的，我們還可以控制鏈式反應的速度，把核能用于和平建設事業。“核反應堆”就是控制裂變反應的裝置。7、核聚變的優勢，比核裂變釋放的能量更大；無高端核廢料，可不對環境構成較大的污染；燃料供應充足。核聚變的劣勢，反應要求與技術要求極高，目前，核聚變的應用只限于核爆炸。三.能量的轉化與能量守恒1、能量的轉移與轉化：（1）能量是可以在兩個物體之間轉移的。如：熱水袋取暖、電能的輸送等。（2）各種形式的能量在一定條件下還可以相互轉化。如：電池的充電過程和放電過程。2、能量守恒定律：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉移到其他物體，或者從一種形式轉化為其他形式，能量在轉移或轉化過程中，能的總量保持不變。這就是能量守恒定律。3、能在轉移和轉化中的方向性：（1）能量的轉化和轉移是有方向性的，多數能源在消耗過程中，用一點就少一點，不能再生，（2）盡管在轉化過程中能量是守恒的，但總有相當一部分的能量是不能被有效利用的，成為“無用的能量”。因此，節約能源、提高能源的利用率是當務之急。4、我們是在能量的轉化和轉移中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用，能量的利用是有條件的，也是有代價的，所以我們應節約能源。四.能源、環境與可持續發展1、溫室效應：過量的二氧化碳、氟氯烴（又稱氟利昂）等氣體排放到大氣中后，會聚集成一個溫室氣體層，使地球表面的輻射熱不易向空間散發出去，導致全球的平均溫度升高，形成了溫室效應。2、酸雨：二氧化硫和氮氧化物排放到大氣中，會生成酸性物質，溶在雨水中便成了酸雨。3、鉛塵增加：空氣中鉛的含量增加，將導致兒童智力下降，也易使成年人患高血壓、心臟病，中風等疾病。4、能源與可持續發展（1）為了減少能源利用對環境的污染和破壞，做到可持續發展，我們不僅要改進利用傳統能源的技術，同時還要著力開發無污染的“綠色能源”。（2）世界各國都十分重視能源利用過程中的環境保護。大自然既不是我們隨意盤剝的對象，也不是我們無止境地汲取財富的源泉，而是與我們的生存和發展息息相關的生命共同體。【考點剖析】考點一：能源和能源危機例1．（2021·湖北·宜昌市第六中學九年級期中）天然氣是一種清潔燃料，廣州市公交車和出租車擬用天然氣來代替柴油或汽油。天然氣是______（填“可再生”或“不可再生”）能源，它燃燒時釋放的內能轉化為汽車的______能。已知天然氣的熱值為7×107J/m3，當出租車某段行程消耗2m3天然氣所釋放的熱量為______J（假設天然氣完全燃燒）。考點二：能量的轉化與能量守恒例2．（2021·湖北枝江·九年級期中）如圖1這個設想曾得到不少人的贊許，并把這個裝置譽為“永動機”。（1）請運用你掌握的知識，說明這個裝置是否真能“永動”：______（填“能”、“不能”）；（2）如圖2是內燃機的能流圖，請你填出圖中“？”的內容：______。考點三：環境與可持續發展例3．（2021·江蘇高郵·九年級期中）神舟十三號載人飛船與長征二號F運載火箭組合體已于2021年10月16日發射升空。本次發射任務是把3名航天員送上太空，完成為期6個月的在軌駐留任務，參與建設中國空間站。若長征二號F遙十三運載火箭在此次發射任務中，以的推力將起飛質量500t的火箭在50s的時間內推到的高度。已知火箭燃料的熱值。（1）火箭在點火升空的過程中，燃料燃燒將______能轉化為______能；（2）求火箭發動機推力的平均功率______；（3）在上述過程中共消耗15t燃料，求火箭發動機的效率______？【真題演練】一、填空題1．（2021·山東萊蕪·中考真題）（1）高速公路上常常會見到“限速”或“保持車距”的提示牌。對于高速行駛的汽車，“限速”和“保持車距”可以有效避免突發情況下急剎車時，由于汽車具有______不能及時停住而造成交通事故。炎熱的夏日，駕車行駛在平直的高速公路上，常常會看到公路遠處似乎有“積水”，“積水”中還有汽車、電線桿等物體的倒影，如圖所示；但行駛至該處時“積水”卻消失了。這種現象稱之為“公路蜃景”，是由于光通過不均勻的空氣時發生______形成的。（2）2021年的冬天特別寒冷，早起鍛煉的小麗和小軍凍得伸不出手，于是分別采取了圖甲和圖乙所示的取暖方式。從改變物體內能的方式來看，小麗是通過______來增加手的內能的，小軍是通過______來增加手的內能的。（3）目前，我國已經具備了風光水核電等清潔能源設備的產業鏈制造能力，水電、風電、光伏發電累計裝機容量均居世界首位。其中，水電、風電、光伏發電消耗的能源——水能、風能、太陽能都屬于______（選填“可再生”或“不可再生”）能源；核電站是利用原子核______（選填“裂變”或“聚變”）釋放的能量來發電的。（4）每個家庭電路中，都裝有圖甲所示的儀表，它是用來測量整個家庭電路中所有用電器在一段時間內消耗的______的。有些家用電器的電源線使用圖乙所示的三線插頭，其中標有“E”的插頭的作用是為了方便這些家用電器的金屬外殼與______相連。2．（2021·山東淄博·中考真題）創建文明城市，垃圾分類從你我做起。在一定條件下分類后的垃圾能提煉出燃料油，可減少石油資源的開采，石油是______（填“可再生”或“不可再生”）能源。若燃料油的熱值為3.15×107J/kg，完全燃燒________kg燃料油可放出熱量6.3×107J，這些熱量全部被質量為300kg、溫度為20℃的水吸收，可使水的溫度升高______℃。[c水=4.2×103J/（kg·℃）]3．（2021·山東威海·中考真題）2021年5月15日，天問一號著陸巡視器“祝融號”登陸火星，其利用太陽能電池板獲得的電能屬于______能源（選填“一次”或“二次”）；太陽能實際上是太陽內部發生______（選填“核聚變”或“核裂變”）釋放的核能。二、單選題4．（2021·山東萊蕪·中考真題）人類利用太陽能的實質，是將太陽能轉化為其他形式的能。太陽能轉化為其他形式能的方式有三種：光熱轉換、光電轉換和光化轉換。也就是說，目前人們無法直接將太陽能轉化為（）A．機械能 B．內能 C．化學能 D．電能5．（2021·山東日照·中考真題）下列關于能源和可持續發展的表述，正確的是（）A．太陽能、地熱能、核能都是可再生能源B．原子彈是根據可以控制的核聚變工作的C．為了保護環境，控制和消除大氣污染，應禁止使用化石能源D．能量的轉化、轉移都是有方向性的，人類所能利用的能源是有限的，需要節約能源6．（2021·湖北天門·中考真題）城市交通指示燈大量使用了太陽能。白天，太陽能電池板除了將一部分太陽能給交通指示燈供電外，還將多余的太陽能給蓄電池充電；夜晚蓄電池給交通指示燈供電。此過程中關于能源及能量轉化的說法正確的是（）A．太陽能是可再生能源B．太陽能電池板將太陽能轉化為化學能C．夜晚蓄電池將電能轉化為化學能D．交通指示燈將光能轉化為電能【過關檢測】一、填空題1．（2022·全國·九年級單元測試）為了緩解電力緊張，海南昌江推進核電站的建設，核電站利用核能的途徑是可控制的核______（選填“裂變”或“聚變”），核能屬于______（選填“可”或“不可”）再生能源。2．（2022·全國·九年級單元測試）我們聽到的風聲是由______振動產生的，風能可以在自然界里源源不斷地得到，風能屬于______（選填“一次”或“二次”）能源。3．（2021·全國·九年級課前預習）小明發現路旁有“神奇”路燈（如圖），它可以“自己”白天發電并儲存起來用于晚上照明，白天在太陽能電池處發生的能量轉化是：________；晚上在蓄電池處發生主要的能量轉化是：________。4．（2021·全國·九年級課前預習）2021年6月，“張北柔性直流電網”成功組網。這項工程是北京冬奧會重點配套工程，投運后，場館將使用綠色清潔電能。假如你是這項工程的設計師，會從煤炭、太陽能、核能、天然氣中選擇將___________這種可再生能源轉化為電能。將來若能在輸送電能方面采用___________（選填“納米材料”、“半導體材料”或“超導材料”），就可以避免電流的熱效應引起的電能損耗。二、單選題5．（2022·全國·九年級單元測試）人和動物從食物中獲取的能量屬于（）A．熱能 B．貯存能 C．化學能 D．機械能6．（2022·全國·九年級單元測試）關于能量，下列說法正確的是（）A．能量是與物體運動有關的物理量，所以靜止的物體沒有能量B．火力發電廠將煤炭燃燒釋放的能量轉化為電能C．風能、電能、核能等一切能量都來源于太陽D．不同形式的能量之間可以相互轉化，因此能量的轉移，轉化沒有方向性7．（2022·全國·九年級單元測試）下列實例與能量轉化相對應正確的是（）A．汽油燃燒：化學能轉化為內能B．太陽能電池：太陽能轉化為化學能C．熱機中的做功沖程：利用機械能轉化為內能D．光滑斜面上的小球自由滾下：機械能轉化為內能8．（2022·全國·九年級單元測試）如圖所示是廣泛使用的“風光互補”景觀節能燈，可以同時利用太陽能、風能發電；它“頭頂”小風扇，“肩扛”太陽能電池板。關于節能燈的設計解釋合理的是（）A．太陽能電池板是將光能轉化為電能B．小風扇是用來給太陽能電池板散熱的C．小風扇是風力發電機，將電能轉化為機械能D．蓄電池在夜晚放電時，將電能轉化為化學能三、綜合題9．（2021·全國·九年級單元測試）閱讀短文，回答問題：為了滿足人們對能源不斷增長的需要，科學家們設想在空間建立太陽能電站來利用太陽能。這種空間太陽能電站建在地球同步軌道上，其工作過程如圖所示。在太陽能收集板上鋪設太陽能電池，通過它把太陽能轉化成電能，再通過天線將電能以微波的形式發送至地面接收站。已知太陽能收集板長10km、寬5km，太陽光在它的表面處每平方米的功率為1.4×103W，太陽能電池的光電轉化效率為10%，微波的頻率為2.5×109Hz，空間太陽能電站向地面的輸電效率可達80%。（1）太陽發出的具大能量來源于太陽內部的氫原子核發生的______（選填“核聚變”或“核裂變”）。（2）太陽能電站相對于地面接收站是_________（選填“運動”或“靜止”）的，空間太陽能電站工作時，地面接收站的接收功率是___________W。（3）試計算在輸電過程中所使用的微波的波長。（________）10．（2021·全國·九年級課前預習）閱讀短文，回答問題人造太陽目前全球各國科學家都在集中力量，尋求可控核聚變反應的技術突破，一旦實現，那人類的歷史將會徹底改寫。實現核聚變反應必須將聚變燃料加熱至極高溫度并予以有效約束。核聚變通常由三種方式來產生，分別是引力約束、慣性約束和磁約束。太陽就是典型的引力約束聚變；氫彈則是一種慣性約束聚變，是不可控制的熱核聚變反應；磁約束核聚變是目前實現核聚變發電最有效的途徑。我國中科院合肥物質科學研究院，持有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）——中國環流器二號M裝置，標志著我國核聚變堆的自主設計與建設躍上新臺階。目前化石能源未來有枯竭的危險，還存在一定的環境污染，而“人造太陽”核聚變反應所需的原材料在地球上幾乎取之不盡、用之不竭，生成物也沒有危害，被認為是理想的“終極能源”。“人造太陽”非常復雜，要讓上億攝氏度高溫與零下269攝氏度低溫1米內共存，上萬個零部件，有一點點瑕疵，實驗可能就會失敗。“超高溫”與“超低溫”共存，“超強磁場”與“超大電流”并行，要在地球上造出“人造太陽”，必須要有性能極其特殊的材料承載。產生核聚變反應需要幾千萬攝氏度乃至上億攝氏度的高溫，常規材料無法承受這么高的溫度，一個可行方案是用磁力將其約束在“磁籠子”里。上億度的一團火球，碰到什么燒什么。“人造太陽”的腔體器壁材料是另一個難點，雖然有強磁場約束，仍然會有一些“不聽話”的高溫等離子體逃逸，打在器壁上造成損傷。自主研發的鎢銅合金材料，熱負荷能力提升到每平方米20兆瓦。我國科學家從無到有、刻苦攻關、后來居上，自立自強的精神，托起“人造太陽”的“核心超級材料”，這是一個巨大的技術跨越，把人類核聚變能源研究推向一個新高度。（1）根據你所學過的知識，盧瑟福提出，“原子的大部分質量集中到了一個很小的結構上”，這個“很小的結構”指的是______；（2）目前人類無法利用核聚變反應放出的熱量來發電，最主要的原因是（____）；A．無法消除核聚變產生核的污染B．無法實現核聚變反應C．無法控制核聚變反應的速度（3）該文中提到的化石能源應該有很多，請你寫出利用最廣泛的例子：______（請寫出其中一種）；（4）“人造太陽”的腔體器壁材料鎢銅合金除了耐高壓外，還應具有______特點；（5）實現“超強磁場”與“超大電流”最理想的導體材料是______；（6）目前人類利用最多的核聚變能量來自______聚變方式。

第25講能源與能量守恒定律【學習目標】1．了解人類利用能源的過程，能列舉出可再生能源和不可再生能源，了解世界和我國能源消耗的不合理結構及能源儲存狀況；2．知道太陽能、核能是兩種新能源，知道直接利用太陽能的兩種途徑；3．了解核裂變和核聚變，知道原子彈和氫彈的原理，知道核反應堆的作用，以及核電站的原理和特點；4．了解能量存在的多種形式，能列舉出能量的轉化和轉移的實例；5．知道能量守恒定律，了解能量在轉移或轉化過程中的方向性；6．了解溫室效應、酸雨、鉛塵的形成過程與危害，知道利用能源的過程中保護環境的重要性。【基礎知識】一.能源和能源危機1、人類利用能源的歷程：（1）人類從鉆木取火中學會了利用薪柴為主要能源，直到19世紀中葉，薪柴在全世界能耗中仍然占75%,這是世界上能源的薪柴時代。（2）蒸汽機的發明引起資本主義國家的工業革命，煤炭成為這場工業革命的動力基礎，19世紀后半葉到1900年，世界進入“煤炭時代”。（3）內燃機的出現，電力工業的迅速發展，使得煤炭在能源消耗結構中的比重逐漸下降。1965年，石油在世界能耗中的比例已超過煤炭，世界進入了“石油時代”。（4）目前，人們正致力于開發太陽能、核能、水能、風能、海洋能、氫能……21世紀將是太陽能、核能時期或多元化能源時期。2、能源危機的挑戰：（1）不可再生能源：木柴、煤、石油、天然氣等一旦被消耗，是不能再生的，這類能源屬于不可再生能源。（2）太陽能、水能、風能、地熱能、海洋能、潮汐能等是不會隨著開發利用而日益減少的，這類能源可以在自然界里不斷地得到，所以屬于可再生能源。(3)世界上消耗的能源中，90%以上是不可再生能源。我國的能源消耗以煤炭為主，在能源消耗的結構上，仍存在不科學、不合理的現象。隨著國民經濟的發展和人口的增長，我國能源的消耗量相應迅速增長，在能源供給和需求方面的矛盾將日益突出。3、凡是能夠提供能量的物質資源，都可以叫做能源4、一次能源和二次能源像化石能源一樣，風能、太陽能、地熱能以及核能，是可以直接從自然界獲得的，這些可以從自然界直接獲取的能源，統稱為一次能源。我們使用的電能，無法從自、然界直接獲取，必須通過一次能源的消耗才能得到，所以稱電能為二次能源。我們今天使用的煤、石油、天然氣是千百年前埋在地下的動植物經過漫長的地質年代形成的，所以稱為化石能源。常見的化石能源有：煤、石油、天然氣。常見的一次能源有：煤、石油、天然氣、風能、水能、太陽能、地熱能、核能等。常見的二次能源有：電能。二.新能源的開發1、太陽能的利用：（1）通過植物的光合作用把太陽能轉化和儲存起來，再以草木、沼氣、煤、石油、天然氣等燃料的形式釋放出來。（2）通過大氣和水分的升騰循環，再通過風、流水、波浪、海流等釋放出來（3）被海水吸收成為海洋的內能；(4)被人們直接利用，如太陽能熱水器、太陽灶等。2、核能：（1）核能：原子核內部蘊藏的巨大能量，叫做原子核能，簡稱核能。（2）核能的釋放方式：一是核裂變；二是核聚變。①核裂變：是較重的原子核變為較輕的原子核的一種核反應。②核聚變：是在超高溫度條件下，較輕原子核聚合成較重的原子核。3、間接利用太陽能：化石能源（光能化學能）生物質能（光能化學能）4、直接利用太陽能：集熱器（有平板型集熱器、聚光式集熱器）（光能內能）；太陽能電池（光能電能）一般應用在航空、航天、通訊、計算器、手表等方面。5、太陽能來源豐富，不需要運輸，無污染，但由于能量比較分散且受季節、氣候和晝夜變化的影響很大，給大規模利用太陽能帶來一些新的技術課題。6、快速的裂變反應可以引起猛烈的爆炸，原子彈就是利用快速裂變制成的，我們還可以控制鏈式反應的速度，把核能用于和平建設事業。“核反應堆”就是控制裂變反應的裝置。7、核聚變的優勢，比核裂變釋放的能量更大；無高端核廢料，可不對環境構成較大的污染；燃料供應充足。核聚變的劣勢，反應要求與技術要求極高，目前，核聚變的應用只限于核爆炸。三.能量的轉化與能量守恒1、能量的轉移與轉化：（1）能量是可以在兩個物體之間轉移的。如：熱水袋取暖、電能的輸送等。（2）各種形式的能量在一定條件下還可以相互轉化。如：電池的充電過程和放電過程。2、能量守恒定律：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉移到其他物體，或者從一種形式轉化為其他形式，能量在轉移或轉化過程中，能的總量保持不變。這就是能量守恒定律。3、能在轉移和轉化中的方向性：（1）能量的轉化和轉移是有方向性的，多數能源在消耗過程中，用一點就少一點，不能再生，（2）盡管在轉化過程中能量是守恒的，但總有相當一部分的能量是不能被有效利用的，成為“無用的能量”。因此，節約能源、提高能源的利用率是當務之急。4、我們是在能量的轉化和轉移中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用，能量的利用是有條件的，也是有代價的，所以我們應節約能源。四.能源、環境與可持續發展1、溫室效應：過量的二氧化碳、氟氯烴（又稱氟利昂）等氣體排放到大氣中后，會聚集成一個溫室氣體層，使地球表面的輻射熱不易向空間散發出去，導致全球的平均溫度升高，形成了溫室效應。2、酸雨：二氧化硫和氮氧化物排放到大氣中，會生成酸性物質，溶在雨水中便成了酸雨。3、鉛塵增加：空氣中鉛的含量增加，將導致兒童智力下降，也易使成年人患高血壓、心臟病，中風等疾病。4、能源與可持續發展（1）為了減少能源利用對環境的污染和破壞，做到可持續發展，我們不僅要改進利用傳統能源的技術，同時還要著力開發無污染的“綠色能源”。（2）世界各國都十分重視能源利用過程中的環境保護。大自然既不是我們隨意盤剝的對象，也不是我們無止境地汲取財富的源泉，而是與我們的生存和發展息息相關的生命共同體。【考點剖析】考點一：能源和能源危機例1．（2021·湖北·宜昌市第六中學九年級期中）天然氣是一種清潔燃料，廣州市公交車和出租車擬用天然氣來代替柴油或汽油。天然氣是______（填“可再生”或“不可再生”）能源，它燃燒時釋放的內能轉化為汽車的______能。已知天然氣的熱值為7×107J/m3，當出租車某段行程消耗2m3天然氣所釋放的熱量為______J（假設天然氣完全燃燒）。【答案】不可再生機械【解析】[1]煤、石油、天然氣屬化石能源，隨著使用不斷減少，短時間內從自然界得不到補充，因此屬于不可再生能源。[2]天然氣在燃燒時，燃料的化學能轉化成內能，內能又轉化為汽車的機械能。[3]天然氣完全燃燒放出的熱量考點二：能量的轉化與能量守恒例2．（2021·湖北枝江·九年級期中）如圖1這個設想曾得到不少人的贊許，并把這個裝置譽為“永動機”。（1）請運用你掌握的知識，說明這個裝置是否真能“永動”：______（填“能”、“不能”）；（2）如圖2是內燃機的能流圖，請你填出圖中“？”的內容：______。【答案】不能散熱損失【解析】（1）[1]不能。由于從上面流到下面水池過程中，用來打磨物體消耗能量，還有一部分重力勢能轉化為掉入水池中的水的動能，故流下來的水不能全部被抽送到上面的水池中。即流下來的水要比抽上去的水多，隨著時間的推移，上面水池中的水越來越少，一段時間后便不再有水從上面流下來，所以這個裝置不能夠“永動”。（2）[2]因為熱機的大量能量會通過散熱的方式損耗，因此圖中“？”的內容表示散熱損失。考點三：環境與可持續發展例3．（2021·江蘇高郵·九年級期中）神舟十三號載人飛船與長征二號F運載火箭組合體已于2021年10月16日發射升空。本次發射任務是把3名航天員送上太空，完成為期6個月的在軌駐留任務，參與建設中國空間站。若長征二號F遙十三運載火箭在此次發射任務中，以的推力將起飛質量500t的火箭在50s的時間內推到的高度。已知火箭燃料的熱值。（1）火箭在點火升空的過程中，燃料燃燒將______能轉化為______能；（2）求火箭發動機推力的平均功率______；（3）在上述過程中共消耗15t燃料，求火箭發動機的效率______？【答案】化學內【解析】（1）[1][2]燃料具有化學能，燃料燃燒時將化學能轉化為內能。（2）[3]火箭發動機推力的平均功率為（3）[4]燃料完全燃燒放出的熱量為火箭做的有用功為火箭發動機的效率為【真題演練】一、填空題1．（2021·山東萊蕪·中考真題）（1）高速公路上常常會見到“限速”或“保持車距”的提示牌。對于高速行駛的汽車，“限速”和“保持車距”可以有效避免突發情況下急剎車時，由于汽車具有______不能及時停住而造成交通事故。炎熱的夏日，駕車行駛在平直的高速公路上，常常會看到公路遠處似乎有“積水”，“積水”中還有汽車、電線桿等物體的倒影，如圖所示；但行駛至該處時“積水”卻消失了。這種現象稱之為“公路蜃景”，是由于光通過不均勻的空氣時發生______形成的。（2）2021年的冬天特別寒冷，早起鍛煉的小麗和小軍凍得伸不出手，于是分別采取了圖甲和圖乙所示的取暖方式。從改變物體內能的方式來看，小麗是通過______來增加手的內能的，小軍是通過______來增加手的內能的。（3）目前，我國已經具備了風光水核電等清潔能源設備的產業鏈制造能力，水電、風電、光伏發電累計裝機容量均居世界首位。其中，水電、風電、光伏發電消耗的能源——水能、風能、太陽能都屬于______（選填“可再生”或“不可再生”）能源；核電站是利用原子核______（選填“裂變”或“聚變”）釋放的能量來發電的。（4）每個家庭電路中，都裝有圖甲所示的儀表，它是用來測量整個家庭電路中所有用電器在一段時間內消耗的______的。有些家用電器的電源線使用圖乙所示的三線插頭，其中標有“E”的插頭的作用是為了方便這些家用電器的金屬外殼與______相連。【答案】慣性折射熱傳遞做功可再生裂變電能大地（或“地”或“地線”）【解析】（1）[1]慣性是物體保持原有運動狀態不變的性質，對于高速行駛的汽車，“限速”和“保持車距”可以有效避免突發情況下急剎車時，由于汽車具慣性不能及時停住而造成交通事故。[2]光由一種介質斜射入另一種介質（或在同種不均勻介質中斜射）時傳播方向會發生改變。“公路蜃景”，是由于光通過不均勻的空氣時發生折射形成的。（2）[3]小麗是哈氣取暖，水蒸氣液化放熱，手吸熱，是通過熱傳遞來增加手的內能的。[4]小軍是兩手互搓取暖，是摩擦生熱，通過做功來增加手的內能的。（3）[5]不可再生能源是須經地質年代才能形成而短期內無法再生的一次能源，可再生能源是能夠不斷得到補充以供使用的一次能源。水電、風電、光伏發電消耗的能源——水能、風能、太陽能都屬可再生能源。[6]核電站是利用能夠控制的原子核裂變的鏈式反應產生的能量來發電的，核電站是利用原子核裂變釋放的能量來發電的。（4）[7]電能表測量電能的儀器。電能表上電功的單位是，電能表的計數器上前后兩次讀數之差，就是這段時間內消耗的電能。[8]大地是導體,三線插頭中標有“E”的插頭的作用是為了方便這些家用電器的金屬外殼與大地相連，從而防止觸電。2．（2021·山東淄博·中考真題）創建文明城市，垃圾分類從你我做起。在一定條件下分類后的垃圾能提煉出燃料油，可減少石油資源的開采，石油是______（填“可再生”或“不可再生”）能源。若燃料油的熱值為3.15×107J/kg，完全燃燒________kg燃料油可放出熱量6.3×107J，這些熱量全部被質量為300kg、溫度為20℃的水吸收，可使水的溫度升高______℃。[c水=4.2×103J/（kg·℃）]【答案】不可再生250【解析】[1]天然氣、石油、煤炭和核能是短期內不能從自然界得到補充的能源，屬于不可再生能源。[2]由知道，燃料的質量[3]由知道，水的溫度升高3．（2021·山東威海·中考真題）2021年5月15日，天問一號著陸巡視器“祝融號”登陸火星，其利用太陽能電池板獲得的電能屬于______能源（選填“一次”或“二次”）；太陽能實際上是太陽內部發生______（選填“核聚變”或“核裂變”）釋放的核能。【答案】二次核聚變【解析】[1]電能是由其它形式的能轉化而來的，是二次能源。[2]太陽像一個巨大的火球，它在不斷地向外釋放巨大的能量，在太陽內部時刻都在發生核聚變。二、單選題4．（2021·山東萊蕪·中考真題）人類利用太陽能的實質，是將太陽能轉化為其他形式的能。太陽能轉化為其他形式能的方式有三種：光熱轉換、光電轉換和光化轉換。也就是說，目前人們無法直接將太陽能轉化為（）A．機械能 B．內能 C．化學能 D．電能【答案】A【解析】光熱轉換是把光能轉化為內能，光電轉換是把光能轉化為電能，光化轉換是把光能轉化為化學能。也就是說，目前人們無法直接將太陽能轉化為機械能。A符合題意，BCD不符合題意。故選A。5．（2021·山東日照·中考真題）下列關于能源和可持續發展的表述，正確的是（）A．太陽能、地熱能、核能都是可再生能源B．原子彈是根據可以控制的核聚變工作的C．為了保護環境，控制和消除大氣污染，應禁止使用化石能源D．能量的轉化、轉移都是有方向性的，人類所能利用的能源是有限的，需要節約能源【答案】D【解析】A．太陽能、地熱能可以從自然界源源不斷地得到，是可再生能源，核能使用后短時間內不能得到補充，是不可再生能源，故A錯誤；B．原子彈是根據可以控制的核裂變工作的，故B錯誤；C．大量使用化石能源會造成大氣污染，因此應該控制化石能源的開采和利用，不能禁止，故C錯誤；D．能量的轉化和轉移是有方向性的，具有不可逆性，并不是所有的能量都可以被利用，所以我們需要節約能源，故D正確。故選D。6．（2021·湖北天門·中考真題）城市交通指示燈大量使用了太陽能。白天，太陽能電池板除了將一部分太陽能給交通指示燈供電外，還將多余的太陽能給蓄電池充電；夜晚蓄電池給交通指示燈供電。此過程中關于能源及能量轉化的說法正確的是（）A．太陽能是可再生能源B．太陽能電池板將太陽能轉化為化學能C．夜晚蓄電池將電能轉化為化學能D．交通指示燈將光能轉化為電能【答案】A【解析】A．太陽能是一種既相對清潔，又取之不盡的能源，屬于可再生能源，故A正確；B．太陽能電池板將太陽能轉化為電能，故B錯誤；C．夜晚蓄電池給交通指示燈供電，蓄電池將化學通轉化為電能，故C錯誤；D．交通指示燈將電能轉化為光能，故D錯誤。故選A。【過關檢測】一、填空題1．（2022·全國·九年級單元測試）為了緩解電力緊張，海南昌江推進核電站的建設，核電站利用核能的途徑是可控制的核______（選填“裂變”或“聚變”），核能屬于______（選填“可”或“不可”）再生能源。【答案】裂變不可【解析】[1]核電站是利用核裂變反應所釋放的能量產生電能的發電廠。[2]核能屬于一旦消耗就很難再生的能源，是不可再生能源。2．（2022·全國·九年級單元測試）我們聽到的風聲是由______振動產生的，風能可以在自然界里源源不斷地得到，風能屬于______（選填“一次”或“二次”）能源。【答案】空氣一次【解析】[1]聲音由物體振動產生，我們聽到的風聲是由空氣振動產生的。[2]化石能源這樣可以直接從自然界獲得的能源，稱為一次能源；必須通過消耗一次能源才能得到的能源叫二次能源，由于風能可以直接從自然界獲得，所以，屬于一次能源。3．（2021·全國·九年級課前預習）小明發現路旁有“神奇”路燈（如圖），它可以“自己”白天發電并儲存起來用于晚上照明，白天在太陽能電池處發生的能量轉化是：________；晚上在蓄電池處發生主要的能量轉化是：________。【答案】太陽能（光能）轉化為電能化學能轉化為電能【解析】[1][2]白天，太陽能電池板太陽能轉化為電能，這種能量通過再次轉化電池的化學能儲存在大容量蓄電池內；晚上，路燈開始工作。即蓄電池給路燈供電，此時將電池的化學能轉化為電能，而后再轉化為路燈的光能。4．（2021·全國·九年級課前預習）2021年6月，“張北柔性直流電網”成功組網。這項工程是北京冬奧會重點配套工程，投運后，場館將使用綠色清潔電能。假如你是這項工程的設計師，會從煤炭、太陽能、核能、天然氣中選擇將___________這種可再生能源轉化為電能。將來若能在輸送電能方面采用___________（選填“納米材料”、“半導體材料”或“超導材料”），就可以避免電流的熱效應引起的電能損耗。【答案】太陽能超導材料【解析】[1]太陽能是清潔無污染的可再生能源，我們可以將太陽能轉化為電能，供我們使用。[2]超導材料由于電阻為零，所以不產生電熱，用作輸電導線沒有電能損耗。二、單選題5．（2022·全國·九年級單元測試）人和動物從食物中獲取的能量屬于（）A．熱能 B．貯存能 C．化學能 D．機械能【答案】C【解析】食物中的能量以化學能的方式貯存，在體內通過分解食物釋放其化學能，一部分化學能，在體內轉化為熱能。故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。6．（2022·全國·九年級單元測試）關于能量，下列說法正確的是（）A．能量是與物體運動有關的物理量，所以靜止的物體沒有能量B．火力發電廠將煤炭燃燒釋放的能量轉化為電能C．風能、電能、核能等一切能量都來源于太陽D．不同形式的能量之間可以相互轉化，因此能量的轉移，轉化沒有方向性【答案】B【解析】A．一切物體都具有內能，靜止的物體也有內能，故靜止的物體也有能量，故A錯誤；B．自然界中的各種能量可以相互轉化的，且總量不變，火力發電廠就是將煤炭燃燒釋放的能量轉化為電能，故B正確；C．風能和核能屬于一次能源，直接從自然界獲得，而電能不屬于一次能源，通常是由其他形式的能轉化而來，風能、電能、核能都與太陽無關，故C錯誤；D．不同形式的能量之間可以相互轉化，在轉化過程中一部分能量不能被收集起來重新利用，能量轉化向減少的方向，因此能量的轉移、轉化具有方向性，故D錯誤。故選B。7．（2022·全國·九年級單元測試）下列實例與能量轉化相對應正確的是（）A．汽油燃燒：化學能轉化為內能B．太陽能電池：太陽能轉化為化學能C．熱機中的做功沖程：利用機械能轉化為內能D．光滑斜面上的小球自由滾下：機械能轉化為內能【答案】A【解析】A．汽油燃燒時，通過化學變化將自身的化學能轉化為內能，故A正確；B．太陽能電池在工作時，將太陽能轉化為電能，故B錯誤；C．熱機中的做功沖程，高溫高壓氣體推動活塞向下運動，把內能轉化為機械能，故C錯誤；D．光滑斜面上的小球自由滾下，因斜面沒有摩擦，機械能不會轉化為內能，故D錯誤。故選A。8．（2022·全國·九年級單元測試）如圖所示是廣泛使用的“風光互補”景觀節能燈，可以同時利用太陽能、風能發電；它“頭頂”小風扇，“肩扛”太陽能電池板。關于節能燈的設計解釋合理的是（）A．太陽能電池板是將光能轉化為電能B．小風扇是用來給太陽能電池板散熱的C．小風扇是風力發電機，將電能轉化為機械能D．蓄電池在夜晚放電時，將電能轉化為化學能【答案】A【解析】A．太陽能電池板的作用是將太陽能轉化為電能儲存起來，故A符合題意；BC．小風扇是風力發電機，將機械能轉化電能，而不是用來給太陽能電池板散熱的，故BC不符合題意；D．蓄電池在夜晚放電時，將化學能轉化為電能，故D不符合題意。故選A。三、綜合題9．（2021·全國·九年級單元測試）閱讀短文，回答問題：為了滿足人們對能源不斷增長的需要，科學家們設想在空間建立太陽能電站來利用太陽能。這種空間太陽能電站建在地球同步軌道上，其工作過程如圖所示。在太陽能收集板上鋪設太陽能電池，通過它把太陽能轉化成電能，再通過天線將電能以微波的形式發送至地面接收站。已知太陽能收集板長10km、寬5km，太陽光在它的表面處每平方米的功率為1.4×103W，太陽能電池的光電轉化效率為10%，微波的頻率為2.5×109Hz，空間太陽能電站向地面的輸電效率可達80%。（1）太陽發出的具大能量來源于太陽內部的氫原子核發生的______（選填“核聚變”或“核裂變”）。（2）太陽能電站相對于地面接收站是_________（選填“運動”或“靜止”）的，空間太陽能電站工作時，地面接收站的