第22章 能源与可持续发展（双基过关考点突破）-人教版九年级物理全一册

第22章能源与可持续发展

双基过关

知识点一、能源

1.人类利用能源的历程

（1）能源

①定义:能够提供能量的物质资源。

②常见的能源

a.化石能源：千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的煤、石油、天然气等。

b.生物质能：由生命物质提供的能量。

c.太阳能：由太阳辐射提供的能量。

d.地持能：由地球内部提供的一种内能。

e.电能：由其他形式的能转化而成的供各种用电器使用的能源。

（2）人类利用能源的历程

①柴薪能源时代:钻木取火是人类利用能量的历史上的第一次能源革命；

②化石能源时代:蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑；

③电能时代：电能便于输送和转化；

④核能时代。

（3）能源的分类

①按照获取方式，可将能源分为一次能源和二次能源。

a.一次能源:可以直接从自然界获得的能源。例如:煤、石油、天然气、风能、太阳能、地热能、核能、

潮汐能。

一次能源又可分为再生能源和非再生能源，再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、

潮汐能、海洋温差能等等。它们在自然界可以循环再生。非再生能源在自然界中经过亿万年形成，短期内

无法恢复且随着大规模开发利用，储量越来越少总有枯竭一天的能源称之为非再生能源。包括:煤、原油、

天然气、油页岩、核能等，它们是不能再生的，用掉一点，便少一点。

b.二次能源:无法从自然界真接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源。比如在产生电能时消

耗了机械能、在用蒸储法提取汽油时消耗了内能。常见的二次能源有电能、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重

油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和木炭等。

②按照对环境的影响，可将能源分为清洁能源和非清洁能源。

③按照人类开发早晚和使用情况，可将能源分为常规能源和新能源。

2.21世纪的能源趋势

（1）近年来世界能源消耗情况

近几十年来，能源消耗增长速度明显加快。

（2）能源危机

①原因

a.化石能源储量并不丰富；

b.化石能源开发利用后不能再生。

②应对措施:开发新能源、更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。

基础自测：

1.我国在新能源开发与利用方面走在了世界前列，为全球环境保护作出了巨大贡献。以下利用可再

生能源发电的是（）

A.燃气发电B.潮汐能发电

C.核能发电D.煤炭发电

【答案】B

【解析】可再生能源就是绿色环保的，可以短时间从自然界中得到补充，潮汐能发电就是属于可再生

能源发电，而燃气、核能和煤炭都属于不可再生能源，故B符合题意，ACD不符合题意。

故选B。

2.下列能源中，属于可再生能源的是（）

A.天然气B.石油C.煤炭D.太阳能

【答案】D

【解析】ABC.天然气、石油、煤炭属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生

能源，故ABC不符合题意；

D.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，故D符合题意。

故选D。

3.下列能源属于可再生能源的是（）

A.天然气B.风能C.石油D.核能

【答案】B

【解析】核能、石油、天然气会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，都属于不可再生能源;

只有风能可以在自然界里源源不断的得到补充，是可再生能源。故B符合题意，ACD不符合题意。

故选B。

4.不可再生能源：凡是越用,不能在短期内从自然界得到补充的能源，都属于不可再生能

源。如煤、石油、天然气、核能；

可再生能源：可以从自然界中地得到的能源，属于可再生能源。如水能、风能、太阳能、

食物、柴薪、地热能、沼气、潮汐能等。

【答案】越少源源不断

【解析】［1］不可再生能源：指的是越用越少，不能在短期内从自然界得到补充的能源。

［2］可再生能源：指的是可从自然界中源源不断地得到的能源。

5.生物质能：由提供的能量称为生物质能，如：食物、柴薪等。所有生命物质中都含有生

物质能。

【答案】生命物质

【解析】人类生活中，还广泛利用食物等生命物质中存储的化学能，这些由生命物质提供的能量称为

生物质能，

知识点二、核能

1.核能

(1)原子结构

库彳原子树带正电懈煤耦

好■丁I电子(带负电)

(2)核能:原子核分裂或结合时释放的能量。核能又叫原子能。

(3)注意

①通常情况下，质子、中子依靠强大的核力紧密结合在一起，原子核十分牢固。若原子核发生分裂或

结合，就会释放惊人的能量。

②核能来源于物质原子核的变化，与分子的运动情况无关，即核能不同于内能。

2.裂变

(1)定义:科学家发现用中子轰击质量比较大的铀235原子核，铀核会分裂成两个质量中等大小的原

子核，同时释放出巨大的能量，这种现象叫裂变。

(2)应用

①核电站:控制核裂变反应的速度。

②原子弹:不控制核裂变反应的速度。

(3)链式反应:用中子轰击铀235原子核，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，

这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。

(3)核电站的能量转化(图1)

核能一内能一机械能一电能

3.聚变

(1)定义:两个较轻的核聚合成一个较重的核，并释放出巨大能量的过程。

(2)笊核与常核的聚变如图所示。

氮核

@展子

O中子

（3）注意

①聚变也称热核反应。

②应用:氢弹。氢弹的威力比原子弹的威力更大。

③科学家正在不断地探索，如何控制聚变释放的核能。

基础自测

6.人类对于宇宙的探索是在一次次挫折中不断向前发展的，比如俄罗斯“福布斯--土壤”火星探测器

在地球近地轨道上因主发动机启动失败而无法变轨。经查，是太空中的带电粒子对机载计算机系统产生影

响导致程序出错。下列粒子中，首先可以排除对计算机系统产生影响的粒子是（）

A.电子B.质子C.中子D.原子核

【答案】C

【解析】原子由原子核和核外电子构成，其中原子核由质子和中子构成的；在原子中，质子带正电，

电子带负电，原子核带正电；中子不带电，故C符合题意，ABD不符合题意。

故选C。

7.关于能源、信息和材料，下列说法正确的是（）

A.太阳能、风能、石油都是可再生能源

B.当前核电站利用可控核裂变发电

C.LED灯的核心元件发光二极管由超导材料制成

D.WiFi技术是一种无线网络传输技术，它通过超声波传递信息

【答案】B

【解析】A.太阳能、风能属于可再生能源，石油不属于可再生能源，故A错误；

B.当前核电站是利用可控原子核裂变释放的核能来发电的，故B正确；

C.LED灯的核心元件发光二极管是由半导体材料制成的，故C错误；

D.WiFi是利用了电磁波中的微波技术进行信息传输的，故D错误。

故选B。

8.“华龙一号”是我国核电走向世界的“国家名片”，2021年1月30日在福建福清投入商业运行，这对

助力碳达峰、实现碳中和具有重要意义。“华龙一号”核电站反应堆内的核反应是（）

A.可控的裂变B.不可控的裂变

C.可控的聚变D.不可控的聚变

【答案】A

【解析】“华龙一号”核电站是利用原子核发生裂变释放能量来发电的，核聚变的过程是可控的，故BCD

不符合题意；A符合题意。

故选Ao

9.如图，用中子轰击质量较大的铀核，变成两个质量中等的原子核和新的中子，使其发生_变,

同时释放巨大的能。产生的新中子又会轰击其他的铀核，于是发生了反应。如果这种反

应加以控制，就可以用来发电，如果不加以控制就可以用来制造原子弹。

【答案】裂核链式

【解析】口］［2］用中子轰击质量比较大的铀核，使其发生分裂并释放新的中子，在分裂的同时会释放巨

大的能量，这种获得核能的方式叫核裂变。

［3］产生的新中子又会轰击其他的铀核，于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是

核裂变中的链式反应。

10.聚变：使较轻结合成为较重的原子核的一种核反应，也被成为热核反应。氢弹爆炸的

聚变反应是不可控的。

【答案】原子核

【解析】核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程。

11.2021年4月13日，日本正式决定将福岛第一核电站的核废水进行“海排”，举世哗然。我们知道,

核电站是利用（选填“核裂变”或“核聚变”）将核能变成电能服务人类的，核能是（选填“可

再生”或“不可再生”）能源，电能是（选填“一次”或“二次”）能源。

【答案】核裂变不可再生二次

【解析】口］核电站都是利用原子核裂变的链式反应发电。

[2]核能会越用越少，不能短时间内从自然界中获取，属于不可再生能源。

[3]电能是通过消耗一次能源而得到的能源，故属于二次能源。

知识点三、太阳能

1.太阳巨大的“核能火炉”

(1)太阳的结构：由内至外分别是太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气。

(2)太阳能的产生:太阳内部氢核聚变。

(3)太阳能的传播:太阳能以光和热的形式向外辐射。

2.太阳是人类能源的宝库

(1)太阳能是人类能源的宝库。

①人类利用生物质能、水能、风能，实际上都是间接利用太阳能。

②人类开采化石能源，实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能。

(2)太阳能与核能的关系：太阳能来源于太阳内部氢原子核在超高温下发生聚变时释放的能量(核

能)，但核能与太阳能无关。

(3)太阳是人类的“能源之母”：地球上除核能、地热能和潮汐能以外，几乎所有能源都来自太阳。

3.太阳能的利用

(1)太阳能的直接利用

①用集热器把水等物质加热，把太阳能转化为内能；

②用太阳能电池把太阳能转化为电能。

(2)太阳能的间接利用

①利用化石能源、风能、水能、生物质能，实质就是间接利用太阳能。

②化石能源、生物质能都是由植物进行光合作用，将太阳能转化为化学能。

(3)太阳能的优点

①能量巨大，仅lh到达地球表面的太阳能就比全世界一年能源生产的总量还多；

②供应时间长久，太阳能几乎是一种取之不尽，用之不竭的永久能源；

③分布广阔，获取方便，既不需要开采，又不需要运输；

④安全、清洁、无污染，开发太阳能不会给环境带来污染。

(4)太阳能的缺点

①太分散；

②不稳定；

③转换效率低。

基础自测

12.关于中国科技成果的应用事例中所涉及的物理知识，下列说法正确的是()

A.太阳能发电站利用的太阳能属于可再生能源

B.长征18核潜艇是通过改变所受浮力的大小进行上浮和下潜

C.北斗卫星导航系统是利用超声波来传递信息的

D.“超导材料”可以用于制作输电导线和电热器的发热板

【答案】A

【解析】A.太阳能发电站利用的太阳能，太阳能可以源源不断的从自然界获得，属于可再生能源，

故A正确；

B.潜水艇通过排水或进水来改变自身的重力来实现上浮和下沉的，当排出水时，自身重力减小，浮

力不变，则潜水艇将上浮；故B错误；

C.北斗卫星导航系统是利用电磁波传递信息的，故C错误；

D.超导体的电阻为零，可以用超导体做输电导线，减小由电能到内能的损耗提高传输效率，但是不

能用来制作电热器的发热板，故D错误。

故选Ao

13.市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子（如图所示）。在阳光的照射下，小电扇快速转动，该装

置的能量转化情况是（）

3__太阳能电r池

A.太阳能-电能”机械能B.太阳能-机械能-电能

C.电能-太阳能一机械能D.机械能一太阳能一电能

【答案】A

【解析】太阳能电池板吸收太阳能将太阳能转化为电能，小电扇转动时消耗电能将电能转化机械能，

故A符合题意，BCD不符合题意。

故选Ao

14.当今世界，能源与信息的重要性无可置疑，关于能源与信息，下列说法正确的是（）

A.太阳内部正进行着轻核聚变B.光纤通信利用电信号来传递信息

C.太阳能、水能、煤炭是可再生能源D.频率越高的电磁波在空中传播得越快

【答案】A

【解析】A.太阳内部正进行着轻核聚变，是聚变，不是裂变，故A正确；

B.光纤通信是利用激光在光导纤维里经多次反射进行传播的通信方式，不是利用电信号，故B错误;

C.太阳能、水能是可再生能源，煤炭是不可再生能源，故C错误；

D.电磁波在空中传播速度是固定的，不是说频率越高，传播速度越快，给D错误。

故选Ao

15.大连滨海路两侧安装了如图所示的风光互补路灯，这种路灯是利用太阳能电池板、风力发电机来

获得电能。风能属于（选填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能电池板是由硅制成，硅是

（选填“半导体”或“超导”）材料。

【答案】可再生半导体

【解析】口］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；像化石能源、核能等短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源。

［2］半导体的导电性介于导体和绝缘体之间，太阳能电池板是由晶体硅制成的，硅的导电性介于导体和

绝缘体之间，所以硅属于半导体材料。

16.有一种利用太阳能电源工作的新型动力车，它上面的太阳能板接收太阳辐射的能量，太阳能电池

提供的电压为120V,可供电动机正常工作的电流为10A。

（1）太阳能属于（选填“可”或“不可”）再生能源；

（2）电动机正常工作时，将电能主要转化为能。

【答案】可机械

【解析】（1）［1］可再生能源是可以源源不断地从自然界获得的能源，太阳能属于可再生能源。

（2）［2］电动机工作时的能量转化是把电能转化为机械能。

17.许多城市道路两旁都安装有如图所示的太阳能LED照明路灯。它主要由太阳能电池板、LED灯

头等部件构成。LED是一种发光二极管，是由（选填，，导体，，、“半导体，，或，，绝缘体，，）材料制成，

太阳能属于清洁、可再生能源，自然界中和它有相同优点的能源有。（举出一种即可）

LED灯

【答案】半导体风能、潮汐能、地热能等

【解析】［1］二极管具有单向导电性，是由半导体材料制成的。

⑵自然界中的清洁、可再生能源很多，比如风能、水能、潮汐能、地热能等。

知识点四、能源与可持续发展

1.能量转移和能量转化的方向性

(1)能量转移的方向性:热量能自发地从高温物体转移到低温物体，但不能自动从低温物体转移到

高温物体。

(2)能量转化的方向性：内能和其他形式的能量的相互转化具有方向性。其他形式的能可以无条件地

转化为内能，而内能不能无条件地转化为其他形式的能。

(3)能的利用

①能源的利用是有条件的。

②能量释放时失去控制会酿成灾害。

(4)理解注意点能量转化与守恒

①能量的转化和转移都具有方向性。

②能量的转化和转移遵循能量守恒定律，不能错误地认为在使用能源的过程中，就不需要节约能源。

2.能源消耗对环境的影响

(1)能源消耗对环境的影响

①热污染，包括城市热岛效应以及地球的温室效应；

②大气污染，包括酸雨、烟尘等。

(2)保护环境，控制和消除大气污染，已经成为当前世界需要解决的重要课题。

我们既要有效地利用能源，又要很好地控制和消除污染。

3.能源与可持续发展

(1)可再生能源:可以在自然界里源源不断地得到补充的能源。

(2)不可再生能源:不能在短期内从自然界得到补充的能源。

(3)未来理想能源应满足的条件

①必须足够丰富，可以保证长期使用。

②必须足够便宜，可以保证多数人用得起。

③相关技术必须成熟，可以保证大规模使用。

④必须足够安全、清洁，可以保证不会产生严重后果。

基础自测

18.关于信息与能源，下列说法正确的是()

A.不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同

B.光纤通信是利用光的折射传递信息的

C.天然气是可再生能源

D.任何形式的能量都可以自发地相互完全转化

【答案】A

【解析】A.不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同，故A正确；

B.光在光纤中发生了全反射，所以光纤通信是利用光的反射传递信息的，故B错误；

C.天然气属于化石能源，短时间不能再生，是不可再生能源，故C错误；

D.能量的转化具有方向性，不能自发相互完全转化，故D错误。

故选Ao

19.目前，世界上有20多亿人口面临缺乏淡水，有关部门呼吁市民节约用水。下列节水措施中错误

的是（）

A.用工业废水直接浇灌农田

B.洗过菜的水用来浇花

C.生活污水集中处理后再排放

D.推广使用节水龙头

【答案】A

【解析】A.用工业废水直接浇灌农田会污染土壤、毁坏农作物，故A错误，符合题意；

B.洗过菜的水用来浇花可以节约用水，故B正确，不符合题意；

C.生活污水集中处理后再排放可以节约用水，保护环境，故C正确，不符合题意；

D.推广使用节水龙头可以节约用水，故D正确，不符合题意。

故选Ao

20.能量转移或转化过程中，总量保持不变，而可利用的能量逐渐减少的原因是（）

A.能量的转移和转化具有方向性B.化石能源的应用造成大气污染

C.不可再生能源不久被消耗殆尽D.没有坚持开发和推广清洁能源

【答案】A

【解析】目前人类使用的能源主要是化石能源，如煤炭、石油、天然气等，这类能源的实质是由古代

生物固定下来的太阳能，属于不可再生能源，这类能源在被消耗后，因能量的转移或转化具有方向性，无

法在短时间内再次生成，所以可利用的能源在逐渐减少，故A符合题意，BCD不符合题意。

故选Ao

21.坚持低碳生活、绿色发展，下列做法与这一理念不相符的是（）

A.步行或骑自行车B.练习本双面使用

C.节约用水用电D.发展燃煤发电

【答案】D

【解析】A.相较于开车，步行或骑自行车排放的二氧化碳几乎为0,符合低碳生活的要求，故A不

符合题意;

B.练习本双面使用，可以增加纸张的利用率，这样可以有效减小对树木等的需求，符合绿色发展的

要求，故B不符合题意；

C.节约用水用电符合低碳生活、绿色发展的要求，故C不符合题意；

D.燃煤发电的过程中，会产生大量的二氧化碳、硫化物等污染物，对环境的危害很大，不符合低碳

生活、绿色发展的要求，故D符合题意。

故选D。

22.为牢固树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念，美丽乡村建设中大量使用了直接利用太阳能

的热水器、太阳能路灯等节能环保设备。太阳能是在太阳内部氢原子核发生______（选填“聚变”或“裂变”）

时释放的能量；太阳能属于（选填“可再生”或“不可再生”）能源。

【答案】聚变可再生

【解析】［1］太阳内部氢原子核在超高温下发生聚变，释放出核能。

［2］太阳能能短时间内从自然界中获取，所以太阳能属于可再生能源。

23.能源危机日益加剧，开发和利用新能源成为当务之急，光伏发电是将能转化能，

太阳核心温度高达1500万。C,表面温度也有约6000℃,其原因就是太阳内部发生持续的（选填“核

裂变”或“核聚变”）释放了惊人的能量。

【答案】太阳电核聚变

【解析】⑴⑵光伏发电是利用太阳能电池在太阳光照射下发电，将太阳能转化为电能。

［3］在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能。

考点突破

考点1.能源的分类

方法：在解答能源分类的问题时，一要看清题目中要求从哪个角度进行分类，二要明确一次能源与二

次能源、清洁能源与非清洁能源、常规能源与新能源的区别。

运用归类法认识常见的能源

清洁能源太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能

非清洁能源煤、石油、天然气、柴薪

常规能源煤、石油、天然气、水能

新能源核能，太阳能。潮汐能、地热能

一次能源再生能源：太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、

潮汐能、海洋温差能

非再生能源：煤、原油、天然气、油页岩、核能

电能、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒

二次能源

精、沼气、氢气和木炭

例1.（2022•山东青岛•统考中考真题）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

【解析】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。

例2.（2022•湖南湘西.统考中考真题）下列能源中属于二次能源的是（）

A.电能B.风能C.太阳能D.地热能

【答案】A

【解析】A.电能是由一次能源经过加工转换以后得到的能源，所以不是一次能源，属于二次能源，

故A符合题意；

B.风能是直接取自自然界没有经过加工转换的能源，所以是一次能源，故B不符合题意；

C.太阳能是直接取自自然界没有经过加工转换的能源，所以是一次能源，故C不符合题意；

D.地热能是直接取自自然界没有经过加工转换的能源，所以是一次能源，故D不符合题意。

故选A-

例3.（2022•广西桂林•统考中考真题）保护环境是全球性重大课题，下列能源在使用过程中对环境污

染最小的是（）

A.煤炭B.木柴C.太阳能D.石油

【答案】C

【解析】ABD.煤炭、木柴、石油在燃烧过程中会产生大量废气、甚至有毒气体会污染环境，故ABD

不符合题意；

C.太阳能使用过程中没有废气等产生，不会污染环境，故C符合题意。

故选C。

考点2.能源与能量的理解

方法：能源是人们在生产和生活中可利用的资源。而能量在使用过程中具有方向性，绝大多数不可逆,

在转化和转移过程中总量保持不变。

例4.（2022•湖南湘潭•统考中考真题）有关能源和能量，下列说法正确的是（）

A.电能是一次能源

B.只有裂变才能释放出核能

C.风能是可再生能源

D.能量是守恒的，我们不需要节约能源

【答案】C

【解析】A.电能需通过消耗一次能源才能获得，是二次能源，故A错误；

B.核反映包括核裂变和核聚变，核裂变和核聚变都能释放出核能，故B错误；

C.风能是由大气的流动形成的，风能可以从自然界源源不断获得，为可再生能源，故C正确；

D.能量是守恒的，但是能量的转移或转化是有方向性的，所以节约能源势在必行，故D错误。

故选Co

例5.（2022・四川自贡・统考中考真题）下列关于能源及其利用的说法，正确的是（）

A.目前人类的主要能源是柴草、煤等化石能源

B.石油、天然气、天然铀矿等都属于可再生能源

C.核电站使用过的核废料无放射性，不会污染环境

D.风能、水能、太阳能等清洁能源可以转化为电能

【答案】D

【解析】A.目前人类使用的能源主要是煤、石油、天然气等化石能源，柴草不是化石能源，它属于

生物能源，故A错误；

B.石油、天然气、天然铀矿等它们都是经过亿万年才形成而短期内无法再生的，都属于不可再生能

源，故B错误；

C.核电站使用过的核废料中仍然含有放射性物质，仍会有放射性，会污染环境，必须谨慎处理，不

能随便排放，故c错误；

D.风能、水能、太阳能在利用过程中对环境没有污染，属于清洁能源，随着技术的发展，它们都可

以转化为电能，故D正确。

故选D。

考点3.核能的利用

方法：聚变和裂变释放的能量都非常大，都属于核能，通常也称为原子能。核电站的优点

（1）核电站只需要消耗很少的燃料，就可以产生大量的电能。

（2）核电站不排放烟尘和二氧化碳、二氧化硫等气体，对环境的污染小于火力发电站。

（3）从长远看，核电站的发电成本低于火力发电。

例6.（2022・陕西・统考中考真题）核能是原子核裂变或聚变释放出的能量。下列说法正确的是（）

A.原子核由质子和中子构成B.原子核带负电

C.当前的核电站是利用核聚变原理工作的D.核能是可再生能源

【答案】A

【解析】A.原子是由原子核和核外电子组成，而原子核是由质子和中子构成，故A正确；

B.原子核内的质子是带正电的，中子不带电，所以原子核是带正电的，故B错误；

C.当前的核电站是利用可控的核裂变工作的，故C错误；

D.核燃料是用一点少一点，在短时间内无法得到补充，所以核能是不可再生能源，故