苏科版物理九年级下册第十八章 能量与可持续发展（复习讲义）（原卷版）

第十八章能源与可持续发展（复习讲义）【单元目标聚焦·明核心】【知识图谱梳理·固基础】【教材要点精析·夯重点】第1节能源利用与社会发展第2节核能太阳能第3节能量转化的基本规律第4节能源与可持续发展【考点题型突破·拓思维】题型一能源的分类题型二核能及其利用题型三太阳能来源及其利用题型四能量的转移和转化题型五能源与可持续发展【分层阶梯训练·提能力】基础巩固通关测能力提升进阶【基础目标】1.能说出能源的概念，区分可再生能源与不可再生能源，列举常见的一次能源和二次能源。2.简述人类利用能源的历史进程，认识能源利用对社会发展的重要作用。3.知道核能的产生方式（裂变和聚变），了解核能的应用（如核电站、核武器）及其可能带来的环境问题。4.了解太阳能的特点，知道太阳能的几种常见利用方式（如太阳能热水器、太阳能电池、太阳能发电站）。5.阐述能量守恒定律的内容，能识别生活中能量转移和转化的实例，理解能量转化和转移的方向性。6.认识能源消耗对环境的影响，知道可持续发展的含义，树立节约能源和保护环境的意识。【进阶目标】1.能结合实例分析不同能源的优缺点，对能源的开发和利用做出初步评价。2.理解核电站的工作原理，能解释核反应堆中能量转化的过程。3.能从能量转化的角度分析太阳能利用装置的工作原理。4.运用能量守恒定律分析解决简单的实际问题，解释生活中与能量转化和转移方向性相关的现象。5.探讨能源危机的成因及应对策略，提出符合可持续发展理念的能源利用建议。【拓展目标】1.关注新能源（如氢能、地热能、风能、潮汐能等）的发展现状和前景，了解其开发利用中的技术挑战。2.尝试设计一个简单的能源利用方案（如家庭节能方案、小型太阳能利用装置模型等），培养创新思维和实践能力。3.通过查阅资料，了解不同国家和地区在能源政策、能源战略方面的差异，增强国际视野和社会责任感。第1节能源利用与社会发展一、能源利用的历史1.火的利用：例如，钻木取火时，能量发生了转化，是能转化为能。2.化石能源的利用（1）、、天然气是当今人类利用的主要能源，称为能源。是主体能源。（2）蒸汽机工作时的能量转化把化石燃料的化学能转化为能，再转化为能的过程。3.电能的利用18世纪末，意大利人伏打发明了电池，实现了化学能向能的转化。接着，人们就利用伏打电池，进行水和硫酸铜溶液的电解，发现了电流的化学效应，实现了电能向化学能的转化。1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，实现了电能向能的转化。1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，随后人们发明了发电机，实现了机械能向的转化。各种用电器的发明，实现了电能向能的转化。4.核能的发现20世纪初，科学家发现某些原子核的结构发生时会释放出巨大的能量，这种能量叫作核能。二、能源的分类能源的种类繁多，为了便于认识和研究，人们从不同角度对能源进行了分类。1.一次能源和二次能源（1）一次能源：可以直接从获得的能源称为一次能源。化石能源（煤、石油、天然气）、风能、水能、太阳能、地热能、核能等都是一次能源.（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗能源才能得到的能源称为二次能源。电能属于次能源，因为电能是消耗一次能源得到的；汽油、柴油也是二次能源。2.可再生能源和不可再生能源（1）可再生能源：能、水能、风能等可从自然界源源不断地得到，这类能源称为可再生能源。（2）不可再生能源：而煤、石油、天然气以及核燃料等一旦消耗就很难再生，这类能源被称为能源。3.常规能源和新能源（1）常规能源：也叫传统能源，是指目前已经大规模生产和广泛利用的能源，如可再生的水能和不可再生的煤炭、石油、天然气等化石能源。（2）新能源：是指由于技术、经济等因素而迄今尚未大规模使用的能源，如能、能、核能、地热能、氢能等。4.清洁能源与非清洁能源（1）清洁能源：是指对环境无污染或污染很小的能源，如太阳能、水能、风能等。（2）非清洁能源：是指对环境污染较大的能源，如煤、石油、天然气等化石能源。第2节核能太阳能一、核能1.核能与裂变（1）核能：当原子核发生时，就可能释放出惊人的能量，这种能量被称为核能。（2）裂变：质量较的原子核分裂成两个或两个以上中等质量的原子核的过程叫作裂变。核裂变链式反应示意图（3）聚变：氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，也会释放大量核能。这一过程就是聚变，也称为热核反应。（4）链式反应：使千千万万个铀核在极短的时间内相继裂变，这种现象叫作。（5）原子弹：如果对链式反应不加控制，就会在极短的时间内释放出巨大的能量，以致引起威力强大的爆炸，是根据这个原理制成的。2.核电站（1）核电站①利用核能的电站叫作核电站。目前已建成运转的核电站，都是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的。②核反应堆：核电站的核心设备是，它以铀为核燃料。核电站示意图③核电站的能量转化情况核反应堆中放出的能转化为高温蒸汽的能，通过汽轮机和发电机转化为能。（2）核电站的优点与火力发电相比，核能发电具有三个优点：①消耗的核燃料。只需消耗很少的核燃料就可以产生大量的电能。1kg铀-235的核全部裂变，释放出的能量约等于2.5×106kg标准煤完全燃烧所释放的能量。②对环境污染。核电站不排放烟尘和CO2、SO2（二氧化硫）等有害气体，对环境的污染比火力发电站小得多。③发电成本。从长远看，核能发电的成本低于火力发电。（3）核电站的防护措施①防止核泄漏的常用方法在核反应堆的外面修建了很厚的水以屏蔽射线。此外，在核反应堆内设置了两个互不相通的水循环回路。这样，在第一回路中具有放射性的水就不会泄漏到核反应堆外。②处理核废料的常用方法目前，国际上处理核废料的方法通常是装有核废料的金属罐投入选定海域4000m以下的海底，或深埋于建在地下厚厚岩石层里的核废料库中。二、太阳能1.太阳能太阳中心的超高温、超高压使得太阳内部的氢原子核发生了聚变，释放出了巨大的核能；太阳的表面以和的形式向四周辐射的能叫作太阳能。（1）太阳能的特点优点：太阳能的能量巨大；太阳能供应时间长久；太阳能分布广阔；太阳能获取方便；太阳能安全、清洁；太阳能对于地球不增加热载荷。缺点：太阳能强度弱、不稳定、不连续。（2）太阳能及其转化虽然地球上的能源有很多种，但根据它们的初始来源，可概括为以下四大类。①与太阳有关的能源太阳能除了可直接利用它的光和热（即狭义的太阳能）外，它还是地球上多种能源的主要源泉。化学能、化石能源、水能、风能波浪能、海流能等都是由能转换来的。②与地热有关的能源：地热能。③与核反应有关的能源：核裂变、核聚变。④与地球—月球—太阳引力有关的能源：潮汐能。3.太阳能的利用（1）直接利用太阳能的三种方式“光热”转换：“光热”转换的原理是使太阳能聚集，用它来加热物体，获得能。太阳能热水器就是这种方式的应用。 “光电”转换：“光电”转换是将太阳能转换成能。目前太阳能用于发电的途径有两种：一是热发电，就是先用聚热器把太阳能变成内能，再通过汽轮发电机将内能转变为电能；二是光发电，就是利用太阳能电池的光电效应，将太阳能直接转化为电能。 “光化”转换：“光化”转换是将太阳能转换成能，再转换为电能或其他形式的能。绿色植物的光合作用就是“光化”转换过程，植物依靠叶绿素把光能转化为化学能，实现自身的生长和繁衍。2.太阳能利用的难度影响太阳能大面积推广应用的因素主要有以下几个： 能量太分散：垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能功率只有数百瓦。要大规模开发利用太阳能，必须设置庞大的收集和转换能量的系统，因而造价过高，影响推广。天气影响：太阳能发电会受天气的影响，给人们稳定地利用太阳能带来困难，而且储能问题尚未得到很好的解决。转换效率低：目前太阳能的转换效率还很低。如光电转换（太阳能电池）的效率还只有10%左右。因此，在直接利用太阳能方面，还需继续大力开展研究工作。第3节能量转化的基本规律一、能量守恒定律我们是在能量转化或转移过程中利用能量的。已经学过的能量主要有：机械能、内能、化学能、电能、核能及太阳能等。1.能量的转化：形式的能量可以发生转化。2.能量的转移：同一种能量从一个物体转移到另一个物体，或者是从物体的一部分转移到另一部分，能量的并没有发生变化。3.能量守恒定律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其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化或转移的过程中，保持不变。二、能量转移和转化的方向性1.能量转移的方向性若把一杯水放到温度较高的环境中，水是否会自动变热？把水放到温度较低的环境中，水是否会自动变热？若把水放到温度较高的环境中，水吸收热量，温度升高，内能增加。空气的内能传递给水，水会变热。若把水放到温度较低的环境中，水放出热量，温度降低，内能减少。水的内能会传给空气，水不会变热。在热传递的过程中，内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。所以能量的转移是有的。2.能量转化的方向性我们从石油中提炼出汽油，汽车内燃机工作时，把汽油中的化学能转化为汽车的机械能、内能等。但是这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。钟表上紧发条工作，但终会停下，机械能完全转化为内能，没有任何外界的影响或帮助，是一个“自发过程”。但是若要钟表自动从周围环境吸热，使这部分内能转化为发条的弹性势能是不可能做到的。所以能量的转化是有的。3.节约能源和更有效利用能源的原因由于我们是在能量转化或转移过程中利用能量的。而在这个过程中，总会有一部分能量转化成内能散失到周围的环境中，这些能量虽然还在自然界中，但却无法自动转化为其他形式的能量，因而很难或无法再利用。也就是说，经转化后，可利用的能量只会，因此节约能源和更有效地利用能源是人类需要解决的重要问题。第4节能源与可持续发展一、能量转化的效率1.能流图表示能量转化情况的图叫作能流图。图甲、乙分别表示白炽灯与内燃机的能流图。甲白炽灯的能流图乙内燃机的能流图2.能量转化的效率效率3.热机的效率对于热机来说，转化为的能量与燃料完全燃烧所释放的能量之比叫作热机的效率。二、能源与可持续发展1.能源的开发和利用对人类社会的影响（1）能源危机；（2）大气污染；（3）“温室效应”。2.我国面临的能源问题（1）我国人口众多，能源短缺。（2）能源结构问题：我国目前的能源结构以化石燃料为主，这必然使我们面临着两个严峻的问题：一是化石燃料的蕴藏量有限，会导致能源枯竭；二是化石燃料会导致严重的环境污染和生态破坏。（3）能源资源分布不均。（4）能源利用效率低。3.能源与可持续发展（1）可持续的能源生产和消费已成为社会、经济可持续发展的重要前提之一。（2）可持续发展的当务之急。依靠科技进步改变能源结构、开发和推广清洁的可再生能源，提高能源利用效率、减少环境污染已成为我国实现可持续发展的当务之急。（3）未来的理想能源应该是来源丰富、可再生、洁净、安全，获取方便且经济的。能、能、地热能、能和氢能这五种能源今后将会优先获得开发和利用。题型一题型一能源的分类1．如图，两个圆圈表示两种能源分类方式，下列能源中，属于A处的是（

）A．电能 B．风能 C．石油 D．天然气2．下列能源中，属于可再生能源的是（）A．煤 B．石油 C．风能 D．天然气3．在石油、风能、水能、电能、汽油、太阳能、柴油、地热能、潮汐能等各种能源中，属于一次能源的是，属于二次能源的是。题型题型二核能及其利用4．我国研发的“玲龙一号”核电机组，是全球首个多功能模块化的小型核电机组。下列关于核能的说法正确的是（）A．核能发电是利用可控核聚变B．核能是化石能源，是一次能源C．利用核能发电并不是直接将核能转化成电能D．利用核能发电不用考虑环境污染5．为纪念我国第一颗原子弹和第一颗氢弹的诞生，彰显热爱祖国、艰苦创业、勇攀高峰的“两弹一星”精神，原子城被确定为全国爱国主义教育示范基地，如图所示。下列关于原子弹和氢弹的说法中错误的是（）A．氢弹利用了核聚变 B．原子弹利用了核裂变C．核废料没有污染 D．原子核由质子和中子组成6．中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破。“东方超环”是全超导托卡马克核聚变实验装置，下列核能利用方式与之相同的是（

）①原子弹

②氢弹

③江苏田湾核电站

④太阳A．①② B．①③ C．②③ D．②④题型题型三太阳能来源及其利用7．下列关于能源与材料的说法正确的是（）A．我国“人造太阳”创造“亿度千秒”世界纪录，“人造太阳”通过核裂变释放核能B．我国研制出世界最大功率甲醇双燃料船用发动机，甲醇燃烧过程中的热值减小C．我国成功在常压下实现镍基材料的高温超导电性，该超导体可制成发热电阻D．海南省清洁能源装机比重达到83.6%，海上风电和光电均利用可再生能源发电8．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一下列说法不正确的是（

）A．绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能B．太阳能集热器将太阳能转化为水的内能C．太阳能汽车将太阳能直接转化为机械能D．太阳能信号灯将太阳能最终转化为光能9．如图所示的是三种太阳能的转化途径，其中椭圆表示转化的装置或物体，菱形表示某种能量形式。按图中序号顺序在三个空白处填入相关的文字，正确的是（）A．内能太阳能电池光合作用 B．内能太阳能电池绿色植物C．太阳能电池光合作用内能 D．太阳能电池绿色植物内能题型题型四能量的转移和转化10．下列关于能量的说法中，正确的是（

）A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能 B．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移C．电水壶工作时是将内能转化为电能 D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少11．利用能量的过程，实质上就是能量转移和转化的过程。下列现象中属于能量转移的是（

）A．煤炭燃烧 B．火力发电 C．冷水降温 D．电灯发光12．下列事例中，可以表示能量转化或转移具有方向性的是（）A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能B．内能可以自发地从高温物体传递给低温物体，但不能自发地从低温物体传递给高温物体C．动能可以和重力势能相互转化D．电能可以转化为内能，内能的一部分也可以转化为电能题型题型五能源与可持续发展13．干电池是一种常用的、方便的电源，下列关于干电池的说法正确的是（）A．干电池对外供电时，是将电能转化为化学能B．常用的1号、2号、5号、7号干电池的电压随号数的增大而变大C．常用的干电池都可以多次充电供人们使用D．部分干电池中有汞、镉等重金属，随便丢弃会污染环境14．能源是人类一切物质生活、社会经济发展的基础，从古至今，人类对能量与能源的研究从未停止。近期，我国的风力发电技术得到了较大的发展。下列说法正确的是（）A．风能是一种不可再生能源B．风力发电机可以将机械能转化为电能C．风能与煤都属于清洁能源D．风力发电机的能量转化效率能达到15．能源是人类生存和发展的基础。关于能源的开发和利用，下列说法错误的是（）A．涉及热现象的能量转化和转移是有方向性的B．太阳能是一次能源，可直接利用且污染小，开发前景广阔C．煤是不可再生能源，以煤为主要燃料的火电站容易造成环境污染D．核能是可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径基础巩固通关测基础巩固通关测1．（2025·陕西西安·模拟预测）我国为了减少碳排放保护环境，不断地开发新能源，下列选项中不属于利用新能源的是（）A．光伏发电 B．火力发电C．风力发电 D．潮汐发电2．（25-26九年级上·湖南衡阳·月考）2025年9月3日大阅兵中国人民解放军展示了国之重器东风-61洲际弹道导弹，彰显出我国国防实力。2024年9月25日我国已经成功发射一枚携带训练模拟弹头的洲际弹道导弹“东风-31AG”，该导弹准确落入预定海域，如图所示。以下有关说法正确的是（）A．发动机使用的燃料应选热值大的燃料B．导弹飞行过程中要克服空气阻力，能量不守恒C．燃料燃烧越充分，其热值越大D．燃料燃烧产生的内能可以全部转化为导弹的机械能3．太阳是人类能源的宝库。下列说法不正确的是（

）A．煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自太阳能B．太阳能是太阳内部氢原子核发生聚变释放的能量C．太阳能是未来的理想能源之一，是不可再生能源D．中国空间站上用到的太阳能电池板是将太阳能直接转化为电能4．下图是某款电动汽车，它搭载了锂电池。该汽车装有动能回收系统，开启动能回收系统后，松开油门，车子的电动机就减速，同时车轮带动发电机发电，进而为电池充电，从而实现车辆动能回收的过程。下列关于该车说法正确的是（）A．充电过程中，锂电池相当于电路中的电源B．给锂电池充电的过程中，锂电池将电能主要转化为内能C．电动汽车行驶过程中将化学能直接转化为机械能D．当动能回收系统启动后，发电机将汽车的部分机械能转化为电能5．下面是历史上或现在使用的各种能源：①煤炭、石油；②柴薪；③电能。按照使用的时间先后排序，正确的是（

）A．①②③ B．②①③ C．②③① D．①③②6．关于能源、信息与材料，下列说法正确的是（）A．风能、地热能、电能均属于一次能源B．手机内部的芯片主要由超导体制成C．能量的转化和转移都是有方向性的D．光从光导纤维一端射入，在内壁多次折射，把携带的信息传送出去7．下列关于能源、材料和信息说法正确的是（）A．现有的核电站都是利用核聚变释放能量来发电的B．煤、石油、天然气等化石能源蕴藏量较大，属于可再生能源C．手机是利用电磁波来传递信息的D．塑料、合金、玻璃都属于合成材料8．关于下面几种发电方式的能量的转移和转化过程，说法错误的是（）A．火力发电：燃料的化学能→发电机转子的机械能→电能B．水力发电：水的机械能→水轮机的机械能→发电机转子的机械能→电能C．核能发电：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能D．风力发电：风的机械能→风车的机械能→发电机转子的机械能→电能9．如图是核电站工作情况的流程图，以下关于核电站的说法错误的是（

）A．核电站是利用可控的核裂变发电的 B．核电站将核能全部转化为电能C．核废料要埋在人烟稀少的地方 D．核泄漏会引发严重的环境污染10．广东拥有六座核电站，占全国核电站总数的六分之一。下列说法正确的是（

）A．核能是二次能源 B．核能是可再生能源C．核电站的能量由核聚变产生 D．核电站将核能最终转化为电能11．关于能量核能源，下列说法正确的是（

）A．核能、生物质能、风能都是可再生能源B．电能是一次能源C．太阳释放的能量是核裂变产生的D．火力发电是将化学能转化为电能12．关于核电站下列说法正确的是（

）A．核燃料发电后产生的废弃物可以按照一般垃圾处理B．核电站中的能量转化是将核能最终转化为电能C．核电站是利用核聚变释放能量来发电D．通过改进科学技术，可以让核电站的能源转化效率达到100％能力提升进阶练能力提升进阶练13．（2025·宁夏银川·三模）如图，一位游客穿戴髋关节外骨骼智能助力设备在贺兰山国家森林公园登山的场景，外骨骼机器人中的电机工作时，将电能转化为能。某款外骨骼机器人产品电池参数为“36V25Ah”，这块电池存储的电能是J。14．（2025·宁夏银川·三模）“东数西算”工程是指东部的数据算力需求引导到西部处理，因为西部有充足水电、风电、光伏发电等，并且年均气温较低，可通过自然风冷降低散热成本。水能、风能、光能都属于能源填“可再生”或“不可再生”，计算机芯片处理数据时会产生大量热，这是因为电流具有