2024苏科版九年级物理下册讲义：第十八章 能源与可持续发展

第十八章能源与可持续发展

目录

【学习目标】.....................................................................................1

【思维导图】....................................................................................2

【知识梳理】....................................................................................2

知识点1：能源利用与社会发展................................................................2

知识点2：核能太阳能.......................................................................5

知识点3：能量转化的基本规律...............................................................12

知识点4：能源与可持续发展.................................................................17

【巩固训练】...................................................................................20

【学习目标】

1.区分可再生能源与不可再生能源，能准确列举太阳能、风能、化石能源等常见能源的类

别。

2.了解核能的两种利用方式（核裂变、核聚变），知道核电站是利用核裂变来发电的。

3.认识能源利用对环境的影响，树立节约能源和可持续发展的意识。

重点：

1.可再生能源与不可再生能源的分类标准，能结合实例判断能源的类型。

2.太阳能的直接利用方式（光热转换、光电转换），明确其在生活中的具体应用。

3.能源危机与可持续发展的关系，理解节约能源和开发新能源的重要性。

难点：

1.核裂变与核聚变的原理区分，难以理解两种核反应的本质差异和应用场景。

2.能源利用效率的计算与分析，无法准确判断不同能源利用方式的优劣。

【思维导图】

能源与可持续发展

【知识梳理】

知识点1:能源利用与社会发展

一、能源的利用

1、能源：凡是能为人类提供能量的物质资源都叫做能源。一般而言，能够提高能量的物质

资源都可以叫做能源。煤、石油、天然气是当今人类利用的主要能源。

2、早在远古时代，人类就学会了用火。在掌握了人工取火的方法之后，人类就开始了开发、

利用能源的进程:恩格斯曾说过:“摩擦生火第•次使人支配了•种自然力，从而最终把人和

动物分开。〃

3、蒸汽机是在200多年前登上历史舞台的。有了蒸汽机，人们就可以用煤做燃料来开动机

器，驱动火车和轮船（图18-2）,从而引发了世界性的工业革命。随后，内燃机的发明使汽

车、、机、轮船、内燃机车等得以广泛使用。从此，煤、右油、大然气等化后能源成为人类

消耗的主要能源。

4、19世纪以来，电磁感应现象的发现以及发电机的发明，使煤、石油、天然气等化石能源

被转换成更加便于输送和利用的电能。电能的利用带来了一系列发明创造。电动机、电灯、

电话、电报和无线电通信等的问世，极大地推动了城市化进程，促进了人类文明的发展。

5、20世纪初，科学家发现，某些原子核的结构发生变化时会释放出巨大的能量。原子核内

缢含的这种能量叫作核能（nuclearenergy）。对于相等质量的核燃料和煤来说，核燃料放出

的能量远大于煤燃烧放出的能量。从此，人类进入了开发和利用核能的新纪元。

二、可再生能源与不可再生能源

1、能源有不同的分类方式

（1）从产生方式角度划分

一次能源：是指可以从自然界直接获取的能源.例：煤炭、石油、天然气、水能、风能、太

阳能、地热能、潮汐能、生物质能、核能。

二次能源：是指无法从自然界直接获取，必须经过•次能源的消耗才能得到的能源.例：电

能、乙醇汽油、氢能、沼气。

（2）从是否可再生角度划分

可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源.例：水能、风能、太阳能、生物质能、

潮汐能。

不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源.例：化石能源（煤炭、石油、天

然气）、核能。

（3）从利用状况划分

常规能源：人类利用多年的，使用技术已经成熟的能源.例：化石能源、水能、电能。

新能源：人类新近才开始利用的能源.例：潮汐能、地热能、太阳能、核能、风能。

2、常见能源

（1）化石能源：我们今天使川的煤、石油、天然气,是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，所以称为化石能源。

（2）生物质能：生物质能是蕴藏在生物质（是各种生命产生或构成生命体的有机质的总称）

中的能量，是绿色植物经过光合作用储存在生物质内部的能量，如柴薪、秸秆、动物粪便等。

生物质能是人类利用最早、利用时间最长的能源，实际上也是化学能的一种。

（3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。

（4）风能；自然界中空气的流动所具有的能量。

（5）地热能：地球内部高温熔岩所具有的能量，常通过地下水或喷发的熔岩送到地面从而

被人们利用。

（6）电能：电流能以各种形式做功，所以电具有的能量叫做电能。

【典例1】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

【答案】c

【详解】A.煤属于化石燃料，不能短时期从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A

不符合题意；

B.石油属于化石燃料，不能短时期从自然界得到补充，属于不可再生能源，故B不符

合题意；

C.风能可以从自然界得到补充，属于可再生能源，故C符合题

意：

D.天然气属于化石燃料，不能短时期从自然界得到补充，属于不可再生能源，故D不

符合题意。

故选Co

【典例2］图中的白鹤滩水电站是实施“西电东送〃的国家重大工程，水能属于能源（选

填“可再牛”或"不可再生。超导材料出现以后，人们首先想到的就是利用超导体的—

特性实现远距离大功率输电，可以无损耗输送极大的电流。

【答案】可再生零电阻

【详解】⑴水能是自然界中可持续利用的能源，属于可再生能源。

⑵超导体在一定条件下，电阻可以变成零，人们可以利用它零电阻的特性实现远距离输

电，可以减少输电过程中的能量损耗。

【变式1】能源是世界永恒的话题。对于能量、能源的认识，下列说法正确的是（）

A.做功过程只能实现能量的转化不能实现能量的转移

B.水能是可再生能源也是一次能源，电能是二次能源

C.要做到"节能减排"唯一途径是提高能最转化效率

D.只要做好技术保护，核能是没有污染的

【答案】B

【详解】A.做功可以实现能量的转移，比如一个物体对另一个物体做功时，能量从一

个物体转移到另一个物体，不一定都转化为其他形式的能。故A错误；

B.水能可以在自然界里源源不断地得到，也可以从自然界直接获取，因此既属于可再生

能源，也属于一次能源；电能无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到，

属于二次能源，故B正确；

C.提高能量转化效率不是“节能减排〃的唯•途径，只是措施之例如提倡绿色出行也

可以节能减排，故C错误；

D.核能利用过程中存在放射性物质泄漏和核事故的风险。核废料的处理和处置是一个

难题，需要解决长期储存和处置问题。因此，即使做好技术保护，也不能完全排除核能

污染的可能性，故D错误。

故选Bo

【变式2】化石能源等不能在短期内从自然界得到补充，所以这类能源叫作o水能

和风能等能源可以在短期内从自然界得到补充，叫作。

【答案】不可再牛能源可再牛能源

【详解】口］⑵不能在短期内从自然界得到补充，这类能源属于不可再生能源，可以从自

然界源源不断地得到补充，这类能源是可再生能源。化石能源等不能短期内从自然界得

到补充，这类能源属于不可再生能源，像风能、水能和太阳能等可以从自然界源源不断

地得到补充，这类能源是可再生能源。

知识点2：核能太阳能

一、核能

1、原子的结构

(1)原子位于其中心的原子核和绕原子核高速运动核外电子组成，原子核比原子小得多，

其半径只相当于原子的十万分之一。

(2)原子核几乎集中了原子的全部质量。

(3)原子核带正电，电子带负电，它们所带的电荷量相等，整个原子呈电中性，对外不显

示电性。

(4)原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟核外电子相等，中子不带电。从

质量上讲，质子与中子质量几乎相等，一个质子的质量大约是电子质量的1836倍。质子和

中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。

2、核能

（1）质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，要使他们它们分裂或结合极其困难，

因此原子核十分牢固。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合,

就有可能释放出惊人的能策，这就是核能。释放核能的方式有两种：核裂变、核聚变。

（2）核能是直接从自然界获得的，属于一次能源。核能也属于新能源。

3、裂变：用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，变成两个质量中等大小

的原子核，同时释放出巨大的能量，这就是裂变中的链式反应（如下图）。1kg铀全部裂变，

释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。

4、聚变（热核反应）：将某些质量很小的原子核，例如宛核（由一个质子和一个中子组成）

与负核（由一个质子和两个中子组成），在超高温下结合成新的原子核-氮核，也会释放出

巨大的核能，这就是聚变“聚变反应要求一开始就要有很高的温度，因此核聚变也称为热核

反应。

0被释放的中子

释放能用

形成氮核

（1）聚变的应用：大量氢核的聚变，可以在瞬间放出惊人的能量。氢弹就是利用核聚变原

理制造的已知比原子弹威力还要大的核武器。迄今，人们还不能像控制核裂变那样，使核聚

变在人工控制条件下进行，科学家经过几十年的艰苦探索，已经取得一定进展，但要真正安

全、和平的利用核聚变所释放的核能，还要做长期艰苦的努力。

（2）可控核聚变释放的核能作为一种新能源，具有显著的特点

①燃料丰富且运营成本低，核聚变的燃料之一一笊核在海水中大量存在，足以功全世界使用

几百亿年。

②不污染环境，是一种真正的清洁能源。

（3）裂变与聚变的比较

比较裂变聚变

较大的原子核分裂为较小的原子核的质量很小的原子核结合成较大一种

定义

过程的过程

条件用中子轰击较大的原子核超高温

糕放核能大

巨大更加巨大

小

知否可以控

可利用核反应堆控制链式反应的速度目前，核聚变速度还不能认为控制

制

应用原子弹、核电站氢弹

（4）核能的特点

（1）储量丰富，核能总量十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足：

（2）核燃料能量密集，便于储运；

核能的优点

（3）不排放污染气体，不会造成空气污型；

（4）不排放二氧化碳气体，不会加重地球温室效应。

（1）核能属于一次能源，会越用越少；

核能的缺点（2）一旦发生核泄漏，会对地球生物造成严重的危害；

（3）核反应堆中会产生核废料，在治理核废料过程中，代价较高。

（1）核电站一般建在能源需求量大，而且能源十分缺乏的地区；

选址及废物

（2）核电站建在离人群较远的地方，避免对人畜造成伤害；

处理

<3）核废料要特殊处理后深埋在人烟稀少的地方。

二、核电站

1、核电站

（1）核反应堆及核电站的工作原理：控制链式反应的速度，使核能能够缓慢、平稳地释放

的装置.，叫做核反应堆。核反应堆是核电站的核心设备，它以铀为燃料。利用核反应堆中放

出的核能先生成高温蒸汽，在卵动汽轮机带动发电机发电。

(2)核反应堆中的能量转化

核能内能机械能电能

2、核电站的特点

(1)消耗的热量少,产生的能量巨大：

(2)产生废渣少，对大气基本无污染；

(3)核反应会产生危害极大的射线，因而要采取严格的安全措施。

3、原子弹：链式反应如果不加控制，大量原子核就会再一瞬间发生裂变，释放出极大的能

量，以致引起威力强大的爆炸。原子弹就是根据这一原理制成的。

三、太阳能

1、太阳能的产生一氢核聚变：在太阳内部，氢原子核在超高温卜.发生聚变，释放出巨大的

核能。因此可以讲，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，所以说，太阳是一个巨大的“核

能火炉”。

2、太阳能的传递一热辐射：太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表

面温度约6000C,就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐

射开去。

3、太阳的寿命：太阳这个巨大的''核能火炉”已经燃烧了近50亿年，目前它正处于壮年,

要再过50亿年才会燃尽自己的核燃料。可以说，太阳能几乎是取之不尽用之不竭的。

4、太阳是人类能源的宝库：地球上除核能、地热能和潮汐能以外的能源基本上都来自于太

阳能，所以说太阳是人类的能源宝库。

5.太阳能的优缺点：能直接利用太阳能作为一种新能源,有一定的缺点，但具有其他能源不

可比拟的优点。

清洁无污染太阳能是一种清洁能源,使用时不会带来任何污染

优分布广、获取方便太阳能分布广，不需要挖掘、开采和运输

点

太阳能取之不尽用之不竭,太阳能内部的热核反应还足以持续50

持久、可再生

亿年之久，是人类可以利用的最丰富的新能源

缺分散太阳能到达地球上时非常分散，接收装置需要有相当大的接收面

点积，提高了接收装置的造价

太阳能的利用受天气、昼夜、地理位置的影响很大，而且还必须

不稳定

有储存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使经济效益降低

转换效率低太阳能的转换效率较低

6、太阳能的利用：太阳能的利用就是将太阳能转化为其他形式的能。

（1）太阳能的间接利用；由于化石能源、水能、风能、生物质能等都来源于太阳能，所以

人类利用这叫能源，实际上都是间接地利用太阳能。

（2）太阳能的直接利用：目前直接利用太阳能方式主要有：一种是光热转换，一种是光点

转换。

【例3】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

【答案】C

【详解】A.核电站利用的是核裂变，即重原子核分裂成较轻原子核时释放能量。核聚

变目前仍处于实验研究阶段，尚未实现商业化应用，故A错误；

B.煤、石油、天然气等化石能源，它们的形成需要数百万年的地质时间，消耗后无法在

人类时间尺度内再生，会越来越少，属于不可再生能源，故B错误；

C.手机通过发射和接收电磁波来实现通信的，包括通话、短信和互联网连接等，故C

正确；

D.合成材料特指塑料、合成纤维和合成橡胶。合金属于金属材料•，玻璃属于无机非金

属材料。故D错误。

故选C。

【例4】万物生长靠太阳，太阳能是选填"一次‘或"二次〃能源。EAST基于太阳中氢核

发生核变的原理获得巨大的能量，被称为“中国人造太阳〃。写出一条这种能源与化

石燃料相比的优点是o

【答案】一次聚清洁低碳

【详解】⑴一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源，太阳

能可直接从自然界获取，属于一次能源。

人造太阳〃所利用的核聚变能源与化石燃料相比，具有诸多优点，例如原料丰富、

清洁低碳等。

【例5】如图所示的是太阳能热水器，它的水箱装有120L水，热水器上的集热器对太阳能

的利用效率为40%。假设被阳光直射的地球表面，每平方米在1s内得到的太阳辐射能量

约为1400J。如果将整箱水的温度从20℃加热到70℃,需要阳光直射5h,求：(水的比

热容为4.2xl()3j/(kgJC))

⑴整箱水需要吸收的热量。

(2)此过程中太阳辐射的能量E。

⑶热水器上集热器的面积。

【详解】(1)己知水的体积V=120L=120dm3=0.12m3;

根据密度公式夕="，可得水的质量/〃=夕丫=1.0x1(Pkg/m，x0.12n?=120kg:

水吸收的热量根据吸热公式Q以T。)得：

7

%=42耿城"限如(2必2.阳KCJ-℃)=xo

(2)已知集热器对太阳能的利用效率7=40%：

根据效率公式窄,可得太阳辐射的总能量E=半=2%黑J=6.3xlO7J.

(3)已知阳光直射时间，=5〃=5X36()0S=18000S。

设热水器上集热器的面积为5。

太阳辐射的总能量E等于单位面积单位时间接收到的能量、集热器面积和照射时间的乘

积。

由E=1400J/(m%)xSxa可得，集热器的面积为

E6.3xlO7J

c=2.5m2

2=o

4400J/(m?)xrRft1400J/(m公卜18000s

【变式1】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

【答案】C

【详解】A.氢弹利用了轻核的核聚变，故A正确，不符合题意：

B.原子弹利用了重核的核裂变，故B正确，不符合题意；

C.一旦发生核泄漏事件，核废料会产生放射性污染，故C错误，符合题意；

D.原子核是由质子和中子组成的，故D正确，不符合题意。

故选C,

【变式2】1月1日，全球最大“华龙一号〃核电基地一福建漳州核电1号机组首次并网成功，

开始向电网送电，它利用如图所示的核反应释放能量来发电，这种反应叫核（选

填"聚"或"裂"）变；原子核由质子和中子组成。原子核发生变化时，释放的能量被称为

核能，核能属于（选填"可再生"或“不可再生”）能源。

O

中f

【答案】裂不可再生

【详解】［1］由图可知，重核发生裂变，同时释放能量，所以核电站是通过核裂变的方式

获取核能。

⑵核燃料是矿产资源，不能短时间内再次获得，所以核能属于不可再生能源。

【变式3】太阳能清洁无污染，取之不尽，用之不竭，是未来理想的能源之%在该地用太

阳能热水器将质量为100kg、初温为30℃的水加热到60℃需要5h,此次太阳能热水器

5h工作所吸收的热量相当于0.63m3的天然气完全燃烧所释放的热量，已知天然气的热

值g=4.0xl07j/m3。

(1)这些水吸收了多少热量？

(2)太阳能热水器5h接收到的能量是多少？

(3)太阳能热水器的加热效率是多少？

3

【详解】(1)由题可知,水的比热容c=4.2xlOJ/(kgrC),质量m=100洋,温度变

化。=60℃-30c=30℃,所以由

Q=cm2可得水吸收的热量

Q水=cniAt=4.2x1O'J/(kg?℃)x100kgx30℃=1.26xlO7J

(2)太阳能热水器接收的能量等于天然气完全燃烧释放的热量，所以由。放=^丫可得

7337

E=Q次=qV=4.0x10J/mx0.63m=2.52x10J

(3)太阳能热水器的效率为水吸收的热量与接收的总能量之比，即

〃=鱼乂100%=126><1O,JxlOO%=50%

Q*2.52xlO7J

知识点3：能量转化的基本规律

一、能量守恒定律

1、能量守恒定律；能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他

形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变；这就

是能量守恒定律。

2、应用：能量守恒定律对于科学研究、工程技术工作有着重要的指导意义。

二、能量及其存在的不同形式

1、能量：物质运动的量化转换，简称“能”，在物理学中，能量是一个间接观察到的物理

量，它往往被视为某一个物体对其他的物体做功的能力，由于功被定义为力作用一段距离,

因此能量总是等同于沿着i定的长度阻挡大自然基本力量的能力。

2、能量的不同的形式：机械运动的动能和势能；热运动的内能；电磁运动的电磁能；化学

运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。

3、自然界的能包括：天然气，核能，风能，海洋温差能，水能，汽油，太阳能，电能，煤

炭，氢能，煤气，蒸汽，柴油，石油，地热能，潮汐能，生物质能等。

三、能量的转化和转移

1、能的转化：在一定条件下，一种形式的能量可以转化成力一种形式的能量,这种现象即

为能量的转化。

（1）常见的能的转化现象：内燃机工作时，燃料在汽缸内燃烧，燃料内部储存的化学能通

过燃烧转化成高温燃气的内能，高温燃气膨胀推动活塞运动做功，燃气的内能又转化为机械

能，驱动机器转动。如果使用内燃机带动发电机发电，机械能又可以转化成电能，电能输送

到各种用电器，电能又转化为其他形的能量。

（2）能量的转化有方向性:我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能，散失到周

国空气中，但内能不会自然地转化成其他形式的能量。如电灯在工作时，将电能转化为内能

和光能，被周围的空气吸收，最终都变成了空气的内能，这是自然发生的，而空气的内能不

能自动变成其他形式的能量。

2、能的转移：同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体,能的形式并没有发生变化。

（1）能量的形式没有发生变化，但存在的位置发生了变化，这就是能的转移。内能够发生

转移，其他形式的能也能够发生转移，如风吹帆船运动，流动空气的部分动能。

（2）能显的转移也有方向性:在热传递过程中，热量总是自然地由高温物体传向低温物体,

故内能也总是自然地从高温物体转移到低温物体，而不会自然地从低温物体转移到高温物体。

所以能量的转移是有方向的。

【例6】下列关于能量转化的实例，你认为说法正确的是（）

A.发电机发电：将电能转化为机械能

B.燃料燃烧：化学能转化为内能

C,太阳能电池板工作：太阳能转化为化学能

D.植物光合作用：光能转化为内能

【答案】B

【详解】A.发电机发电是利用电磁感应原理制成的，工作过程中将机械能转化为电能，

故A错误；

B.燃料燃烧时，燃料内部的化学能通过化学反应释放出来，转化为内能，故B正确；

C.太阳能电池板工作时，直接将太阳能转化为电能，不是转化为化学能，故C错误；

D.植物光合作用是将太阳能（光能）转化为植物体内的化学能储存起来，不是转化为

内能，故D错误。

故选Bo

【例7】2024年9月25日，我国成功发射了一枚洲际弹道导弹。导弹从地面向上发射过程

中，其外壳与大气摩擦后温度升高，这是通过____的方式增大了导弹外壳的内能;

导弹主要使用液态氢作为燃料，主要是•因为该燃料具有较大的o燃料燃烧时将

燃料的能转化为内能；

【答案】做功热值化学

【详解】⑴导弹从地面向上发射过程中，其外壳克报摩擦做功产生大量的热量，使外

壳温度升高，内能增大。

⑵导弹主要使用液态氢作为燃料，主要是因为液态乳具有较大的热值，和其它燃料相

比，完仝燃烧相同质量的液态氢放出的热量更多，为导弹飞行提供更多的能量.

⑶燃料燃烧时，消耗燃料的化学能，得到内能，因比是将燃料的化学能转化为内能。

【例8】电脑正常工作时，中央处理器（即CPU）不断发热必须用风扇给其降温。为了保证

中央处理器不被烧坏，带动风扇的电动机要先启动；中央处理器断电后，电风扇仍然工

作散热。

（1）中央处理器（即CPU）不断发热，是能转化为能。

（2）电风扇的电动机的原理是o

（3）请画出电脑中央处理器（即CPU）和电动机的简化电路设计。（CPU符号用

表示）

【答案】⑴电内

⑵通电线圈在磁场中受力而转动

【详解】（1）⑴⑵口流流过用电器（导体）时，用电器发热，电能转化为内能的现象

是电流的热效应，所以CPU工作产热过程是电能转化为内能的过程。

（2）通电导线在磁场中会受到力的作用，则电风扇电动机的原理是通电线圈在磁场中

受到力的作用而转动3

（3）根据题意可知，中央处理器（即CPU）工作之前，带动风扇的电动机要先启动，

中央处理器断电后，电风扇仍然工作散热，这说明电动机与CPU是并联的，而中夬处

理器断电后，电风扇仍然工作，所以CPU的支路中有一个开关，且干路有一个开关，

如下图所示：

—ICPU]---------

-^-11-

【变式1]下列有关能量转化或转移的说法中正确的是（）

A.洗衣机工作时将机械能转化为电能

B.古人钻木取火是通过做功的方式将机械能转化为内能

C.火箭加速升空时，燃料燃烧获得的内能全部转化为火箭的重力势能

D.冬天搓手感到手掌发热，这是通过热传递的方式将机械能转化为内能

【答案】B

【详解】A.洗衣机工作时消耗电能，将电能转化为机械能，故A错误：

B.古人钻木取火是追过做功的方式将机械能转化为内能，使木材温度升高，从而点燃

木头，故B正确：

C.火箭加速升空时，燃料燃烧获得的内能，一部分转化为火箭的机械能（包括动能和

重力势能），还有一部分会以热量等形式散失掉，并丰全部转化为重力势能，故c错误；

D.冬天搓手感到手掌发热，这是通过做功的方式将机械能转化为内能，使手温度升高，

故D错误。

故选Bo

【变式2】固态电池是一种使用固体电极和固体电解液的电池，凭借其在能量密度、安全性

和循环寿命等方面的显著优势，被视为下一代动力电池技术的突破方向。固态电池放电

时，主要将能转化为能。

【答案】化学电

【详解】⑴⑵在电池放电过程中，电池内部的化学反应释放能量，将储存的化学能转

化为电能。

【变式3】如图所示为同学们制作简易汽轮机的设计方案，向易折罐内部注入大约半罐水，

将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，月橡皮泥将罐的开口处密封。将易拉

罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。测试过程中，发现风扇转动得很慢。同

学们交流后认为，这是蒸汽喷射力不足造成的。以下几种解决方案中你认为可行的

是,

小风扇中性笔管易拉罐

「■支架

酒精灯

A.增加酒精灯的高度，用其内焰加热

B.更换一个更细的嗔嘴

C.降低小风扇的高度，使喷嘴对准风扇的中心

交流过程中，有同学设想：用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐，制成一个“太

阳能蒸汽机”。你认为这个“太阳能蒸汽机"的优势是。（写出一条即可）

【答案】B不需要燃烧燃料，环保无污染

【解析】【小题1】⑴A.根据酒精灯的使用方法，外焰温度最高，内焰温度较低。如

果将酒精灯调高，使用内焰加热，反而会降低加热效率，导致水蒸气产生量减少，喷射

力更小，故A不符合题意；

B.根据流体压强与流速的关系，喷嘴变细后，相同时间内通过的水蒸气流速会增加，

相同情况下喷射力会增大，这将有效提高扇叶的转速，故B符合题意；

C.调整喷嘴与扇叶的对准位置.，可以提高能量利用率，但并不能增大蒸汽喷射力本身。

题目明确指出问题是"蒸汽喷射力不足”，而非喷射方向问题，故C不符合题意。

故选Bo

⑵“太阳能蒸汽机〃利汨太阳能加热，无需燃烧化石燃料，具有环保无污染、节约能源、

可再生等优点。

知识点4:能源与可持续发展

一、能量转化的效率

1、能量转化的效率

(1)输出的有用能量和输入的总能量之比，叫做能量转化的效率。

(2)表达式为：效率二鳖黑理即x100%.

输入的总能量

(3)由于在能量转化过程中总有•能量损失，所以能量转化的效率总小于1。

2、能源的利用和对环境的危害

(1)城市大气污染:一次能源利用过程中，产生大量的CO、SO?、NO、、TSP及多种芳烧化合

物，已对一些国家的城市造成了十分严重的污染，不仅导致对生态的破坏，而且损害人体健

康。

(2)矿物燃料的燃烧，使大气C02浓度增加，温室效应增强。

(3)酸雨:化石能源的燃烧产生的大量S02和NOX等污染物通过大气传输，在一定条件下

形成大面积酸雨，改变酸雨覆盖区的土壤性质，危害农作物和森林生态系统，改变湖泊

水库的酸度，破坏了水生生态系统，腐蚀材料，造成重大经济损失.酸雨还导致地区气

候改变，造成难以估量的后果。

（4）核废料问题:发展核能技术，尽管在反应堆方面已有了安全保障，但是，世界范围内

的民用核能计划的实施，已产生了上千吨的核废料.这些核废料的最终处理问题并没有完

全解决，这些废料在数百年里仍将保持着有危害的放射性。

二、能源与可持续发展

1、由于世界人口的急剧增长和经济的不断发展，能源的消耗急剧增长，R前作为人类主要

能源的化石能源正逐渐被消耗，所以节约能源已成为当今社会的一大问题，解决能源问题

的出路主要有两种：•是提高能源的利用率;二是开发和利用新能源,特别是开发和利

用太阳能和核能。

2、有利于节约能源的措施

（1）节能降耗，从我做起：随手关灯、关电脑等，注意节约用水等等。

（2）注意技术创新，提高能源利用效率，减少废气、废物排放的污染因素。

（3）依靠科学技术创新开发绿色新能源，加强能源利用中的防护措施，提高能源使用的安

全性。

3、要实现碳排放持续大幅下降，一方面要优化能源结构，加快发展太阳能、水能、风能等

清洁能源；另一方面要大力提倡低碳消费，落实节能举措，降低能耗。让我们从力所能及

的小事做起，积极践行”绿水青山就是金山银山”的发展理念，实现社会可持续发展，共创

人类美好未来。

【例9】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

【答案】D

【详解】A.干电池对外供电时，是作为电源提供电能，是将化学能转化为电能，故A

错误；

B.常用的1号、2号、5号、7号干电池的电压都是1.5V,故B错误；

C.我们平时所用的一次性电池是不能作为充电电池的，充电时容易发生爆炸的危险，

故C错误；

D.干电池中有汞、镉等重金属，乱丢弃会污染环境，所以要将废弃电池分类处理，故

D正确。

故选Do

【例10］生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，符合绿色发展理念的能源是;

请你提出一种为了节约能源的绿色出行方式：（合理即可）。

【答案】太阳能使用共享单车出行

【详解】⑴煤、石油、天然气属于化石能源，燃烧会释放二氧化碳、二氧化硫等污染

物；太阳能是可再生为清洁能源，利用过程中不会产生污染物。

⑵使用共享单车出行”，能减少机动车尾气排放，是一种节约能源的绿色出行方式，

【变式1】以下关于2025年新能源汽车发展前景和趋势的可行性分析中，描述正确的是（）

A.仅依靠政策补贴即可维持新能源汽车市场的高速增长，无需关注技术创新和市场竞

争

B.固态电池技术已全面实现商业化应用，成为新能源汽车续航提升的唯一解决方案

C.新能源汽车发展需综合评估技术突破（如智能化、电池技术）、政策支持、市场需

求及国际化布局

D.价格战是新能源汽车企业长期竞争力的核心策略，技术差异化的必要性较低；国际

化发展仅需依赖出II整车，无需考虑海外本地化生产和供应链整合

【答案】C

【详解】A.政策支持虽重要（如补贴、购置税减免），但市场增长需技术迭代（如电

池能量密度提升、智能化升级）和基础设施完善（如充电桩覆盖）共同驱动，单靠补贴

难以持续，故A错误；

B.2025年固态电池尚处丁半固态量产阶段，全固态电池仍处丁核心技术验证期，仅

小批量应用于高端车型，未全面普及，故B错误；

C.新能源汽车发展需多维度协同，如电池技术（如半固态电池最产）、智能化（L3级

自动驾驶普及）、政策（双积分趋严）、市场需求（下沉市场增长）及国际化（木地化

生产与全球供应链整合），故C正确；

D.价格战导致企业“增量不增收”，长期竞争力需依赖技术创新（如高阶智驾、差异化

服务）和成本优化，而非单纯降价。国际化需“贸易+投资”结合，如海外建厂（如比亚

迪泰国基地）、本地化研发，而非仅依赖出口，故D错误。

故选Co

【变式2】能源是现代社会发展的三大基本要素之一。现有以卜能源：①薪柴、②煤炭、

③石油、④天然气、⑤水能、⑥风能、⑦太阳能、⑧地热能。在大量耗用各种能

源时，会造成空气污染的有；会造成水土流失和沙漠化的有。

（均填序号）

【答案】①②③④①

【详解】⑴⑵①薪柴：直接燃烧会产生烟尘等污染物，过度砍伐会破坏植被，导致水

土流失和土地沙化；

②煤炭：燃烧时主要排放烟半、二氧化硫（SCM、氮氧化物（NOx）等，是•煤烟型大勺污

染的主要来源；

③石油：使用其产品（如汽油、柴油）会产生氮氧化物、碳氢化合物等，导致光化学

烟雾等石油型污染；

④天然气：相比煤炭和石油，燃烧更清洁，污染较小，但仍是化石燃料，燃烧过程仍

会产生氮氧化物等空气污染物。

综上所述①②③④能源的燃烧会造成空气污染，而①会造成水土流失和沙漠化.

【巩固训练】

1.能源的开发和利用在衽会的建设中起着很重要的作用。下列能源中，在使用时最安全、

最清洁的是（）

A.煤气B.电能C.太阳能D,天然气

【答案】C

【详解】A.煤气主要成分是一氧化碳等，一氧化碳有毒，泄漏易引发中毒，且燃烧若

不充分也会产生污染，使用存在安全隐患，且不够清洁，故A不符合题意；

B.电能是二次能源，其生产过程（如火力发电）可能依赖煤炭等化石燃料，会产生污

染；而目.用电过程中若操作不当也有安全风险，并非最安全、最清洁的，故B不符合

题意；

C.太阳能是清洁能源，在使用时不会产生污染物，也不存在泄漏、爆炸等安全问题，

是很安全且清洁的能源，故C符合题意；

D.天然气是化石燃料，泄漏易引发爆炸，存在安全隐患，且燃烧会产生二氧化碳等

温室气体，不够清洁，故D不符合题意。

故选Co

2.以下行为可以节约用电的是（）

A.夏天将空调温度设置为16℃B.洗衣机每次只洗一件衣服

C.及时关闭不使用的电灯D.冰箱门长时间敞开

【答案】C

【详解】A.夏天将空调温度设置为16℃,会始终让空调处在高负荷运行状态，不能节

约电能，故A不符合题意；

B.洗衣机一次只洗一件衣服，会严重地浪静电能和水资源，故B不符合题意：

C.及时关闭不使用的电灯，能减少不必要的电能浪费，故C符合题意；

D.冰箱门长时间敞开，会使冰箱内无法保持低温，冰箱会处在高负荷运行状态，不

能节约电能，故D不符合题意。

故选C。

3.新能源纯电动汽车是指以车载电源为动力，将电源的电能转化为机械能，驱动电动机带

动车轮行裂，电能属于（）

A.一次能源B.二次能源

C.可再生能源D.化石能源

【答案】B

【详解】能够从自然界直接获取的能源叫一次能源，不能够从自然界直接获取，必须通

过消耗一次能源才能获取的能源叫二次能源；可以从自然界源源不断得到补充的能源

叫可再生能源：短期内不能够从自然界源源不断得到补充的能源叫不可再生能源。屯

能不能够从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能获取，其属于二次能源，电

能由一次能源转化而来，其是否可再生取决「生产它的方式，故不能将其归为可再生

能源。化石能源属于一次能源。故ACD不符合题意，B符合题意。

故选Bo

4.下列说法中不正确的是（）

A.任何情况下都不能把电池的两端直接连在一起

B.连电路时，开关必须是断开的

C.在电路中，电源是把其他形式的能转化为电能的装置

D.在电路中，用电器是把其他形式的能转化为电能的装置

【答案】D

【详解】A.将电池两端直接连在一起会导致短路，短路时电流过大，可能损坏电池或

引发危险，因此在任何情况下都应避免，故A正确,不符合题意；

B.连接电路时，开关断开可防止电路意外闭合，确保操作安全，故B正确，不符合题

意；

C.电源（如电池）是将其他形式的能（如化学能）转化为电能的装置，符合电源的定

义，故C正确，不符合题意；

D.用电器（如灯泡）是将电能转化为其他形式的能（如光能）的装置，而非将其他能

转化为电能，故D错误，符合撅竟。

故选D.

5.如图所示，2025年11月25日，搭载神舟二十二号飞船的长征二号F遥二十二运载火箭,

在酒泉卫星发射中心圆满完成发射任务，下列关于火箭加速升空过程中的能量转化说

法错误的是（）

A.燃料燃烧过程中将化学能转化为内能B.发动机工作时将内能转化为机械能

C.火箭与空气摩擦将机械能转化为内能D.火箭加速升空时将动能转化为重力势能

【答案】D

【详解】A.火箭燃料燃烧是化学反应，会释放出大量的热，这个过程是将燃料的化

学能转化为内能，故A正确，不符合题意；

B.火箭的发动机利用燃料燃烧产生的高温高压气体向后喷出，推动火箭前进，这个过

程是利用气体对火箭做功，将内能转化为火箭的机械能，故B正确，不符合题意；

C.火箭在升空过程中高速飞行，与空气发生剧烈摩擦，克服空气阻力做功，会使火箭

的温度升高，这个过程是将机械能转化为内能，故c正确，不符合题意；

D.火箭加速升空过程中，速度增大，高度增加，贝］动能增大，重力势能增大，能量

来源是燃料的化学能，不是动能转化为重力势能，故D错误，符合题意。

故选D。

6.如图所示的生活现象包含许多物理知识，下列说法正确的是（）

图T图-2图-3图-4

A.图-1,用水冷却发动机是利用了水的比热容小的特点

B.图-2,小朋友滑下滑梯后头发竖起是由于同种电荷相互排斥

C.图-3,多芯线是利用增大导线的横截面积来增大电阻的

D.图-4,用电热水壶烧水，电能主要转化为光能

【答案】B

【详解】A.用水冷却发动机是利用了水的比热容大的特点，故A错误；

B.小朋友滑下滑梯后，下滑过程中头发与空气摩擦，头发带上了同种电荷，同种电荷

相互排斥.所以头发展起是由于同种电荷相互排斥，故B正确；

C.多芯线是利用增大导线的横截面积来减小电阻的，故C错误；

D.用电热水壶烧水，电能主要转化为内能，故D错误。

故选Bo

7.下列关于物质分类合理的是（）

A.金属、冰、石墨是晶体

B.煤、石油、太阳能是可再生能源

C.超声波、无线电波、微波是电磁波

D.铅笔芯、橡胶、金属是导体

【答案】A

【详解】A.金属、不、石墨等物质，都有固定的熔化温度（即熔点），则它们属于晶

体，故A符合题意：

B.煤、石油等能源一旦消耗，短期内很难从自然界得到补充，故属于不可再生能源；

太阳能的储量丰富，一旦消耗，短期内可以从自然界中得到补充，故属于可再生能源,

故B不符合题意：

C.无线电波、微波等都属于电磁波，超声波属于声波，不属于电磁波，故C不符合题

意；

D.铅笔芯和金属等物质都容易导电，都属于导体；橡胶不容易导电，属于绝缘体，

故D不符合题意。

故选A“

8.如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法不正确的是（）

A.序号①的实例可以是“炙手可热”

B.序号④的实例可以是电动机带动水泵把水送到高处

C.序号③的实例可以是植物吸收太阳光进行光合作用

D.序号②的实例可以是将塑料尺在头发上摩擦后带电

【答案】A

【详解】A.“炙手可热〃属于热传递改变内能，是能量的转移，序号①是机械能转化为

内能，是能量的转化，所以序号①的实例不能是“炙手可热”，故A错误，符合题意；

B.序号④描述的是电能转化为机械能，是电动机工作时的能量转化情况，可以是电

动机带动水泵把水送到高处，故B正确，不符合题意；

C.植物的光合作用是：吸收太阳光将光能转化为化学能，所以序号③的实例可以是

植物吸收太阳光进行光合作用，故C正确，不符合题意；

D.序号②说的是机械能转化为电能，这是发电机工作时的能量转化情况，也是摩擦

起电过程的能量转化，所以该实例可以是将塑料尺在头发上摩擦后带电，故D正确，

不符合题意。

故选A,

9.如图所示的太阳能背包，正面有一个太阳能电池板，与一个蓄电池连接，可以用蓄电池

给手机等电子产品充电。下列相关说法正确的是（）

A.太阳能电池板工伶时将太阳能转化为化学能

B.电池板给蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器

C.蓄电池给手机充电时，手机相当于电源

D.手机工作时手机中的电池将化学能转化为机械能

【答案】B

【详解】A.太阳能电池板工作时•，利用光电效应或光化学效应，将太阳能转化为电能,

故A错误；

B.电池板给蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，在电路中相当于用电器，故B正确；

C.蓄电池给手机充电时，手机消耗电能，相当于用电器，而不是电源，故C错误；

D.手机工作时，是将电能转化为声能、光能等其他形式的能，而不是将化学能转化

为机械能，故D错误。

故选Bo

10.2025年2月11日，长征八号甲运载火箭成功发射，如图所示。该火箭的芯二级以液氢

为燃料，这主要是因为液氢的大，它燃烧过程中将化学能转化为能。

【答案】热值内

【详解】⑴该火箭的芯二级以液氢为燃料，主要原因是液态氢具有较高的热值，完全

燃烧相同质量的氢与其它燃料相比，氢可以释放出更多的热量o

⑵燃料燃烧时，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能。

11.如图所示，为一款可折叠屏手机，该款手机采用向内折叠可弯曲的屏幕，屏幕的材料

具有超强的柔韧性，给手机充电是把电能转化为0手机采取双电池结构，电池

总容量可达4000mA・h,可以在5V的电压下充电，充满一次电储存的电能为Jo

【答案】化学能7.2xl04

【详解】⑴给手机充电消耗电能，产生化学能，是把电能转化为化学能。

4000

⑵充满一次电储存的电能W=U〃=5Vx——Axlx36(X)s=7.2xlO4J

1000

12.摩擦焊接技术在航空航天中应用广泛。如图所不，焊接时，两根金属棒高速旋转，剧

烈摩擦，使焊接面处温度升高，金属棒变为液态，冷却后焊接在一起。摩擦焊接是通

过_的方式改变金属棒的内能，此过程中能转化为内能；降温冷却后，两根

金属棒很难被拉开，这是因为金属棒的分子间存在o

【答案】做功机械引力

【详解】口］摩擦焊接时，金属棒高速旋转、剧烈摩擦，是通过做功的方式使焊接面温

度升高，改变金属棒的内能。

⑵此过程中金属棒的高速旋转具有机械能，摩擦过程中机械能转化为金属棒的内能，

使温度升高至液态。

⑶降温冷却后，金属棒由液态凝固为固态，分子间距离减小，此时分子间存在引力，

因此两根金属棒很难被拉开。

13.2025年11月3日中国空间站迎来“厨房神器〃一一热风烘烤机，如图所示是太空烤出

来的鸡翅，烤好后鸡翅的香味四溢，这是一种现象，太空烤箱将电能主要

转化为能；为实现太空烧烤自由，关键技术之一是解决油烟过滤的问题，

其主净化部分是将油烟微粒在高压下带负电，根据异种电荷互相的原理,

让它们被迁移到了带正电的收集板，实现了对小颗粒油烟的捕捉。

【答案】扩散内吸引

【详解】⑴烤好的鸡翅香味四溢，这是分子无规则运动的结果，属于扩散现象。

⑵太空烤箱工作时，电能主要转化为内能，用来加热食物。

⑶根据异种电荷互相吸引的原理，带负电的油烟微粒会被带正电的收集板吸引。

14.“绿水青山就是金山银山〃，为建设生态优美、幸福宜居的新农村，很多农村地区都己

用上了清洁无污染的天然气。天然气燃烧时，将化学能转化为能。完全燃烧

200g天然气放出的热量为J：若这些热量的25%被初温为30℃、质量为12.5kg的