苏科版九年级物理下册第十八章第四节培优考点练：能源与可持续发展

四、能源与可持续发展

目录

题型分组练.....................................

题型01能量转化的效率......................

题型02能源与可持续发展.......................................4

创新拓展练.......................................................6

题型分组练

题型01能量转化的效率

1.如图所示，白炽灯的能量转化示意图表明其工作时的效率;-

盏工作时的效率为30%的节能灯，要达到60W白炽灯的亮度，其功率应为一

Wo节能灯产生的内能散失到空气中，无法自动转化为电能，表明能量的转化

是具有O

光能

电能10J

100J

内能

90J

【答案】10%20方向性

【详解】（1）白炽灯的总功是消耗的100J的电能，有用功是10J的光

能.发光效率

7Z=VV＜）/W^=IOJ/100J=10%

节能灯的发光亮度要和白炽灯相同，就需要让两者的有用功相同.

%炽灯总％炽灯=%能灯总〃加能灯总电炽灯“7白炽灯=/能力节能灯

60Wxl0%=P节加x30%,

P节能灯二20W

（2）能量的转化和守恒定律即指能量在转化和转移中总量保持不变，但能

量在转化中具有方向性。

2.北京时间2025年4月24日17时17分,搭载神舟二十号载人飞船的长

征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射成功。火箭升空时，燃

料燃烧释放的内能转化为能，散失的能量越少，发动机效率越

（选填“高”或"低”）o

【答案】机械高

【详解】火箭升空时，燃料燃烧过程中，将叱学能转化为燃气的内能，又

将内能转化为火箭的机械能。

内燃机的效率等于用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，

散失的能量越少，燃烧放出的热量越多，转化成的有用功越多，使得发动机的

效率越高。

3.许多太阳能路灯，其灯杆顶端是太阳能电池板，它能将太阳能转化为电

能，并向灯杆下方的蓄电池充电，太阳能是（清洁/非清洁）能源，供夜

晚路灯照明。若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为

2.7x107J,这与完全燃烧kg的煤放出的热量相当；这些能量经转化后，

可供功率为35W的路灯工作60h,那么该太阳能路灯的能量转化效率

是%（煤的热值为3.0xl（）7j/kg）。

【答案】清洁0.928

【详解】太阳能是清洁能源，没有污染。

完全燃烧煤的质量为

2.7xlO7J

m=Q醺二=0.9kg

7

q3.0xl0J/kg

有效利用的能量为

6

[4/；.，z=Pf=35Wx60x3600s=7.56xl0J

该太阳能路灯的能量转化效率是

「卬有=7.56x10'1

28%

-2.7xl0?J

4.如图所示为某机器的能量流向图。下列关于该机器的说法中正确的是

()

Nf'机械能180J）

电能200J机器.

-------J内能20J]>

A.该机器可能是电动机B.该机器的热效率为10%

C.图示过程是能量的转移过程D.图示过程不遵循能量守恒定律

【答案】A

【详解】A.电动机是主要将电能转化成机械能，同时自身发热，产生一

部分热量的装置，由图可知，电能转化成机械能和内能，所以可能是电动机，

故A正确；

B.热效率是指吸收的热量（有用功）与总能量的比值。这个过程没有吸

收的热量，不能计算热效率，转化为的20J的内能是浪费的能量，浪费的能量

占比为10%,不能说热效率为10%,故B错误；

C.由图可知，电能转化为了机械能和内能，是能量的转化过程，不是能

量的转移过程，故C错误；

D.机器发生了能量的转化，由电能转化为机械能和内能，电能大小等于

转化后机械能和内能之和，在能量的转化过程中，遵循能量守恒定律，故D错

误。

故选Ao

5.某电动机的效丞是87%,下列选项符合电动机能量流向的是（）

*^y87J内能

电动机

翕87J机械能电动机100J机械能

AB

CD

【答案】D

【详解】A.输入和输出能量相等，要符合能量守恒定律，故A不符合题

意;

BCD.由题意知，电动机的效率是87%,能量没有全部转化为机械能，机

械效率也不可能为1,电动机的效率是有用功与总功之比，所以电动机87%的

能量转化为机械能，故BC不符合题意，D符合题意。

故选Do

题型02能源与可持续发展

6.下列关于能源和可持续发展的描述中错误的是（）

A.能量的转化、转移都是有方向性的

B.核反应堆是可控的链式反应装置

C.为了保护环境应全面禁止使用化石能源

D.太阳能、风能、水能都是可再生能源

【答案】C

【详解】A.能量的转化和转移是有方向性的，具有不可逆性，故A正

确，A不符合题意；

B.核电站的核心是核反应堆，它以铀为核燃料，核反应堆中发生的是核

裂变反应，核裂变中的链式反应是可以控制的，故B正确，B不符合题意；

C.化石能源在使用过程中会产生大量废气，为了保护环境、控制和消除

大气污染，应减少使用化石能源，而不是禁止，故C错误，C符合题意；

D.太阳能、风能、水能可在自然界中源源不断得到，都是可再生能源，

故D正确，D不符题意。

故选c。

7.我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限

制的是（）

ABC

A.火力发电B.水力发电C.风力发电D.光伏发电

【答案】A

【详解】A.火力发电主要利用煤、石油、天然气等化石燃料燃烧时产生

的热能来发电，会排放大量的二氧化碳，故A符合题意；

B.水力发电是利用水的动能和势能来发电，不会排放二氧化碳，故B不

符合题意；

C.风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度

提升，来促使发电机发电，不会排放二氧化碳，故C不符合题意；

D.光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能

的一种技术，不会排放二氧化碳，故D不符合题意。

故选Ao

8.近年来我国在信息和能源等高科技领域取得了巨大成就，下列关于信息

和能源的说法中不正确的是（）

A.三峡水电站利用的水能属于可再生能源

B.用手机联络网约车车主时，利用了电磁波能够传递信息的特性

C.5G比4G传递信息更快，是因为5G所使用的电磁波的波速快

D.提高能量转化效率是“节能减排”的重要措施之一

【答案】C

【详解】A.水是能够源源不断的从自然界得到的能源，是可再生能源，A

正确，不符题意；

B.电磁波可以传递信息，用手机联络网约车车主时，利用了电磁波能够

传递信息的特性，故B正确，不符合题意:

C.5G比4G传递信息更快，是因为5G所使用的电磁波的频率更高而不是

速度快，故C错误，符合题意；

D.提高能量转化效率是“节能减排”的重要措施之一，可以使能量的利

用率更高，故D正确，不符合题意。

故选C。

9.下列做法符合“绿色环保，节能减排”理念的是（）

A.电器长期处于待机状态B.教室无人时要及时关灯

C.废旧电池随意丢弃D.夏天，将空调温度调到最低

【答案】B

【详解】A.电器不使用时处于待机状态，也会消耗电能，即浪费电能，

故A不符合题意；

B.无人时要及时关灯，减少灯的工作时间，可以达到节能的目的，故B

符合题意；

C.废旧电池随意丢弃，会对环境、土壤及地下水造成污染，不符合“绿

色环保”的理念，故C不符合题意；

D.人体舒适温度在25℃左右，使用空调时，设置温度过低，既浪费电

能，也对身体有害，故D不符合题意。

故选B。

10.如图是我国《可再生资源法》倡导的碳资源的转化与循环利用示意

图。下列做法与该图体现的理念不符的是（）

A.将秸秆加工转化为酒精燃料

B.二氧化碳作为原料生产尿素

C.过度开采煤、石油作为燃料

D.将石油精炼，制备合成材料

【答案】C

【详解】A.将秸秆加工转化为酒精燃料，既解决了环境问题，乂解决了

能源问题，故A不符合题意；

B.二氧化碳作为原料生产尿素，减少了二氧化碳的排放，有效防治温室

效应，故B不符合题意；

C.过度开采煤、石油作为燃料，既浪费资源与能源，又有造成环境的污

染，故C符合题意；

D.将石油精炼，制备合成材料，加以综合利用，故D不符合题意。

故选C。

创新拓展练

11.如图甲所示，重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物

实现能量的储存或释放，能量转化过程如图乙所示。下列有关说法正确的是

()

甲乙

A.该重力储能系统是永动机

B.图乙空白处的能量形式是机械能

C.提升重物过程中，能量的总量会减少

D.不同形式的能量可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的

【答案】B

【详解】AB.重力储能系统储能时提升重物，将电能转化为机械能，释能

时放下重物，将机械能转化为电能。储存或释放能量的过程中因摩擦等会损失

一部分能量，无法实现100%能量转换效率，不是永动机。故A错误，B正

确：

C.由能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，在转

化和转移的过程中，能的总量保持不变，故c错误；

D.能量转化具有方向性，如热量自发从高温物体传向低温物体，不能自

发反向传递。故D错误。

故选B。

12.在今年九三阅兵仪式上，威武的装甲车方阵整齐驶过天安门广场。以

下说法正确的是（）

A.装甲车发动机工作时，将机械能转化为化学能

B.散热过程中，冷却液吸收发动机的热量，将内能转化为机械能

C.装甲车在行驶中轮胎温度升高，将机械能转化为内能

D.发动机散热是为了降低热机效率，减少机械能输出

【答案】C

【详解】A.装甲车发动机是热机，工作时，将内能转化为机械能，故A

错误；

B.散热过程中，冷却液吸收发动机的热量，发生了热传递，这是内能的

转移，而非能量的转化，故B错误；

C.装甲车在行驶中克服摩擦做功，轮胎温度升高，将机械能转化为内

能，故C正确；

D.发动机散热属于热损失，降低了热机效率，减少了机械能输出，但不

能说发动机散热是为了降低热机效率，减少机械能输出，故D错误。

故选C。

13.抽水蓄能电站是为了解决电网高峰、低谷之间供需矛盾而产生的，是

间接储存电能的一种方式。在下半夜用电低谷时，它利用过剩的电力驱动水

泵，将水从下水库抽到上水库储存起来，次日白天和前半夜用电高峰时，再将

水放出发电，并流入下水库，其工作原理如图所示。有关抽水蓄能电站的判断

错误的是（）

A.从构造上看，抽水蓄能电站不是连通器

B.上水库水底到下水库的水面距离至少得10.34m

C.发电机之所以能工作是水的重力做了功，将机械能转化为电能

D.蓄能电站某天发电量6.0xl()6kw・h,这些能量至少需要燃烧热值为

3.0xl()7J/kg的煤炭7.2xl()5kg

【答案】B

【详解】A.连通器的构造是上端开口，底部相连，从构造上看，抽水蓄

能电站底部没有连通，所以不是连通器，故A正确；

B.标准大气压能支持约10.34m高的水柱，但抽水蓄能电站是利用水泵抽

水，不是利用大气压，所以上水库水底到下水库的水面距离不受10.34m限制，

故B错误；

C.发电时，水从高处流下，重力做功，将水的机械能转化为电能，发电

机工作利用了这一过程，故c正确；

D.煤炭放出的热量为

Q=W=b.()£iaQW36U)J6X2.16<idJ=x13

煤炭的质量为

。放,5

=辽=--2.-1-6-X1--O--J-=7.2x1s0U”g

q3.0X10J/依，故D正确c

故选B«

14.我国于2024年7月成功研制出世界上最轻、最小的太阳能动力微型无

人机，该无人机可在纯自然光下实现持续飞行。这款无人机主要由静电驱动推

进系统和超轻千伏动力系统组成。静电电机利用电荷间相互作用驱动，能量转

化效率是传统电机的10倍以上。超轻高压变换器将电压为4.5V的太阳能电池

升压至9000V,实现高效电能传输。由上述信息可以推断，这款无人机

()

0

太阳能电池

A.可在无光环境下飞行

B.飞行时会产生较多热量

C.太阳能电池板面积很大

D.静电电机比传统电机能耗小得多

【答案】D

【详解】ABD.由题可知，微型无人机能实现纯自然光供能下的持续飞

行，说明微型静电电机在没有光的环境下不能飞行；静电电机利用电荷间相互

作用驱动，能量转化效率是传统电机的10倍以上，说明微型静电电机具有发热

小，效率高的特点，则静电电机比传统电机能耗小得多，故AB不符合题意，

D符合题意；

C.由题可知，该机器为微型无人机，则说明了太阳能电池板的面积小，

故C不符合题意；

故选D。

15.人类的发展离不开能源，“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄

严承诺。对于能量和能源，下列说法中正确的是（）

A.现代生活离不开电，电力是一次能源

B.提高能量转化效率是“节能减排”的重要措施之一

C.新能源的开发和利用技术难、成本高，无实用价值

D.能量既不能创造，也不会消灭，所以不用节约能源

【答案】B

【详解】A.电能是二次能源，是消耗一次能源得到的，故A错误；

B.消耗能量时，有相当部分没有被利用，所以提高能量转化效率的重要

措施之一是节能减排，故B正确；

C.有些新能源存在开发技术难、成本高问题，但新能源安全、清洁，不

会严重影响环境的优点，故C错误；

D.能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，其消耗具有方向性，所以一

定得节约能源，故D错误。

故选Bo

16.1876年，德国人奥托制造出四冲程燃气内燃机。如图甲所示是某四冲

程内燃机的做功冲程示意图，图乙是该内燃机能量流向的信息图，请用所学知

识并结合图中信息回答下列问题：

燃料料放的热量(100%)

废气(33%)

冷却水(30%)

摩擦与辐射(5%)

乙

(1)内燃机做功冲程中的能量是如何转化的？

(2)结合图乙中的信息，请你写出两条提高内燃机热机的效率的措施。

【答案】(1)见解析；(2)见解析

【详解】(1)做功冲程中高温高压气体推动活塞做功，将内能转化为机械

能。

(2)根据图乙能量流向的信息图可知，提高内燃机热机的效率的措施有：

让燃料燃烧更充分；减少废气带走的热量；减少热量散失；减小摩擦做功等。

17.如图所示是一款新能源电动汽车，该电动汽车内部的电池能储存最大

能量为46kW-h,电动机工作时把80%的电能转化为机械能能后需重新充电。该

汽车电池充满电后使用，最多可以提供的机械能J;燃油汽车把汽油燃烧

放出的能量转化为机械能的效率为25%。与燃油汽车相比电动汽车内部的电池

充满一次电来提供的机械能，燃油汽车需要燃烧kg的汽油。(已知夕油

=4.6xl()7J/kg)

【答案】1.3248x1()811.52

【详解】电动汽车内部的电池储存的最大能量为46kW.h,即W电

=46kWh=46x3.6x106J=1.656x108J

电动机工作时的效率为80%,则获得的机械能W机械二80%W电

=8()%x1.656x108J=1.3248X108J

由题意可知燃油汽车与电动汽车获得的机械能相等，旦燃油汽车的热机效

率为25%,燃油完全燃烧需要放出的热量

上普普…

需要完全燃烧汽油的质量为

Q放5.2992x10”

=11.52kg

^7-4.6xl07J/kg

18.小张乘坐高铁去旅游，如图所示的“和谐号”高铁列车满载时总重为

107N,若匀速行驶过程中，所受阻力为车重的0.01倍，每小时平均消耗能量为

3.44x10IOJo

（1）“和谐号”匀速行驶时，受到铁轨的摩擦力为多少？

（2）“和谐号”匀速行驶lh所消耗的能量，若全部由燃烧柴油来获得，

则列车行驶lh至少需要消耗多少kg柴油？（已知乡柴油=4.3xl（）7j/kg）

（3）若发动机中能量转化效率约为50%,请你计算列车匀速行驶lh的路

程。

【答案】（1）1X105N；（2）800kg；（3）172km

【详解】（1）“和谐号”匀速行驶时，受到铁轨的摩擦力为

/=0.01G=0.0ixl0?N=lxI05N

（2）列车行驶lh至少需要消耗柴油的质量为

=800kg

架曲乡柴油4.3xlOJ/kg

（3）若发动机中能量转化效率约为50%,则行驶lh用来做有用功的能量

为

W=佃=5（）%x3.44xlO,oJ=1.72xlO,oJ

该过程列车匀速行驶，处于平衡状态，牵引力和阻力是一对平衡力，则牵

引力为

F=/=1X105N

则列车匀速行驶lh的路程为

W1.72x10"'J…，八5…

s=——=-------；=1.72x10'm=172km

F1X105N

19.我国第一款自主品牌的高端豪华轿车“红旗”在某段平直公路上进行

测试，汽车以18m/s的速度匀速行驶了300s,消耗燃油0.36kg,汽车发动机的

牵引力是1000N。燃油的热值为4.5x燃7j/kg。求：

（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量。放；

（2）发动机牵引力的功率P；

（3）发动机所做的功是多少；

（4）发动机的能量转化效率〃（结果小数点后保留两位有效数字）。

【答案】（1）1.62X107J；（2）1.8X104W；（3）5.4x106J；（4）33.33%

【详解】（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量

Q放=mq=0.36kgx4.5x107J/kg=l.62xl07J

（2）发动机牵引力的功率

W.

P=y=Fv=1000Nxl8m/s=1.8xl04W

(3)发动机做的功

1V=Pr=1.8xl04Wx300s=5.4xl06J

（4）发动机的能量转化效率

r/=—="x吗x100%=33.33%

Q般1.6