【中考一轮复习】2023届初三物理学案 专题22 能源与可持续发展（原卷版＋解析版）

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新课标对单元知识要求
1.结合实例说出能源与人类生存和社会发展的系。
2.列举常见的不可再生能源和可再生能源。
3.知道核能的特点和核能利用可能带来的问题。
4.从能源开发与利用的角度体会可持续发展的重要性。
单元考点解读
考点1 能源的分类
1. 人类开发利用能源的历史：火→化石能源→电能→核能。
2．能源的种类很多，从不同角度可以分为：一次能源和二次能源；可再生能源和不可再生能源；常规能源（传统能源）和新能源；清洁能源和非清洁能源等。
考点2 新能源（核能与太阳能）
1.核能获取的途径有两条：重核的裂变和轻核的聚变（聚变也叫热核反应）。原子弹和目前人类制造的核电站是利用重核的裂变释放能量的，而氢弹则是利用轻核的聚变释放能量的。
2.核电站主要组成包括：核反应堆、热交换器、汽轮机和发电机等。
3.太阳能是由不断发生的核聚变产生的，地球上除核能、地热能和潮汐能以外的所有的能量，几乎都来自太阳。人类利用太阳能的三种方式是：①光热转换（太阳能热水器）；②光电转换（太阳能电池）；③光化转换（绿色植物）。
4.若能量转换装置输入的总能量为W. 转换的能量为Q，
则能量转换装置的效率η=Q/W×100％
考点3 能源与可持续发展
1.未来的理想能源必须满足的四个条件
未来理想能源能够大规模替代石油、煤和天然气等不可再生能源。必须满足以下几个条件。
第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；
第二，必须足够便宜，可以保证多数人用得起；
第三，相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；
第四，必须足够安全清洁，可以保证不会污染环境。
2.节约能源：由于能量转移和能量转化的方向性，目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，已成为紧迫的问题。
解决办法：(1) 形成前民节能意识，提高能源的利用率；(2) 注重技术创新，开发新能源，特别是开发利用核能和太阳能等绿色能源。
3.能源消耗对环境的影响
(1)环境污染：燃料燃烧过程中会产生有害气体，不完全燃烧还会产生粉尘，污染大气，危害人体健康，影响动植物正常生长。
(2)环境影响：水土流失，土地沙漠化。
(3)环境保护的主要措施：改进燃烧设备，尽量使燃料充分燃烧；加装消烟装置，减少烟尘排放量；普及使用煤气和天然气，以代替家用煤炉；集中供热，以减少烟囱数目，即提高了燃料的利用率又减少了污染；开发利用污染小的新能源。
单元例题解析
【例题1】（2022湖北随州）2022年2月俄乌军事冲突开始以来，石油、煤、天然气的供应在
国际市场上一下子紧张起来，许多国家正在谋求长远的多种能源出路。下面有关能源的说法正确
的是（ ）
A. 煤属于核能范畴，用煤发电是通过链式反应完成的
B. 天然气可以直接从自然界获取，属于一次能源，而石油是二次能源
C. 石油、煤、天然气都是化石能源
D. 风能、石油、太阳能可以从自然界中源源不断地得到，属于可再生能源
【答案】C
【解析】A．煤属于化石能源，用煤发电是通过煤炭燃烧的化学能转化为内能推动汽轮机产生机械能再通过转子在磁场中转动转化成电能，故A错误；
BC．石油、煤、天然气都化石能源，都可以直接从自然界获取，属于一次能源，故B错误，C正确；
D．风能、太阳能可以从自然界中源源不断地得到，属于可再生能源，而石油的储量是有限的，在短时间内不可再生，不能从自然界持续不断地得到，属于不可再生能源，故D错误。故选C。
【例题2】（2022湖南益阳）中国成功研发出了先进核裂变能——钍基熔盐堆的第4代核反应堆发电技术，于2021年9月底在甘肃武威启动试运行，创造了又一项奇迹，其技术应用属于世界首次。钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少、使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源和热转换效率高等显著优点。下列有关钍基熔盐堆的说法正确的是（ ）
A. 钍基熔盐堆不产生核废料
B. 钍基熔盐堆需要大量水作冷却剂，因此不可以建在内陆
C. 钍基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要低
D. 钍基熔盐堆是利用核裂变放出的能量
【答案】D
【解析】A．由题意可知，钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少，不是不产生核废料，故A错误；
B．由题意可知，钍基熔盐堆使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源，因此可以建在内陆，故B错误；
C．由题意可知，钍基熔盐堆具有热转换效率高等显著优点，故C错误；
D．钍基熔盐堆是利用核反应堆的裂变的可控链式反应放出的能量，故D正确。故选D。
【例题3】（2022湖北武汉）下列关于太阳能的说法正确的是（ ）
A. 太阳能属于二次能源
B. 太阳能属于不可再生能源
C. 太阳是一个巨大的“核能火炉”
D. 太阳能电池直接将太阳能转化为化学能
【答案】C
【解析】A．太阳能属于一次能源，故A错误；
B．太阳能属于可再生能源，故B错误；
C．太阳内部发生的是核聚变，可以提供大量的能量，太阳是一个巨大的“核能火炉”，故C正确；
D．太阳能电池直接将太阳能转化为电能，故D错误。故选C。
【例题4】（2022黑龙江牡鸡）下列能源，属于不可再生能源的是（ ）
A. 煤炭B. 太阳能C. 风能D. 地热能
【答案】A
【解析】A．煤炭是千百年前动植物遗体掩埋在地下形成的，短时间无法形成，会越用越少，故是不可再生能源，故A符合题意；
B．太阳能的寿命还有50亿年，是取之不尽用之不竭的，故是可再生能源，故B不符合题意；
C．空气流动形成了风，只要有太阳，就会形成温度差，就会造成空气流动，形成风能，故风能也是取之不尽用之不竭的，故是可再生能源，故C不符合题意；
D．地热能是因为地壳处于岩浆上而获得能量，是取之不尽用之不竭，故D不符合题意。故选A。
能源与可持续发展单元核心素养精准达标检测试题
（满分100分，答题时间90分钟）
一、选择题（共12小题，每小题3分，共计36分）
1. （2022江苏南通）节约能源，人人有责。不提倡的做法是（ ）
A. 用节能灯代替白炽灯照明；
B. 私家车代替公交车出行
C. 离开教室，人走灯灭
D. 夏天空调温度调得不要太低
【答案】B
【解析】A．用节能灯代替白炽灯节约电能，光照效果好，故A不符合题意；
B．私家车代替公交车出行，增加碳排放和能源的消耗，故B符合题意；
C．离开教室，人走灯灭，减少不必要的消耗，节约电能，故C不符题意；
D．夏天空调温度调得过低，会使得功率增大，消耗电能较多，浪费能源，所以调得不要太低可以节约电能。故D不符合题意。故选B。
2. （2022湖南湘西）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。
3. （2022湖北荆州）推动“节能减排”工作，有助于实现国家提出的“碳中和、碳达标”的目标。下列做法可取的是（ ）
A. 实行垃圾分类回收利用
B. 出行时尽量选择驾驶私家车
C. 就餐时选择使用一次性餐具
D. 大力发展火力发电
【答案】A
【解析】A．垃圾分类回收利用，可以减少污染、节约资源，推动“节能减排”工作，故A符合题意；
B．出行驾驶私家车，虽然提高了出行效率，但是增加了燃油、燃气使用，从而增加了空气污染物、二氧化碳的排放，不利于推动“节能减排”工作，故B不符合题意；
C．就餐时使用一次性餐具，一定程度上浪费了木材资源，不利于推动“节能减排”工作，故C不符合题意；
D．火力发电需要更多的燃料燃烧，向空气排放更多的污染物以及二氧化碳，不利于推动“节能减排”工作，故D不符合题意。故选A。
4. （2022湖南湘潭）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。
5. （2022广西玉林）下列关于环境保护和能源利用的说法正确的是（ ）
A. 保护生态环境，“绿水青山就是金山银山”
B. 在安静的图书馆大声说话
C. 提倡减排，可不必提倡节能
D. 电能是一次能源，它便于输送和转化
【答案】A
【解析】A．“绿水青山就是金山银山”倡导保护环境，提倡使用新能源，故A正确；
B．在安静的图书馆大声说话干扰别人学习，属于噪声，故B错误；
C．提倡减排，也必须提倡节能，生产时所耗用的能量要尽量减少，故C错误；
D．电能无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到，是二次能源，故D错误。
6. （2022湖南怀化）下列关于能源与材料，说法不正确的是（ ）
A. 超导材料可以用来输电，减少电能损耗
B. 核电站的核反应堆是利用核聚变原理
C. 石墨是导体
D. 漂亮又节能的LED灯的核心部件材料是半导体，它的导电性能介于导体与绝缘体之间
【答案】B
【解析】A．超导材料电阻为零，在通电时不发热，用超导材料制造输电线可以大大降低电能损耗，故A正确，不符合题意；
B．核电站是利用核裂变来释放能量的，不是利用核聚变，故B错误，符合题意；
C．石墨容易导电是导体，故C正确，不符合题意；
D．半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体是指导电性可受控制范围可从绝缘体到导体之间的材料。发光二极管（LED）是半导体二极管的一种，具有单向导电性。故D正确，不符合题意。故选B。
7. （2022黑龙江牡鸡）下列对于物质的认识，不正确的是（ ）
A. 白炽灯的灯丝都是由超导体制成的 B. 原子是由原子核和核外电子组成的
C. 磁体周围的磁场是真实存在的 D. 核燃料是不可再生资源
【答案】A
【解析】A．白炽灯的灯丝都是由钨丝制成的，利用电流做功，将电能转化为内能、光能，而超导体是电阻为0，不会产生内能，故A错误，A符合题意；
B．原子是由带正电的原子核和核外带负电的电子组成的，故B正确，B不符合题意；
C．磁体周围的磁场是真实存在的，能够对周围的磁体产生力的作用，故C正确，C不符合题意；
D．核燃料是越用越少，是不可再生资源，故D正确，D不符合题意。故选A。
8.（2022湖南邵阳）我市积极利用区域优势，大力发展风力发电，在城步南山、新邵龙山、邵东黄帝岭、洞口苏宝顶等地方建立了风力发电站。下列能源中与风能同属于可再生能源的是（ ）
A. 煤炭B. 石油C. 太阳能D. 天然气
【答案】C
【解析】ABD．煤炭、石油和天然气都是经过地质年代形成的，在短期内不能得到补充，是所以是不可再生能源，故ABD不符合题意；
C．太阳能在自然界中能源源不断的获得，是可再生能源，故D符合题意。故选D。
9. （2022广西桂林）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。
10. （2022湖南邵阳）我市积极利用区域优势，大力发展风力发电，在城步南山、新邵龙山、邵东黄帝岭、洞口苏宝顶等地方建立了风力发电站。下列能源中与风能同属于可再生能源的是（ ）
A. 煤炭B. 石油C. 太阳能D. 天然气
【答案】C
【解析】ABD．煤炭、石油和天然气都是经过地质年代形成的，在短期内不能得到补充，是所以是不可再生能源，故ABD不符合题意；
C．太阳能在自然界中能源源不断的获得，是可再生能源，故D符合题意。故选D。
11. （2022湖北宜昌）2022年6月2日，我国发布了“十四五”可再生能源发展规划，确立了到2025年实现可再生能源年发电量达到3.3万亿千瓦时的目标，为此需要逐步减少（ ）
A. 煤炭、天然气发电B. 太阳能、风力发电
C. 海水涨落的潮汐发电D. 水力发电
【答案】A
【解析】能源按能否可再生分为可再生能源和不可再生能源。其中，太阳能、风能、潮汐能、水能等属于可再生能源，而煤炭、天然气属于不可再生能源，提高利用可再生能源发电的比例，需减小利用不可再生能源发电的比例，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
12.（2022河南）科普小组的同学调查了我省不同类型的发电站，其中利用不可再生能源发电的
是（ ）
A. 小浪底水电站B. 孟津风力电站
C. 郑州燃气电站D. 博爱光伏电站
【答案】C
【解析】A．小浪底水电站是利用水能发电，而水能够源源不断地从自然界获得，是可再生能源，所以小浪底水电站是利用可再生能源发电的，故A不符合题意；
B．孟津风力电站是利用风能发电，而风能够源源不断地从自然界获得，是可再生能源，所以孟津风力电站是利用可再生能源发电的，故B不符合题意；
C．郑州燃气电站是利用天然气发电，而天然气是化石能源，会越用越少，不可能在短时间内补充，是不可再生能源，所以郑州燃气电站是利用不可再生能源发电的，故C符合题意；
D．博爱光伏电站是利用太阳能发电，而太阳能能够源源不断地从自然界获得，是可再生能源，所以博爱光伏电站是利用可再生能源发电的，故D不符合题意。故选C。
二、填空题（10小题，每空1分，共22分）
1. （2022黑龙江龙东）2022年5月15日，是天问一号着陆火星一周年日子，目前设备运行状态良好，累计获取并传回原始科学数据约940GB，这些数据是通过_______将信息传回地球的；如图所示，该火星车是利用电能来驱动的，电能属于_______次能源。
【答案】 电磁波 二
【解析】探测器上装备有无线电信号发射器，获得的信息能发出无线电信号，即电磁波，将探测的数据传回地球。
电能不能从自然界直接获得，必须通过消耗其它能源才能获得，所以电能属于二次能源。
2. （2022广西北部湾）为了推进农业机械智能化，某科技团队研发了5G智能电动拖拉机，它可以通过_______（选填“电磁波”或“超声波”）传递云端网络信息实现无人驾驶。拖拉机行驶时消耗的电能是_______次能源。
【答案】 电磁波 二
【解析】5G智能电动拖拉机是利用电磁波，将信息传递云端网络，实现无人驾驶传递的。一次能源是指从自然界直接获取、没有经过加工的能源，电能是人们消耗一次能源获得的，属于二次能。
3. 梧州市在万秀区打造了多个红色文化街区，安装了太阳能路灯，太阳能属于_______（选填“一次”或“二次”）能源，它的优点有_______（写出一点即可）。
【答案】 一次 清洁、无污染
【解析】从自然界直接获取的能源叫一次能源，太阳能是直接吸收阳光来利用的，是一次能源，太阳能的优点是清洁、无污染，取之不尽用之不竭。
4. （2022贵州黔东南州）2021年10月20日，中国“人造太阳”一大型核实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，创造了世界新纪录，在上亿摄氏度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“人造太阳”是氢原子核在超高温条件下发生_____（选填：“裂变”或“聚变”）释放出巨大的核能。太阳能安全、清洁，它属于_____（选填：“可”或“不可”）再生能源。
【答案】 聚变 可
【解析】氢原子核由质子和中子构成，“人造太阳”利用氢原子核在超高温下发生聚变，获得巨大核能；太阳能可以源源不断的获得，取之不尽用之不竭，属于可再生能源。
5. （2022湖南张家界）“低碳引领生活”，太阳能越来越受到人们的青睐，太阳能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。太阳能集热器是通过_______方式增加水的内能。
【答案】 可再生 热传递
【解析】太阳能可以从太阳源源不断的获取，是可再生能源。
太阳能热水器是通过热传递的方式将能量从太阳传递给水。
6. （2022吉林省）在太空中，空间站使用的电能主要来源于太阳能电池板，太阳能是______能源；“天宫课堂”中，太空教师将两个平板上的液滴靠得很近时，两个液滴会自动“搭接”成“液桥”（示意图如图所示），“液桥”的形成表明了分子间存在______。
【答案】 可再生 引力
【解析】太阳能可以从自然界源源不断获得，它是可再生能源。分子间存在相互作用的引力和斥力，两个液滴会自动“搭接”成“液桥”，这是由于分子间引力的作用。
7. （2022湖北十堰）2022年6月4日，长征二号F遥十四运载火箭开始加注燃料推进剂，于6月5日圆满完成神舟十四号发射任务。运载火箭燃料推进剂选择密度小、热值_______的气体燃料，采用 ______和压缩体积的方法使气体燃料液化。神州飞船进入太空后，利用太阳能电池板供电，太阳能属于_______（填“可再生”或“不可再生”）能源。
【答案】 大 降低温度 可再生
【解析】火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有密度小，热值大的性质，所以在完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料，液态氢可以释放出来更多的热量。
火箭中的燃料是液态的，它是由气体燃料液化而来，液化的方式是降低温度和压缩体积。
太阳能可以从自然界源源不断的获取，所以属于可再生能源。
8. （2022海南）博鳌亚洲论坛2022年年会实现100%“绿电”供应。目前我国“绿电”主要以太阳能光伏发电和风力发电为主，太阳能、风能是______能源（选填“可再生”或“不可再生”）。在日常生活中，你的节能举措有_______（写出一条即可）。
【答案】 可再生 随手关灯（合理即可）
【解析】太阳能和风能都可以从自然界源源不断地获得，属于可再生能源。
随手关灯可以减少灯的工作时间，能够有效的节约用电，节约能源。
9. （2022黑龙江绥化）2022年6月5日神舟十四号载人飞船与天宫空间站对接成功，神舟十四号靠接收和发射_______与地面联系；空间站利用的太阳能是_______能源（选填“可再生”或“不可再生”）。
【答案】 电磁波 可再生
【解析】太空中是真空，而电磁波的传播不需要介质，可以传递信息，神舟十四号靠接收和发射电磁波与地面联系。
太阳能可以在自然界里源源不断地得到补充，所以太阳能是可再生能源。
10. （2022福建）2022年5月30日，我国首座潮光互补型光伏电站并网发电，通过光伏发电、潮汐发电实现“日月同辉”。发电站分别把太阳能和月亮潮汐能转化为______。太阳能和潮汐能都属于______能源。
【答案】 电能 可再生
【解析】发电站分别把太阳能和月亮潮汐能转化为电能，以方便人们使用。
太阳能和潮汐能都可以从自然界中直接获得，可以源源不断从自然界得到补充的,是可再生能源。
三、综合题（42分）
1．（4分）请阅读《太阳能》并回答题。
太阳能
传统的化石能源正在一天天的减少，全世界把目光都投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。太阳能是当前既可获得能量，又能减少二氧化碳等有害气体和有害物质排放的可再生能源之一。
太阳能是由内部氢原子发生聚变释放出巨大核能而产生的能，来自太阳的辐射能量。太阳能开发成本低廉，前景广阔。随着生产和技术的发展，人们已经开始将太阳能转化为其它形式的能加以利用。目前直接利用太阳能的方式有两种，一种是用吸光性好的材料制成太阳能集热器，实现给水或其它介质加热；另一种是利用半导体材料制成太阳能电池。
太阳能电池是一种将太阳光能直接转化为电能的器件，它是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。这种电池目前已用于人造地球卫星、太阳能汽车等。如图是利用太阳能电池提供能源的太阳能汽车。
太阳能作为一种新能源，具有来源丰富、不需运输、不会对环境造成污染等优点。但由于能量比较分散且受季节、气候和昼夜变化的影响很大，又给大规模利用太阳能带来新的技术课题。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）太阳能电池是一种将太阳光能转化为____________能的器件。
（2）太阳能属于____________能源（选填“可再生”或“不可再生”）。
（3）太阳能汽车的外形做成流线型，上表面弯曲，下表面比较平。汽车高速行驶时对地面的压力____________汽车静止时对地面的压力（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
（4）请你说出太阳能的一条优点：____________。
【答案】（1）电能 （2）可再生 （3） 小于 （4）清洁无污染
【解析】（1）阅读第三段材料可知太阳能电池是将太阳能转化为电能的器件。
（2）太阳能可以源源不断获得，属于可再生能源。
（3）太阳能汽车的外形做成流线型，上表面弯曲，下表面比较平，高速行驶空气流经车上下方，上方流速较快，压强较小，下方流速小，压强大，从而产生向上的压强差，故车对地面的压力小于重力，静止时在水平路面压力等于重力大小，故高速行驶对地面压力更小。
（4）太阳能清洁无污染，可再生等。
2.（8分）阅读《能通车还能发电光伏高速公路》回答问题。
能通车还能发电光伏高速公路
光伏发电是将光能直接转变为电能的一种技术。2017年12月28日，我国首个承载式光伏高速公路试验段在济南建成通车，实现利用高速公路路面并网发电。
这种路面的全称是承载式高速光伏路面，它最上面一层是类似毛玻璃的半透明新型材料，在保证轮胎不打滑的同时，还要让阳光穿透它，使下面的太阳能电池把光能转换成电能， 实时输送给电网，就好像一个巨大的“充电宝”。
光伏路面铺设长度1080米、净面积5875平方米，铺设主行车道和应急车道。这种光伏并网发电，装机容量峰值功率817.2千瓦，平均功率为100千瓦。
在冬季，这段路面还可以将光能转化为热能，消融冰冻积雪，确保行车安全。最神奇的地方在于，这段光伏路面提前预留了电磁感应线圈，可以让以后的电动汽车边跑边充电。如果以后真的普及这种技术，公路变成了永远不用担心没电的“充电宝”， 没有污染，不需要加油，永不断电的电动车将会大大便利我们的生活！
不过，由于技术不成熟，暴露出一些问题，建成不到一年的光伏路面就拆除了。
任何一个科技创新都要经历不断改进的过程，期待不久的将来会有更成熟的技术支持的光伏路面服务于人们的生活。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)光伏路面最上面一层是类似毛玻璃的半透明新型材料，这种材料应该选用_____（选填 “较粗糙的”或“较光滑的”），_____（选填“透光率较高的”或“透光率较低的”）；
(2)按平均发电功率为100 千瓦计算，预计可实现年发电量_____度（一年按365 天计算）；
(3)这段光伏路面提前预留了电磁感应线圈，可以让以后的电动汽车边跑边充电，这和_____原理相同。（选填“发电机”或“电动机”）
【答案】（1）较粗糙的 透光率较高的 （2） 8.76×105 （3） 发电机
【解析】(1)光伏路面最上面一层是类似毛玻璃的半透明新型材料，需要保证轮胎不打滑，这种材料应该选用较粗糙的；还要让阳光穿透它，则需要透光率较高的。
(2)预计可实现年发电量
度
由电动汽车边跑边充电可知，其原理为电磁感应现象，即与发电机的原理相同。
3.（9分）（2022湖南株洲）如图是根据初中物理能源的有关内容绘制的知识结构图，线条表示知识间的逻辑联系，据此完成以下小题。
（1）化石能源和太阳能中属于可再生能源的是______；
（2）目前核电站发电，释放核能的方式是______；
（3）图中①为连接化石能源与太阳能之间的线条，②为连接核聚变与太阳能之间的线条，请任意选择其中一根线条说明它所表示的物理意义______。
【答案】 （1）太阳能 （2）核裂变 （3）见解析
【解析】（1）化石能源不可在短时间内形成，属于不可再生能源，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。
（2）目前核电站都是利用核裂变释放的核能发电的。
（3）①化石能源间接的来源于太阳能；②太阳能来自太阳内部核聚变产生的能量。
4.（10分）（2022江苏无锡）如图所示，中国“祝融号火星车质量为240kg。太阳能板将太阳能转化为电能，为火星车上的科学设备供电，车顶部安装有集热器，其窗口覆盖了一层透光率很高的膜，阳光可以透进来，保证红外线能量只进不出、在膜下面，是一种叫正十一烷的材料，白天它被阳光照射吸热熔化，到了夜晚温度降低，它逐渐凝固，把储存的能量再释放出来，“祝融号”火星车是六轮驱动，且每个车轮都能转向，爬坡时走“之”字形路线。（火星表面g取4N/kg）
（1）阳光中的红外线具有显著的___________效应；火星车爬坡时走“之”字形路线可以省__________（选填“力”或“功”）
（2）火星车在火星表面所受的重力大小为多少_________？
（3）在下列方框中填上装置或能量名称，完成火星车利用太阳能的路径图_________，_________
【答案】（1）热 力 （2） 960N （3）太阳能板 内能
【解析】（1）红外辐射被物体吸收后转化为内能，使物体的温度升高，是由于红外线具有热效应。
任何机械都不省功，火星车爬坡时走“之”字形路线，相当于利用了斜面，斜面可以省力。
（2）由重力公式可得
G=mg=240kg×4N/kg=960N
（3）太阳光照射在太阳能板上，利用光电效应，将太阳能转化为电能。
集热器保证了热量不会散失，从而使温度升高，内能增大。
5. （4分）（2022甘肃兰州）阅读短文，回答问题。
页岩气
页岩气是指附存于有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源和化工原料。页岩气主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工生产等，用途广泛。
页岩气生产过程中一般无需排水，生产周期长，一般为30年~50年，勘探开发成功率高，具有较高的工业经济价值。随着社会对能源需求不断扩大，特别是水平井与压裂技术水平不断进步，人类对页岩气的勘探开发正在形成热潮。我国页岩气资源潜力大，初步估计我国页岩气可采资源量在36.1万亿立方米，与常规天然气相当。
（1）页岩气属于______（填“可再生”或“不可再生”）能源；
（2）若页岩气的热值为4.2×107J/m3，则燃烧5m3页岩气放出的热量为______J。
【答案】 不可再生 2.1×108
【解析】（1）页岩气不能在短期内再生，属于不可再生能源。
（2）燃烧5m3页岩气放出的热量为
Q放=Vq=5m3×4.2×107J/m3=2.1×108J
6.（7分） （2022广西河池）贵南高铁北起贵州贵阳市，经河池市，南至广西南宁市，是广西境内第一条设计时速为350公里客运专线，预计2023年年底建成通车。
（1）若通车后，一列长200m的动车组（如图甲）以60m/s的速度匀速通过一座长1000m的高架桥。该列动车组通过高架桥所用的时间为多少？
（2）若动车组以80m/s的速度匀速运动时电动机的总输出功率为5600kW，则此时动车组受到的阻力为多大？
（3）位于河池市境内的界子良风电场于2021年初成功实现40台风机并网发电（如图乙）。已知当地每秒每平方米面积吹过的风的能量约为200J，若风机有效迎风面积约为，风机把风能转换为电能的效率为。请估算一台风机一天的发电量可以供一列总输出功率为4800kW的动车组以250km/h的速度运动多远距离？（忽略其它能量损耗）
【答案】（1）20s；（2）；（3）
【解析】（1）列车全部通过高架桥所行驶的路程
列车全部通过高架桥的时间
s
（2）匀速运动时车受到阻力等于动力，动车组受到的阻力为
（3）40台风机一天产生的电能
一台风机产生的电能可供一列动车组运行的时间
动车组运行的距离