粤沪版物理九年级下册 第二十章 《能源与能量守恒定律》知识梳理

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第二十章《能源与能量守恒定律》知识梳理思维导图能源及其分类核能和太阳能真题练一、单选题1．（2023·湖北十堰·统考中考真题）某居民楼顶安装有太阳能电池板和太阳能热水器。若太阳能热水器工作效率为η，每小时可接收太阳能Q，使热水器内水温升高Δt，水的比热容为c水。下列说法正确的是（    ）A．太阳能是不可再生能源 B．太阳能电池将接收的太阳能全部转化为电能C．太阳能热水器将太阳能转化为内能 D．该热水器内水的质量为【答案】C【解析】A．太阳能可以在自然界源源不断地得到，属于可再生能源，故A错误；B．由于在能量的转化或转移的过程中存在能量的散失，所以太阳能电池不能将接收到的太阳能全部转化为电能，故B错误；C．太阳能热水器吸收太阳能，将太阳能转化为内能，故C正确；D．太阳能热水器工作效率为η，每小时可接收太阳能Q，则水吸收的太阳能为Q吸＝ηQ根据Q＝cmΔt可知，该热水器内水的质量为故D错误。故选C。2．（2023·山东淄博·统考中考真题）能源是人类生存和发展的基础，人类社会的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。关于能源的开发和利用，下列说法错误的是（　　）A．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B．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C．太阳能是一次能源，可直接利用且污染小，开发前景广阔D．能量在利用的过程中，其转化和转移是有方向性的【答案】A【解析】A．核能是不可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径，故A错误，符合题意。B．煤不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，以煤为主要燃料的火力发电容易造成环境污染，故B正确，不符合题意；C．太阳能是一次能源，是一种新型的无污染的能源，太阳能是取之不尽的能源，可直接利用且对环境的污染小，前景广阔，故C正确，不符合题意；D． 能量的转化和转移是有方向性的，具有不可逆性，并不是所有的能量都可以被利用，所以我们需要节约能源，故D正确，不符合题意。故选A。3．（2023·山东聊城·统考中考真题）如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是（　　）A．太阳能电池板将太阳能转化为电能B．给蓄电池充电将电能转化为化学能C．蓄电池放电将化学能转化为电能D．小风扇工作将化学能转化为机械能【答案】D【解析】A．太阳能电池板工作时，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能，故A正确，不符合题意；B．给蓄电池充电，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能，故B正确，不符合题意；C．蓄电池放电，消耗化学能，产生电能，将化学能转化为电能，故C正确，不符合题意；D．小风扇工作时将电能转化为机械能，故D错误，符合题意。故选D。4．（2023·辽宁丹东·统考中考真题）如图所示，北京时间2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（　　）  A．火箭加速升空的过程中，以地面为参照物，飞船是运动的B．向下喷出的气体推动火箭上升，说明物体间力的作用是相互的C．火箭使用的氢燃料燃烧时将内能转化为化学能D．火箭加速升空的过程中，飞船的动能增大，重力势能增大【答案】ABD【解析】A．火箭加速升空的过程中，以地面为参照物，飞船的位置发生改变，飞船是运动的，故A正确；B．火箭对喷出的气体有向下的力，同时气体对火箭产生了向上巨大的推力，这说明力的作用是相互的，故B正确；C．火箭使用的氢燃料燃烧时将化学能转化为内能，故C错误；D．火箭加速升空过程中，飞船的质量不变，速度和高度都增大，动能增大，重力势能增大，故D正确。故选ABD。二、填空题5．（2023·山东聊城·统考中考真题）太阳能属于 （选填“可”或“不可”）再生能源。“人造太阳”不是建在天上的另一个太阳，而是科学家们在地球上建造的一座装置。它如同太阳一样，利用氢原子核在超高温下发生 （选填“裂变”或“聚变”），来源源不断地释放能量。【答案】 可 聚变【解析】[1]太阳能可以源源不断的获得，故它是可再生能源。[2]在太阳内部，太阳之所以能发光发热，实质相当于无数个的氢弹爆炸而造成的，即氢原子核在超高温下发生聚变释放核能。6．（2023·山东东营·统考中考真题）2023年5月17日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第56颗北斗导航卫星。在卫星发射过程的点火加速上升阶段，发生的能量转化是：燃料的 能转化为内能，然后再转化为卫星的 能。  【答案】 化学 机械【解析】[1]燃烧时，放出热量，燃料的化学能转化为内能。[2]高温高压燃气膨胀，将火箭向前推动，燃料的内能转化为火箭和卫星的机械能。7．（2023·辽宁锦州·统考中考真题）太阳内部发生剧烈的 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应，从而辐射出巨大的光和热；太阳风暴发生时，干扰 （选填“声波”或“电磁波”）而给卫星中继通信和地面通信带来很大影响。【答案】 核聚变 电磁波【解析】[1]太阳能是太阳内部发生剧烈的核聚变反应，从而辐射大量的热量，是不可控的。[2]广播、电视、移动通信都是靠电磁波传递信息的，故太阳风暴发生时，干扰电磁波而给卫星中继通信和地面通信带来很大影响。8．（2023·山东济南·统考中考真题）随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是把汽油燃烧放出的 转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有 ，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。【答案】 内能 方向性【解析】[1]汽油燃烧发生化学反应，同时放出热量，所以汽油机将内能转化为机械。[2]由于燃料燃烧放出热量，将内能转化为机械能，但燃料燃烧产生的内能不能再转化为燃料的化学能，所以能量的转化具有方向性。9．（2023·山东济南·统考中考真题）2022年12月，全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组、引领世界水电的超级工程——白鹤滩水电站（如图）全部机组投产发电，成为仅次于三峡水电站的全球第二大水电站和清洁能源生产基地。所谓水电站，就是把水的机械能（简称“水能”）转化成 的工厂；水电站发电所用的能源——水的机械能属于 （选填“可再生能源”或“不可再生能源”）。  【答案】 电能 可再生能源【解析】[1]发电机工作时将机械能转化成电能，水电站，就是把水的机械能（简称“水能”）转化成电能的工厂。[2]水能可以源源不断地获得，水电站发电所用的能源——水的机械能属于可再生能源。10．（2023·四川德阳·统考中考真题）燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为 能。500g酒精完全燃烧放出的热量Q= J。（酒精的热值q=3.0×10⁷J·kg⁻¹）【答案】 内 1.5×107【解析】[1]燃料燃烧时，发生化学反应，将化学能转化为内能。[2]500g酒精完全燃烧释放出的热量为Q放=mq=3.0×107J/kg×0.5kg=1.5×107J11．（2023·吉林长春·统考中考真题）我国红沿河核电站核能供暖示范项目，利用核能发电的同时实现了清洁供暖。（1）核电站利用原子核 （选填“聚变”或“裂变”）释放的核能发电；（2）核电站利用发电过程中产生的余热进行供暖，提高了能量的利用率。供暖时，用水做输运能量的介质，是因为水的 大；（3）在能量转化和转移的过程中，能量的总量 。但是在供暖过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反，这一现象说明能量的转移具有 。【答案】 裂变 比热容 不变 方向性【解析】（1）[1]获得核能的两种途径：核裂变和核聚变，核电站都是利用原子核裂变的链式反应发电。（2）[2]供暖的“暖气”用水做输运能量的介质，是因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度时，水放出的热量多。（3）[3][4]热量总是自发地从高温物体传到低温物体，而不可能自发地从低温物体传到高温物体，说明能量的转移和转化具有方向性；能量在转化或转移的过程中总量保持不变。12．（2023·辽宁丹东·统考中考真题）我国新能源轻轨列车出口阿根廷，轻轨列车利用太阳能光伏发电将太阳能转化为电能存储在电池中，为列车驱动提供动力，最高运行速度可达60km/h。轻轨列车以最高速度行驶0.1h通过的路程是 km。太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，来源于太阳内部发生的 （选填“核裂变”或“核聚变”）。【答案】 6 可再生 核聚变【解析】[1]轻轨列车以最高速度行驶0.1h通过的路程是[2]太阳能可以源源不断从自然界获得，因此属于可再生能源。[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，太阳能来源于太阳内部发生的核聚变。模拟练一、单选题1．（2023上·九年级校联考课前预习）如图所示是一颗与地球同步运行的通信卫星，通信卫星的板状两翼是太阳能电池板，下列有关该通信卫星的说法中正确的是（　　）  A．通信卫星的两翼把电能转化为太阳能 B．以地球为参照物，通信卫星是运动的C．通信卫星利用的太阳能是二次能源 D．通信卫星是通过电磁波来传递信息的【答案】D【解析】A．太阳能电池板将太阳能转化为电能，所以，通信卫星的两翼把太阳能转化为电能，故A错误；B．通信卫星是同步卫星，以地球为参照物，卫星位置没有变化，通信卫星是静止的，故B错误；C．通信卫星利用的太阳能可以从自然界直接获取的能源，是一次能源，故C错误；D．电磁波可以传递信息，通信卫星是通过电磁波来传递信息的，故D正确。故选D。2．（2023上·九年级校联考课前预习）社会的发展离不开能源、信息和材料，下列相关说法正确的是（　　）  A．图甲：石油是可再生能源 B．图乙：核电站利用核聚变发电C．图丙：手机利用超声波传递信息 D．图丁：二极管采用半导体材料【答案】D【解析】A．石油一旦消耗就很难再生的能源，是不可再生能源，故A错误；B．核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故B错误；C．手机是利用电磁波来传递信息的，故C错误；D．二极管采用半导体材料，具有单向导电性，故D正确。故选D。3．（2023上·九年级校联考课前预习）如图所示的充电宝容量为，给手机充电时充电电压为5V。下列说法正确的是（　　）  A．充电宝给手机充电时，充电宝将电能转化为化学能B．给充电宝充满电，可以存储的电能C．充电宝上的二极管指示灯是利用半导体材料制作的D．给充电宝充电时，充电宝相当于电路中的电源【答案】C【解析】AD．使用充电宝给手机充电时，充电宝相当于电源，将化学能转化为电能，给充电宝充电时，充电宝相当于用电器，将电能转化为化学能，故AD错误；B．充电宝充满电储存的电能为故B错误；C．发光二极管，是利用半导体材料制作的，故C正确。故选C。4．（2023上·九年级校联考课前预习）为应对地球气候变暖，促进可持续发展，在践行节能低碳的今天，应特别重视新能源和可再生能源的开发和利用。如图所示阴影部分对应的能源是（　　）  A．煤炭 B．核能 C．水能 D．风能【答案】D【解析】如图所示阴影部分对应的能源是：既是新能源，同时也是可再生能源。AB．煤炭和核能属于不可再生能源，故AD不符合题意；C．水能是常规能源和可再生能源，不是新能源，故C不符合题意；D．风能来自太阳能，是可再生的新能源，又是新能源，故D符合题意。故选D。5．（2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨市萧红中学校考模拟预测）如图是一款太阳能座椅，椅子顶部安装的硅光电池板，可储备能量供晚间使用。下列说法正确的是（　　）  A．太阳能属于二次能源B．太阳能属于不可再生能源C．太阳能来源于太阳内部氢核的裂变D．硅光电池板可以将太阳能转化为电能【答案】D【解析】A．太阳能可以从自然界直接获取，属于一次能源，故A错误；B．太阳能可以源源不断地获得，属于可再生能源，故B错误；C．太阳能来源于太阳内部氢核的聚变，故C错误；D．太阳能可以从自然界直接获取，是一次能源，硅光电池板可将太阳能转化为电能，故D正确。故选D。二、填空题6．（2023上·九年级校联考课前预习）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 （选填“升高”、“降低”或“不变”）。某型号汽车发动机的能量流向图如图所示，该发动机完全燃烧0.2kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量能产生 J的有用功。（汽油的热值为4.6×107J/kg）  【答案】 降低 9.2×106 2.76×106。【解析】[1]汽车发动机工作时将内能转化为机械能，冒“黑烟“说明燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出总能量的比值比较小，所以发动机的效率降低。[2]完全燃烧0.2kg的汽油产生的热量由图可知，汽车输出的有用功所占总能量的比例为即汽车的效率为则产生的有用功7．（2023·陕西西安·陕西师大附中校考三模）垃圾填埋气发电厂采用科学方法，使垃圾填埋后发酵产生沼气，并利用收集的沼气来发电。电能是 能源（选填“一次”或“二次”）。若每吨填埋垃圾可产生沼气150m3，这些沼气完全燃烧可产生的热量为 J。如果利用这些能量可以发电250kW∙h，则该沼气发电的效率为 。（已知）【答案】 二次 30%【解析】[1]电能是需要消耗一次能源才能获得的能源二次能源。[2]若每吨填埋垃圾可产生沼气150m3，这些沼气完全燃烧可产生的热量为[3]如果利用这些能量可以发电250kW∙h，则该沼气发电的效率为【点睛】知道能源的分类；会根据热量公式和效率公式进行简单的计算。8．（2023·吉林长春·统考二模）2023年贺岁大片《流浪地球2》，有网友概括为“太阳要完了，地球要跑了”，太阳能属于 再生能源。在太阳内部，发生 （填“核裂变”或“核聚变”）产生光和热。光能和内能这些能量却不能再自发地转化为核能，这一现象说明能量转化具有 。【答案】 可 核聚变 方向性【解析】[1]太阳能可以从自然界源源不断地得到，属于可再生能源。[2]在太阳内部，发生核聚变，释放出大量的能量，产生光和热。[3]核能可以自发地转化为光能和内能，但光能和内能这些能量却不能再自发地转化为核能，这一现象说明能量转化具有方向性。9．（2023·山东济南·统考二模）2023年4月12日21时，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，实现403秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世器纪录。如图所示，“东方超环”的反应原理与太阳类似，通过 （选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能，原子核能又转化为 ，从而获得上亿度的高温。  【答案】 核聚变 内能【解析】[1][2]太阳能是来自太阳内部氢核的聚变释放出的能量，释放的核能又转化为内能，从而获得上亿度的高温。“东方超环”与太阳类似，也是通过核聚变释放能量的，再转化为内能从而获得高温。10．（2023·江苏扬州·校联考二模）如图甲所示，用两个玻璃杯做“棉纱滴水实验”，过一段时间后 （a/b）杯中的棉纱末端有水滴出。图乙为某轿车输出的能量与输入能量之间的关系图，图中损失的化学能可以使质量为8kg的水温度升高 ℃[水的比热容为4.2×103 J/（kg⋅℃）]。轿车刹车时，由于摩擦，轿车损失的机械能不能自动地集起来再次开动轿车，这说明能量的转化和转移具有 。  【答案】 a 0.5 方向性【解析】[1]根据虹吸原理可知，发生此现象时出水口比上容器的水面必须低，这样使得出水口液面受到向下的压强大气压加水的压强大于向上的大气压，保证水的流出，故a可以，b不可以。[2]由可得，损失的化学能可使汽车水箱内水升高的温度[3]汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为地面、空气的内能，这些能量会散发到周围的环境中，无法再回收利用；摩擦生热时内能以热量的形式散发掉，所以能量转化和转移具有方向性，这些内能不能自动地再次开动汽车。11．（2023·江苏扬州·校考三模）单摆在运动过程中，上升的高度逐渐降低，它的 能逐渐转化为内能，这些散失到空气中的能量，不能自动地再次驱动单摆，这说明能量在转化和转移时具有 。【答案】 机械 方向性【解析】[1]滚摆在上升的过程中高度越来越低，重力势能越来越小，机械能越来越小，机械能逐渐转化为内能，散失到空气中，但能量的总量不变。[2]散失到空气中的能量，不能自动地再次驱动滚摆，这说明能量在转化和转移时具有方向性。能量虽然守恒，但机械能减小，最终停止。三、简答题12．（2023·江苏扬州·统考一模）如图是小明总结的思维图的一部分，请你帮助小明补全空缺。  【答案】（1）核裂变；（2）核能发电（或核电站、或原子弹或核反应堆等）；（3）不可再生【解析】（1）核能利用方式有两种，即核裂变和核聚变。（2）核裂变的应用：核电站利用的是核反应堆内的铀核发生裂变时所释放的核能来发电的。（3）核能是不可能在短期内从自然界得到补充的能源，属于不可再生能源。要点按能源是否从自然界直接获取分类一次能源可以从自然界直接获取的能源为一次能源。如风能、太阳能、地热能和核能。二次能源无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源称为二次能源。如电能。按能源是否可以再生分类不可再生能源凡是越用越少，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。如化石能源、核能。可再生能源可以从自然界中源源不断地得到的能源，属于可再生能源。如水的动能、风能、太阳能、生物质能。按使用开发的时间长短来分类常规能源化石能源、水能、风能等属常规能源。新能源核能、太阳能、潮汐能、地热能属新能源具体内容核能核裂变用中子轰击比较大的铀核时，铀核变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，这个过程就是裂变。应用：核反应堆，是可以控制的；原子弹，是不加控制的。核聚变如果将质量很小的原子核，如氘核和氚核，在超高温度下结合成新的原子核，会释放出更大的能量，这就是聚变。目前人类还无法控制核聚变。聚变应用：氢弹。太阳能太阳能的实质太阳是一个巨大的“核能火炉”，在太阳的内部无时无刻不在发生这核聚变。太阳能的利用太阳能电池、太阳能热水器。太阳能的优点清洁、无污染。