2023年中考专题突破之声热光专题 专题16能源及其利用（原卷+解析）

16能源及其利用
1．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法正确的是（　　）
A．太阳能、石油、风能都属于可再生能源 B．我国已建成的核电站是利用核聚变来发电的
C．条形码扫描器中的光敏二极管使用的材料是超导材料 D．火电厂提供的电能是二次能源
【答案】D
【详解】
A．太阳能、风能属于可再生能源，而石油化石能源，不可再生能源，故A错误；
B．核电站是利用核裂变来发电的，故B错误；
C．光敏二极管使用的材料是半导体，而不是超导材料，故C错误；
D．电能是消耗一次能源得到的，是二次能源，故D正确。
故选D。
2．下面是小明同学对“能源的开发利用”、“信息传递”的一些认识，其中正确的是（　　）
A．太阳能、地热能和电能都属于一次能源
B．光纤通信和卫星通信都是利用电磁波来传输信号
C．自然界的总能量随着人类的不断开发和利用会逐渐减少
D．核电站的核燃料具有的核能是通过核聚变反应得到的
【答案】B
【详解】
A．太阳能、地热能属于一次能源，电能属于二次能源，故A错误；
B．光纤是利用激光传递信息的，卫星通信是利用电磁波来传递信息的，激光也属于电磁波，故B正确；
C．能量的转化过程中是守恒的，随着人类的不断开发和利用总是从一种形式转化为另一种形式，自然界的总能量不会减少，故C错误；
D．核电站工作是通过核裂变反应释放能量，故D错误。
故选B。
3．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱。以下关于能源、信息和材料的论述正确的是（　　）
A．光纤通信是利用光的折射传递信息
B．超导材料可以用于电热器的发热元件
C．手机通信是用超声波传递信号的
D．潮汐能主要于月球的引力
【答案】D
【详解】
A．光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息的，故A错误；
B．超导材料电阻为零，电流流过导体时，导体不发热，超导体不能用来制作电热器的发热元件，故B错误；
C．移动通信都是用电磁波中的微波来传递信号的，因为微波传递信息量大，故C错误；
D．因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能最称为潮汐能，故D正确。
故选D。
4．关于能源、材料和粒子，下列说法中正确的是（　　）
A．电饭锅用超导材料做加热器可以大大提高电能转化为内能的效率
B．原子核式结构模型是卢瑟福根据科学猜想建立起来的
C．酒精和水混合后体积变小，是因为分子间存在引力
D．太阳能、风能、核能是可再生能源
【答案】B
【详解】
A．超导体的电阻为零，而电饭锅是利用电流的热效应工作的，根据焦耳定律，电阻为零时，产生的热量为零，故A错误；
B．原子核式结构模型是卢瑟福根据粒子轰击金箔的实验现象科学猜想建立起来的，故B正确；
C．酒精和水混合后体积变小是因为分子间存在空隙，故C错误；
D．太阳能和风能是属于可再生能源，而核能跟化石能源一样，一旦消耗很难再生，属于不可再生能源，故D错误。
故选B。
5．继高铁之后，“华龙一号”核电装置成为了我国的另一“国之重器”，目前已经和多个国家签订了核能发电项目。下图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（　　）
A．核反应堆：核能转化为内能
B．蒸汽轮机：化学能转化为动能
C．发电机：电能转化为机械能
D．电取暖器：电能转化为机械能
【答案】A
【详解】
A．核反应堆产生核能，转化为水的内能，使水的温度升高，故A正确；
B．水受热后温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，故B错误；
C．蒸汽轮机带动发电机工作，发电机将机械能转化为电能，故C错误；
D．电取暖器工作时，将电能转化为内能，故D错误。
故选A。
6．关于原子、原子核和核能，下列说法正确的是（　　）
A．原子是由原子核和核外质子组成的
B．原子弹是利用核聚变制造的毁灭性武器
C．核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备
D．核反应堆有厚重的保护层是为了避免核燃料逸出
【答案】C
【详解】
A．原子是由原子核和电子组成的，故A错误；
B．原子弹是利用核裂变原理制成的一种核武器，故B错误；
C．核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的，故C正确；
D．核辐射是对环境污染很严重的，厚重的保护层，是为了避免核辐射，故D错误。
故选C。
7．能源是人们生活和社会发展的基石，信息和材料是社会发展的保障。下列有关能源、信息和材料的说法不正确的是（　　）
A．我国自主建立的北斗卫星定位系统，主要是用电磁波来传递信息的
B．能量转化是守恒的，所以能源是取之不尽用之不竭的
C．光纤通信是光在光导纤维中多次发生反射来传递信息的
D．核电站可完全替代火电站，因为核能是可再生能源
【答案】BD
【分析】
(1)北斗卫星定位系统主要是用电磁波来传递信息的；
(2)能量是守恒的，但是能量的转化和转移是有方向性的；
(3)光纤通信的原理是光的反射；
(4)核能是不可再生能源。
【详解】
A．北斗卫星定位系统主要是用电磁波来传递信息的，故A正确，不符合题意；
B．能量是守恒的，但是能量的转化和转移是有方向性的，能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源，故B错误，符合题意；
C．光纤通信的原理是光的反射，通过多次反射传递信息，故C正确，不符合题意；
D．核能是不可再生能源，故D错误，符合题意。
故选BD。
8．煤是______（选填“可”或“不可”）再生能源。相等质量的煤和木柴完全燃烧，煤放出的热量比木柴的多，说明煤的热值比木柴的热值______。坐在篝火旁感觉很热，这是通过______的方法改变物体的内能。
【答案】不可 大 热传递
【详解】
煤是一种化石能源，它是由经历了复杂的生物化学和物理化学变化的埋藏在地下的古代植物所形成的固体可燃性矿产，短时间内不可再生，所以煤是不可再生能源。
热值是描述燃料放热能力的物理量，热值越大的燃料，相同质量下完全燃烧能放出更多的热量，等质量的煤和木柴完全燃烧，煤放出的热量比木柴的多，说明煤的热值比木柴的热值大。
改变内能的方法有做功和热传递，坐在篝火旁感觉很热，这是通过热传递的方式改变内能的。
9．2020年1月7日23时20分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将通信技术试验卫星五号发射升空。长征三号乙运载火箭常用液态氢作燃料，是因为液态氢具有较高的______，液态氢属于______（填“可再生”或“不可再生”）能源，卫星与火箭分离后仍能向前飞行是因为它具有______。
【答案】热值 不可再生 惯性
【详解】
火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量。
液态氢在使用后，在短时间内不能从自然界源源不断得到补充，属于不可再生能源。
卫星与火箭分离后仍能向前飞行是因为卫星具有惯性，仍要保持原来的运动状态。
10．目前核能已经被广泛利用，核能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源；其中核电站工作是利用______（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放出大量的核能，再通过______（选填“做功”或“热传递”）的方式使水的内能增加。
【答案】不可再生 核裂变 热传递
【详解】
目前核能已经被广泛利用，核能使用之后在短时间内无法得到补充，为不可再生能源；核电站工作是利用核裂变反应释放出大量的核能，再通过热传递的方式使水的内能增加。
11．科学研究表明，太阳能来自于太阳内部的______（选填“核裂变”或“核聚变”），______就是利用这个原理制成的。煤、石油、天然气属于______能源。（选填“可再生”或“不可再生”）。
【答案】核聚变 氢弹 不可再生
【分析】
由较轻的原子核聚合成较重的原子核的过程叫作聚变；短期内不能在自然界得到补充的能源是不可再生能源。
【详解】
太阳表面发生着核聚变，人类对核聚变的利用有：氢弹。
煤、石油、天然气短期内得不到补充所以是不可再生资源。
12．能量守恒和转化定律与细胞学说、进化论并称19世纪自然科学的三大发现。它的具体阐述是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另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化或转移的过程中其总量保持不变。虽然总量保持不变，但因为能量的转移或转化具有______，所以人们在生活中得养成节能环保得意识，重点推广使用可再生能源。核能______（填“是”、“不是” ）可再生能源。
【答案】方向性 不是
【分析】
能量的转化和转移都是具有方向性的，不能反过来转化；像化石能源、核能等短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源。
【详解】
能量在转化和转移的过程中，都是具有方向性的，不能反过来转化；核能在使用后，短时间内不能源源不断的获得，属于不可再生能源。
13．太阳能是通过太阳内部的核______（选填“裂变”或“聚变”）产生的；随着人们环保意识的增强，利用太阳能的人也越来越多，主要原因是太阳能既是清洁能源，又是______（选填“可”或“不可”）再生能源。
【答案】聚变 可
【分析】
核能分为裂变和聚变两种，裂变分为两种：可控链式反应和不可控链式反应，前者主要应用在核反应堆中，后者应用在原子弹中；聚变主要应用在氢弹上；可再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。
【详解】
在太阳内部，太能之所以能发光发热，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。
太阳能是一种把太阳光转换成电能的绿色可再生能源。
14．近几年，我国核电事业迅速发展，建成多个核电站，核能也成为我们重要能源之一，核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是利用原子核的__________(选填“裂变”或“聚变”)来产生能量的；太阳也是一个巨大的核反应堆，其内部进行着原子核__________(选填“裂变”或“聚变”)反应。
【答案】裂变 聚变
【详解】
核电站是利用可控制的原子核裂变产生的能量来发电的；
太阳内部进行着大规模的核聚变反应。
15．近几年，我国核电事业迅速发展，建成多个核电站，核能属于_____（选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是利用原子核的_____（选填“裂变”或“聚变”，下同）来产生能量的；太阳也是一个巨大的核反应堆，其内部进行着原子核_____反应。
【答案】不可再生 裂变 聚变
【详解】
核燃料是矿产资源，属于不可再生资源，所以核能属于不可再生能源。
核反应堆又称为原子能反应堆或反应堆，是能维持可控自持链式核裂变反应，以实现核能利用的装置，利用原子核的裂变来产生能量。
在太阳内部，氢原子核在超高温、超高压下发生聚变，释放出巨大核能，其释放的能量比裂变时放出的能量更大。
16．如图所示，中国“人造太阳”--大型核实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，创造世界新纪录，在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“东方超环”就是利用强大______所产生的强大磁场把等离子体约束住的。“东方超环”的反应原理与太阳类似，通过______（填“裂变”或“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】电流 聚变 内能
【详解】
东方超环是利用电流的磁效应，通过强大电流所产生的强大磁场把等离子体约束。
东方超环的反应原理与太阳类似，通过核聚变聚变释放巨大的核能。
核聚变过程中能量由原子核能转化为内能，内能增大，温度升高。
17．如图所示是一种汽车装饰品：小盆景，花盆表面有一个太阳能电池板，塑料小花在阳光下能不断摇摆，太阳能是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源，请你猜测花盆里还有一个重要的装置是______（选填“发电机”或“电动机”），这种装置的工作原理是______。
【答案】可再生 电动机 通电导体在磁场中受力的作用
【详解】
太阳能等可以在自然界源源不断地得到，故太阳能可再生能源。
花盆里还有一个重要的装置是电动机，将电能转化为机械能使小花摇摆；电动机的原理是利用通电导体在磁场中受力的作用。
18．2020年是“火星年”，我国首次火星探测任务“天问一号”将在7—8月执行，如果一切顺利，将于2021年2—3月份抵达火星轨道，这一过程中，“天问一号”通过__________与地球沟通。如图，火星车上的太阳能帆板，能将太阳能转化为________。
【答案】电磁波 电能
【详解】
太阳能帆板是将太阳能转化为电能的装置。
19．随着人们环保意识的提高，“风光互补路灯”（如图所示）得到了广泛的应用。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用，为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止充电。放电余留20%左右即停止电能输出。下表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数∶
风力发电机 太阳能电池组件
最小启动风速 1.0m/s 太阳能电池 180W
最小充电风速 3.0m/s 太阳能转换效率 15%
最大限制风速 12.0m/s 蓄电池 400A*h 12V
最大输出功率 400W 大功率LED路灯 80W 12V
(1)若遇到阴天并且无风，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？
(2)若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，则当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？
(3)当风速为6.0m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W。在这种风速下，持续光照12h，蓄电池的电量也只由20%充到70%。求此过程中太阳能电池板发电的平均功率。
【答案】(1) 42h；(2)240W；(3)150W
【详解】
(1)充电至90%左右即停止充电，放电余留20%左右即停止电路输出。蓄电池的供电容量
W=UQ=12V×400A h×（90%-20%）=12V×400A×3600s×（90%-20%）=1.2096×107J
由得可供灯具正常发光时间
(2)太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，所以太阳能电池板每1m2发电功率为
由表格数据可知
15%P太=P电
所以1m2范围内太阳能电池板所接受太阳辐射的最大功率
(3)蓄电池的电量由20%充到70%
W′=12V×400A h×（70%-20%）=12V×400A×3600s×（70%-20%）=8.64×106J
由得，风力发电机发电为
W电机=P电机t=50W×12×3600s=2.16×106J
太阳能电池板发电
W太阳能=W′-W电机=8.64×106J-2.16×106J=6.48×106J
所以发电功率
答：(1)仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光42h；
(2)当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接受太阳辐射的最大功率为240W；
(3)当风速6.0m/s时，持续光照12h，太阳能电池板发电的平均功率为150W。
20．随着社会的不断进步，人们的生活水平也不断提高，太阳能已普遍进入农村家庭，小明家的太阳能热水器，向其中注入100kg的水，阳光照射一段时间后，水温从20°C升高到40°C，求：
(1)这段时间热水器中的水吸收的热量；（水的比热容是）
(2)这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是1.4107J，则这段时间该太阳能热水器的效率是多少？
(3)同学们说说使用太阳能的优点。
【答案】(1)8.4104J；(2)60%；(3)节约能源无污染，安全，经济，可再生资源
【分析】
(1)已知水的质量、水的初温末温，利用吸热公式计算水吸收的热量（有用能量）；
(2)由热水器接收到太阳辐射的热量（总能量），利用效率公式求该热水器的效率；
(3)太阳能的特点是太阳能十分巨大，产生能源总量多，并且供应时间长，分布广阔，获取方便，安全清洁，不会给环境带来污染。
【详解】
(1)水吸收的热量
(2)热水器的效率
(3)使用太阳能的优点：节约能源无污染，安全，经济，是可再生资源。
答：(1)这段时间热水器中的水吸收的热量是8.4104J；
(2)这段时间该太阳能热水器的效率是60%；
(3)节约能源无污染，安全，经济，可再生资源。16能源及其利用
1．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法正确的是（　　）
A．太阳能、石油、风能都属于可再生能源 B．我国已建成的核电站是利用核聚变来发电的
C．条形码扫描器中的光敏二极管使用的材料是超导材料 D．火电厂提供的电能是二次能源
2．下面是小明同学对“能源的开发利用”、“信息传递”的一些认识，其中正确的是（　　）
A．太阳能、地热能和电能都属于一次能源
B．光纤通信和卫星通信都是利用电磁波来传输信号
C．自然界的总能量随着人类的不断开发和利用会逐渐减少
D．核电站的核燃料具有的核能是通过核聚变反应得到的
3．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱。以下关于能源、信息和材料的论述正确的是（　　）
A．光纤通信是利用光的折射传递信息
B．超导材料可以用于电热器的发热元件
C．手机通信是用超声波传递信号的
D．潮汐能主要于月球的引力
4．关于能源、材料和粒子，下列说法中正确的是（　　）
A．电饭锅用超导材料做加热器可以大大提高电能转化为内能的效率
B．原子核式结构模型是卢瑟福根据科学猜想建立起来的
C．酒精和水混合后体积变小，是因为分子间存在引力
D．太阳能、风能、核能是可再生能源
5．继高铁之后，“华龙一号”核电装置成为了我国的另一“国之重器”，目前已经和多个国家签订了核能发电项目。下图是核电站工作流程图，关于流程中各装置的能量转化，正确的是（　　）
A．核反应堆：核能转化为内能
B．蒸汽轮机：化学能转化为动能
C．发电机：电能转化为机械能
D．电取暖器：电能转化为机械能
6．关于原子、原子核和核能，下列说法正确的是（　　）
A．原子是由原子核和核外质子组成的
B．原子弹是利用核聚变制造的毁灭性武器
C．核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备
D．核反应堆有厚重的保护层是为了避免核燃料逸出
7．能源是人们生活和社会发展的基石，信息和材料是社会发展的保障。下列有关能源、信息和材料的说法不正确的是（　　）
A．我国自主建立的北斗卫星定位系统，主要是用电磁波来传递信息的
B．能量转化是守恒的，所以能源是取之不尽用之不竭的
C．光纤通信是光在光导纤维中多次发生反射来传递信息的
D．核电站可完全替代火电站，因为核能是可再生能源
8．煤是______（选填“可”或“不可”）再生能源。相等质量的煤和木柴完全燃烧，煤放出的热量比木柴的多，说明煤的热值比木柴的热值______。坐在篝火旁感觉很热，这是通过______的方法改变物体的内能。
9．2020年1月7日23时20分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将通信技术试验卫星五号发射升空。长征三号乙运载火箭常用液态氢作燃料，是因为液态氢具有较高的______，液态氢属于______（填“可再生”或“不可再生”）能源，卫星与火箭分离后仍能向前飞行是因为它具有______。
10．目前核能已经被广泛利用，核能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源；其中核电站工作是利用______（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放出大量的核能，再通过______（选填“做功”或“热传递”）的方式使水的内能增加。
11．科学研究表明，太阳能来自于太阳内部的______（选填“核裂变”或“核聚变”），______就是利用这个原理制成的。煤、石油、天然气属于______能源。（选填“可再生”或“不可再生”）。
12．能量守恒和转化定律与细胞学说、进化论并称19世纪自然科学的三大发现。它的具体阐述是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另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化或转移的过程中其总量保持不变。虽然总量保持不变，但因为能量的转移或转化具有______，所以人们在生活中得养成节能环保得意识，重点推广使用可再生能源。核能______（填“是”、“不是” ）可再生能源。
13．太阳能是通过太阳内部的核______（选填“裂变”或“聚变”）产生的；随着人们环保意识的增强，利用太阳能的人也越来越多，主要原因是太阳能既是清洁能源，又是______（选填“可”或“不可”）再生能源。
14．近几年，我国核电事业迅速发展，建成多个核电站，核能也成为我们重要能源之一，核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是利用原子核的__________(选填“裂变”或“聚变”)来产生能量的；太阳也是一个巨大的核反应堆，其内部进行着原子核__________(选填“裂变”或“聚变”)反应。
15．近几年，我国核电事业迅速发展，建成多个核电站，核能属于_____（选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是利用原子核的_____（选填“裂变”或“聚变”，下同）来产生能量的；太阳也是一个巨大的核反应堆，其内部进行着原子核_____反应。
16．如图所示，中国“人造太阳”--大型核实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，创造世界新纪录，在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“东方超环”就是利用强大______所产生的强大磁场把等离子体约束住的。“东方超环”的反应原理与太阳类似，通过______（填“裂变”或“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。
17．如图所示是一种汽车装饰品：小盆景，花盆表面有一个太阳能电池板，塑料小花在阳光下能不断摇摆，太阳能是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源，请你猜测花盆里还有一个重要的装置是______（选填“发电机”或“电动机”），这种装置的工作原理是______。
18．2020年是“火星年”，我国首次火星探测任务“天问一号”将在7—8月执行，如果一切顺利，将于2021年2—3月份抵达火星轨道，这一过程中，“天问一号”通过__________与地球沟通。如图，火星车上的太阳能帆板，能将太阳能转化为________。
19．随着人们环保意识的提高，“风光互补路灯”（如图所示）得到了广泛的应用。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用，为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止充电。放电余留20%左右即停止电能输出。下表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数∶
风力发电机 太阳能电池组件
最小启动风速 1.0m/s 太阳能电池 180W
最小充电风速 3.0m/s 太阳能转换效率 15%
最大限制风速 12.0m/s 蓄电池 400A*h 12V
最大输出功率 400W 大功率LED路灯 80W 12V
(1)若遇到阴天并且无风，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？
(2)若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，则当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？
(3)当风速为6.0m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W。在这种风速下，持续光照12h，蓄电池的电量也只由20%充到70%。求此过程中太阳能电池板发电的平均功率。
20．随着社会的不断进步，人们的生活水平也不断提高，太阳能已普遍进入农村家庭，小明家的太阳能热水器，向其中注入100kg的水，阳光照射一段时间后，水温从20°C升高到40°C，求：
(1)这段时间热水器中的水吸收的热量；（水的比热容是）
(2)这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是1.4107J，则这段时间该太阳能热水器的效率是多少？
(3)同学们说说使用太阳能的优点。

2023年中考专题突破之声热光专题 专题16能源及其利用（原卷+解析）