第20讲-能源与可持续发展（思维导图+考点精讲+例题精析）-2023年中考物理一轮复习讲练测（解析版）

第20讲—能源与可持续发展2023年中考物理一轮复习讲练测一、思维导图考点精讲考点1能源家族1.化石能源：煤、石油、天然气。2.生物质能：由生命物质提供的能量称为生物质能，如：食物、柴薪等。所有生命物质中都含有生物质能。3.一次能源：可以从自然界直接获取的能源为一次能源。如煤、石油、天然气、风能、水能、潮汐能、太阳能、地热能、核能、柴薪等。4.二次能源：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。5.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。如煤、石油、天然气、核能。6.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。如水能、风能、太阳能、食物、柴薪、地热能、沼气、潮汐能等。按使用开发的时间长短来分类，能源还可以分成常规能源和新能源。如化石能源、水能、风能等数常规能源，核能、太阳能、潮汐能、地热能属新能源。考点2核能1.裂变：用中子轰击较重的原子核，使其裂变为较轻原子核的一种核反应。核反应堆中的链式反应是可控的，原子弹的链式反应是不可控的。核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是核裂变反应。2.聚变：使较轻原子核结合成为较重的原子核的一种核反应。，也被成为热核反应。氢弹爆炸的聚变反应是不可控的。（1）核能的优点和可能带来的问题：①核能的优点：核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源。利用核能发电不仅可以节省大量的煤、石油等能，而且用料省，运输方便。核电站运行时不会产生二氧化碳、二氧化硫和粉尘等对大气和环境污染的物质，核电是一种比较清洁的能源。②利用核能可能带来的问题：如果出现核泄漏会造成严重的放射性环境污染。考点3太阳能1.在太阳的内部，氢原子核在超高温度条件下发生聚变，释放出巨大的核能。2.大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射除去。3.绿色植物的光合作用将太阳能转化为生物体的化学能。4.我们今天使用的煤、石油、天然气等化石燃料，实际上是来自上亿年前地球所接收的太阳能。5.太阳能的利用：（1）利用集热器加热物质（热传递，太阳能转化为内能）；（2）用太阳能电池把太阳能转化为电能（太阳能转化为电能）。6.太阳能具有取之不尽、用之不竭，清洁无污染等优点。考点4能量的转化和守恒1.能源革命：人类历史上不断进行着能量转化技术的进步，就是所谓的能源革命。能源革命导致了人类文明的跃进。第一次能源革命：钻木取火；第二次能源革命：蒸汽机的发明；第三次能源革命：核能能量的转化和转移具有方向性。2.能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会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，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。考点5能源与可持续发展1.煤和石油燃烧时生成的主要污染物是粉尘和有害气体。2.未来的理想能源必须满足以下四个条件：（1）必须足够丰富，可以保证长期使用；（2）必须足够便宜，可以保证多数人用得起；（3）相关技术必须成熟，可以保证大规模使用；（4）必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。解决能源紧张的途径：由于人类的生存和发展使得能源的消耗量持续增长，因此人类必须不断地开发和利用新能源，同时增强节能意识，不断提高能源的利用率，这是目前解决能源紧张的重要途径。三、例题精析1．近年来，我国在材料、能源等领域取得了辉煌的成就，下列说法正确的是（）A．量子计算机中的电子器件都是由超导体制成B．水力、风力、火力发电是不可再生能源的利用C．新能源汽车的动力部件是畜电池，其工作原理与内燃机的工作原理相同D．光纤通信，是利用光在纤维材料中多次反射传输信息的【答案】D【详解】A．量子计算机中的电子器件主要是由半导体材料制成的，故A错误；B．水力发电、风力发电属于可再生能源的利用，火力发电属于不可再生能源的利用，故B错误；C．新能源汽车的动力部件是畜电池，是将电能转化机械能，而内燃机的工作原理是将内能转化为机械能，故C错误；D．光纤通信是以光波作为信息载体，利用光在纤维材料中多次反射传输信息的，故D正确。故选D。2．下列对能量转化分析错误的是（）A．水电站主要将机械能转化为电能B．核电站主要将核能转化为电能C．太阳能热水器主要将太阳能转化为内能D．燃料燃烧主要将化学能转化为机械能【答案】D【详解】A．水电站是将水流动的机械能最终转化为电能的，故A正确，不符合题意；B．核电站是将核裂变时释放的能量最终转化为电能，故B正确，不符合题意；C．太阳能热水器是吸收太阳能来加热水的，是将太阳能转化为内能，故C正确，不符合题意；D．燃料燃烧主要将化学能转化为内能，故D错误，符合题意。故选D。3．关于开发利用风能的意义，理解正确的一组是①节约大量的化石燃料②风能是可再生能源③减少二氧化硫的排放，防止形成酸雨④风能是二次能源A．①②③ B．①②④C．①③④ D．②③④【答案】A【详解】风能取之不尽用之不竭，是可再生能源，它可以有效地缓解电力紧张的状况．并且风能是利用风的动能转化为电能，不进行任何燃烧和化学反应，可代替煤炭的发电作用故可以减少煤燃烧产生二氧化硫的排放，防止形成酸雨还可以节约大量的化石燃料．再者风能可以直接从自然界获取的能源，符合一次能源的定义．故选A.【点睛】像动能、风能、太阳能、生物质能等都是能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源；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．4．不可再生能源：凡是越用_________，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。如煤、石油、天然气、核能；可再生能源：可以从自然界中_________地得到的能源，属于可再生能源。如水能、风能、太阳能、食物、柴薪、地热能、沼气、潮汐能等。【答案】越少源源不断【详解】[1]不可再生能源：指的是越用越少，不能在短期内从自然界得到补充的能源。[2]可再生能源：指的是可从自然界中源源不断地得到的能源。5．天然气已经被广泛利用，它是一种______（选填“可”或“不可”）再生能源．完全燃烧0.07m3的天然气释放的热量为______J，若这些热量的30%被水吸收，在标准气压下可以将2.5kg的水由25℃加热到______℃。（q天然气=4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃））【答案】不可2.8×106100【详解】[1]天然气属于化石能源，不能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源。[2]完全燃烧0.07m3天然气释放的热量Q放＝Vq＝0.07m3×4×107J/m3＝2.8×106J[3]水吸收的热量Q吸＝ηQ放＝30%×2.8×106J＝8.4×105J由Q吸=cm(t-t0)可得因为在标准气压下，水的沸点是100℃，所以最终将水加热到的温度是100℃。6．未来的理想能源必须满足以下四个条件：①必须足够丰富，可以保证长期使用；②必须足够便宜，可以保证多数人用得起；③相关技术必须成熟，可以保证安全使用；④必须足够_________、_________，可以保证不会严重影响环境。【答案】安全清洁【详解】[1][2]未来的新能源要能够大规模替代煤、石油、天然气等常规的、不可再生的能源，从理想的角度考虑，它必须满足许多条件，如：必须足够丰富，可以保证长期使用；必须足够便宜，可以保证多数人用得起；相关的制备、应用技术必须成熟，可以保证大规模使用；必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。7．炎热的夏天，南昌市室外气温很高，小明同学发现自家电动自行车黑色的座包晒得很烫，面旁边一辆套有白色防晒垫的座包晒得却不怎么烫，这是怎么回事呢？经过思考，小明同学猜想：物体的吸热性能与物体的颜色有关，于是设计实验方案进行验证。【实验器材】大小、形状、厚度均相同的白纸和黑纸各一张，两个相同的玻璃瓶，温度计，适量的水。【制订计划】(1)在两个相同的玻璃瓶中装入______和初温相同的水，用白纸和黑纸分别将玻璃瓶包裹好放在太阳光下。(2)每隔测一次水的温度并记录。【进行实验收集证据】(3)实验数据记录如下，请根据实验数据在如图所示中画出水温变化大小随时间变化的关系图像______。时间051015202530白纸包裹的玻璃瓶中水的温度/℃20212223242526黑纸包裹的玻璃瓶中水的温度/℃20222426283032【分析与论证】(4)实验中，小明通过观察______来比较白纸和黑纸吸热性能的好坏。(5)分析实验数据或图像可知，______（选填“白纸”或“黑纸”）的吸热性能更好。(6)为了缩短实验时间及更好地观察实验现象，请你为小明同学的实验提出一个有效的措施：______。(7)请你举出一个日常生活、生产中利用该实验结论的实例：______。【答案】质量温度计升高的示数黑纸减少水的质量太阳能热水器【详解】(1)[1]探究物体的吸热性能与物体的颜色有关，应在两个相同的玻璃瓶中装入质量和初温相同的水，用白纸和黑纸分别将玻璃瓶包裹好放在太阳光下。(3)[2]根据表中数据可知每隔5min用白纸包裹的玻璃瓶中水的温度升高1℃；用黑纸包裹的玻璃瓶中水的温度升高2℃，在图中描点并用平滑的线把这些点连接起来即得水温变化大小随时间变化的关系图像，如图(4)[3]由表中数据可知，在吸收相同热量的情况下，白纸包裹的玻璃瓶中水的温度升高的少，黑纸包裹的玻璃瓶中水的温度上升的多，故小明通过观察温度计升高的示数来比较白纸和黑纸吸热性能的好坏。(5)[4]水的质量和初温相同，分析实验数据或图像可知，在吸收相同热量的情况下，黑纸包裹的玻璃瓶中水的温度上升的多，故黑纸的吸热性能更好。(6)[5]要缩短实验时间，可以减少水的质量、或者使用温度高的水。(7)[6]我们生活中的太阳能热水器就是利用吸收太阳的热来加热水的。8．阅读材料回答问题：“月下棹神舟，星夜赴天河”，2021年10月16日，在酒泉卫星发射中心载人航天发射场，翟志刚、王亚平、叶光富三位中国航天员乘神舟十三号再征太空，开启了中国空间站有人长期驻留的时代。为发挥中国空间站的综合效益，推出了首个太空科普教育节目“天宫课堂”。“天宫课堂”结合载人飞行任务，贯穿中国空间站建造和在轨运营系列化推出，授课将由中国航天员担任“太空教师”，以青少年为主要对象，采取天地协同互动方式开展。2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课开始，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课。中央广播电视总台进行全程现场直播。2022年3月23日15时40分，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲。第二课中，王亚平老师和叶光富老师在太空中向同学们展示了“液体桥”。液体桥是将水挤到两块板上，将两块板靠近后两水球相连，形成了一座桥。在“太空抛物”实验中，请来顶流助教冰墩墩，当王亚平老师将冰墩墩抛出后，冰墩墩实现了牛顿第一定律所描述的现象。在“太空冰雪”实验中，用沾了结晶核的毛根触碰过饱和乙酸钠溶液形成的液体球，液体球迅速变成“冰球”。请根据以上材料，结合我们所学过的物理知识回答以下问题：（1）如图乙所示为长征二号F运载火箭正在发射的情景，它使用液态氢作燃料，主要是因为液态氢具有较大的___________；火箭也是一种热机，在火箭点火发射时将内能转化为___________能；（2）火箭发射塔修建在水池上，利用了水的___________较大，可以吸收更多的热，从而保护了发射塔不被高温烧毁；火箭发射时会看到大量的“白气”，这是由于水蒸气遇冷___________形成的小水滴；（3）在太空中的水不会往下流，是因为水球不受___________的作用。水能形成球状和液体桥实验都能说明___________；（4）12月9日宇航员王亚平在空间站进行了太空直播授课，实现了天地互动，所需的电能主要来源于太阳能帆板，太阳能帆板是一种把太阳能转化为___________能的装置，它相当于电路中的___________。【答案】热值机械比热容液化重力分子间存在相互作用力电电源【详解】（1）[1]长征二号火箭使用液态氢做燃料，主要是因为液态氢具有较大的热值，和其它燃料相比，相同质量的液态氢充分燃烧能够释放出更多的热量。[2]在火箭点火发射时将燃料燃烧产生的内能转化为火箭上升的机械能。（2）[3]火箭发射塔修建在水池上，利用了水的比热容较大，和相同质量的其它物质相比，升高相同温度时，可以吸收更多的热量，从而保护了发射塔不被高温烧毁。[4]火箭发射时，会看到大量的“白气”，这是由于高温的水蒸气上升时遇冷液化由气态变为液态的小水滴。（3）[5]在外太空处于微重力状态，重力几乎可以忽略不计，在太空中，水球不受重力的作用，所以在太空中的水不会往下流。[6]在太空中水不受重力，由于水分子间有相互作用的引力，所以水能形成球状和液体桥。（4）[7][8]太阳能帆板是太阳电池板，其作用是把太阳能转化为电能，供空间站使用，所以相当于电路中的电源。9．某学校每天需将1000kg、20℃的水烧开供师生饮用。（1）试计算每天烧开水所需要的热量是多少？（当地气压为一标准大气压）（2）若分别用煤炭、煤气、天然气做燃料，根据课本中的知识和你生活时的经验，简述以上三种燃料中使用哪种燃料对大气污染程度最重以及它对大气的污染物主要是什么？【答案】（1）3.36×108J；（2）见解析【详解】解：（1）在一标准大气压下，水的沸点是100℃，把水烧开，水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1000kg×(100℃﹣20℃)=3.36×108J（2）煤炭燃烧不完全，产生大量的CO，煤气的成分是CO，燃烧生成CO2，天然气的主要成分是甲烷，燃烧生成CO2和水。所以煤炭、煤气、天然气中，煤炭对大气污染最严重；它对大气的主要污染物是粉尘、二氧化硫等。答：（1）每天烧开这些水至少需要3.36×108J的热量；（2）煤炭对大气污染最严重；它对大气的主要污染物是粉尘、二氧化硫等。10．“节能减排”是当今社会的主题，充分利用太阳能是当今社会发展的需要太阳能热水器已经走进千家万户，如图所示是小王家的太阳能热水器，它在晴天利用太阳能集热，在阴雨连绵的天气，则用标有“220V1000W”字样的电热水管对水加热，该太阳能热水器的容积为20L，求：（1）该热水器电热管正常工作时的电阻；（2）该热水器电热管正常工作10min产生的热量；（3）如果用该电热管给水加热，在用电高峰期，该电热管的实际电压只有198V，加热效率为80%，忽略温度对加热管电阻的影响，将满箱水温度从15℃加热到96℃需要多长时间（水的比热容为4.2×103J/（kg⋅℃））。【答案】（1）48.4Ω；（2）6.804×106J；（3）175min【详解】解：（1）由题可知，该热水器电热管正常工作时的电阻为（2）电热器正常工作时，其实际功率与额定功率相等，且消耗的电能全部产生热量为（3）根据得，太阳能热水器中满箱水的质量为将满箱水温度从加热到需吸收的热量为当电热管的两端实际电压时，其实际功率为加热效率为，由可得加热时间为答：（1）该热水器电热管正常工作时的电阻为。（2）该热水器电热管正常工作产生的热量为。（3）如果用该电热管给水