2020-2022年北京市初三一模物理试题汇编：能源：危机与希望

第1页/共1页2020-2022北京初三一模物理汇编能源：危机与希望一、多选题1．（2022·北京延庆·一模）下列关于能源、信息和材料的说法中正确的是（）A．核电站的核反应堆是利用核燃料的裂变来释放能量的B．石油和太阳能均是可再生能源C．北斗卫星导航系统是利用电磁波来传递信息的D．超导体材料可以用来制作家庭电路中的熔丝2．（2020·北京石景山·一模）下列说法正确的是（）A．太阳能是可再生能源B．风能是不可再生能源C．核电站是利用核裂变释放的核能发电的D．太阳能电池板可以将接收到的太阳能全部转化为电能3．（2020·北京密云·一模）下列说法中正确的是（）A．分子间同时存在着引力和斥力 B．一杯水比半杯水的比热容大C．太阳能、石油都是可再生能源 D．液体在任何温度下都能蒸发二、单选题4．（2022·北京门头沟·一模）下列各种发电方式中，利用不可再生能源发电的是（）A．风力发电 B．太阳能发电 C．水力发电 D．火力发电5．（2021·北京·一模）下列关于原子、能源及其利用的说法中，正确的是（）A．原子是由原子核和质子构成的B．太阳能集热器是将太阳能转化为内能C．核能只是原子核裂变时释放的能量D．石油、煤、潮汐能都属于可再生能源6．（2021·北京·一模）宁夏玉泉营地区虽然距离黄河不远，但由于地势较高，农田干旱缺水，如图所示。随着扶贫“扬黄灌溉工程”（用水泵把黄河水抽到高处）开工建设，很快引来黄河水，彻底解决了农业灌溉问题。从物理学的角度看，对“扬黄灌溉工程”理解正确的是（）A．把黄河水提升至玉泉营，是利用了连通器原理B．把水抽到玉泉营，水增加的势能大于消耗的电能C．如果用离心式水泵抽水到玉泉营，需要多个水泵相继“接力”才能实现D．一个离心式水泵只要功率足够大，就能把黄河水从取水地直接提抽到玉泉营7．（2020·北京东城·一模）2020年1月16日我国的第一颗5G通信卫星成功发射。这颗卫星重达200公斤，它是我国核心技术的结晶。未来它能够为我们的工作和生活提供强劲的网络，如图所示。该卫星在太空所使用到的太阳能是（）

A．化石能源 B．不可再生能源 C．可再生能源 D．二次能源8．（2020·北京海淀·一模）下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是（）A．电视机 B．电冰箱 C．笔记本电脑 D．电饭锅9．（2020·北京丰台·一模）下列能源中，属于可再生能源的是（

）A．煤 B．石油 C．太阳能 D．核燃料10．（2020·北京门头沟·一模）下列各种能源中，属于不可再生能源的是A．太阳能 B．潮汐能 C．地热能 D．天然气三、填空题11．（2022·北京石景山·一模）请阅读《“波浪能”真的能发电吗》并回答题“波浪能”真的能发电吗波浪能作为一种清洁能源，因其分布广、储量巨大受到了研究者们的重点关注。什么是波浪能呢？波浪能是从海浪中提取的能量，是海洋表面所具有的动能和势能的和。波浪冲击海岸时会激起大量浪花，剧烈的垂直和水平运动蕴含大量动能。1平方千米海面上，每秒可产生焦左右的能量，能源储量十分丰富。波浪能是怎样发电的？波浪能从捕获到发电一般经过三级能量转换，如图所示，一级转换为波浪蕴含的能量通过捕能机构在波浪下的运动转换为传动系统所需能量，二级转换为将捕获的能量通过传动系统转换成发电机所需的能量形式，三级转换为通过发电机等设备将能量以电能形式输出。当然，经过一级转换捕捉的能量也可以通过直线发电机直接转换为电能输出。波浪能的发电方式有很多种，按照不同的能量转换形式，分为机械式发电、气动式发电和液压式发电。波浪能是一种机械能，是海洋能中质量最好的能源，同时也使其能量转化装置相对简单，已设计并投入运用的发电装置迭代发展。其中，鹰式波浪能发电装置“先导一号”（如图所示）可移动能源平台并网技术的成功实现，使我国成为了全球首个在深远海布放波浪能发电装置并成功并网的国家。“先导一号”平台装机容量260千瓦，通过2000米长的电缆由电站连接至岸上电力接入点，已成功并入三沙市永兴岛电网。平台也在海上波-光-储互补技术上实现了重大突破，为其他海上多功能互补平台提供了成功经验。未来的能源结构布局中新能源必定将占有举足轻重的地位，合理分配使用传统能源，着力研发波浪能等新型清洁能源是发展大势，波浪能前景十分广阔！根据上述材料，回答下列问题：（1）波浪能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。（2）波浪能的发电是指将波浪能转换为______能的过程。（3）如果以“1平方千米海面上，每秒可产生焦左右的能量”来计算，每天正常发电6h（小时），则每天可发电______度（kW·h）。（4）“先导一号”平台并入的电网结构中，“先导一号”相当于电路中的______（填符号）。A．电源

B．用电器

C．开关

D．导线12．（2021·北京·一模）阅读《人造太阳》回答第24题的四个问题人造太阳太阳内部每时每刻都在发生着核聚变，核聚变释放的能量比核裂变要大的多，而且不会像核裂变那样产生有害的核废料。海水中可以提取大量的核聚变材料氘和氚，如果能够有效利用，那人类的能源危机将被彻底解除。如何让核聚变产生的能量为人所用呢？从第一颗原子弹爆炸到第一座核裂变电站建成只用了9年。但从第一颗氩弹爆炸到核聚变发电一下子就研究了近70年，至今还在实验室试验阶段。为什么会这样难呢？要想发生可控核聚变需要满足两个基本条件。一是要有高温高压的环境。地球上要想让两个轻核聚合在一起，最起码也要5000万摄氏度的温度。这样才能让两个带正电的轻核，具有足够的能量克服相互靠近时的静电斥力。二是要有一个“容器”将聚变材料“约束”起来。问题是，哪里去找这么个“容器”？要知道，金属中耐高温的扛把子——钨，其熔点也不过3410℃。5000万摄氏度足以让地球上所有物质变为气体后，成为等离子态。经过研究，科学家发现三种“约束”方式，分别是引力场约来、惯性约束和被约束。太阳发生的核聚变就是靠自身巨大的质量产生的引力场约约束聚变时的等离子体。这个控制原理显然不适合地球上的科学家们，下面我们重点说一说最靠谱、技术最成熟的磁约束核聚变。托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变复杂的环形容器图甲中，环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室的外部排列着环向场线圈和极向场线圈。当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加热，再通过辅助加热手段，逐渐达到聚变需要的临界温度。同时，环形真空室中的高温等离子体形成的等离子电流与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域内形成闭合磁离子，将高温等离子体紧紧约束在真空中，如图乙所示。理论上讲，想要实现可控核聚变必须使等离子温度达到一亿摄氏度以上，并能稳定运行100s以上，才能用于商业运行。图丙是中国的托卡克马装置二号M环流器，它于2020年12月4日14时02分，实现了1亿摄氏度10s的目标。近日，对该装置的升级改造已经完成，正在准备向1亿摄氏度100s的新高峰迈进。请根据上述材料，回答下列问题：（1）托卡马克装置中核聚变的原理和我国已经商业运行的核电站中核反应的原理是______（选填“相同”或“不同”）的。（2）发生核聚变时，两个带正电的轻核需要具有很大的动能，以克服它们之间相互作用的静电______（选填“吸引”或“排斥”）力，才能发生核融合。（3）给托卡马克真空室里的等离子体加热称为“点火”。三个线圈中，首先给等离子体“点火”的是______线圈。（4）根据对托卡马克装置及前面的介绍，可以判断出“被加热的高温等离子体”与“真空室的内壁”______（选填“是”或“不是”）紧密接触的。13．（2020·北京平谷·一模）请阅读《太阳能汽车》并回答问题。太阳能汽车太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车。它主要由电池板、储电器和电动机组成。在车体的外部贴有太阳能电池板，通过太阳能电池板将太阳能直接转换成电能并储存在蓄电池中备用，再通过消耗电能，驱动车辆行驶，车辆行驶快慢只需控制输入电机的电流大小。左图中的太阳能汽车，车顶部装有密密麻麻像蜂窝样的装置，是太阳能电池板。太阳能电池依据所用半导体材料不同，通常分为硅电池、硫化镉电池、砷化镓电池等，其中最常用的是硅太阳能电池，目前硅太阳能电池板的光电转换效率在15%～24%之间。此类太阳能汽车的车速最高能达到100km/h，而无太阳光时最大续航能力也能达到100km。右图是比赛用太阳能汽车，为了增加其续航能力，在车身表面搭载了面积在7～10m2的太阳能电池，为了应付太阳辐射量及天气情况的变化，增添了3～5kW·h的蓄电池；为了减少空气阻力，将其车身侧断面制成流线型；为了使车身更为轻便，大量使用了轻合金、复合材料等来制造。太阳能是，“取之不尽，用之不竭”的清洁能源，太阳能汽车相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。太阳能汽车由于没有内燃机，在行驶时不会有燃油汽车内燃机的轰鸣声。太阳能汽车的研究开发长期以来一直受到普遍关注，太阳能汽车被诸多国家所提倡，太阳能汽车产业日益蓬勃发展。请根据上述材料，回答下列问题：（1）太阳能是_________再生能源；（选填“可”或“不可”）

（2）太阳能汽车的速度可通过控制输入电机的___________来改变；（3）为了使车身更为轻便，太阳能汽车大量使用了轻合金、复合材料等来制造，主要原因是它具有较小的______；A．质量

B．密度

C．比热容

（4）提倡使用太阳能汽车的理由_______。四、综合题14．（2022·北京丰台·一模）请阅读《氢能助力“绿色冬奥”》并回答问题。氢能助力“绿色冬奥”2022年2月4日，第24届冬季奥运会在北京拉开帷幕。作为全球性的体育盛事，北京冬奥会吸引了全世界的目光，它不仅是运动健儿奋力拼搏的赛场，也是我国绿色低碳技术创新与应用的盛会。特别是近千辆氢氧燃料电池汽车的应用，打破了历届冬奥会使用清洁能源车辆的记录，生动诠释了“绿色冬奥”的理念。现代工业社会使用的煤炭、石油、天然气都属于化石能源。化石能源储量有限，不可再生。而且在燃烧后会产生污染物和温室气体，给全球气候带来了许多负面影响。相比之下，氢能源有很多优势：通常情况下，氢气与氧气燃烧后只生成水，对环境非常友好；氢气的热值较高，在相同条件下，其燃烧释放的能量多于普通燃料；氢的来源比较广泛，只要有水，就能通过电解等方式产生氢气，利用水和氢气之间的循环，能较好地缓解能源危机。除了将氢气直接用于燃烧，科学家们还发明了氢氧燃料电池。氢氧燃料电池与普通的电池相似，都是利用化学反应来提供电能的装置。如图所示，是氢氧燃料电池的工作原理图。将氢气送到燃料电池的负极，经过催化剂的作用，氢分解成带正电的氢离子（质子）和带负电的电子，氢离子穿过质子交换膜，到达燃料电池的正极。而电子是不能通过质子交换膜的，只能经外电路从负极流向正极，于是外电路中就形成了电流。电子到达正极后，再与氧气和氢离子重新结合为水，整个过程实现了化学能与电能的转化。目前，因为氢气在运输、储存、制造等方面，存在着较高的技术困难和成本问题，所以氢能在日常生活中还不能广泛普及。相信随着我国科技的进步，人们在不久的将来一定能成功破解氢能利用的难题。为我国实现“双碳”目标和人类的可持续发展贡献更多的中国智慧和力量。请根据上述材料，回答下列问题：（1）煤炭、石油和天然气都是_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源；（2）氢能源的优势是_______；（写出一条即可）（3）氢氧燃料电池在工作过程中，主要将_______能转化为电能；（4）外电路中的电流方向与电子定向移动的方向是_______（选填“相同”或“相反”）的。15．（2022·北京海淀·一模）请阅读《光伏发电》并回答问题。光伏发电光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能转化为电能的一种技术，通常其工作系统主要由太阳能电池、控制器和蓄电池等部分组成。简化电路如图所示，控制器可以发射控制信号，当太阳光照射太阳能电池发电时，控制信号将开关S1闭合、S2断开，太阳能电池向蓄电池充电；当控制信号将开关S1断开、S2闭合时，蓄电池向外供电。太阳能电池吸收光能，使其两端出现异种电荷的积累，太阳能电池的两端产生电压，将光能转化成电能，这就是“光生伏特效应”。光-电转化效率是太阳能电池的一个关键参数指标，所谓“光-电转化效率”简单的理解就是指太阳能电池将照射到它表面的光能转化成电能的效率，可以用太阳能电池产生的电能除以太阳能电池接收到的太阳能来计算。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅太阳能电池、化合物太阳能电池等。其中单晶硅太阳能电池转化效率较高，在实际中投入使用时的效率可达到15%。太阳能是可再生能源，比石油、煤炭等不可再生的矿物能源的利用更加有利于环境保护。应用太阳能光伏发电技术不仅缓解了能源短缺的现状，针对偏远地区存在的电能供应不足问题，太阳能光伏发电技术更是发挥了自身的优势，给人们的生活带来了全新的改变。国家能源局于2013年11月18日发布《分布式光伏发电项目管理暂行办法》，鼓励各类企业或个人等作为项目单位，投资建设分布式光伏发电项目。自2015年以来，我国光伏发电累计装机容量不断增长，到2020年装机容量已达到2.53×108kW。未来太阳能光伏发电技术将会持续突破、拥有广阔的发展前景。请根据上述材料，回答下列问题：（1）太阳能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。光生伏特效应是指将光能转化为______能的过程；（2）如果在太阳照射条件较好的天气里，用E1表示一段时间内太阳能电池产生的电能，用E2表示在这段时间内太阳能电池接收到的太阳能，则太阳能电池的光-电转化效率的表达式为：k=______；（3）如果以2020年我国光伏发电累计装机容量来计算，每天正常发电6h（小时），则每天可发电______度（kW·h）。16．（2022·北京西城·一模）请根据材料，回答下列问题：北京冬奥火炬的科技“外衣”2022年2月4日，第24届冬奥会在北京隆重开幕，奥运火炬再次在“鸟巢”点燃，北京成为世界上首个“双奥之城”。如图所示，是北京冬奥会火炬“飞扬”，它银红相间的颜色、旋转上升的外形象征着“冰火相约，激情飞扬，照亮冰雪，温暖世界”。火炬“飞扬”不仅造型优美飘逸，它的“外衣”还蕴含着新科技。它是中国研发团队利用碳纤维与高性能树脂研制出的一种新材料—碳纤维复合材料制造的，这堪称世界首创。由于碳纤维质量约为同体积钢质量的四分之一，但强度却是钢的7至9倍，这使得火炬不仅手感轻，而且还很坚固。另外，为了使火炬“飞扬”不仅环保，还能在极寒天气中使用，“飞扬”采用氢作燃料，但氢的燃烧温度能达到800℃，一般的复合材料都经不住500℃的考验。于是中国研发团队利用一种耐高温树脂材料—聚硅氮烷树脂，经过测试与工艺调整，这种新材料可以经受1200℃的高温。它作为第三代树脂材料，兼具了有机物超强附着力与无机物耐高温的特点，同时集耐腐蚀、耐磨损、防污防水等优势于一身，达到了奥运火炬的设计要求。（1）火炬“飞扬”的外壳采用碳纤维材料制成，这是因为碳纤维具有__________小、硬度大的特点；（2）火炬“飞扬”的燃料是氢，当氢燃烧时，__________能转化为内能；已知氢的热值为1.4×108J/kg，若完全燃烧20g的氢，所放出的热量为__________J；（3）第三代树脂材料一聚硅氮烷树脂具备哪些优势，达到了奥运火炬的设计要求_________。17．（2020·北京西城·一模）请阅读《风光互补路灯》并回答问题。风光互补路灯全球环境日益恶化，世界各国都努力开发对清洁能源的利用。风光互补道路照明是一个新兴的新能源利用领域。如图所示，就是一款风光互补LED路灯，它是利用风能和太阳能进行供电的智能路灯，不仅节省电能，而且每个路灯都有独立的发电系统，即使遇到大面积停电，也不会影响道路照明；并且每个路灯之间还省掉了地下连接的电缆。风光互补，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵和风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，当夜晚到来，需要照明用电时逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到负载处。它兼具了太阳能发电和风力发电两者的优势，为街道路灯提供了稳定的电源。中国现有城乡路灯总数大约为2亿盏，且总数每年以20%的速度增长。一套额定功率为400瓦的常规路灯，一年约耗电1500度。若将此常规路灯换成一套照明效果相当的风光互补LED路灯，因为它只消耗风能和太阳能就能照明，所以一年相当于节电约1500度。若把全国2亿盏路灯全部替换为风光互补LED路灯，一年可节电约3000亿度。我国三峡水电站在2019年发电总量约为969亿度。此项路灯改进项目一年节约的电能相当于约3个三峡水电站全年发电的总量。我国拥有丰富的风能和太阳能资源，风光互补路灯较好的利用了清洁能源，既节能减排、又绿色环保。请根据上述材料，回答下列问题：（1）风光互补路灯利用太阳能和风能都属于________能源。（选填“可再生”或“不可再生”）（2）风光互补发电应用系统，是利用太阳能电池方阵和风力发电机将发出的电能存储到_________中。（3）马路上的常规路灯都有地下电缆连接，个别路灯损坏，不会影响其他路灯的正常工作，这是因为它们都是__________连的。（4）用一套照明效果相当的风光互补LED路灯替换额定功率为400W的常规路灯，一年所节约的电能，可以使额定功率为200W的台式计算机正常工作大约___________小时。

参考答案1．AC【详解】A．由于裂变是可控的，所以核电站利用核裂变释放的能量来发电的，故A正确；B．石油是不能从自然界源源不断得到，属于不可再生能源，太阳能可以从自然界源源不断得到，属于可再生能源，故B错误；C．电磁波可以在真空中传播，北斗卫星导航系统是利用电磁波进行定位和导航的，故C正确；D．用超导体材料做熔丝，家庭电路中电流过大时，熔丝不能产生热量，自动熔断切断电路，起不到保护作用，故D错误。故选AC。2．AC【详解】AB．太阳能、风能都是属于可再生能源，故A正确，B错误；C．核电站是利用可控制的核裂变释放的核能来发电的，故C正确；D．太阳能电池板可以将接收到的太阳能转化为电能，存在热量的损失，不可能全部转化，故D错误。故选AC。3．AD【详解】A．分子之间同时存在引力和斥力，只是分子距离不同时，会表现出其中一种力，故A项正确；B．比热容是物质的一种属性，只与物质种类、状态有关，跟质量无关，所以一杯水与半杯水的比热容大小相同，故B项错误；C．太阳能属于可再生能源；石油随着开采会逐渐枯竭，是不可再生能源，故C项错误；D．蒸发是发生在液体表明的一种缓慢的汽化现象，在任何温度下都可以进行，故D项正确。故选AD。4．D【详解】ABC．风力、水力、太阳能能够源源不断地从自然界获得，是可再生能源，风力发电、水力发电、太阳能发电都是利用可再生能源发电的，故ABC不符合题意；D．火力发电利用煤进行发电，煤不能从自然界源源不断获得，是不可再生能源，则火力发电是利用不可再生能源发电的，故D符合题意。故选D。5．B【详解】A．原子是由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子组成，故A错误；B．太阳能集热器受到光照后，将太阳能转变为内能，故B正确；C．原子核发生裂变或聚变时，都会释放核能，故C错误；D．潮汐能属于可再生能源，但是石油、煤属于不可再生能源，故D错误。故选B。6．C【详解】A．利用水泵把黄河水抽到高处，是利用大气压把水从低处压到高处，水泵不是连通器，故A错误；B．把水抽到玉泉营，消耗的电能转化为了水的势能和机械的内能，故消耗的电能大于水增加的势能，故B错误；CD．玉泉营到黄河取水处的竖直高度为60m，1标准大气压可支持水柱高度为所以需要多个水泵接力才能实现，故C正确，D错误。7．C【详解】太阳能可从自然界不断获得且重复利用，属可再生能源。故选C。8．D【详解】A．电视机主要是把电能转化为声能和光能，故A项不符合题意；B．电冰箱用电动机带动工作，利用了电流的磁效应，故B项不符合题意；C．笔记本电脑主要是把电能转化为声能和光能，故C项不符合题意；D．电饭锅是利用电流的热效应工作的，故D项符合题意。故选D。9．C【详解】煤、石油、核燃料会越来越少，有用尽的一天，属于不可再生能源；太阳能在自然界中几乎取之不尽，属于可再生能源。故选C。10．D【详解】太阳能、潮汐能、地热能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源；天然气属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源。故选D。11．

可再生

电能

A【详解】（1）[1]波浪能是从海浪中提取的能量，是海洋表面所具有的动能和势能的和。波浪能能短时间内在自然界中获得补充，波浪能属于可再生能源。（2）[2]波浪能的发电的原理是电磁感应，是指将波浪能转换为电能的过程。（3）[3]如果以“1平方千米海面上，每秒可产生焦左右的能量”来计算，每天正常发电6h（小时），则每天可发电（4）[4]“先导一号”利用波浪能发电，相当于电路中的电源。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。12．

不同

排斥

欧姆

不是【详解】（1）[1]托马克装置中核聚变的原理和我国已经商业运行的核电站中核裂变的原理是不同的。（2）[2]地球上要想让两个轻核聚合在一起，最起码也要5000万摄氏度的温度。这样才能让两个带正电的轻核，具有足够的能量克服相互靠近时的静电斥力。同种电荷相排斥，异种电荷相吸引。（3）[3]当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加热，再通过辅助加热手段，逐渐达到聚变需要的临界温度。（4）[4]环形真空室中的高温等离子体形成的等离子电流与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域内形成闭合磁离子，将高温等离子体紧紧约束在真空中，因此“被加热的高温等离子体”与“真空室的内壁”不是紧密接触的。13．

可

电流大小

B

太阳能汽车噪音低，零排放，所使用的太阳能“取之不尽，用之不竭”【详解】(1)[1]太阳能可源源不断获得，是可再生能源。(2)[2]由题意可知：车辆行驶快慢只需控制输入电机的电流大小，故太阳能汽车的速度可通过控制输入电机的电流大小来改变。(3)[3]太阳能汽车所受重力由上式可得，在不改变太阳能汽车体积的情况下，要使其车身更为轻便，需选用密度小的材料制成。(4)[4]太阳能汽车噪音低，零排放，关键是所使用的太阳能“取之不尽，用之不竭”，这些都是提倡