資源簡介

專題30 信息、材料、能源
一、老式電話的工作原理 話筒的工作原理聲波振動→膜片相應振動→時緊時松壓迫炭粒→電阻時大時小→電流時弱時強。聽筒的工作原理傳入聽筒的變化電流流經電磁鐵時，電流時弱時強→磁性時弱時強→薄鐵膜片受力時小時大而振動→形成聲波。
二、電磁波 產生導線中的電流迅速變化會在周圍空間激起電磁波傳播（1）電磁波的傳播不需要介質，可以在真空中傳播； （2）電磁波在真空中的傳播速度和光速相等； （3）無論哪種電磁波，在真空中的傳播速度都是相同的； （4）真空中電磁波的傳播速度c=m/s。分類根據波長從大到小依次是長波、中波、短波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等（如圖所示）。 應用電磁波可應用于廣播、電視、衛星導航、手機通信等
三、電磁波的描述 波長電流每振蕩一次電磁波向前傳播的距離，用表示，單位是m。波長表示相鄰兩個波峰之間的距離，或相鄰兩個波谷之間的距離。頻率一秒鐘內電流振蕩的次數，用f表示，單位是赫茲（Hz），比赫茲（Hz）大的還有千赫（kHz）、兆赫（MHz）。波速一秒鐘內電磁波傳播的距離，用c表示，單位是m/s。波長、頻率和波速的關系：
四、模擬信號和數字信號 概念特點模擬通信如圖所示，在話筒將聲音信號轉換成信號電流時，這種信號電流的頻率、振幅的變化情況跟聲音的頻率、振幅的變化情況完全一致，“模仿”著聲信號的“一舉一動”。這種電流傳遞的信號叫做模擬信號，使用模擬信號的通信方式叫做模擬通信。 模擬信號在長距離傳輸和多次加工、放大過程中，信號電流的波形會改變，從而使信號丟失一部分信息，表現為聲音、圖像的失真，嚴重時會使通信中斷。數字通信用點“·”和畫“-”組合代表各種數字，一定數字組合代表一個漢字；于是，一系列點和畫組成的信號就可以代表一個完整的句子了。像這樣用不同不同符號的不同組合表示的信號，叫做數字信號，這種通信方式叫做數字通信。 如圖所示，用旗語表示英文字母A、B、C、D。 數字信號形式簡單，抗干擾能力強，還可通過不同編碼進行加密。
五、無線電廣播信號的發射和接收 發射（1）由廣播電臺完成。 （2）話簡把播音員的聲音信號轉換成電信號。 （3）音頻信號不能直接發射，要通過調制器加載到高頻電流上，再通過天線發射到空中。 （4）發射示意圖如圖甲所示。 接收（1）由收音機完成。 （2）調諧器的作用：從眾多電磁波中選出特定頻率的電磁波，即選出所要收聽電臺的頻率。 （3）收音機的揚聲器將電信號轉換成聲信號。 （4）收音機接收節目示意圖如圖乙所示。
六、能源及其分類 定義能夠提供能量的物質資源常見的能源（1）化石能源：千百萬年前埋在地下的動、植物經過漫長的地質年代形成的煤、石油、天然氣等。 （2）生物質能：由生命物質提供的能量。 （3）太陽能：由太陽輻射提供的能量。 （4）地熱能：由地球內部提供的一種內能。 （5）電能：由其他形式的能轉化而成的供各種用電器使用的能源。分類（1）按照獲取方式，可將能源分為一次能源和二次能源。 ①一次能源：可以直接從自然界獲得的能源。例如：煤、石油、天然氣、風能、太陽能、地熱能、核能、潮汐能。 ②二次能源：無法從自然界真接獲取，必須通過消耗一次能源才能得到的能源。比如在產生電能時消耗了機械能、在用蒸餾法提取汽油時消耗了內能。常見的二次能源有電能、蒸汽、煤氣、汽油、柴油、重油、液化石油氣、酒精、沼氣、氫氣和木炭等。 （2）按照對環境的影響，可將能源分為清潔能源和非清潔能源。 （3）按照人類開發早晚和使用情況，可將能源分為常規能源和新能源。 ①常規能源也稱傳統能源，指目前在技術上成熟、經濟上合理、已經多年被人類大規模開采、采集和廣泛使用的能源，如煤炭、原油、天然氣、火電、水能、薪炭材、農作物秸稈和其他柴草等。 ②新能源又稱非常規能源，指常規能源（傳統能源）以外的，剛開始開發利用或正在積極研究、有待推廣使用的其他各種能源形式，比如太陽能源、地熱能、風能、海洋能、核能和部分生物質能等。
七、核能 核能原子核分裂或結合時釋放的能量。核能又叫原子能。 （1）通常情況下，質子、中子依靠強大的核力緊密結合在一起，原子核十分牢固。若原子核發生分裂或結合，就會釋放驚人的能量。 （2）核能來源于物質原子核的變化，與分子的運動情況無關，即核能不同于內能。裂變（1）定義：科學家發現用中子轟擊質量比較大的鈾235原子核，鈾核會分裂成兩個質量中等大小的原子核，同時釋放出巨大的能量，這種現象叫裂變。 （2）應用 ①核電站：控制核裂變反應的速度。 ②原子彈：不控制核裂變反應的速度。 （3）鏈式反應：用中子轟擊鈾 235 原子核，鈾核分裂時釋放出核能，同時還會產生幾個新的中子，這些中子又會轟擊其他鈾核……于是就導致一系列鈾核持續裂變，并釋放出大量核能。 （4）核電站的能量轉化：核能→內能→機械能→電能 聚變（1）定義：兩個較輕的核聚合成一個較重的核，并釋放出巨大能量的過程。 （2）氘核與氚核的聚變如圖所示。 （3）注意：①聚變也稱熱核反應。②應用：氫彈。氫彈的威力比原子彈的威力更大。③科學家正在不斷地探索，如何控制聚變釋放的核能。
八、太陽能 太陽--巨大的“核能火爐”（1）太陽的結構： 由內至外分別是太陽核心、輻射層、對流層、太陽大氣。 （2）太陽能的產生：太陽內部氫核聚變。 （3）太陽能的傳播：太陽能以光和熱的形式向外輻射。人類能源的寶庫（1）太陽能是人類能源的寶庫。 ①人類利用生物質能、水能、風能，實際上都是間接利用太陽能。 ②人類開采化石能源，實際上是在開采上億年前地球所接收的太陽能。 （2）太陽能與核能的關系：太陽能來源于太陽內部氫原子核在超高溫下發生聚變時釋放的能量(核能)，但核能與太陽能無關。 （3）太陽是人類的“能源之母”：地球上除核能、地熱能和潮汐能以外，幾乎所有能源都來自太陽。太陽能的利用（1）太陽能的直接利用 ①用集熱器把水等物質加熱，把太陽能轉化為內能； ②用太陽能電池把太陽能轉化為電能。 （2）太陽能的間接利用 ①利用化石能源、風能、水能、生物質能，實質就是間接利用太陽能。 ②化石能源、生物質能都是由植物進行光合作用，將太陽能轉化為化學能。 （3）太陽能的優點 ①能量巨大，僅1h到達地球表面的太陽能就比全世界一年能源生產的總量還多； ②供應時間長久，太陽能幾乎是一種取之不盡，用之不竭的永久能源； ③分布廣闊，獲取方便，既不需要開采，又不需要運輸； ④安全、清潔、無污染，開發太陽能不會給環境帶來污染。 （4）太陽能的缺點：①太分散；②不穩定；③轉換效率低。
九、能源與可持續發展 能量轉移和能量轉化的方向性（1）能量轉移的方向性：熱量能自發地從高溫物體轉移到低溫物體，但不能自動從低溫物體轉移到高溫物體。 （2）能量轉化的方向性：內能和其他形式的能量的相互轉化具有方向性。其他形式的能可以無條件地轉化為內能，而內能不能無條件地轉化為其他形式的能。 （3）能的利用 ①能源的利用是有條件的。 ②能量釋放時失去控制會釀成災害。 注意：能量的轉化和轉移遵循能量守恒定律，不能錯誤地認為在使用能源的過程中，就不需要節約能源。能源消耗對環境的影響（1）能源消耗對環境的影響 ①熱污染，包括城市熱島效應以及地球的溫室效應； ②大氣污染，包括酸雨、煙塵等。 （2）保護環境，控制和消除大氣污染，已經成為當前世界需要解決的重要課題。我們既要有效地利用能源，又要很好地控制和消除污染。能源與可持續發展（1）可再生能源：可以在自然界里源源不斷地得到補充的能源。 （2）不可再生能源：不能在短期內從自然界得到補充的能源。 （3）未來理想能源應滿足的條件 ①必須足夠豐富，可以保證長期使用。 ②必須足夠便宜，可以保證多數人用得起。 ③相關技術必須成熟，可以保證大規模使用。 ④必須足夠安全、清潔，可以保證不會產生嚴重后果。
1．能源家族分類。 （1）再生能源包括太陽能、水力、風力、生物質能、波浪能、潮汐能、海洋溫差能等等。它們在自然界可以循環再生。 （2）非再生能源在自然界中經過億萬年形成，短期內無法恢復且隨著大規模開發利用，儲量越來越少總有枯竭一天的能源稱之為非再生能源。包括：煤、原油、天然氣、油頁巖、核能等，它們是不能再生的，用掉一點，便少一點。 2．原子結構
模型1 電磁波的波長、頻率和波速的關系
（2022 內江）電磁波在真空中的傳播速度為　 　m/s。如圖所示是部分電磁波譜，在如圖的五種電磁波中，頻率最高的電磁波是　 　。
【答案】3×108；γ射線
【分析】電磁波在真空中的傳播速度是3×108m/s；根據公式c＝λf判斷哪種電磁波頻率最高。
【解答】解：電磁波在真空中的傳播速度是3×108m/s；根據電磁波的波速、波長和頻率的關系c＝λf可知，波速一定，頻率與波長成反比，頻率最高的，其波長最短，波長最短的γ射線頻率最高。
名師點撥：本題考查了電磁波的傳播速度和電磁波波速、波長與頻率之間的關系，比較簡單。
【變式練1】（2023 廣州）各色光在真空中的波長如圖所示，植物中葉綠素a會吸收波長在430nm～662nm之間的光。真空中，波長650nm的光（　　）
A．是紫光
B．不是電磁波
C．波長比藍光的長
D．比波長500nm的光傳播速度大
【答案】C
【分析】波長、波速和頻率的關系如下：c＝λf。
【解答】解：A、根據題圖可知：紫光的波長比650nm的波長更短，故A不符合題意；
B、所有的可見光都屬于電磁波，故B不符合題意；
C、從題圖可知：波長650nm的光波的波長比藍光的波長長，故C符合題意；
D、不同波長的光在真空中的傳播速度相同，故D不符合題意。
【點評】本題主要考查的是電磁波的波長、頻率和波速的關系；關鍵是知道電磁波的特點；在真空中所有電磁波的速度都相同。
【變式練2】（2022 賀州）下列關于電磁波的說法，正確的是（　　）
A．電磁波既能傳遞信息也能傳遞能量
B．電磁波傳播需要介質
C．電磁波的頻率恒定不變
D．電磁波傳播速度為340m/s
【答案】A
【分析】（1）電磁波可以傳遞信息，也可以傳遞能量；（2）電磁波可以在真空中傳播，電磁波的傳播不需要介質；（3）不同電磁波的頻率不同；（4）電磁波在空氣中的傳播速度是3×108m/s。
【解答】解：A、電磁波既能傳遞信息也能傳遞能量，故A正確；B、電磁波的傳播不需要介質，故B錯誤；C、不同電磁波的頻率不同，故C錯誤；D、電磁波在不同的介質中傳播速度不同，但遠大于340m/s，故D錯誤。故選：A。
【點評】此題主要考查對電磁波傳播和應用的理解和掌握，要知道廣播、電視、移動通信都靠電磁波傳遞信息。
【變式練3】如圖中是甲、乙兩種不同電磁波的傳播圖像，下列說法正確的是（　　）
A．甲、乙兩種電磁波的振動頻率相同
B．甲電磁波的傳播速度較快
C．甲電磁波振動的波長較長
D．甲電磁波振動的頻率較大
【答案】C
【解答】解：、甲、乙都是電磁波，電磁波速是相等的，故錯誤；、兩個相鄰的波峰或波谷之間的距離是波長，由圖知，甲的波長大，乙的波長小，根據波速波長頻率，電磁波速不變，甲的波長大，甲的頻率小，故錯誤，故正確；故選：。
模型2 電磁波的應用
（2023 臨沂）2023年5月17日，我國成功發射了第56顆北斗導航衛星。對其進行在軌測試時，地面測試系統與該衛星之間的通訊利用了（　　）
A．紅外線 B．電磁波 C．超聲波 D．次聲波
【答案】B
【分析】廣播、電視、移動通信、衛星都是用電磁波傳遞信息的。
【解答】解：地面測試系統與該衛星之間的通訊利用了電磁波，故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
名師點撥：本題考查了電磁波的應用，屬于基礎題。
【變式練1】（2023 仙桃）智能家居環境下用手機遠程控制空調的使用，此過程中信息的傳遞主要依靠（　　）
A．電磁波 B．超聲波 C．次聲波 D．空氣
【答案】A
【分析】電磁波可以在真空中傳遞信息。
【解答】解：電磁波可以在真空中傳遞信息，所以智能家居環境下用手機遠程控制空調的使用，使用的就是利用電磁波來傳遞信息，故A符合題意，超聲波和次聲波不能再真空中傳遞信息，BCD不符合題意。
【點評】知道電磁波的特點及應用，本題屬于基礎性題目。
【變式練2】（2023 益陽）2022年中國科學院新一代遠洋綜合科考船“科學”號歷經74天的航程，完成了一項基于北斗衛星的深海通訊實驗。這次實驗突破了海水深度達到6000米的大容量數據的即時傳輸，解決了水下無線通信的世界性難題。下列有關北斗衛星與深海之間數據傳輸的說法正確的是（　　）
A．通過聲波傳遞數據
B．通過電磁波傳遞數據
C．通過光纖傳遞數據
D．數據傳輸有較長時間的延遲
【答案】B
【分析】電磁波能夠傳遞信息，電磁波的傳播不需要介質，通信衛星利用電磁波來傳遞信息。
【解答】解：北斗衛星與深海之間通過電磁波傳遞數據，電磁波的傳播速度非常快，真空中約為3×108m/s，水中的傳播速度約為倍真空速度，因此海水深度達到6000米的大容量數據的即時傳輸，時間的延遲很小。故選：B。
【點評】此題考查了電磁波的傳播與應用，比較簡單，屬基礎題。
【變式練3】（2023 牡丹江）遙感衛星利用　 　 （選填“紅外線”或“紫外線”）遙感設備探測海水溫度，再通過 　 　把信息傳輸到地球。
【答案】紅外線，電磁波。
【分析】（1）任何物體都會發射紅外線；（2）電磁波的傳播不需要介質，電磁波可以在固體、液體、氣體中傳播，也可以在真空中傳播。
【解答】解：遙感衛星利用 紅外線遙感設備探測海水溫度，再通過電磁波把信息傳輸到地球。
【點評】本題考查了電磁波和紅外線的應用，是一道基礎題。
模型3 聲波和電磁波的區別
（2022 連云港）發聲的音叉放入水中濺出水花，說明聲音是由于物體　 　 產生的；“聞其聲而知其人”，說明不同的人聲音的　 　 不同；我國航天員王亞平在“天宮一號”為全國中小學生授課，她講課的聲音是通過　 　傳回地球的。
【答案】振動；音色；電磁波。
【分析】（1）聲音是由物體的振動產生的；（2）音色反映了聲音的品質與特色。不同物體發出的聲音，其音色是不同的，因此我們才能分辨出不同人的講話、不同樂器的演奏等；
（3）在太空中是通過電磁波實現與地球上傳遞信息的。
【解答】解：發聲的音叉放入水中濺出水花，說明聲音是由于物體振動產生的；“聞其聲而知其人”，這句話表明不同人發出聲音的音色不同；王亞平講課的聲音是靠電磁波傳回地球的。
名師點撥：此題主要考查聲音的產生、音色以及電磁波的應用等，綜合性較強，難度不大，屬于基礎知識。
【變式練1】（2023 湘潭）神舟十六號載人飛船由火箭運載加速升空時，以火箭為參照物，飛船是　 　（選填“運動”或“靜止”）的，飛船重力勢能　 　（選填“增大”或“減小”），航天員在太空中是利用　 　 （選填“電磁波”或“超聲波”）和地面通訊。
【答案】靜止；增大；電磁波
【分析】（1）物體相對于參照物的位置變化了，物體是運動的，物體相對于參照物的位置不變，物體是靜止的。
（2）重力勢能與物體的質量和高度有關。
（3）電磁波可以傳遞信息。
【解答】解：以火箭為參照物，飛船與火箭的位置不變，飛船是靜止的；飛船加速升空時，質量不變，高度增加，重力勢能增大；航天員在太空中是利用電磁波和地面通訊。
【變式練2】（2023 河北）2023年4月15日，神舟十五號航天員乘組進行了第四次出艙活動。在地面工作人員和艙內航天員鄧清明的密切配合下，兩名出艙航天員費俊龍、張陸圓滿完成全部既定工作任務，安全返回問天實驗艙。下列說法錯誤的是（　　）
A．地面工作人員發出指令的聲音是由聲帶振動產生的
B．地面工作人員可以利用音色區分是哪位航天員
C．地面工作人員與艙內的航天員利用電磁波傳遞信息
D．艙外的兩名航天員大聲說話就能直接利用聲波進行交流
【答案】D
【分析】（1）一切正在發聲的物體都在振動；振動停止，發聲也停止；（2）音色：發聲體的聲音品質，由發聲體本身的特征決定．是區別聲音的重要標志；（3）電磁波能夠傳遞信息；（4）聲音靠介質傳播，真空不能傳聲。
【解答】解：A、地面工作人員發出指令的聲音是由聲帶振動產生的，故A正確；B、地面工作人員可以利用音色區分是哪位航天員，故B正確；C、地面工作人員與艙內的航天員利用電磁波傳遞信息，故C正確；D、真空不能傳播聲音，艙外的兩名航天員大聲說話就不能直接利用聲波進行交流，故D錯誤。故選：D。
【點評】本題考查了聲音的產生、聲音的特征、電磁波的認識等，屬于基礎題。
【變式練3】（2023 常德）下列有關聲和電磁波的說法中正確的是（　　）
A．利用衛星系統進行導航，其信息傳遞的媒介與“B超”相同
B．利用聲吶探測海深，其原理與蝙蝠在夜間正常飛行的原理不相同
C．在空氣中，聲傳播的速度遠小于電磁波的傳播速度
D．有線電話既有發射電磁波的功能，又有接收電磁波的功能
【答案】C
【分析】（1）用衛星系統進行導航，其信息傳遞的媒介是電磁波，而“B超”是利用超聲波；
（2）聲吶和蝙蝠夜間飛行都靠超聲波；
（3）在空氣中，聲速約為340m/s，電磁波的速度約為3×108m/s；
（4）有線電話靠電話線中的電流傳輸信息。
【解答】解：A、利用衛星系統進行導航，其信息傳遞的媒介是電磁波，而“B超”是利用超聲波，則它們傳遞信息的媒介不同，故A錯誤；
B、利用聲吶探測海深，其原理與蝙蝠在夜間正常飛行的原理相同，故B錯誤；
C、在空氣中，聲速約為340m/s，電磁波的速度約為3×108m/s，聲傳播的速度遠小于電磁波的傳播速度，故C正確；
D、有線電話是利用導線中的電流來傳遞信息的，既不能接收電磁波，也不能發射電磁波，故D錯誤。
【點評】本題考查了電磁波和聲的有關知識，屬于基礎題。
模型4 能源及其分類
（2023 攀枝花）2022年底，攀枝花首批氫能公交車投入運行。下列能源跟氫能一樣屬于二次能源的是（　　）
A．風能 B．電能 C．水能 D．太陽能
【答案】B
【分析】從自然界直接獲取沒有經過加工轉換的能源是一次能源；由一次能源經過加工轉換得到的能源是二次能源。
【解答】解：A、風能是從自然界直接獲取不需要加工的能源，是一次能源，故A錯誤；
B、電能是由一次能源經過加工而獲得的能源，是二次能源，故B正確；
C、水能是從自然界直接獲取不需要加工的能源，是一次能源，故C錯誤；
D、太陽能是從自然界直接獲取的能源，是一次能源，故D錯誤。
名師點撥：本題考查了一次與二次能源的辨別，是一道基礎題，知道一次與二次能源的概念即可正確解題。
【變式練1】（2023 常州）“玲龍一號”是中國研發、全球首創的陸上商用小型核能發電裝置，核能屬于（　　）
①可再生能源
②不可再生能源
③常規能源
④新能源
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【答案】D
【分析】（1）越用越少，不能在短期內從自然界得到補充，這類能源稱為不可再生能源；可以在自然界里源源不斷地得到的能源稱為可再生能源。
（2）常規能源也稱傳統能源，指目前在技術上成熟、經濟上合理、已經多年被人類大規模開采、采集和廣泛使用的能源，如煤炭、原油、天然氣、火電、水能、薪炭材、農作物秸稈和其他柴草等。
新能源又稱非常規能源，指常規能源（傳統能源）以外的，剛開始開發利用或正在積極研究、有待推廣使用的其他各種能源形式，比如太陽能源、地熱能、風能、海洋能、核能和部分生物質能等。
【解答】解：核能越用越少，不能在短期內從自然界得到補充，屬不可再生能源；20世紀40年代，科學家發明了可以控制核能釋放的裝置——核反應堆，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。故選：D。
【點評】此題考查了能源的分類，比較簡單，屬基礎題。
【變式練2】（2023 菏澤）關于能源與信息，下列說法正確的是（　　）
A．電力、焦炭屬于一次能源
B．核能不屬于清潔型綠色能源
C．超聲波只能傳遞能量，不能傳遞信息
D．北斗導航系統是利用電磁波傳遞信息的
【答案】D
【分析】（1）一次能源：直接來自自然界而未經加工轉換的能源，例如化石燃料、太陽能、水能、生物燃料；二次能源：由一次性能源直接或間接轉換而來的能源：煤氣、氫能、電能、汽油、沼氣；（2）不排放污染物的能源叫清潔能源；（3）聲音能傳遞能量和信息；（4）電磁波可以傳遞信息；聲波無法在真空中傳播。
【解答】解：A、電力、焦炭都是其它能源轉化來的，屬于二次能源，故A錯誤；
B、清潔能源，即綠色能源，是指不排放污染物、能夠直接用于生產生活的能源，它包括核能和“可再生能源”，故B錯誤；
C、超聲波既能傳遞能量，也能傳遞信息，故C錯誤；
D、電磁波可以在真空中傳播，北斗導航系統是利用電磁波傳遞信息的，故D正確。
故選：D。
【點評】本題考查了能源及其分類和電磁波的傳播與應用等知識的了解和掌握，屬于基礎題。
【變式練3】（2023 湘潭）下列說法正確的是（　　）
A．物體內能只能靠做功來改變
B．注射器抽取藥液，利用了連通器原理
C．戴耳塞是為了在聲源處減弱噪聲
D．太陽能是清潔能源，應積極開發和利用
【答案】D
【分析】（1）改變物體內能的方式有兩種：做功和熱傳遞，熱傳遞過程是能量的轉移過程，而做功過程是能量的轉化過程；
（2）大氣壓強在生產、生活中有許多應用，例如注射器、噴霧器、抽水機等都是利用大氣壓原理工作的；
（3）減弱噪聲的途徑：在聲源處、在傳播過程中、在人耳處；
（4）太陽能等清潔能源的利用能大大減少化石燃料的使用。
【解答】解：A、改變物體內能的方式有兩種：做功和熱傳遞，故A錯誤；B、注射器抽取藥液，利用了大氣壓強，故B錯誤；C、戴耳塞，是為了在人耳處減弱噪聲，故C錯誤；D、太陽能是清潔能源，應積極開發和利用，能大大減少化石燃料的使用，故D正確。故選：D。
【點評】本題考查改變內能的方式、大氣壓的利用、減弱噪聲的途徑以及能源的開發利用，是一道綜合題。
模型5 可再生能源和不可再生能源
（2022 長春）下列能源中屬于可再生能源的是（　　）
A．石油 B．核能 C．天然氣 D．太陽能
【答案】D
【分析】（1）可再生能源的概念：像風能、水能、太陽能等可以在自然界源源不斷地得到，把它們稱為可再生能源。
（2）不可再生能源的概念：化石能源、核能等能源會越用越少，不能在短期內從自然界得到補充，這類能源稱為不可再生能源。
【解答】解：AC、石油、天然氣屬于化石能源，用完很難再生，是不可再生能源，故AC錯誤。B、核能不能短時間內從自然界補充，屬于不可再生能源，故B錯誤。D、太陽能可以源源不斷地從自然界獲取，屬于可再生能源，故D正確。
名師點撥：理解可再生能源和不可再生能源的概念，可解答此題。
【變式練1】（2023 威海）威海依山傍海，能源發展區位優勢明顯，境內有多種類型的發電站，其中利用不可再生能源發電的是（　　）
A．分布式光伏電站 B．高溫氣冷堆核電站
C．潮汐發電站 D．風力發電站
【答案】B
【分析】能夠不斷地從自然界得到的能源叫可再生能源，短期內不能從自然界得到補充的能源叫不可再生能源。
【解答】解：ACD、太陽能、潮汐能和風能可以從自然界中源源不斷地得到，是可再生能源，所以分布式光伏電站、潮汐發電站、風力發電站是利用可再生能源發電的，故ACD不合題意；B、高溫氣冷堆核電站，核能屬于不可再生能源，所以高溫氣冷堆核電站是利用不可再生能源發電的，故B符合題意。
【點評】本題主要考查學生對可再生和不可再生能源特點的理解和掌握，要求學生深刻理解其不同點。
【變式練2】（2023 四川）下列能源中，屬于可再生能源的是（　　）
A．核能 B．天然氣 C．煤 D．太陽能
【答案】D
【分析】從能源是否可再生的角度可分為可再生能源和不可再生能源，化石能源、核能會越用越少，不可能在短期內從自然界得到補充，所以它們屬于不可再生能源；而風能、水能、太陽能、生物質能，可以在自然界里源源不斷的得到補充，所以它們屬于可再生能源。
【解答】解：核能、天然氣和煤是化石能源，不可在短時間內形成，故屬于不可再生能源，太陽能可以在自然界里源源不斷的得到補充是可再生能源，故D符合題意。
【點評】此題主要考查對可再生能源和不可再生能源特點的理解，屬于基礎知識。　　
【變式練3】（2023 鎮江）開發和利用可再生能源，可實現人類社會的可持續發展。以下屬于可再生能源的是（　　）
A．石油 B．天然氣 C．煤 D．風能
【答案】D
【分析】像水能、風能、太陽能、生物質能等都是能夠源源不斷的從自然界得到的能源叫可再生能源；像化石能源、核能等短期內不能從自然界得到補充的能源叫不可再生能源。
【解答】解：石油、天然氣、煤都屬于不可再生能源，只有風能是可再生能源，故D正確，ABC錯誤。
【點評】此題主要考查對可再生能源和不可再生能源特點的理解，屬于基礎題目。
模型6 太陽能
（2023 益陽）太陽能是人類能源的寶庫，下列有關太陽能的說法錯誤的是（　　）
A．太陽能是氫聚變釋放的核能
B．我們今天開采的化石能源來自于上億年前地球接收的太陽能
C．目前太陽能電池轉化太陽能的效率非常高
D．太陽能電池是將太陽能轉化為電能
【答案】C
【分析】（1）太陽是一個巨大的核能火爐，每時每刻都在發生聚變反應，向周圍釋放出驚人的核能。
（2）化石能源來自于上億年前地球接收的太陽能。
（3）目前太陽能的光電轉換效率比較低。
（4）太陽能電池是將太陽能轉化為電能。
【解答】解：A、太陽能是氫聚變釋放的核能，故A正確；
B、我們今天開采的化石能源來自于上億年前地球接收的太陽能，故B正確；
C、目前太陽能電池轉化太陽能的效率較低，故C錯誤；
D、太陽能電池是將太陽能轉化為電能，故D正確。
名師點撥：本題主要考查的是太陽能的利用；知道太陽能是通過核聚變得到的核能；目前利用太陽能的光電轉換效率不高。
【變式練1】（2023 徐州）2023年4月，我國自主設計建造的核聚變實驗裝置——東方超環，成功實現了403s穩態運行。下列能源的形成與東方超環相同的是（　　）
A．地熱能 B．太陽能 C．風能 D．潮汐能
【答案】B
【分析】獲得核能的兩種途徑：核裂變和核聚變。
【解答】解：我國自主設計的“人造太陽”實驗裝置——東方超環，其反應原理與太陽類似，通過核聚變，釋放巨大的核能。故B正確，ACD錯誤。
【變式練2】（2023 株洲）太陽是人類能源的寶庫，太陽能（　　）
A．是可再生能源 B．是二次能源
C．不是未來的理想能源之一 D．來自太陽內部的核裂變
【答案】A
【分析】消耗后可在短時間內從自然界得到補充的能源屬于可再生能源，不能短時間內從自然界得到補充的能源屬于不可再生能源；直接從自然界獲得不需要加工轉換的能源是一次能源，不能直接從自然界獲得而是通過消耗其它能源經過加工轉換而獲得的能源是二次能源；太陽能是新型能源，當今社會使用非常廣泛，根據太陽能使用的兩種方式并結合生活實際可解決此題。
【解答】解：A。太陽能可以從自然界中源源不斷地得到補充，屬于可再生能源，故A正確；B、太陽能可以直接從自然界獲得，屬于一次能源，故B錯誤；C、太陽能是新型能源，當今社會使用非常廣泛，是未來的理想能源之一，故C錯誤；D、太陽能來自太陽內部的核聚變，故D錯誤。故選：A。
【變式練3】（2023 聊城）太陽能屬于　　 （選填“可”或“不可”）再生能源。“人造太陽”不是建在天上的另一個太陽，而是科學家們在地球上建造的一座裝置。它如同太陽一樣，利用氫原子核在超高溫下發生　 　 （選填“裂變”或“聚變”），來源源不斷地釋放能量。
【答案】可；聚變。
【分析】（1）由可再生能源與不可再生能源的分類要求來看，可以從自然界源源不斷地得到的能源稱之為可再生能源；一旦消耗就很難再生的能源稱之為不可再生能源。
（2）核能分為裂變和聚變兩種，裂變分為兩種：可控鏈式反應和不可控鏈式反應，前者主要應用在核反應堆中，后者應用在原子彈中；聚變主要應用在氫彈上。
【解答】解：太陽能可以源源不斷的獲得，故它是可再生能源。在太陽內部，太陽之所以能發光發熱，實質相當于無數個的氫彈爆炸而造成的，即氫原子核在超高溫下發生聚變釋放核能。
【點評】本題考查了太陽能的利用和太陽內部進行的核反應的類型，太陽能環保無污染，越來越多的被利用。
模型7 核能及其應用
（2023 廣安）關于下列四幅圖，說法錯誤的是（　　）
A．甲圖中，人站在絕緣凳上，雙手同時握住火線和零線會觸電
B．乙圖反映了電動機的工作原理
C．丙圖中，“中國天眼”可接收來自太空的電磁波幫助人類探索宇宙起源和演化
D．丁圖中，核電站是利用核裂變釋放的能量來發電的
【答案】B
【分析】（1）根據電流形成原理即可明確是否會發生觸電；
（2）發電機的工作原理是電磁感應現象；而電動機的工作原理是通電導體在磁場中受力運動；
（3）“中國天眼”曾接收到來自1351光年外一顆脈沖星發出的脈沖信號，對宇宙的深入探測，有助于人類對宇宙起源和演化的了解；
（4）核電站是利用可控核裂變釋放的能量來發電的。
【解答】解：A、圖甲中人手分別握住火線和零線，則人體形成電路，身體內有電流，故會使人體觸電，故A錯誤；B、圖乙中閉合電路的一部分導體在磁場中切割磁感線，導體中產生感應電流，這是電磁感應現象，是發電機的原理，故B正確；C、圖丙中“中國天眼”曾接收到來自1351光年外一顆脈沖星發出的脈沖信號，對宇宙的深入探測，有助于人類對宇宙起源和演化的了解，故C錯誤；D、圖丁中核電站是利用可控核裂變釋放的能量來發電的，故D錯誤。故選：B。
名師點撥：本題考查了觸電的形式、發電機的工作原理、“中國天眼”的認識以及核電站發電原理，難度一般。
【變式練1】（2023 鞍山）核電站通過核反應堆中的核　 　（選填“聚變”或“裂變”）來加熱水，將核能轉化為水蒸氣的　　 能，再通過汽輪機轉化為機械能，最后帶動發電機轉動轉化為電能，電能屬于　　 （選填“一次”或“二次”）能源。
【答案】裂變；內；二次。
【分析】核電站的核心是核反應堆，核燃料在裂變過程中釋放出核能，再通過熱交換器變為高溫高壓的蒸汽，將核能轉化為水蒸氣的內能，然后利用蒸汽去驅動蒸汽輪機，蒸汽輪機的旋轉帶動發電機發電。根據電能能否直接從自然界獲得進行能源類別的判定。
【解答】解：核電站通過核反應堆中的核裂變來釋放出核能，再通過熱交換器加熱水，使水變為高溫高壓的蒸汽，將核能轉化為水蒸氣的內能，再通過汽輪機轉化為機械能，最后帶動發電機轉動轉化為電能，電能不能夠從自然界直接獲取，屬于二次能源。
【點評】本題考查了核能的應用和能源的分類，屬于基礎內容，難度不大。
【變式練2】（2022 棗莊）核電站的發電流程如圖所示，在發電過程中，下列所述能量轉化順序正確的是（　　）
A．核能→化學能→內能→電能 B．核能→化學能→機械能→電能
C．核能→內能→機械能→電能 D．核能→機械能→內能→電能
【答案】C
【分析】結合流程圖，搞清核反應堆、汽輪機、發電機中各自的能量轉化情況，便可分析出整體的能量轉化過程。
【解答】解：在核反應堆中，核能轉化為介質的內能，在汽輪機中蒸氣的內能轉化為汽輪機的機械能，在發電機中，機械能轉化為電能，最終輸送到電網上，因此，選項C的描述符合題意。故選：C。
【變式練3】（2023 德州）1988年，中國“核潛艇之父”黃旭華設計的第一代核潛艇成功下潛至水下300m處，此處的液體壓強是　 　Pa，核潛艇是利用　　（選填“核裂變”或“核聚變”）提供動力的。（g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）
【答案】3×106；核裂變
【分析】（1）知道核潛艇下潛的深度，根據p＝ρgh求出受到的壓強；
（2）核裂變和核聚變都能釋放能量，但是又有區別，核裂變是可控的，核聚變過程是不可控的。
【解答】解：（1）潛艇下潛到300m深度時受到的壓強：
p＝ρ水gh＝1×103kg/m3×10N/kg×300m＝3×106Pa；
（2）核裂變是可控的，故核潛艇是利用核裂變反應產生的能量來提供動力的。
【點評】本題考查了核能的利用和液體壓強公式的應用，屬于基本內容，比較簡單。
模型8 能量的轉移和轉化、能量守恒
（2023 長春）我國紅沿河核電站核能供暖示范項目，利用核能發電的同時實現了清潔供暖。
（1）核電站利用原子核 　 　（填“聚變”或“裂變”）釋放的核能發電。
（2）核電站利用發電過程中產生的余熱進行供暖，提高了能量的利用率。供暖時，用水做輸運能量的介質，是因為水的　 　 大。
（3）在能量轉化和轉移的過程中，能量的總量　 　 。但是在供暖過程中，熱量只能自發地從高溫物體轉移到低溫物體，不能相反，這一現象說明能量的轉移具有　 　 。
【答案】（1）裂變；（2）比熱容；（3）不變；方向性。
【分析】（1）核電站利用原子核裂變發電；
（2）水的比熱容大的理解：相同質量的水和其它物質比較，吸收或放出相同的熱量，水的溫度升高或降低的少；升高或降低相同的溫度，水吸收或放出的熱量多；
（3）能量的轉化和轉移是有方向性的，并且能量在轉化或轉移的過程中總量保持不變。
【解答】解：（1）核電站都是利用原子核裂變的鏈式反應發電；
（2）供暖的“暖氣”用水做輸運能量的介質，是因為水的比熱容較大，相同質量的水和其它物質比較，降低相同的溫度時，水放出的熱量多；
（3）熱量總是自發地從高溫物體傳到低溫物體，而不可能自發地從低溫物體傳到高溫物體，說明能量的轉移和轉化具有方向性；能量在轉化或轉移的過程中總量保持不變。
名師點撥：本題考查核能、水的比熱容以及能量的轉化，難度不大。
【變式練1】（2022 無錫）如圖所示的白鶴灘水電站是實施“西電東送”的國家重大工程，是世界在建規模最大的水電工程。正式投運后，每年可向華東地區輸送1.14×1017J的電能，相當于火力發電站燃燒1.0×1010kg標準煤所獲得的電能。標準煤的熱值取3.0×107J/kg。下列說法中錯誤的是（　　）
A．水能是可再生能源
B．水電站將水的機械能轉化為電能
C．煤炭是不可再生能源
D．火力發電站的發電效率為50%
【答案】D
【分析】（1）（3）人類開發利用后，在現階段不可能再生的能源，屬于不可再生能源；在自然界中可以不斷再生、連續利用的能源，屬于可再生能源；（2）判斷能量的轉化，我們主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，總是消耗的能量轉化為得到的能量；（4）利用Q放＝mq計算出標準煤完全燃燒放出的熱量，根據效率公式計算出火力發電站的發電效率。
【解答】解：A、水能可以從自然界里源源不斷的得到補充，屬于可再生能源，故A正確；
B、水力發電，將水的機械能轉化為電能，故B正確；C、煤等化石能源在地球上的儲量是有限的，消耗后不可能再生，屬不可再生能源，故C正確；D、標準煤完全燃燒放出的熱量Q放＝mq＝1.0×1010kg×3.0×107J/kg＝3×1017J，火力發電站的發電效率η38%，故D錯誤。
【點評】本題考查考查能源的分類、熱量的計算以及效率的計算，題目難度不大。
【變式練2】（2022 湘潭）有關能源和能量，下列說法正確的是（　　）
A．電能是一次能源
B．只有裂變才能釋放出核能
C．風能是可再生能源
D．能量是守恒的，我們不需要節約能源
【答案】C
【分析】（1）能從自然界直接獲取的是一次能源，需要通過一次能源的消耗來獲得的能源，叫二次能源；
（2）核聚變和裂變都能釋放能量；
（3）可以從自然界源源不斷地得到的能源稱之為可再生能源；
（4）能量的轉化與轉移具有方向性。
【解答】解：A、電能需通過消耗一次能源才能獲得，是二次能源，故A錯誤； B、原子核在分裂或者聚合時釋放的能量叫做核能，故B錯誤；C、風能是由大氣的流動形成的，風能可以從自然界源源不斷獲得，為可再生能源，故C正確；D、能量是守恒的，但是能量的轉移或轉化是有方向性的，所以節約能源勢在必行，故D錯誤。故選：C。
【變式練3】（2022 永州）關于能源、環境保護及能量守恒定律，下列說法正確的是（　　）
A．可燃冰、石油都屬于可再生能源
B．廢舊電池可以隨意丟棄
C．用電動汽車替代燃油汽車，可以減少二氧化碳的排放
D．隨著時代的進步，永動機是可以造出的
【答案】C
【分析】（1）可以從自然界源源不斷地得到的能源稱之為可再生能源；一旦消耗就很難再生的能源稱之為不可再生能源；
（2）廢舊電池是有害垃圾；
（3）電動汽車利用電動機提供動力，消耗電能轉化為機械能，不排放二氧化碳；
（4）永動機違背了能量守恒定律。
【解答】解：A、可燃冰、石油等能源在地球上的儲量是有限的，消耗后不可能再生，屬不可再生能源，故A錯誤；
B、廢舊電池含有有毒的重金屬，隨意丟棄會污染環境，故B錯誤；
C、用電動汽車替代燃油汽車，可以減少二氧化碳的排放，故C正確；
D、永動機違背了能量守恒定律，“永動機”是不可能制造出來的，故D錯誤。
【點評】此題考查能源的分類、能量守恒定律、能源的利用和對環境的危害等，區分生活中的各類能源，理解能量守恒定律，可解答此題。
模型9 能源與可持續發展
（2023 永州）發展是人類永恒的主題，能源與社會發展關系密切。關于能源與可持續發展，下列說法正確的是（　　）
A．煤、石油屬于可再生能源
B．太陽能電池可以將太陽能轉化為電能
C．能量是守恒的，我們不需要節約能源
D．核電站是利用核聚變釋放的能量進行發電
【答案】B
【分析】（1）能夠從自然界源源不斷獲得或可重復利用的能源是可再生能源；不能夠從自然界源源不斷獲得或不可重復利用的能源是不可再生能源；
（2）太陽能電池可以將太陽能轉化為電能；
（3）能量的轉化與轉移具有方向性；
（4）核電站是利用核裂變釋放的能量來發電。
【解答】解：A、煤、石油屬于化石燃料，不能短時期內從自然界得到補充，屬于不可再生能源，故A錯誤；B、太陽能電池可以將太陽能轉化為電能，故B正確；C、能量是守恒的，但是能量的轉移或轉化是有方向性的，所以節約能源勢在必行，故C錯誤；D、目前核電站是利用核裂變釋放的能量來發電，故D錯誤；故選：B。
名師點撥：本題考查能源的分類、能量的轉化以及核聚變，是一道基礎題。
【變式練1】（2022 成都）新能源的開發和利用在中國發展勢頭強勁，是東方巨龍騰飛的助推器，如圖是我國生產的某品牌氫動力汽車。關于新能源，下列說法不正確的是（　　）
A．核燃料、氫燃料和天然氣都屬于新能源
B．核電站利用核裂變釋放的能量來發電
C．氫燃料發動機將化學能轉化為機械能
D．新能源的開發可以有效緩解能源危機
【答案】A
【分析】人類已經長期利用的傳統能源，如化石能源、水能、風能等，稱為常規能源；
那些近年來大力開發和利用的，且往往具有環保、無污染、可循環利用等特點的能源，被稱為新能源；根據能量形式的變化可判斷能量的轉化情況。
【解答】解：A、核燃料、氫燃料屬于新能源，天然氣屬于化石能源，是不可再生能源，不是新能源，故A錯誤；
B、核電站利用核裂變釋放的能量來發電，將核能最終轉化為電能，故B正確；
C、氫燃料發動機將氫燃料的化學能最終轉化為機械能，故C正確；
D、新能源的開發有效緩解了能源危機，故D正確。
【點評】本題考查了對新能源與傳統能源的了解，對能量轉化的判斷等，屬基礎題。
【變式練2】（2023 宜賓）人類在現代生活中廣泛使用化石燃料，燃料燃燒時發熱，將　　 轉化為內能，同時產生了大量的　 　氣體，加劇了地球的溫室效應。因此減少化石燃料的使用，開發新能源是未來理想能源的發展方向。
【答案】化學；二氧化碳。
【分析】（1）化石燃料燃燒過程中將化學能轉化為內能；
（2）溫室效應是指由于二氧化碳排放量增大，而導致的地球變暖的現象。
【解答】解：溫室效應是指由于二氧化碳排放量增大，而導致的地球變暖的現象，現代工業的發展、工廠廢氣大量排放、汽車、飛機尾氣的大量排放都會造成二氧化碳排放過量，加劇溫室效應；化石燃料燃燒過程中將化學能轉化為內能，同時產生了大量的二氧化碳氣體。
【變式練3】（2022 玉林）下列關于環境保護和能源利用的說法正確的是（　　）
A．保護生態環境，“綠水青山就是金山銀山”
B．在安靜的圖書館大聲說話
C．提倡減排，可不必提倡節能
D．電能是一次能源，它便于輸送和轉化
【答案】A
【分析】（1）多了解環境的污染源和防治措施，要有環保意識和責任感；
（2）從環境保護角度看，凡是影響人們正常的生活、休息和學習的聲音都是噪聲；
（3）目前國家提倡“低碳生活”，實際上就是為了節約能源和保護環境；
（4）一次能源：是指可以從自然界直接獲取的能源．例：煤炭、石油、天然氣、水能、風能、太陽能、地熱能、潮汐能、生物質能、核能；二次能源：是指無法從自然界直接獲取，必須經過一次能源的消耗才能得到的能源．例：電能、乙醇汽油、氫能、沼氣。
【解答】解：A、保護生態環境，“綠水青山就是金山銀山”，故A正確；
B、從生活的角度考慮，不管聲音是優美動聽，還是雜亂刺耳的，只要對人們的生活和工作造成影響的，都可以稱為噪聲，故在安靜的圖書館不能大聲說話，故B錯誤；
C、提倡減排，也必須提倡節能，故C錯誤；
D、電能無法從自然界直接獲取，必須經過一次能源的消耗才能得到，是二次能源，故D錯誤。
【點評】本題考查了關于環境保護和能源利用方面的問題，綜合性強，但難度不大。

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