沪粤版九年级物理下册同步测试--20.2 开发新能源

20.2 开发新能源1．太阳能图20－2－12．核能图20－2－2一太阳能——永恒的动力之源太阳是个巨大的能源,它不断向四周辐射以光和热为主要形式的能量,其中到达地球表面的太阳辐射功率达1.7×1014 kW,是我国发电装机容量(截至2011年底)的1.7×105倍.利用太阳能的方式太阳能到达地面后,被吸收或利用的四种途径分别是(1)被植物、微生物吸收；(2)使大气、水分升腾循环；(3)被海洋吸收；(4)直接利用.直接利用太阳能的方式主要有三种：一是将太阳能转化为________,如太阳能热水器；二是将太阳能转化为________,如太阳能电池；三是将太阳能转化为________,如用太阳能制氢.[点拨] 太阳能不但一直用间接的方式向人类提供赖以生存和发展的能量,而且还是能为人类长期直接提供巨大能量的新能源.目前,太阳能的转化率还很低,光热转化率只有50%～60%,光电转化率只有10%左右,因此,在利用太阳能方面,还需大力开展研究工作.三核能——造福人类的“神火”1．释放核能的两种方式：核裂变和核聚变.2．核裂变核裂变是较重的原子核________为较轻的原子核的一种核反应.铀核发生裂变时,除了释放能量外,每个铀核还会释放出________个中子,这些中子又能使其他铀核发生裂变,从而释放出更多的中子,就可以使反应不断进行下去,这种反应叫____________.__________就是利用这个原理制成的.____________是人类利用核能的主要方式.[点拨] 原子核内的各个粒子间存在着强大的吸引力,即核力.质子和中子正是依靠强大的核力紧紧地结合在一起的.当原子核发生变化时,可以释放出惊人的能量.3．核聚变在超高温条件下,可将两种质量________的原子核(如氘和氚),聚合成一个________的原子核,同时释放出核能,这种反应叫做核聚变.________就是利用这个原理制成的.类型一太阳能的利用例1 如图20－2－3所示是利用太阳能的三种方式的示意图.请在空白方框内填上相关的科学术语.图20－2－3[方法指导] 利用太阳能的优缺点：利用太阳能的三种方式太阳能转化为内能太阳能热水器太阳能转化为电能太阳能电池太阳能转化为化学能植物进行光合作用太阳能的优点完全清洁、无污染,并且取之不尽,用之不竭太阳能的缺点太阳能太分散,收集和转换系统过于庞大,因而造价高；随气候、季节变化,不稳定,转换效率低类型二核能及其利用例2 2017·绵阳目前世界上很多国家把核能发电当作解决能源危机的主要措施.下列关于核能的认识,正确的是( )A．核能是可再生能源B．核能发电是利用原子核裂变释放的核能C．核能发电是利用原子核聚变或裂变释放的核能D．核能发电释放核能的过程与原子弹爆炸释放核能的过程相同[方法指导] 裂变与聚变的联系与区别：比较裂变聚变(热核反应)定义较重原子核分裂为较轻原子核的过程较轻原子核聚合成较重原子核的过程条件中子轰击较重原子核超高温释放核能大小巨大更加巨大应用原子弹、核电站氢弹课堂反馈(十六)[开发新能源]1.以下关于太阳能的说法中正确的是( )A．太阳能是永不枯竭的能源B．太阳能是地球上所有能量的来源C．太阳释放的所有能量都被地球吸收D．太阳还能释放能量的时间约为50亿年2．太阳能路灯的顶端是太阳能电池板,它白天向灯杆中的蓄电池充电,而夜晚则由蓄电池给路灯供电.下列关于太阳能路灯中能量转化的说法正确的是( )A．白天阳光照射太阳能电池板时,太阳能转化为电能B．白天阳光照射太阳能电池板时,太阳能转化为化学能C．白天太阳能电池板向蓄电池充电时,化学能转化为电能D．夜晚蓄电池给路灯供电时,电能转化为化学能3．如图16－1所示是核电站工作流程图.关于流程图中各装置的能量转化,下列说法错误的是( )图16－1A．核反应堆将核能转化为内能B．蒸汽轮机将机械能转化为内能C．发电机将机械能转化为电能D．各种用电器将电能转化为其他形式的能4．如图16－2所示是释放核能的两种方式.请根据图示回答下列问题：甲乙图16－2(1)图甲是________反应,这是________变的原理,若不加以人为控制,是制造________弹的原理.(2)图乙是______变的示意图,是制造________弹的原理.一、选择题1．下面所说的哪个不是太阳能的优点链接例1方法指导( )A．清洁 B．对环境不造成污染C．分布广阔,获取方便 D．受天气影响大2．开发和利用新能源已成为今后的发展趋势.太阳能汽车作为以新能源为动力的交通运输工具的代表迅速崛起,如图20－2－4所示是一种新型的太阳能汽车,太阳光照射到该车顶部的太阳能电池集热板上,电池储存电能,使电动机能够对汽车提供动力,则下列有关说法中正确的是( )图20－2－4A．该太阳能汽车只能在白天使用B．该太阳能汽车同样需要排放尾气C．该太阳能汽车是将太阳能转化为电能,再将电能转化为动能D．该太阳能汽车电动机产生的热量越多越好3．太阳能是优先开发的新能源之一,关于太阳能的利用,下列说法不正确的是( )图20－2－54．下列有关核电站的说法正确的是( )A．核能和石油一样,属于可再生能源B．核电站是利用核裂变释放的核能来发电的C．核电站是利用核聚变释放的核能来发电的D．核电站发电和原子弹爆炸时发生的链式反应,都是不加控制的5．如图20－2－6所示为核电站发电流程图,在核电站发电过程中,能量转化的先后顺序是( )图20－2－6A．核能→化学能→机械能→电能B．核能→机械能→内能→电能C．核能→内能→机械能→电能D．核能→内能→化学能→电能6．太阳释放着大量的能量,这些能量来自( )A．太阳内部可燃性物质的燃烧过程B．太阳内部大规模的核裂变过程C．太阳内部大规模的核聚变过程D．太阳内部电能转化为热能过程二、填空题7．如图20－2－7所示是太阳能LED照明灯,它主要由太阳能电池板、LED灯头等部分构成.LED是一种发光二极管,可以把电能直接转化成________能.太阳能清洁无污染,是在太阳内部氢原子核发生__________(选填“裂变”或“聚变”)时释放出的核能.链接例2方法指导图20－2－78．原子的原子核带________电.获取核能有两条途径：重核的裂变和轻核的聚变,目前人类和平利用核能发电是图20－2－8中的图________所示途径.图20－2－89．2018·白银“低碳环保”是当今世界的主题,在煤、石油、太阳能中,有可能成为今后理想能源的是________；目前核电站一般利用的是________(选填“核聚变”或“核裂变”)时产生的能量.10．2017·鄂尔多斯近几年某市蔬菜价格逐年攀升,但种植蔬菜的大棚逐年减少,小刚想利用所学的知识对大棚进行节能改造,查询资料可知,本地区冬季太阳能集热管每平方米面积上平均每天可接收的太阳能是1.7×107 J.用300 m2集热管接收的太阳能代替煤,煤的热值是3×107 J/kg,平均一个星期可节约煤________t(煤完全燃烧).太阳能为________(选填“一次能源”或“二次能源”).三、计算题11．2017·黑龙江由于化石能源长期大规模开采,不久的将来会消耗殆尽,所以开发新能源、更好地利用已知能源,是全球范围内的重要课题.人们根据生活需要制成了一种新型太阳能热水器,晴天可利用太阳能集热,阴雨天可用电辅助加热.小荣家新安装了一台这种热水器,铭牌如下表.图20－2－9请解答下列问题：(1)太阳能热水器贮满水,水温从20 ℃升高到50 ℃时,需要吸收多少热量？[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)](2)用电加热时,热水器正常工作的电流为多少？(结果保留1位小数)(3)贮满水的热水器,阴雨天时,也要使水温从20 ℃升高到50 ℃,其中50%的热量由电能辅助提供.若不计热量损失,热水器正常工作需要加热多长时间？12．因为环境污染,北极的冰山上常年沉积着灰尘,使冰山表面吸收了更多太阳光,加速了冰山的熔化.假设覆盖着灰尘的冰山上表面每单位时间单位面积所吸收的太阳光为98 W/m2(此数据已将太阳光白天和黑夜的不同日照量平均计算在内).若有厚度为30 m的冰山,如图20－2－10所示,则仅靠阳光的暴晒,在0 ℃的海水中,需要约多少天才能将此冰山熔化？(冰的熔化热为 3.33×105 J/kg,“熔化热”是指单位质量的某种晶体,在熔化成同温度的液体时吸收的热量)图20－2－10详解详析【新知梳理】二、内能电能化学能三、2.裂变2～3 链式反应原子弹核发电3．较轻较重氢弹【应用示例】例1 ①内能②光电转换③化学能[解析] 直接利用太阳能有三种方式.第一种方式是将太阳能转化为内能,如太阳能热水器、太阳灶等.第二种方式是将太阳能转化为电能,如太阳能电池等.第三种方式是将太阳能转化为化学能,如用太阳能制氢.而绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能,被间接利用.例2 B [解析] 核能不是可再生能源,故A错误；核电站是利用原子核裂变释放的能量来发电的,故B正确；核能发电是利用原子核裂变释放的核能,氢弹是利用轻核的聚变制成的,故C错误；核电站和原子弹都是利用裂变的链式反应释放出巨大能量的原理制成的,其中在核电站中链式反应的速度和规模是人为控制的,而原子弹的裂变过程是不加控制的,故D错误.【课堂反馈】1．D 2.A 3.B4．(1)链式裂原子(2)聚氢【课时作业】1．D2．C [解析] 因为太阳能电池可以将能量储存起来,所以该太阳能汽车夜里也可以使用,A选项说法错误.太阳能汽车先将太阳能转化为电能,再将电能转化为动能,故产生的热量越少越好,在行驶的过程中不需要排放尾气,所以B、D选项说法错误,C选项说法正确.3．C [解析] 绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能,故A正确；太阳能热水器是通过热传递方式改变水的内能,故B正确；太阳能信号灯先将太阳能转化为电能,再将电能转化为光能,故C错误；太阳能飞机是先将太阳能转化为电能,再将电能转化为飞机的机械能,故D正确.4．B [解析] 目前核聚变的应用只限于氢弹,而核电站则是应用可控制的核裂变来发电的.5．C [解析] 核电站发电时的能量转化过程为核能→水的内能→机械能→电能.6．C [解析] 太阳的能量来自于内部的核聚变反应,这一反应在太阳内部每时每刻都在进行着,不断向外释放大量的能量.7．光聚变8.正甲9.太阳能核裂变10．1.19 一次能源[解析] 因为太阳能集热管每平方米面积上平均每天可接收的太阳能是1.7×107 J,则300 m2集热管一个星期接收的太阳能：Q太＝1.7×107×300×7 J＝3.57×1010 J,又由题意知,煤完全燃烧放出的热量：Q 放＝Q 太＝3.57×1010J,由Q ＝mq 得,平均一个星期可节约煤的质量：m ＝Q 放q ＝3.57×1010J3×107J/kg＝1190 kg ＝1.19 t.太阳能可以从自然界直接获取,为一次能源.11．(1)水的体积V ＝100 L ＝100 dm 3＝0.1 m 3,由ρ＝m V 的变形式m ＝ρV 得,水的质量：m ＝ρV＝1.0×103kg/m 3×0.1 m 3＝100 kg,水吸收的热量：Q 吸＝ cm(t －t 0)＝4.2×103J/(kg·℃)×100 kg ×(50 ℃－20 ℃)＝1.26×107J.(2)由P ＝UI 的变形式I ＝P U 得,热水器正常工作的电流：I ＝P U ＝2000 W220 V≈9.1 A.(3)由题意知,提供热量需消耗的电能：W ＝Q 吸×50%＝1.26×107 J ×50%＝6.3×106J,由P ＝W t 的变形式t ＝W P 得,热水器正常工作需要的加热时间：t ＝W P ＝6.3×106J 2000 W＝3150 s.12．冰的质量：m ＝ρV＝ρSh ,冰熔化需要吸收的热量：Q ＝qm ＝qρSh ,冰吸收的太阳能：E ＝PSt,冰熔化需要吸收的热量等于获得的太阳能,Q ＝E,即：qρSh＝PSt,则冰熔化需要的时间：t ＝qρh P ＝3.33×105J/kg ×0.9×103kg/m 3×30 m 98 W/m 2≈9.17×107s ≈1062天.。