第二十章能源材料和社會（原卷版）

滬科版九年級第二十章《能源、材料與社會》【知識梳理】一、能量的轉(zhuǎn)化和守恒1、自然界中常見的能量有：、、、、等。2、能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化：自然界中，能量不但可以從一個物體到其他物體，而且可以從一種形式為其他形式。3、能量的守恒：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式為其他形式，或者從一個物體到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量，這就是能量守恒定律。4、能量的轉(zhuǎn)化、能量的轉(zhuǎn)移，都是有性的?！坝绖訖C”不可能制造出來，是因為違背了。二、能源的開發(fā)和利用1、可再生能源：像太陽能、風能、水能以及動、植物等這類可以長期提供或可以再生的能源屬于能源。不可再生能源：化石燃料、核燃料一旦開采，就難以在地球上迅速再生，我們把它們稱為能源。2、新能源：風能、太陽能、核能、潮汐能、地熱能等能源資源。（1）核能質(zhì)子、中子依靠強大的核力緊密地結(jié)合在一起，因此原子核十分牢固，要使它們分裂或者重新組合是極困難的。但是，一旦質(zhì)量較大的原子核分裂或者質(zhì)量較小的原子核相互結(jié)合，就可能釋放出驚人的能量，這就是核能。核能是新能源，它有兩種主要形式：和。要點詮釋：①核裂變：快速的裂變反應可以引起猛烈的爆炸，原子彈就是利用制成的，我們還可以控制鏈式反應的速度，把核能用于和平建設(shè)事業(yè)?！昂朔磻选本褪强刂屏炎兎磻难b置。②核聚變：除了裂變外，如果將質(zhì)量很小的原子核，例如氘核（由一個質(zhì)子和一個中子構(gòu)成）與氚核（由一個質(zhì)子和兩個中子構(gòu)成），在超高溫下結(jié)合成新的原子核，會釋放出更大的核能，這就是聚變原子彈是利用制造的核武器。③核能的利用：利用核能發(fā)電是人們和平利用核能的一個重要方面。目前，世界上已經(jīng)利用原理建成了許多核能發(fā)電站。（2）太陽能直接利用太陽能：集熱器（有平板型集熱器、聚光式集熱器）（光能轉(zhuǎn)化為能）太陽能電池：（光能轉(zhuǎn)化為能）一般應用在航空、航天、通訊、計算器、手表等方面。三、材料的開發(fā)和利用1、人類社會的發(fā)展與人們對材料的認識、開發(fā)和利用密切相關(guān)。材料的發(fā)展也為科學技術(shù)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。2、材料的導電性：根據(jù)材料的導電性，材料可分為、及三大類。半導體二極管具有特性。3、開發(fā)新材料：人們正在不斷地研究性能更好、更有價值的新材料，如超導材料、納米材料等。【易錯點】能量在從一個物體到其他物體的過程中，如果能量的形式?jīng)]有發(fā)生變化，就屬于能量的轉(zhuǎn)移，如熱傳遞；能量在從一個物體到其他物體的過程中，如果能量的形式發(fā)生了變化，就屬于能量的轉(zhuǎn)化，如做功?！疽?guī)律總結(jié)】1、能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變，這就是能量守恒定律。2、能量的轉(zhuǎn)化、能量的轉(zhuǎn)移，都是有方向性的?！镜淅治觥坷?021山東日照中考）下列關(guān)于能源和可持續(xù)發(fā)展的表述，正確的是（）A．太陽能、地熱能、核能都是可再生能源B．原子彈是根據(jù)可以控制的核聚變工作的C．為了保護環(huán)境，控制和消除大氣污染，應禁止使用化石能源D．能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移都是有方向性的，人類所能利用的能源是有限的，需要節(jié)約能源【思路小結(jié)】消耗后短時間內(nèi)不能得到補充的能源是不可再生能源，如核能；原子彈和氫彈的制作原理要明晰；大氣污染可以控制，但不能通過禁止化石能源的使用來消除。【真題操練】一、選擇題1．（2021黑龍江牡丹江中考）現(xiàn)在流行一款鞋，穿上它走路時，鞋會發(fā)光，站著不動就不會發(fā)光．則這款鞋發(fā)光的原理，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析正確的是A．機械能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能B．電能轉(zhuǎn)化為機械能，再轉(zhuǎn)化為光能C．機械能轉(zhuǎn)化為光能，再轉(zhuǎn)化為電能D．光能轉(zhuǎn)化為機械能，再轉(zhuǎn)化為電能2．（2021四川綿陽中考）“華龍一號”是我國核電走向世界的“國家名片”，2021年1月30日在福建福清投入商業(yè)運行，這對助力碳達峰、實現(xiàn)碳中和具有重要意義?！叭A龍一號”核電站反應堆內(nèi)的核反應是（）A．可控的裂變 B．不可控的裂變C．可控的聚變 D．不可控的聚變3．（2021廣西梧州中考）能源、信息、材料是現(xiàn)代社會發(fā)展的三大支柱，下列關(guān)于能源、信息和材料的說法正確的是（）A．超導材料可用于電熱水器的發(fā)熱元件B．利用半導體材料可以制作發(fā)光二極管C．垃圾分類后重新利用不利于節(jié)約能源D．微信視頻聊天是利用超聲波傳遞信息的4．（2021廣西柳州中考）如圖所示的發(fā)電方式中，利用太陽能發(fā)電的是（）A．風力發(fā)電 B．光伏發(fā)電C．火力發(fā)電 D．潮汐發(fā)電5．（2021江蘇常州中考）近期，世界在建的最大規(guī)模水電站——中國白鶴灘水電站建設(shè)進展順利。水能屬于（）①可再生能源②不可再生能源③常規(guī)能源④新能源A．①③ B．①④ C．②③ D．②④6．（2021湖南株洲中考）人類進入電氣化時代的重要標志是大規(guī)模使用電能。電能無法從自然界直接獲取，它通常通過發(fā)電機由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來，最終通過各種用電器轉(zhuǎn)化為其他形式的能。電能的生產(chǎn)、輸送和利用，極大地促進了經(jīng)濟社會發(fā)展和人類文明的進步。下列四幅圖片中，利用核能發(fā)電的是（）A．B．C． D．7．（2021遼寧錦州中考）下列有關(guān)材料、能源的說法中正確的是（）A．納米陶瓷粉制成的陶瓷非常易碎B．硅光電池能夠直接把太陽能轉(zhuǎn)換成電能C．原子彈爆炸時發(fā)生的是核聚變D．地熱能屬于不可再生能源8．（2021廣西玉林中考）下列能源屬于清潔能源的是（）A．煤 B．柴薪 C．石油 D．太陽能9．（2021湖南益陽中考）我國的核電技術(shù)已進入世界先進行列。2021年5月19日下午，國家主席習近平在北京通過視頻連線，同俄羅斯總統(tǒng)普京共同見證兩國核能合作項目——田灣核電站和徐大堡核電站開工儀式。下列關(guān)于田灣核電站和徐大堡核電站的說法正確的是（）A．可以利用各種原子核發(fā)電B．利用核聚變發(fā)電C．發(fā)電后產(chǎn)生的核廢料仍然具有放射性D．核能能夠全部轉(zhuǎn)化為電能而沒有損失10．（2021廣西桂林中考）4月29日，我國太空空間站的“天和核心艙”發(fā)射成功?？臻g站在外太空工作時，消耗的能源主要是（）A．煤炭 B．石油 C．水能 D．太陽能11．（2021廣西柳州中考）下列能源中，屬于可再生能源的是（）A．煤 B．石油 C．風能 D．天然氣12．（2021湖南郴州中考）下列有關(guān)能源的說法正確的是（）A．核能是可再生能源B．化石能源只要合理利用就不會產(chǎn)生污染C．因為能量是守恒的，所以不必節(jié)約能源D．風能、水能、太陽能都是清潔能源13．（2021山東菏澤中考）我國在新能源開發(fā)與利用方面走在了世界前列，為全球環(huán)境保護做出了較大貢獻。下面所列舉的項目中，不屬于開發(fā)新能源措施的是（）A．太陽能發(fā)電 B．風力發(fā)電 C．和平利用核能 D．燃煤發(fā)電14．（2021貴州貴州中考）有人設(shè)想的“永動機”如圖所示。下列對該裝置開始轉(zhuǎn)動后的分析正確的是（）A．裝置所具有的機械能始終不變B．如果沒有能量補充，裝置最終會停下來C．根據(jù)能量守恒定律，裝置可以一直轉(zhuǎn)動下去D．裝置中小球的動能和重力勢能不會相互轉(zhuǎn)化二、填空題15．（2020江西中考）給快速充電的過程，主要是將電能轉(zhuǎn)化為______能，過一會兒，充電器發(fā)燙，這是通過電流______的方式，增大了物體的內(nèi)能?16．（2021遼寧阜新中考）煤屬于______能源（選填“可再生”或“不可再生”）；若煤的熱值是3×107J/kg，2t煤完全燃燒放出的熱量是______J。利用不加控制的核裂變，制造的毀滅性武器是______（選填“原子彈”或“氫彈”）。17．（2021廣西貴港中考）貴港很多“村村通”的道路兩旁都安裝有如圖所示的太陽能LED照明路燈。它主要由太陽能電池板、LED燈頭等部件構(gòu)成。LED是一種發(fā)光二極管，是由______材料制成（選填“導體”、“半導體”或“絕緣體”），通過電流能夠發(fā)光，可以把電能直接轉(zhuǎn)化成______能。18．（2020廣西賀州中考）賀州市屬于風力資源豐富的地區(qū)，有許多由風力發(fā)電機組成的“風車田”，風力發(fā)電機發(fā)電是將風能______（選填“轉(zhuǎn)移”或“轉(zhuǎn)化”）成電能的過程，風能安全清潔，是理想的______（選填“可再生”或“不可再生”）能源之一。19．（2019山東東營中考）目前，人類利用核能發(fā)電的主要方式是_____（選填“核裂變”或“核聚變”）．隨著科技的發(fā)展，人類_____（選填“會”或“不會”）制造出永動機．20．（2021遼寧鞍山中考）2021年5月15日，“天向一號”火星探測器所攜帶的“祝融號”火星車及其著陸組合體成功降落在火星。“祝融號”火星車使用太陽能電池板供電，太陽能屬于_____（填“可再生”或“不可再生”）能源，來源于太陽內(nèi)部發(fā)生的核______（填“裂變”或“聚變”）。地面控制中心通過______波向它發(fā)出指令。21．（2021湖南張家界中考）新一代“人造太陽”裝置在成都建成并實現(xiàn)首次放電。“人造太陽”利用______（選填“聚變”或“裂變”），這種方式釋放的核能具有不產(chǎn)生高放射性核廢料的優(yōu)點，屬于______（選填“可再生”或“不可再生”）能源。22．（2020云南中考）科技改變生活，大多數(shù)科技產(chǎn)品需要有半導體芯片的支持才能發(fā)展，目前領(lǐng)先全球的是5nm工藝芯片技術(shù)，5nm=______m。利用半導體材料可以制作發(fā)光二極管，簡稱LED。電流由正極經(jīng)過LED流向負極時，LED發(fā)光；反之，電流不能從負極流向正極，LED不發(fā)光，這說明發(fā)光二極管具有_____導電性。23．（2021云南昆明中考）科技引領(lǐng)生活的時代已經(jīng)來臨，5G通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為無人駕駛提供有力支持，如可以實現(xiàn)在一、兩公里之外提前感知交通信息，5G通訊網(wǎng)絡(luò)是利用______來傳遞信息的；下列三組材料：①鉛筆芯、鋁、地球；②陶瓷、鉛筆芯、物理書；③塑料尺、硬幣、地球，在通常情況下，都屬于導體的一組是______（選填序號）。三、綜合題24．閱讀短文，回答問題：為了滿足人們對能源不斷增長的需要，科學家們設(shè)想在空間建立太陽能電站來利用太陽能。這種空間太陽能電站建在地球同步軌道上，其工作過程如圖所示。在太陽能收集板上鋪設(shè)太陽能電池，通過它把太陽能轉(zhuǎn)化成電能，再通過天線將電能以微波的形式發(fā)送至地面接收站。已知太陽能收集板長10km、寬5km，太陽光在它的表面處每平方米的功率為1.4×103W，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率為10%，微波的頻率為2.5×109Hz，空間太陽能電站向地面的輸電效率可達80%。（1）太陽發(fā)出的具大能量來源于太陽內(nèi)部的氫原子核發(fā)生的______（選填“核聚變”或“核裂變”）。（2）太陽能電站相對于地面接收站是_________（選填“運動”或“靜止”）的，空間太陽能電站工作時，地面接收站的接收功率是___________W。（3）試計算在輸電過程中所使用的微波的波長。25．閱讀短文，回答問題人造太陽目前全球各國科學家都在集中力量，尋求可控核聚變反應的技術(shù)突破，一旦實現(xiàn)，那人類的歷史將會徹底改寫。實現(xiàn)核聚變反應必須將聚變?nèi)剂霞訜嶂翗O高溫度并予以有效約束。核聚變通常由三種方式來產(chǎn)生，分別是引力約束、慣性約束和磁約束。太陽就是典型的引力約束聚變；氫彈則是一種慣性約束聚變，是不可控制的熱核聚變反應；磁約束核聚變是目前實現(xiàn)核聚變發(fā)電最有效的途徑。我國中科院合肥物質(zhì)科學研究院，持有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）——中國環(huán)流器二號M裝置，標志著我國核聚變堆的自主設(shè)計與建設(shè)躍上新臺階。目前化石能源未來有枯竭的危險，還存在一定的環(huán)境污染，而“人造太陽”核聚變反應所需的原材料在地球上幾乎取之不盡、用之不竭，生成物也沒有危害，被認為是理想的“終極能源”?！叭嗽焯枴狈浅碗s，要讓上億攝氏度高溫與零下269攝氏度低溫1米內(nèi)共存，上萬個零部件，有一點點瑕疵，實驗可能就會失敗?！俺邷亍迸c“超低溫”共存，“超強磁場”與“超大電流”并行，要在地球上造出“人造太陽”，必須要有性能極其特殊的材料承載。產(chǎn)生核聚變反應需要幾千萬攝氏度乃至上億攝氏度的高溫，常規(guī)材料無法承受這么高的溫度，一個可行方案是用磁力將其約束在“磁籠子”里。上億度的一團火球，碰到什么燒什么?！叭嗽焯枴钡那惑w器壁材料是另一個難點，雖然有強磁場約束，仍然會有一些“不聽話”的高溫等離子體逃逸，打在器壁上造成損傷。自主研發(fā)的鎢銅合金材料，熱負荷能力提升到每平方米20兆瓦。我國科學家從無到有、刻苦攻關(guān)、后來居上，自立自強的精神，托起“人造太陽”的“核心超級材料”，這是一個巨大的技術(shù)跨越，把人類核聚變能源研究推向一個新高度。（1）根據(jù)你所學過的知識，盧瑟福提出，“原子的大部分質(zhì)量集中到了一個很小的結(jié)構(gòu)上”，這個“很小的結(jié)構(gòu)”指的是______；（2）目前人類無法利用核聚變反應放出的熱量來發(fā)電，最主要的原因是（____）；A．無法消除核聚變產(chǎn)生核的污染B．無法實現(xiàn)核聚變反應C．無法控制核聚變反應的速度（3）該文中提到的化石能源應該有很多，請你寫出利用最廣泛的例子：______（請寫出其中一種）；（4）“人造太陽”的腔體器壁材料鎢銅合金除了耐高壓外，還應具有______特點；（5）實現(xiàn)“超強磁場”