20.4 能源、环境与可持续发展
一、单选题
1．随着人们环保意识的增强，我市环境有很大改善。以下做法不利于改善环境的是（ ）
A．农村大量使用秸秆作为燃料
B．严禁燃放烟花爆竹
C．不随地乱扔垃圾
D．使用清洁能源代替化石能源
【答案】A
【解析】A．农村大量使用秸秆作为燃料，会排放温室气体二氧化碳以及一些有害气体，如一氧化碳、二氧化硫，不利于改善环境，故A符合题意；
B．烟花爆竹在燃放过程会产生二氧化硫等许多有害气体，严禁其燃放能改善环境，故B不符合题意；
C．不随地扔垃圾，显然能减少城市环境的破坏，能在一定程度改善环境，故C不符合题意；
D．化石能源在燃烧过程排放温室气体二氧化碳以及一些有害气体，如一氧化碳、二氧化硫等。使用清洁能源代替化石能源，减少使用化石能源有利于改善环境，故D不符合题意。
故选A。
2．小王最近手头有点紧，在刷朋友圈时发现微信好友转发了一则出租微信号、QQ号赚外快的信息，此时他应该（ ）
A．立即联系好友出租自己的微信号
B．告诉自己的亲朋好友出租微信号可以赚钱，拉上大家一起
C．多申请两个微信号进行出租，多赚点
D．坚决不出租，并到附近派出所反应情况
【答案】D
【解析】微信号、QQ号是用来传递信息的工具，不允许出租、买卖，以避免被犯罪分子利用实施不法行为，出租、买卖微信号或QQ号涉及违法犯罪的，会被追究相关责任，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
3．下列能源中，属于可再生能源的是（ ）
A．天然气 B．风能 C．石油 D．煤炭
【答案】B
【解析】A．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A不符合题意；
B．风能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源，故B符合题意；
C．石油属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故C不符合题意；
D．煤炭属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故D不符合题意。
故选B。
4．2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（ ）
A．火箭使用液氢做燃料是因为液氢的热值较大
B．火箭加速上升过程中，飞船的机械能保持不变
C．随着科技的发展，火箭发动机的热机效率可达100%
D．火箭点火时将燃料的化学能直接转化为火箭的机械能
【答案】A
【解析】A．火箭选用液态氢作燃料是因为氢的热值大，燃烧相同质量的氢和其它燃料相比，氢放出的热量多，故A正确；
B．火箭加速上升过程中，火箭的质量不变，速度和高度都增大，所以动能和势能均增大，故飞船的机械能增大，故B错误；
C．发动机在工作时避免不了热量损失、机械损失，故火箭发动机的热机效率不可能达到100%，故C错误；
D．火箭点火时将燃料的化学能转化为内能，再由内能转化为火箭的机械能，故D错误。
故选A。
二、填空题
5．夏天，沥青路面随着气温的升高而变得越来越软，由此可知沥青是 （选填“晶体”或“非晶体”）；人类一直在寻求各种高效且“绿色”的能源，以代替常用的干电池，硅光电池就是其中的代表，请举出新型电池的优点 （举出一种即可）
【答案】 非晶体 环保、污染小
【解析】[1]根据题意可知，沥青路面随气温的升高而变得越来越软，说明沥青没有固定的熔点，是非晶体。
[2]根据题意可知，用新材料可以制成硅光电池等“绿色”能源，这种能源的最大优点是环保、污染小等。
6．在我国实施的“西气东输”工程中，西部的优质天然气被输送到缺乏能源的东部地区，天然气与煤相比 ；从环保角度分析它突出的优点是 。
【答案】 热值大 污染小
【解析】[1]根据热值的知识可知，相等质量的物质，热值大的放热就多。
[2]根据能源的知识可知，天然气燃烧污染小，煤燃烧还要放出别的废气，污染大。
7．我们能观看太空授课，是靠 将信号从空间站传回到地球的，空间站的电力是由太阳能电池板提供的，太阳能属于 （选填“可再生能源”或“不可再生能源”）。
【答案】 电磁波 可再生能源
【解析】[1]空间站是真空环境，不能传播声音，我们可以观看太空授课，是空间站通过电磁波，把信号传回到地球。
[2]太阳能可以从自然界源源不断地得到，所以太阳能属于可再生能源。
8．能量的转化和转移都是有 性的，人们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。化石能源属于 （选填“可”或“不可”）再生能源。
【答案】 方向 不可
【解析】[1]能量的转化和转移都是有方向性的，有些能量消耗之后，很难再有效被人类所利用。
[2]化石能源一旦消耗，短时间内无法从自然界中再次获得，属于不可再生能源。
9．3月23日“天宫课堂”，中国科技馆内的学生通过 波与神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富进行视频通信互动。神舟十三号在光照区，太阳电池翼将太阳能转化为电能，供整舱使用，太阳能属于 能源。
【答案】 电磁 可再生
【解析】[1]太空中没有空气，电磁波的传播不需要介质，因此中国科技馆内的学生通过电磁波与神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富进行视频通信互动。
[2]神舟十三号在光照区，太阳电池翼将太阳能转化为电能，供整舱使用，太阳能取之不尽、用之不竭，属于可再生能源。
10．能源是当今社会发展的重要支柱。其中核能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站利用核能发电，它的核心是反应堆，核反应堆是通过可控 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。太阳能的应用非常广泛，与火力发电相比，它的优点是 。
【答案】 不可再生 核裂变 清洁无污染
【解析】[1]核燃料属于矿产资源，在短期内无法恢复、再生，属于不可再生能源。
[2]核反应堆是一种通过可控链式反应，即核裂变获得核能的装置。
[3]火力发电污染较严重，太阳能发电具有清洁无污染、可再生、取之不尽用之不竭等优点。
11．2021年2月10日我国火星探测器“天问一号”被火星引力捕获，成功“刹车”，引力改变了“天问一号”的 使其进入环火轨道；5月择机降轨，着陆巡视器入大气层后与大气剧烈摩擦，这是通过 的方式改变物体的内能；探测器携带的燃料通常为液氢，是因为液氢的 比较高。
【答案】 运动状态 做功 热值
【解析】[1] “天问一号”被火星引力捕获，成功“刹车”，物体的运动速度大小发生变化，即引力改变了“天问一号”的运动状态。
[2] 着陆巡视器进入大气层后与大气剧烈摩擦，克服摩擦做功，使着陆巡视器的内能增加，这是通过做功的方式改变了着陆巡视器的内能。
[3] 探测器携带的燃料通常为液氢，因为液氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。
三、计算题
12．提倡环保节能是现代社会的主流，有条件的地区使用太阳能进行取暖或发电正在积极推进中，经查询资料，本地区冬季太阳能集热管每平方米面积上每天可接收的太阳能为1.68×107J，煤的热值为3×107J/kg。请你帮助完成下列计算，为本地区太阳能建设提供依据。
（1）如果集热管每平方米面积上每天接受的太阳能的90%被水吸收，可使多少千克的水温度从20℃升高到70℃？[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]
（2）用集热管每平方米面积上每天接受的太阳能替代煤，可节约煤多少千克？（假设煤完全燃烧）
（3）请各写出一条太阳能的优点和缺点。
【答案】（1）72kg；（2）0.56kg；（3）优点：清洁环保；缺点：易受天气的影响
【解析】解：（1）水吸收的热量为
Q吸=1.68×107J×90%=1.512×107J
由Q吸=cmΔt可得，水的质量
（2）煤完全燃烧放出的热量
Q放=1.68×107J
根据公式可得，节约煤的质量为
（3）太阳能的优点：清洁环保、节能、取之不尽；缺点：易受天气的影响。
答：（1）如果集热管每平方米面积上每天接受的太阳能的90%被水吸收，可使72kg的水温度从20℃升高到70℃；
（2）用集热管每平方米面积上每天接受的太阳能替代煤，可节约煤0.56kg；
（3）太阳能的优点：清洁环保；缺点：易受天气的影响。
一、单选题
1．学习了“能量的转化和守恒”的知识后，有同学们提出了下面的一些关于利用和开发能源的建议，其中不可行的是（ ）
A．我国煤炭资源丰富，应研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施
B．加快将内能直接转化为电能的研究，以减少内能在多次转化过程中的损失
C．我国应进一步开发利用江河水利资源、核能、风能等
D．应研究出一种既可以不消耗或少消耗能量，又能不断对外多做功的机器
【答案】D
【解析】A.．煤炭在燃烧的过程中，由于燃烧不够充分，导致散失的热量较多，故研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施是必要的，故A正确，不符合题意；
B． 现在我国的发电主要是火力发电，故研究内能直接转化为电能，以减少内能在多次转化过程中的损失，也是非常必要的。故B正确，不符合题意；
C．根据我国地利特点，进一步的开发潮汐能，利用江河水利资源、核能、风能，也是可行的。故C正确，不符合题意；
D．能量既不会消灭，也不会产生，能量在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变；故D错误，符合题意。
故选D。
2．如图所示，国之重器——FL﹣62风洞，是我国建设的第一座大型连续式跨声速风洞。风洞是采用人工的方式产生并控制气流通过静止的飞机，从而模拟飞机实际飞行时周围的气流环境。下列说法不正确的是（ ）
A．风洞测试时，通过飞机机翼上方的气流流速大，压强大
B．风洞利用了物体的运动和静止是相对的原理
C．风能属于可再生能源
D．我们看到风洞金属表面闪闪发光是由于光在金属表面发生了镜面反射
【答案】A
【解析】A．流体流速大，压强小，风洞测试时，通过飞机机翼上方的气流流速大，压强小，故A错误，符合题意；
B．风洞测试时，飞机是静止的，气流是流动的，但是飞机相对于流动的气流，是运动的，风洞利用了物体的运动和静止是相对的原理，故B正确，不符合题意；
C．风能可以源源不断地从自然界获取，属于可再生能源，故C正确，不符合题意；
D．我们看到风洞金属表面闪闪发光，是由于光在金属表面发生的反射，都往同一个方向反射，是发生了镜面反射，故D正确，不符合题意。
故选A。
3．网约车以其方便快捷的特点，成为不少人出行的首选。网约车的不少车主，都会选择电动车代替汽油的新能源车。下列有关说法不正确的是（ ）
A．石油是不可再生能源
B．通过手机联络网约车车主时，利用了电磁波能够传递信息
C．电动车使用时机械能转化为电能
D．生活出行尽量采用公共交通或骑自行车，尽量减少碳的排放
【答案】C
【解析】A．石油不能够源源不断地从自然界获得，是不可再生能源，故A正确，不符合题意；
B．手机在通话时,是通过无线电波的发射台，接收电话，也可以向外发射信号,它是通过电磁波来传递信息的，故B正确，不符合题意；
C．电动车在正常行驶过程中，将电能转化为机械能，故C错误，符合题意；
D．燃油车尾气会含有二氧化碳以及其他污染气体，所以生活出行尽量采用公共交通或骑自行车，尽量减少碳的排放，故D正确，不符合题意。
故选C。
二、填空题
4．随着我国核电技术的发展，核电在我国能源中的占比不断增加，目前核电站的核反应堆中是利用 （选填“核裂变”或“核聚变”）获取能量的。核燃料中的铀矿石属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
【答案】 核裂变 不可再生
【解析】[1]目前人类掌握了可控核裂变，所以核电站的核反应堆是利用核裂变发电，目前核聚变只应用在氢弹上。
[2]由于核燃料中的铀矿石属于矿产资源，短时间内不能得到补充，所以核燃料中的铀矿石属于不可再生能源。
5．2020 年 6 月 23 日，长征三号运载火箭托举着“北斗三号”最后一颗组网卫星飞向太空；
（1）火箭装载的燃料具有热值 的特点；
（2）太阳能电池是人造卫星的主要能源装置，太阳能属于 （选填“可”或“不可”） 再生能源；
（3）北斗定位功能可以让我们知道外卖小哥的实时位置，北斗定位通过 传递信息。
【答案】 大 可 电磁波
【解析】（1）[1]火箭采用燃料是液态氢，利用了其热值大，完全燃烧相同质量的液态氢时，可以释放出更多的热量。
（2）[2]太阳能可以从自然界中源源不断地获得，所以属于可再生能源。
（3）[3]由于电磁波可以在真空中传播，且电磁波可以传递信息，所以北斗定位是通过电磁波来传递信息的。
6．在我国实施的“西气东输”工程中，西部地区的天然气被输送到缺乏能源的东部地区。天然气与煤相比，从热学角度分析它的优点是 大 （选填“热值、比热容或热量”）；从环保角度分析它的优点是污染 （选填“小或大”）。若要将2.5kg初温为20℃的水加热到80℃，至少需要燃烧 kg的天然气。（天然气的热值是4.5×107J/kg）
【答案】 热值 小
【解析】[1]从热学角度分析，天然气和煤气的热值大小不同，燃烧相同质量的天然气和煤气，天然气放出的热量更多，故天然气的优点是热值大。
[2]从环保角度来看，天然气完全燃烧产生的主要是水和二氧化碳，而煤燃烧产生的产物有二氧化碳、二氧化硫，还可能含有一氧化碳，会污染环境，所以燃烧天然气更环保，污染小。
[3]由Q吸=cmΔt可得，水吸收的热量为
由题知，天然气燃烧放出的热量完全被水吸收，则Q吸=Q放，由Q=mq可得，需要天然气的质量为
7．夏季，人们喜欢到海边休息。白天，海风轻拂，带来丝丝凉意，夜间却不会很凉。而沙漠的夏天，温度变化较大，白天气温可达60℃，夜晚则能降到左右。气温不仅受自然环境的影响，还受人造环境的影响。城市的工业和交通急剧发展，每天都消耗大量的燃料，燃料产生的内能，只有一部分做了有用功，大部分成为环境热源。电灯、电机、汽车、火车、空调、冰箱等都在向环境散发热量，城市里过多的人口散发的热量也很可观。大城市散发的热量可达到所接收太阳能的，从而使城市的温度升高，这就是常说的热岛效应。请你根据材料内容，仿照示例提出一个问题并进行解释，不要与示例重复。
【示例】问题：海边与沙漠气候为什么会有明显不同？
解释：因为水的比热容比沙石的比热容大，吸收或放出相同的热量，水的温度变化比较小，所以海边昼夜温差小，沙漠地区昼夜温差大。
问题： ；
解释： 。
【答案】 电灯的热污染是如何产生的 当通过电灯时将电能转化为光能和内能，电灯将热量散发到环境中就产生了热污染
【解析】[1][2]题干的内容是有关热污染，所以问题：电灯的热污染是如何产生的？解释：当通过电灯时将电能转化为光能和内能，电灯将热量散发的环境中就产生了热污染。
8．随着环保意识的增强和技术的不断进步，电动汽车正逐渐成为新时代的选择。
（1）纯电动汽车通过电池提供动力，电能属于 （选填“一”或“二”）次能源。纯电动汽车由于没有安装 （选填“内燃机”或“电动机”），它比燃油汽车噪声小，这是在 （选填“声源处”或“人耳处”）减弱噪声。
（2）电池的能量密度是指电池可以充入的最大电能与电池质量的比值。电池的能量密度随环境温度的降低而降低，同一辆电动汽车在夏季的续航里程（充满电后最大行驶路程）比冬季更 （选填“短”或“长”）。某电动汽车电池的质量为400kg，充满电后，在平直路面上以80km/h的速度匀速行驶时，受到的平均阻力为720N，续航里程为400km。该电动汽车将电能转化为机械能的效率为80%，其电池的能量密度为 kW·h/kg。若行驶过程中电池的输出电压为400V，则电池的输出电流为 A。
【答案】 二 内燃机 声源处 长 0.25 50
【解析】（1）[1]常规使用的电能不是直接从自然界中获取的，而是通过消耗一次能源得到的，属于二次能源。
[2]纯电动汽车使用电能作为能源，安装的是电动机，没有内燃机。
[3]纯电动汽车比燃油汽车噪声小，是因为没有内燃机工作时发出的噪声，是在声源处减弱噪声。
（2）[4]电池的能量密度是指电池可以充入的最大电能与电池质量的比值，电池的能量密度随环境温度的降低而降低。相同的一块电池，在质量不变的情况下，夏季环境温度更高，可以充入的最大电能更大，充满电后最大行驶路程也更长。
[5]汽车匀速行驶时，所受的牵引力与阻力大小相等，即
行驶400km所消耗的机械能为
消耗的电能为
电池的能量密度为
[6]行驶时间为
根据可知，行驶过程中电池的输出电压为400V，则电池的输出电流为
三、综合题
9．2021年5月15日，天问一号成功实现软着陆在火星表面，在火星上首次留下中国印迹，首次实现通过一次任务完成火星环绕、着陆和巡视三大目标，实现了中国在深空探测领域的技术跨越而进入世界先进行列；天问一号降落过程包括气动减速段、降落伞减速段、动力减速段，在动力减速段反冲发动机开始工作，降落至距离火星表面100m时，先悬停避障然后着陆到火星表面；
（1）从开始发射到降落在火星上，探测器经过近300天的飞行，行程约4亿千米，它的平均速度约为 km/h；飞行过程中，北京航天飞行控制中心利用 向探测器传递指令，控制其飞行轨道；
（2）质量为240kg的“祝融号”火星探测车随着陆巡视器一起下落，从距离火星表面100m处到着陆火星表面过程中，共用时40s，火星车重力做了多少功？ 重力做功的功率是多大； （物体在火星表面所受的重力约为地球上的，g取10N/kg）
（3）火星表面土壤松软，为了减小压强，“祝融号”共有6个宽大的轮子，每个轮子与地面的接触面积约为250cm2；当“祝融号”静止于水平火星表面上时，对火星表面产生的压强为多大；
（4）“祝融号”火星车用太阳能电池提供能源，说出这样做的好处。
【答案】 55555.6 电磁波 96000J 2400W 6.4×103Pa 来源丰富、不需运输、不会对环境造成污染等优点
【解析】（1）[1]探测器飞行的时间为
行程约
它的平均速度约为
[2]电磁波的传播不需要介质，北京航天飞行控制中心利用电磁波向探测器传递指令，控制其飞行轨道。
（2）[3]祝融号火星车在火星表面受到的重力
从距离火星表面100m处到着陆火星表面过程中火星车重力做的功
[4]重力做功的功率为
（3）[5]祝融号对火星表面的压力为
火星表面的受力面积
祝融号对火星表面的压强为
（4）[6]祝融号火星车用太阳能电池提供能源，是因为太阳能电池是将太阳光能直接转化为电能，而太阳能具有来源丰富、不需运输、不会对环境造成污染等优点。
10．为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为100L的太阳能热水器。请你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算。
（1）太阳能是 能源（填“可再生”或“不可再生”）。太阳的巨大能量来自于太阳内部的 反应；
（2）小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为18℃，下午放学时看到显示的水温为78℃，则热水器中的水吸收了多少热量 ？与使用电热水器相比，相当于节约了多少度电 ？【不计电热水器的热量损失，c水＝4.2×103J／（kg·℃）】
（3）该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90％的太阳能转化为水的的内能，真有这么高的效率吗 小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量Q，就可估测出这台热水器的光热转化效率 写出效率η的表达式 。（用代表物理量的字母表示，不需要计算具体数据）
【答案】 可再生 核聚变（热核） 2.52×107J 7度
【解析】（1）[1][2]太阳能是可以源源不断的从自然界得到的能源，是可再生能源；太阳能来自于太阳内部的核聚变反应，聚变又叫热核反应。
（2）[3][4]水的总质量
m=ρV=1×103kg／m3×100×103m3=100kg
水吸收的热量
Q＝c水m（t2一t1）＝4.2×103J／（kg·℃）×100kg×（78—18）℃＝2.52×107J
相当于节约电能
（3）[5]测出太阳能热水器的有效受光面积S和两次水温记录之间的光照时间t。光热转化效率
答：（1）太阳能是可再生。太阳的巨大能量来自于太阳内部的聚变（热核）反应；
（2）热水器中的水吸收了2.52×107J的热量；与使用电热水器相比，相当于节约了7度电；
（3）太阳能热水器的有效受光面积S和光照时间t；光热转化效率。
四、计算题
11．混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点．某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电．在某次测试中，消耗了燃料，汽车以的速度匀速行驶了，同时蓄电池的电能增加了（蓄电池存储电能的能力为）．
求：（1）若所用燃料的热值为，假设测试过程中燃料完全燃烧，则放出的总热量是多少？
（2）汽车行驶的距离s是多少米？
（3）该汽车的车速v与所受阻力f的关系如图所示，根据车速可以分析得到汽车的牵引力F，算出汽车牵引力做的功W，再结合蓄电池的电能增加，请计算内燃机的效率是多少？
【答案】（1）3.6×108J；（2）25km；（3）1×108J；42%
【解析】(1)燃料完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=8kg×4.5×107J/kg=3.6×108J；
(2)汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h,由v=可得汽车行驶的路程：
s=vt=50km/h×0.5h=25km；
(3)由题知,蓄电池存储电能的能力为5.12×108J，此过程中蓄电池的电能增加了10%，
则内燃机工作时转化为的电能：
W1=10%×5.12×108J=5.12×107J；
由图象可知,汽车以50km/h的速度匀速行驶阻力f=4000N,由2小题可知s=2.5×104m；
则克服阻力做的功：W2=fs=4000N×2.5×104m=1×108J；
所以内能转化为的有用能量为：W有用=W1+W2=5.12×107J+1×108J=1.512×108J；
则内燃机的效率：
η=×100%=×100%=42%.
五、科普阅读题
12．阅读下列短文，回答问题。
垃圾分类与垃圾处理
广东省每天产生将近12.4万吨的生活垃圾，如果处理不当，不仅会污染环境，还浪费资源，因此垃圾分类和科学处理尤为重要.目前采取的垃圾分类方法为“四分法”，即将垃圾分为有害垃圾、可回收物、厨余垃圾和其他垃圾。需要特别注意的是，现在生产的1号、5号、7号等干电池是低汞或者无汞电池，不属于有害垃圾。但纽扣电池、电子产品用的锂电池、电动车电瓶等铅蓄电池和镍镉充电电池仍需作为“有害垃圾”进行回收。
垃圾处理厂对回收后的部分垃圾进行卫生填埋、高温堆肥等处理，并把适合焚烧的生活垃圾送至焚烧厂，每充分燃烧1kg生活垃圾放出的热量大约为4.19×106J。焚烧垃圾产生的能量能够把水加热成高温蒸汽，推动汽轮机转动进行发电。每充分燃烧1kg生活垃圾可产生的电能大约为1.03×106J。垃圾焚烧后产生的炉渣，约占焚烧前垃圾重量的五分之一，可用于制造生态建材等产品，实现资源的综合利用。垃圾发电不仅能变废为宝，产出电能，还能节约煤炭资源。
（1）手机锂电池属于 。（填字母）
A．有害垃圾 B．可回收物 C．厨余垃圾 D．其他垃圾
（2）焚烧垃圾产生的能量能够把水加热成高温蒸汽，推动汽轮机转动，“把水加热成高温蒸汽”指内能的 （选填“转化”或“转移”），焚烧垃圾产生的能量转化为汽轮机的 能；
（3）垃圾发电不仅能变废为宝，产出电能，还能节约煤炭资源，如今，我国到处实施“限电令”，若忽略能量的损耗，完全燃烧100kg的生活垃圾所产生的热量可以节约 kg的煤炭。（煤炭的热值为2.9×107J/kg，结果保留一位小数）
（4）垃圾发电的好处是 。（写出一种即可）
【答案】 A 转移 机械 14.4 见解析
【解析】（1）[1]根据材料内容可知，纽扣电池、电子产品用的锂电池、电动车电瓶等铅蓄电池和镍镉充电电池仍需作为“有害垃圾”进行回收，故选A。
（2）[2][3]把水加热成高温蒸汽，水吸收热量，内能增大，温度升高，属于内能的转移；高温蒸汽推动汽轮机转动，内能转化为机械能。
（3）[4]因为每充分燃烧1kg生活垃圾放出的热量大约为4.19×106J，故完全燃烧100kg的生活垃圾所产生的热量
Q放=100×4.19×106J=4.19×108J
根据题意，煤炭燃烧放出的热量
Q放′=Q放=4.19×108J
由Q放=mq可知，节约煤炭的质量
（4）[5]垃圾发电不仅能变废为宝，产出电能，还能节约煤炭资源。20.4 能源、环境与可持续发展
一、单选题
1．随着人们环保意识的增强，我市环境有很大改善。以下做法不利于改善环境的是（ ）
A．农村大量使用秸秆作为燃料
B．严禁燃放烟花爆竹
C．不随地乱扔垃圾
D．使用清洁能源代替化石能源
2．小王最近手头有点紧，在刷朋友圈时发现微信好友转发了一则出租微信号、QQ号赚外快的信息，此时他应该（ ）
A．立即联系好友出租自己的微信号
B．告诉自己的亲朋好友出租微信号可以赚钱，拉上大家一起
C．多申请两个微信号进行出租，多赚点
D．坚决不出租，并到附近派出所反应情况
3．下列能源中，属于可再生能源的是（ ）
A．天然气 B．风能 C．石油 D．煤炭
4．2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（ ）
A．火箭使用液氢做燃料是因为液氢的热值较大
B．火箭加速上升过程中，飞船的机械能保持不变
C．随着科技的发展，火箭发动机的热机效率可达100%
D．火箭点火时将燃料的化学能直接转化为火箭的机械能
二、填空题
5．夏天，沥青路面随着气温的升高而变得越来越软，由此可知沥青是 （选填“晶体”或“非晶体”）；人类一直在寻求各种高效且“绿色”的能源，以代替常用的干电池，硅光电池就是其中的代表，请举出新型电池的优点 （举出一种即可）
6．在我国实施的“西气东输”工程中，西部的优质天然气被输送到缺乏能源的东部地区，天然气与煤相比 ；从环保角度分析它突出的优点是 。
7．我们能观看太空授课，是靠 将信号从空间站传回到地球的，空间站的电力是由太阳能电池板提供的，太阳能属于 （选填“可再生能源”或“不可再生能源”）。
8．能量的转化和转移都是有 性的，人们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。化石能源属于 （选填“可”或“不可”）再生能源。
9．3月23日“天宫课堂”，中国科技馆内的学生通过 波与神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富进行视频通信互动。神舟十三号在光照区，太阳电池翼将太阳能转化为电能，供整舱使用，太阳能属于 能源。
10．能源是当今社会发展的重要支柱。其中核能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，核电站利用核能发电，它的核心是反应堆，核反应堆是通过可控 （选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。太阳能的应用非常广泛，与火力发电相比，它的优点是 。
11．2021年2月10日我国火星探测器“天问一号”被火星引力捕获，成功“刹车”，引力改变了“天问一号”的 使其进入环火轨道；5月择机降轨，着陆巡视器入大气层后与大气剧烈摩擦，这是通过 的方式改变物体的内能；探测器携带的燃料通常为液氢，是因为液氢的 比较高。
三、计算题
12．提倡环保节能是现代社会的主流，有条件的地区使用太阳能进行取暖或发电正在积极推进中，经查询资料，本地区冬季太阳能集热管每平方米面积上每天可接收的太阳能为1.68×107J，煤的热值为3×107J/kg。请你帮助完成下列计算，为本地区太阳能建设提供依据。
（1）如果集热管每平方米面积上每天接受的太阳能的90%被水吸收，可使多少千克的水温度从20℃升高到70℃？[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]
（2）用集热管每平方米面积上每天接受的太阳能替代煤，可节约煤多少千克？（假设煤完全燃烧）
（3）请各写出一条太阳能的优点和缺点。
一、单选题
1．学习了“能量的转化和守恒”的知识后，有同学们提出了下面的一些关于利用和开发能源的建议，其中不可行的是（ ）
A．我国煤炭资源丰富，应研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施
B．加快将内能直接转化为电能的研究，以减少内能在多次转化过程中的损失
C．我国应进一步开发利用江河水利资源、核能、风能等
D．应研究出一种既可以不消耗或少消耗能量，又能不断对外多做功的机器
2．如图所示，国之重器——FL﹣62风洞，是我国建设的第一座大型连续式跨声速风洞。风洞是采用人工的方式产生并控制气流通过静止的飞机，从而模拟飞机实际飞行时周围的气流环境。下列说法不正确的是（ ）
A．风洞测试时，通过飞机机翼上方的气流流速大，压强大
B．风洞利用了物体的运动和静止是相对的原理
C．风能属于可再生能源
D．我们看到风洞金属表面闪闪发光是由于光在金属表面发生了镜面反射
3．网约车以其方便快捷的特点，成为不少人出行的首选。网约车的不少车主，都会选择电动车代替汽油的新能源车。下列有关说法不正确的是（ ）
A．石油是不可再生能源
B．通过手机联络网约车车主时，利用了电磁波能够传递信息
C．电动车使用时机械能转化为电能
D．生活出行尽量采用公共交通或骑自行车，尽量减少碳的排放
二、填空题
4．随着我国核电技术的发展，核电在我国能源中的占比不断增加，目前核电站的核反应堆中是利用 （选填“核裂变”或“核聚变”）获取能量的。核燃料中的铀矿石属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
5．2020 年 6 月 23 日，长征三号运载火箭托举着“北斗三号”最后一颗组网卫星飞向太空；
（1）火箭装载的燃料具有热值 的特点；
（2）太阳能电池是人造卫星的主要能源装置，太阳能属于 （选填“可”或“不可”） 再生能源；
（3）北斗定位功能可以让我们知道外卖小哥的实时位置，北斗定位通过 传递信息。
6．在我国实施的“西气东输”工程中，西部地区的天然气被输送到缺乏能源的东部地区。天然气与煤相比，从热学角度分析它的优点是 大 （选填“热值、比热容或热量”）；从环保角度分析它的优点是污染 （选填“小或大”）。若要将2.5kg初温为20℃的水加热到80℃，至少需要燃烧 kg的天然气。（天然气的热值是4.5×107J/kg）
7．夏季，人们喜欢到海边休息。白天，海风轻拂，带来丝丝凉意，夜间却不会很凉。而沙漠的夏天，温度变化较大，白天气温可达60℃，夜晚则能降到左右。气温不仅受自然环境的影响，还受人造环境的影响。城市的工业和交通急剧发展，每天都消耗大量的燃料，燃料产生的内能，只有一部分做了有用功，大部分成为环境热源。电灯、电机、汽车、火车、空调、冰箱等都在向环境散发热量，城市里过多的人口散发的热量也很可观。大城市散发的热量可达到所接收太阳能的，从而使城市的温度升高，这就是常说的热岛效应。请你根据材料内容，仿照示例提出一个问题并进行解释，不要与示例重复。
【示例】问题：海边与沙漠气候为什么会有明显不同？
解释：因为水的比热容比沙石的比热容大，吸收或放出相同的热量，水的温度变化比较小，所以海边昼夜温差小，沙漠地区昼夜温差大。
问题： ；
解释： 。
8．随着环保意识的增强和技术的不断进步，电动汽车正逐渐成为新时代的选择。
（1）纯电动汽车通过电池提供动力，电能属于 （选填“一”或“二”）次能源。纯电动汽车由于没有安装 （选填“内燃机”或“电动机”），它比燃油汽车噪声小，这是在 （选填“声源处”或“人耳处”）减弱噪声。
（2）电池的能量密度是指电池可以充入的最大电能与电池质量的比值。电池的能量密度随环境温度的降低而降低，同一辆电动汽车在夏季的续航里程（充满电后最大行驶路程）比冬季更 （选填“短”或“长”）。某电动汽车电池的质量为400kg，充满电后，在平直路面上以80km/h的速度匀速行驶时，受到的平均阻力为720N，续航里程为400km。该电动汽车将电能转化为机械能的效率为80%，其电池的能量密度为 kW·h/kg。若行驶过程中电池的输出电压为400V，则电池的输出电流为 A。
三、综合题
9．2021年5月15日，天问一号成功实现软着陆在火星表面，在火星上首次留下中国印迹，首次实现通过一次任务完成火星环绕、着陆和巡视三大目标，实现了中国在深空探测领域的技术跨越而进入世界先进行列；天问一号降落过程包括气动减速段、降落伞减速段、动力减速段，在动力减速段反冲发动机开始工作，降落至距离火星表面100m时，先悬停避障然后着陆到火星表面；
（1）从开始发射到降落在火星上，探测器经过近300天的飞行，行程约4亿千米，它的平均速度约为 km/h；飞行过程中，北京航天飞行控制中心利用 向探测器传递指令，控制其飞行轨道；
（2）质量为240kg的“祝融号”火星探测车随着陆巡视器一起下落，从距离火星表面100m处到着陆火星表面过程中，共用时40s，火星车重力做了多少功？ 重力做功的功率是多大； （物体在火星表面所受的重力约为地球上的，g取10N/kg）
（3）火星表面土壤松软，为了减小压强，“祝融号”共有6个宽大的轮子，每个轮子与地面的接触面积约为250cm2；当“祝融号”静止于水平火星表面上时，对火星表面产生的压强为多大；
（4）“祝融号”火星车用太阳能电池提供能源，说出这样做的好处。
10．为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为100L的太阳能热水器。请你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算。
（1）太阳能是 能源（填“可再生”或“不可再生”）。太阳的巨大能量来自于太阳内部的 反应；
（2）小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为18℃，下午放学时看到显示的水温为78℃，则热水器中的水吸收了多少热量 ？与使用电热水器相比，相当于节约了多少度电 ？【不计电热水器的热量损失，c水＝4.2×103J／（kg·℃）】
（3）该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90％的太阳能转化为水的的内能，真有这么高的效率吗 小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量Q，就可估测出这台热水器的光热转化效率 写出效率η的表达式 。（用代表物理量的字母表示，不需要计算具体数据）
四、计算题
11．混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点．某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电．在某次测试中，消耗了燃料，汽车以的速度匀速行驶了，同时蓄电池的电能增加了（蓄电池存储电能的能力为）．
求：（1）若所用燃料的热值为，假设测试过程中燃料完全燃烧，则放出的总热量是多少？
（2）汽车行驶的距离s是多少米？
（3）该汽车的车速v与所受阻力f的关系如图所示，根据车速可以分析得到汽车的牵引力F，算出汽车牵引力做的功W，再结合蓄电池的电能增加，请计算内燃机的效率是多少？
五、科普阅读题
12．阅读下列短文，回答问题。
垃圾分类与垃圾处理
广东省每天产生将近12.4万吨的生活垃圾，如果处理不当，不仅会污染环境，还浪费资源，因此垃圾分类和科学处理尤为重要.目前采取的垃圾分类方法为“四分法”，即将垃圾分为有害垃圾、可回收物、厨余垃圾和其他垃圾。需要特别注意的是，现在生产的1号、5号、7号等干电池是低汞或者无汞电池，不属于有害垃圾。但纽扣电池、电子产品用的锂电池、电动车电瓶等铅蓄电池和镍镉充电电池仍需作为“有害垃圾”进行回收。
垃圾处理厂对回收后的部分垃圾进行卫生填埋、高温堆肥等处理，并把适合焚烧的生活垃圾送至焚烧厂，每充分燃烧1kg生活垃圾放出的热量大约为4.19×106J。焚烧垃圾产生的能量能够把水加热成高温蒸汽，推动汽轮机转动进行发电。每充分燃烧1kg生活垃圾可产生的电能大约为1.03×106J。垃圾焚烧后产生的炉渣，约占焚烧前垃圾重量的五分之一，可用于制造生态建材等产品，实现资源的综合利用。垃圾发电不仅能变废为宝，产出电能，还能节约煤炭资源。
（1）手机锂电池属于 。（填字母）
A．有害垃圾 B．可回收物 C．厨余垃圾 D．其他垃圾
（2）焚烧垃圾产生的能量能够把水加热成高温蒸汽，推动汽轮机转动，“把水加热成高温蒸汽”指内能的 （选填“转化”或“转移”），焚烧垃圾产生的能量转化为汽轮机的 能；
（3）垃圾发电不仅能变废为宝，产出电能，还能节约煤炭资源，如今，我国到处实施“限电令”，若忽略能量的损耗，完全燃烧100kg的生活垃圾所产生的热量可以节约 kg的煤炭。（煤炭的热值为2.9×107J/kg，结果保留一位小数）
（4）垃圾发电的好处是 。（写出一种即可）
