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9 [2025苏州模拟]黄旭华院士是中国核潜艇之父，研制出中国第一艘核潜艇。潜艇的动力来源于核反应堆，其主要利用图
甲
的过程获得能量；在地球上以探索清洁能源为目的的“中国环流器二号M”被称为“人造太阳”，它主要利用图乙
的过程获得能量。（甲/乙）答案
9. 甲 乙
解析
【分析】
要解答本题，需先明确核裂变和核聚变的概念：核裂变是重核分裂为质量较小的核的过程，核聚变是轻核结合为质量较大的核的过程。观察题图，甲图是重核（铀核）被中子轰击后分裂的过程，对应核裂变，核反应堆利用核裂变供能，是潜艇动力来源；乙图是轻核（氘核、氚核）结合的过程，对应核聚变，“人造太阳”模拟太阳的核聚变供能，据此对应题目要求即可。
【解析】
1. 甲图：中子轰击铀核，铀核分裂为两个中等质量的核，属于重核裂变，核反应堆利用核裂变释放能量，因此潜艇动力来源于甲过程。
2. 乙图：氘核和氚核结合成氦核，属于轻核聚变，“人造太阳”模拟太阳的核聚变过程获取能量，因此“人造太阳”利用乙过程获得能量。
【答案】
甲；乙
【知识点】
核裂变；核聚变
【点评】
本题考查核裂变与核聚变的区分及实际应用，属于基础概念题，需掌握两种核反应的特点和应用场景，难度较低。
【难度系数】
0.7
要解答本题，需先明确核裂变和核聚变的概念：核裂变是重核分裂为质量较小的核的过程，核聚变是轻核结合为质量较大的核的过程。观察题图，甲图是重核（铀核）被中子轰击后分裂的过程，对应核裂变，核反应堆利用核裂变供能，是潜艇动力来源；乙图是轻核（氘核、氚核）结合的过程，对应核聚变，“人造太阳”模拟太阳的核聚变供能，据此对应题目要求即可。
【解析】
1. 甲图：中子轰击铀核，铀核分裂为两个中等质量的核，属于重核裂变，核反应堆利用核裂变释放能量，因此潜艇动力来源于甲过程。
2. 乙图：氘核和氚核结合成氦核，属于轻核聚变，“人造太阳”模拟太阳的核聚变过程获取能量，因此“人造太阳”利用乙过程获得能量。
【答案】
甲；乙
【知识点】
核裂变；核聚变
【点评】
本题考查核裂变与核聚变的区分及实际应用，属于基础概念题，需掌握两种核反应的特点和应用场景，难度较低。
【难度系数】
0.7
10 核能发电是目前常用的发电方式之一，它是利用铀原子核裂变时放出的核能加热水，用水产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动汽轮机转动，从而带动发电机发电的。在核能发电的整个过程中，没有发生的能量转化是 （
A.核能转化为内能
B.机械能转化为内能
C.机械能转化为电能
D.内能转化为机械能
B
）A.核能转化为内能
B.机械能转化为内能
C.机械能转化为电能
D.内能转化为机械能
答案
10. B
解析
【分析】
要解决这道题，需明确核能发电的完整能量转化流程，再逐一分析每个选项对应的转化是否存在。核能发电的流程分为三步：第一步，铀原子核裂变释放核能，加热水，将核能转化为水的内能；第二步，高温高压的蒸汽推动汽轮机转动，蒸汽的内能转化为汽轮机的机械能；第三步，汽轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能。接下来对应选项判断：A选项核能转化为内能，对应第一步，是发生的；B选项机械能转化为内能，整个流程中没有该转化环节；C选项机械能转化为电能，对应第三步，是发生的；D选项内能转化为机械能，对应第二步，是发生的。因此未发生的是B选项。
【解析】
核能发电过程的能量转化依次为：1. 核裂变释放核能，加热水，核能转化为内能（对应选项A，已发生）；2. 蒸汽推动汽轮机，内能转化为机械能（对应选项D，已发生）；3. 汽轮机带动发电机，机械能转化为电能（对应选项C，已发生）。全过程中不存在机械能直接转化为内能的环节，因此未发生的能量转化是选项B。
【答案】
B
【知识点】
能量的转化、核能发电
【点评】
本题考查核能发电过程中的能量转化，属于初中物理基础知识点，需理清各环节的能量流向，难度较低，是常见的基础题型。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需明确核能发电的完整能量转化流程，再逐一分析每个选项对应的转化是否存在。核能发电的流程分为三步：第一步，铀原子核裂变释放核能，加热水，将核能转化为水的内能；第二步，高温高压的蒸汽推动汽轮机转动，蒸汽的内能转化为汽轮机的机械能；第三步，汽轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能。接下来对应选项判断：A选项核能转化为内能，对应第一步，是发生的；B选项机械能转化为内能，整个流程中没有该转化环节；C选项机械能转化为电能，对应第三步，是发生的；D选项内能转化为机械能，对应第二步，是发生的。因此未发生的是B选项。
【解析】
核能发电过程的能量转化依次为：1. 核裂变释放核能，加热水，核能转化为内能（对应选项A，已发生）；2. 蒸汽推动汽轮机，内能转化为机械能（对应选项D，已发生）；3. 汽轮机带动发电机，机械能转化为电能（对应选项C，已发生）。全过程中不存在机械能直接转化为内能的环节，因此未发生的能量转化是选项B。
【答案】
B
【知识点】
能量的转化、核能发电
【点评】
本题考查核能发电过程中的能量转化，属于初中物理基础知识点，需理清各环节的能量流向，难度较低，是常见的基础题型。
【难度系数】
0.7
11 某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对如图所示方框中的能量形式判断正确的是（
A.甲是“电能”
B.乙是“太阳能”
C.丙是“电能”
D.丁是“机械能”
C
）A.甲是“电能”
B.乙是“太阳能”
C.丙是“电能”
D.丁是“机械能”
答案
11. C
解析
【分析】
要判断各方框的能量形式，需梳理路灯照明系统的能量转化流程：太阳能电池将太阳能转化为电能，蓄电池充电时将电能转化为化学能储存，放电时将化学能转化为电能，路灯工作时将电能转化为光能。据此逐步分析每个方框的能量类型，再对应选项判断正误。
【解析】
根据能量转化过程分析：
1. 太阳能电池的输入能量是太阳能，输出能量是电能，因此甲是太阳能，乙是电能，故选项A（甲是“电能”）、B（乙是“太阳能”）错误；
2. 蓄电池放电时，将储存的化学能转化为电能，因此丙是电能，选项C正确；
3. 路灯工作时，将电能转化为光能，因此丁是光能，选项D（丁是“机械能”）错误。
【答案】
C
【知识点】
能量转化、太阳能利用
【点评】
本题结合实际路灯照明场景，考查能量转化的判断，需理清各环节的能量形式，属于基础应用类题目，难度较低。
【难度系数】
0.6
要判断各方框的能量形式，需梳理路灯照明系统的能量转化流程：太阳能电池将太阳能转化为电能，蓄电池充电时将电能转化为化学能储存，放电时将化学能转化为电能，路灯工作时将电能转化为光能。据此逐步分析每个方框的能量类型，再对应选项判断正误。
【解析】
根据能量转化过程分析：
1. 太阳能电池的输入能量是太阳能，输出能量是电能，因此甲是太阳能，乙是电能，故选项A（甲是“电能”）、B（乙是“太阳能”）错误；
2. 蓄电池放电时，将储存的化学能转化为电能，因此丙是电能，选项C正确；
3. 路灯工作时，将电能转化为光能，因此丁是光能，选项D（丁是“机械能”）错误。
【答案】
C
【知识点】
能量转化、太阳能利用
【点评】
本题结合实际路灯照明场景，考查能量转化的判断，需理清各环节的能量形式，属于基础应用类题目，难度较低。
【难度系数】
0.6
12 新情境 生活实践 如图所示为新农村建设中一道亮丽的风景——风光互补路灯。“有风无光”风力发电机发电，“有光无风”太阳能电池板发电，二者皆备时同时发电，并日夜蓄能，某型号的该路灯额定功率为50 W。
（1）风力发电机利用风力发电时，是将
（2）“幸福村”安装了这种“风光互补路灯”100盏，如果路灯每天正常工作10 h，那么1个月（30天）消耗的电能相当于完全燃烧
（3）若太阳能的辐射功率为$800\ \mathrm{J}/(\mathrm{s}·\mathrm{m}^2)$（1 s内辐射在$1\ \mathrm{m}^2$面积上的太阳能为800 J），太阳能电池板的光电转换效率为12.5%，则太阳能电池板在$1\ \mathrm{m}^2$面积上的平均输出功率是多少？
（4）若每盏路灯上太阳能电池板的面积为$0.8\ \mathrm{m}^2$，每天有效日照时间为8 h，则每盏路灯上太阳能电池板一天发电多少度？
（5）写出这种“风光互补路灯”的优点。
（1）风力发电机利用风力发电时，是将
机械
能转化为电能。（2）“幸福村”安装了这种“风光互补路灯”100盏，如果路灯每天正常工作10 h，那么1个月（30天）消耗的电能相当于完全燃烧
84.375
kg的天然气所放出的热量。（天然气的热值为$6.4×10^7$ J/kg）（3）若太阳能的辐射功率为$800\ \mathrm{J}/(\mathrm{s}·\mathrm{m}^2)$（1 s内辐射在$1\ \mathrm{m}^2$面积上的太阳能为800 J），太阳能电池板的光电转换效率为12.5%，则太阳能电池板在$1\ \mathrm{m}^2$面积上的平均输出功率是多少？
（4）若每盏路灯上太阳能电池板的面积为$0.8\ \mathrm{m}^2$，每天有效日照时间为8 h，则每盏路灯上太阳能电池板一天发电多少度？
（5）写出这种“风光互补路灯”的优点。
答案
12. (1) 机械 (2) 84.375
(3) 已知太阳能的辐射功率为 800 J/(s·m²),在1 m² 的太阳能电池板上,1 s 内转换的电能 $W_电=\eta W_{太阳能}=12.5\%×800\ \mathrm{J}=100\ \mathrm{J}$,太阳能电池板在$1\ \mathrm{m}^2$ 面积上的平均输出功率 $P=\frac{W_电}{t}=\frac{100\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{s}}=100\ \mathrm{W}$
(4) 8 h 内辐射在 $0.8\ \mathrm{m}^2$ 太阳能电池板上的太阳能转换成的电能 $W_电'=12.5\%×[800\ \mathrm{J/(s·m^2)}×0.8\ \mathrm{m}^2×8×3\ 600\ \mathrm{s}]=12.5\%×1.843\ 2×10^7\ \mathrm{J}=2.304×10^6\ \mathrm{J}=0.64\ \mathrm{kW·h}=0.64$ 度
(5) 节约能源、清洁、无污染、可再生、保护环境,且易安装等(合理即可)
(3) 已知太阳能的辐射功率为 800 J/(s·m²),在1 m² 的太阳能电池板上,1 s 内转换的电能 $W_电=\eta W_{太阳能}=12.5\%×800\ \mathrm{J}=100\ \mathrm{J}$,太阳能电池板在$1\ \mathrm{m}^2$ 面积上的平均输出功率 $P=\frac{W_电}{t}=\frac{100\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{s}}=100\ \mathrm{W}$
(4) 8 h 内辐射在 $0.8\ \mathrm{m}^2$ 太阳能电池板上的太阳能转换成的电能 $W_电'=12.5\%×[800\ \mathrm{J/(s·m^2)}×0.8\ \mathrm{m}^2×8×3\ 600\ \mathrm{s}]=12.5\%×1.843\ 2×10^7\ \mathrm{J}=2.304×10^6\ \mathrm{J}=0.64\ \mathrm{kW·h}=0.64$ 度
(5) 节约能源、清洁、无污染、可再生、保护环境,且易安装等(合理即可)
解析
【分析】
本题围绕风光互补路灯的相关问题展开，需逐一分析各小问：
1. 第(1)问：风力发电是利用空气流动的动能（属于机械能）转化为电能，明确能量转化类型即可解答。
2. 第(2)问：先计算100盏路灯一个月消耗的总电能，再结合天然气燃烧放热公式$Q=mq$，利用电能等于天然气放出的热量，计算所需天然气质量，需注意单位换算。
3. 第(3)问：已知太阳能辐射功率和光电转换效率，先算出$1\ \mathrm{m}^2$面积上每秒转换的电能，再根据功率公式$P=\frac{W}{t}$计算输出功率。
4. 第(4)问：先计算$0.8\ \mathrm{m}^2$面积上8小时接收的总太阳能，乘以转换效率得到输出电能，再将电能单位换算为“度”（即$\mathrm{kW·h}$）。
5. 第(5)问：结合风光互补路灯利用太阳能、风能（可再生清洁能源）的特点，总结其优点。
【解析】
(1) 风力发电时，将空气流动的机械能（风能）转化为电能，故填：机械。
(2) 100盏路灯的总功率：$P_{\mathrm{总}}=50\ \mathrm{W}×100=5000\ \mathrm{W}=5\ \mathrm{kW}$；
1个月总工作时间：$t=10\ \mathrm{h}×30=300\ \mathrm{h}$；
消耗的总电能：$W=P_{\mathrm{总}}t=5\ \mathrm{kW}×300\ \mathrm{h}=1500\ \mathrm{kW·h}=5.4×10^9\ \mathrm{J}$；
由题意知，天然气完全燃烧放出的热量$Q=W=5.4×10^9\ \mathrm{J}$；
根据$Q=mq$，得天然气质量：$m=\frac{Q}{q}=\frac{5.4×10^9\ \mathrm{J}}{6.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=84.375\ \mathrm{kg}$。
(3) $1\ \mathrm{s}$内$1\ \mathrm{m}^2$太阳能电池板接收的太阳能：$W_{\mathrm{太}}=800\ \mathrm{J}$；
转换的电能：$W_{\mathrm{电}}=\eta W_{\mathrm{太}}=12.5\%×800\ \mathrm{J}=100\ \mathrm{J}$；
平均输出功率：$P=\frac{W_{\mathrm{电}}}{t}=\frac{100\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{s}}=100\ \mathrm{W}$。
(4) $8\ \mathrm{h}$内$0.8\ \mathrm{m}^2$面积接收的太阳能：$W_{\mathrm{太}}'=800\ \mathrm{J/(s·m^2)}×0.8\ \mathrm{m^2}×8×3600\ \mathrm{s}=1.8432×10^7\ \mathrm{J}$；
转换的电能：$W_{\mathrm{电}}'=\eta W_{\mathrm{太}}'=12.5\%×1.8432×10^7\ \mathrm{J}=2.304×10^6\ \mathrm{J}$；
换算为度：$\frac{2.304×10^6\ \mathrm{J}}{3.6×10^6\ \mathrm{J/度}}=0.64$度。
(5) 风光互补路灯利用太阳能和风能（可再生清洁能源），优点有：节约能源、清洁无污染、可再生、保护环境等（合理即可）。
【答案】
(1) 机械；(2) 84.375；(3) $100\ \mathrm{W}$；(4) 0.64度；(5) 节约能源、清洁无污染、可再生、保护环境（合理即可）
【知识点】
能量转化、电能与热量计算、太阳能应用
【点评】
本题以生活中的风光互补路灯为载体，综合考查能量转化、电能计算、热值应用及太阳能发电的相关计算，贴近生活实际，注重知识的应用，难度适中，学生掌握相关公式和单位换算即可解答。
【难度系数】
0.6
本题围绕风光互补路灯的相关问题展开，需逐一分析各小问：
1. 第(1)问：风力发电是利用空气流动的动能（属于机械能）转化为电能，明确能量转化类型即可解答。
2. 第(2)问：先计算100盏路灯一个月消耗的总电能，再结合天然气燃烧放热公式$Q=mq$，利用电能等于天然气放出的热量，计算所需天然气质量，需注意单位换算。
3. 第(3)问：已知太阳能辐射功率和光电转换效率，先算出$1\ \mathrm{m}^2$面积上每秒转换的电能，再根据功率公式$P=\frac{W}{t}$计算输出功率。
4. 第(4)问：先计算$0.8\ \mathrm{m}^2$面积上8小时接收的总太阳能，乘以转换效率得到输出电能，再将电能单位换算为“度”（即$\mathrm{kW·h}$）。
5. 第(5)问：结合风光互补路灯利用太阳能、风能（可再生清洁能源）的特点，总结其优点。
【解析】
(1) 风力发电时，将空气流动的机械能（风能）转化为电能，故填：机械。
(2) 100盏路灯的总功率：$P_{\mathrm{总}}=50\ \mathrm{W}×100=5000\ \mathrm{W}=5\ \mathrm{kW}$；
1个月总工作时间：$t=10\ \mathrm{h}×30=300\ \mathrm{h}$；
消耗的总电能：$W=P_{\mathrm{总}}t=5\ \mathrm{kW}×300\ \mathrm{h}=1500\ \mathrm{kW·h}=5.4×10^9\ \mathrm{J}$；
由题意知，天然气完全燃烧放出的热量$Q=W=5.4×10^9\ \mathrm{J}$；
根据$Q=mq$，得天然气质量：$m=\frac{Q}{q}=\frac{5.4×10^9\ \mathrm{J}}{6.4×10^7\ \mathrm{J/kg}}=84.375\ \mathrm{kg}$。
(3) $1\ \mathrm{s}$内$1\ \mathrm{m}^2$太阳能电池板接收的太阳能：$W_{\mathrm{太}}=800\ \mathrm{J}$；
转换的电能：$W_{\mathrm{电}}=\eta W_{\mathrm{太}}=12.5\%×800\ \mathrm{J}=100\ \mathrm{J}$；
平均输出功率：$P=\frac{W_{\mathrm{电}}}{t}=\frac{100\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{s}}=100\ \mathrm{W}$。
(4) $8\ \mathrm{h}$内$0.8\ \mathrm{m}^2$面积接收的太阳能：$W_{\mathrm{太}}'=800\ \mathrm{J/(s·m^2)}×0.8\ \mathrm{m^2}×8×3600\ \mathrm{s}=1.8432×10^7\ \mathrm{J}$；
转换的电能：$W_{\mathrm{电}}'=\eta W_{\mathrm{太}}'=12.5\%×1.8432×10^7\ \mathrm{J}=2.304×10^6\ \mathrm{J}$；
换算为度：$\frac{2.304×10^6\ \mathrm{J}}{3.6×10^6\ \mathrm{J/度}}=0.64$度。
(5) 风光互补路灯利用太阳能和风能（可再生清洁能源），优点有：节约能源、清洁无污染、可再生、保护环境等（合理即可）。
【答案】
(1) 机械；(2) 84.375；(3) $100\ \mathrm{W}$；(4) 0.64度；(5) 节约能源、清洁无污染、可再生、保护环境（合理即可）
【知识点】
能量转化、电能与热量计算、太阳能应用
【点评】
本题以生活中的风光互补路灯为载体，综合考查能量转化、电能计算、热值应用及太阳能发电的相关计算，贴近生活实际，注重知识的应用，难度适中，学生掌握相关公式和单位换算即可解答。
【难度系数】
0.6
