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第二十二章 能源与可持续发展
第3 节 太阳能
一、多选题
1．（2021·广东深圳市·九年级期末）在2020年，中国有多项让世界惊叹的科技成果，以下说法中正确的
是（ ）
A．我国北斗全球卫星导航系统最后一颗组网卫星成功发射：当卫星由近地点向远地点运动时，重力势能
转化为动能
B．嫦娥五号上升器成功与轨道器、返回器组合体交汇对接：在太空中，嫦娥五号传输信号主要靠电磁波
C．2020年12月4日，我国新一代人造太阳装置建成并首次放电：人造太阳与太阳的发光发热原理类似，
都以核裂变释放能源
D．中国新能源材料迅猛发展，我国的风机装置、光伏电池的生产规模世界第一：可再生能源是未来理想
能源的一个重要发展方向
【答案】BD
【详解】
A．我国北斗全球卫星导航系统最后一颗组网卫星成功发射：当卫星由近地点向远地点运动时，高度增大，
重力势能增加，则动能转化为重力势能，故A错误；
B．嫦娥五号上升器成功与轨道器、返回器组合体交汇对接：在太空中，由于声波无法传播，则嫦娥五号
传输信号主要靠电磁波，故B正确；
C．2020年12月4日，我国新一代人造太阳装置建成并首次放电：人造太阳与太阳的发光发热原理类似，
太阳内部发生的是核聚变，都以核聚变释放能源，故C错误；
D．中国新能源材料迅猛发展，我国的风机装置、光伏电池的生产规模世界第一：可再生能源足够清洁、
无污染环境，可以保证不会严重影响环境，是未来理想能源的一个重要发展方向，故D正确。
故选BD。
2．（2021·山东济南市·九年级期末）人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量供人们使
用，在现有技术下，太阳能可以直接转化成的能量形式有（ ）
A．内能 B．电能 C．机械能 D．化学能
【答案】ABD
试卷第1页，总9页【详解】
目前太阳能转化为其他形式能量的方式有三种：一是光热转换，例如用太阳能集热器把水加热，使水的内
能增大；二是光电转换，把太阳能转化为电能；三是光化转换，把太阳能转化为化学能。故ABD符合题
意，C不符合题意。
故选ABD。
二、单选题
3．（2021·全国九年级专题练习）关于能源和能量，下列说法不正确的是（ ）
A．电能可以转化为其他形式的能，所以电能是一次能源
B．化石能源是不可再生能源
C．太阳内部，氢原子核在超高温下不断发生聚变
D．在热传递过程中，热量能自发地从高温物体转移到低温物体
【答案】A
【详解】
A．电能属于二次能源，故A不正确，符合题意；
B．化石能源是不能在短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，故B正确，不符合题意；
C．在太阳内部，氢原子在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能，故C正确，不符合题意；
D．温度不同的物体接触时，热量由高温物体传向低温物体，即在热传递过程中，热量能自发地从高温物
体转移到低温物体，故D正确，不符合题意。
故选A。
4．（2020·河南洛阳市·九年级期中）“收官之作，星耀全球”，2020年6月23日，长征三号运载火箭搭
载着北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射，标志着我国全面完成北斗星卫星导航系统星座部署，下列
说法正确的是（ ）
A．火箭使用液氢燃料，主要是因为液氢的比热容较大
B．燃料燃烧时内能转化为化学能
C．火箭加速升空时，机械能总量在不断增大
D．卫星上的太阳能电池板将太阳能转化为内能
【答案】C
【详解】
A．火箭使用液氢燃料，主要是因为液氢的热值大，故A错误；
B．燃料燃烧时化学能转化为内能，故B错误；
C．火箭加速升空时，速度增加，高度增加，机械能总量在不断增大，故C正确；
D．卫星上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，故D错误。
试卷第2页，总9页故选C。
5．（2020·湖南长沙市·九年级月考）如图所示，是由大量反射镜组成的太阳能发电装置｡图中的各个反射
镜在计算机的控制下，使反射的太阳光聚集在塔顶的集热器（锅炉）上，集热器中的水变成水蒸气推动汽
轮机，从而带动发电机发电，下列说法中正确的是（ ）
A．一天中反射镜的朝向不需要做任何调整
B．集热器中的水通过热传递的途径变成水蒸气
C．水蒸气推动汽轮机做功时，机械能转化为内能
D．汽轮机带动发电机发电时，内能转化为机械能
【答案】B
【详解】
A．反射镜在计算机的控制下调整方向使反射的太阳光聚集在塔顶的集热器（锅炉）上，故A错误；
B．太阳光通过热传递的方式加热水，使水变成水蒸气，故B正确；
C．水蒸气推动汽轮机，将内能转化为机械能，带动发动机发电，故C错误；
D．汽轮机带动发电机发电时，将机械能转化为电能，故D错误。
故选B。
6．（2021·全国九年级专题练习）下列关于信息、能源和材料的说法正确的是（ ）
A．电磁波的传播需要介质
B．核电站利用核聚变释放能量
C．手机芯片上的晶体管是用半导体材料制成的
D．天然气、风能、太阳能均属于不可再生能源
【答案】C
【详解】
A．电磁波可以在介质中传播，也可以在真空中传播，所以电磁波的传播不需要介质，故A错误；
B．核聚变无法人为控制速度，核电站利用的是是核裂变释放能量，故B错误；
C．手机芯片上的晶体管是用半导体材料制成的，故C正确；
试卷第3页，总9页D． 天然气是不可再生能源，风能和太阳能是可再生能源，故D错误。
故选C。
7．（2020·宁夏固原市原州区三营中学八年级月考）关于粒子和宇宙，下列认识中正确的是( )
A．固体物质的分子是静止不动的 B．原子由原子核和电子组成
C．分子间只有引力没有斥力 D．太阳是宇宙的中心且固定不动
【答案】B
【详解】
A．分子的运动是热运动，在绝对零度分子才会停止运动，所以分子运动在自然界是绝对的，因为绝对零
度不可能达到，故A错误；
B．原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成，故B正确；
C．分子间的引力和斥力总是同时存在，并且都随分子间的距离的增大而减小，故C错误；
D．太阳是太阳系的中心，宇宙每时每刻都是运动的，静止是相对的，故D错误。
故选B。
8．（2020·贵州遵义市·八年级期末）按照物质的空间尺度从小到大的顺序，以下排列正确的是（ ）
A．原子、电子、银河系
B．质子、太阳系、地球
C．原子核、原子、太阳系
D． 电子、银河系、地球
【答案】C
【详解】
质子和中子组成原子核，电子和原子核构成原子，原子构成分子，分子构成生物体，地球上有很多的生物
体和其它物质，地球又是太阳系中的一颗行星，而太阳系只是银河系中的一个星系；故ABD错误、C正确。
故选C。
三、填空题
9．（2021·江苏苏州市·八年级期末）许多太阳能电池的表面多为深色，这是因为______。在这个过程中，
光能转化成了______。
【答案】深色可以吸收更多的光 电能
【详解】
[1][2]太阳能电池吸收光能转化为电能，太阳能电池吸收的光越多转化为的电能就越多，所以太阳能电池的
表面多为深色，这是因为深色的能吸收更多的光。
10．（2021·陕西宝鸡市·九年级期末）打开香皂盒会闻到香味，这是_______现象。将两个铅柱底削平、削
试卷第4页，总9页干净，紧压在一起，它们就结合起来了，说明分子间存在_________。太阳是一个巨大的能源，直接利用
太阳能不会污染环境。围绕地球运转的通信卫星，其两翼安装的太阳电池板，能把太阳能直接转化成
_______能供通信卫星使用。
【答案】扩散 引力 电
【详解】
[1]打开香皂盒会闻到香味，这是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。太阳是一个巨大的能源，直
接利用太阳能不会污染环境。
[2]分子间存在引力与斥力，将两个铅柱底削平、削干净，紧压在一起，它们就结合起来了，说明分子间存
在引力。
[3]通信卫星工作需要电能，围绕地球运转的通信卫星，其两翼安装的太阳电池板，能把太阳能直接转化成
电能供通信卫星使用。
11．（2020·北京师范大学庆阳实验学校九年级期末）能源是社会发展的宝贵资源，若将能源分为可再生能
源和不可再生能源，则太阳能属于__________能源。太阳辐射能量主要来自太阳内部的__________反应
（选填“聚变”或“裂变”）。某款太阳能热水器，水箱内有 的水。在阳光照射下，水的温度升高
了 ，如果这些热量由煤气灶燃烧煤气来提供，需要燃烧煤气 ，求煤气灶的效率是__________，
（水的比热容为 ），煤气的热值为 ）
【答案】可再生 聚变 16%
【详解】
[1]可以长期提供或可以再生的能源属于可再生能源，故太阳能属于可再生能源。
[2]太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应。
[3]水箱中水吸收的热量
煤气完全燃烧释放的热量
Q =m q=1.25kg×4.2×107J/kg=5.25×107J
放 煤气
煤气灶的效率
试卷第5页，总9页四、计算题
12．（2019·浙江杭州市·九年级其他模拟）随着人们环保意识的提高，“风光互补路灯”（如图所示）得
到了广泛的应用。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发
电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用，为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般
充电至90%左右即停止充电。放电余留20%左右即停止电能输出。下表为某型号风光互补路灯系统配置方
案的相关参数∶
风力发电机 太阳能电池组件
最小启动风速 1.0m/s 太阳能电池 180W
最小充电风速 3.0m/s 太阳能转换效率 15%
最大限制风速 12.0m/s 蓄电池 400A*h 12V
最大输出功率 400W 大功率LED路灯 80W 12V
(1)若遇到阴天并且无风，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？
(2)若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率
达到180W，则当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？
(3)当风速为6.0m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W。在这种风速下，持续光照12h，蓄电池的电量
也只由20%充到70%。求此过程中太阳能电池板发电的平均功率。
【答案】(1) 42h；(2)240W；(3)150W
【详解】
(1)充电至90%左右即停止充电，放电余留20%左右即停止电路输出。蓄电池的供电容量
W=UQ=12V×400A•h×（90%-20%）=12V×400A×3600s×（90%-20%）=1.2096×107J
由 得可供灯具正常发光时间
试卷第6页，总9页(2)太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，所以太阳能电
池板每1m2发电功率为
由表格数据可知
15%P =P
太 电
所以1m2范围内太阳能电池板所接受太阳辐射的最大功率
(3)蓄电池的电量由20%充到70%
W′=12V×400A•h×（70%-20%）=12V×400A×3600s×（70%-20%）=8.64×106J
由 得，风力发电机发电为
W =P t=50W×12×3600s=2.16×106J
电机 电机
太阳能电池板发电
W =W′-W =8.64×106J-2.16×106J=6.48×106J
太阳能 电机
所以发电功率
答：(1)仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光42h；
(2)当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接受太阳辐射的最大功率为240W；
(3)当风速6.0m/s时，持续光照12h，太阳能电池板发电的平均功率为150W。
五、综合题
13．（2021·广东佛山市·九年级期末）如图所示，是某高速出口的一排风光互补路灯，它成了一道靓丽的
风景。风光互补路灯系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时
通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中供路灯照明使用。为了节能该路灯采用LED灯照明。
蓄电池充满电后不再充电，使用时放电至余留20%停止电能输出，可使蓄电池使用寿命更为长久。下表为
某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，
蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发
试卷第7页，总9页电机的输出功率。
太阳能电池板 风力发电机 蓄电池 LED灯
电池板的 最大限制
0.5 12.0m/s 电池容量 150A·h 额定电压 24V
总面积 风速
光电转化 最大输出
20% 400W 额定电压 12V 额定功率 60W
效率 功率
(1)太阳能和风能是一种清洁的、______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
(2)风力发电机是根据______原理发电的，利用风力发电时，是将风能转化为______。
(3)LED灯是利用______（选填“导体”或“绝缘体”或“半导体”）材料制成。
(4)当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出功率为______W。
(5)已知风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比，若风力发电机的输出功率为50W，此时风速为
______m/s。
(6)充满电的蓄电池以额定电压对外供电，输出功率为100W时，为使蓄电池的使用寿命更为长久，持续供
电的时间不能超过______h。
【答案】可再生 电磁感应 电能 半导体 100 6 14.4
【详解】
(1)[1]像水能、风能、太阳能、生物质能等都是能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源。
(2)[2][3]风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机发电，把风的机械能转化为电能，这是电磁感应现象。
(3)[4]LED是利用半导体材料制成的。
(4)[5]太阳能电池板的输出功率
(5)[6]风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比，即P=kv3，由表格数据可知，发电机的最大输出
功率为400W、最大限制风速为12.0m/s，则
解得
试卷第8页，总9页由P=kv3可得，风力发电机的输出功率为50W时的风速
(6)[7]充满电的蓄电池以额定电压对外供电，输出功率为100W时，输出电流
由题知，使用时放电至余留20%停止电能输出，则放电量
放电时间
试卷第9页，总9页
