第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展考點1能源的分類能源：為人們提供能量的物質資源。(1)按轉換條件分一次能源：自然界中天然形成的能源。如____、______、________、太陽能、核能、水能、風能、地熱能、海洋能、潮汐能等。二次能源：由一次能源經人工方法轉換來的能源。如煤氣、汽油、柴油、電、酒精等等。(2)按性質分可再生能源：能重復產生的天然能源。如______能、____能、______能、海洋能、潮汐能等。不可再生能源：短期內不可重復產生的天然能源。如____、______、________?？键c2核能(1)原子的結構原子由__________和__________組成，原子核由質子和中子構成，質子帶一個單位正電荷，中子不帶電。(2)核能原子核在發(fā)生改變時會釋放出巨大的能量——核能，又稱原子能。獲得核能有兩種途徑：一種是由原子核的裂變釋放出的______能；另一種是原子核的聚變釋放出的______能。(3)核裂變核裂變是指一個重原子核分裂成兩個或多個中等質量的原子核，引起鏈式反應，從而釋放出巨大的能量的過程。1kg鈾235全部裂變放出的能量相當于2500t標準煤完全燃燒放出的能量。(4)核聚變輕原子核結合成較重原子核的現(xiàn)象叫聚變，聚變時也會放出巨大的核能。(5)核能的利用核反應堆：核電站的核心裝置。反應：核裂變鏈式反應。核燃料：低濃度鈾或天然鈾。能的轉化：____能→____能→______能→____能?？键c3太陽能及其利用太陽能的優(yōu)點。如：普遍，不需要開采和運輸，______、__________等。直接利用太陽能有兩種途徑：把太陽能轉化為______以供應用。如太陽爐、太陽能熱水器、太陽能發(fā)電站。通過光電轉換裝置把太陽能直接轉化為______。如太陽能電池?？键c4能源與可持續(xù)發(fā)展21世紀的能源趨勢21世紀的能源趨勢有以下特點：①由于世界人口的急劇增加和經濟的快速發(fā)展，能源的消耗持續(xù)、迅速增長；②人類的主要能源仍是____________，它屬于不可再生能源。能源消耗對環(huán)境的影響人類在耗用各種能源時，不可避免地對環(huán)境造成了影響：大量燃燒化石能源勢必造成__________和__________的加??；欠發(fā)達國家對柴薪能源的過分依靠，加劇了水土流失和沙漠化。未來的理想能源(1)未來的理想能源必須滿足的條件第一，必須__________，可以保證長期使用；第二，必須__________，可以保證多數(shù)人用得起；第三，相關技術必須______，可以保證大規(guī)模使用；第四，必須足夠______、______，可以保證不會嚴重影響環(huán)境。(2)未來可能廣泛利用的能源主要有：______能、____能(可控核聚變)、______能、______能、________等。自主測試1．地球內部蘊藏著石油、煤、天然氣等物質，這些物質是人類生產和生活的主要能源，它們都屬于________再生能源，因此要科學地開發(fā)和合理地利用這些能源。2．如圖為核電站發(fā)電流程圖。在核電站發(fā)電過程中，能量轉化的先后順序是()A．核能，化學能，機械能，電能 B．核能，機械能，內能，電能C．核能，內能，機械能，電能 D．核能，內能，化學能，電能3．利用太陽能的方式之一是用太陽電池把______能轉化成______能；另一種方式是用集熱器加熱。從改變物體內能的途徑來看，太陽能熱水器是通過________來增加水的內能，一臺太陽能熱水器儲有300kg的水，若水溫從20℃升到70℃，這些水吸收了________J的熱量?！菜谋葻崛荨?03J/(kg·℃)〕4．如圖所示是太陽能LED照明路燈，它主要由太陽能電池板、LED燈頭等部分構成。LED是一種發(fā)光二極管，通過電流可以把電能直接轉化成______能。太陽能清潔無污染，是在太陽內部氫原子核發(fā)生______(選填“裂變”或“聚變”)時釋放出的核能。重難突破1．巧解能源的分類問題對于能源問題，一般考查能源的分類問題。能源的分類方法很多：按產生方式分為一次能源和二次能源；按時間和開發(fā)情況可分為常規(guī)能源和新能源。煤、石油、天然氣這些化石能源以及核能使用后很難得到補充，屬于不可再生能源；風能、水能、太陽能使用后可以得到補充，屬于可再生能源。解答此類問題的關鍵在于牢記定義，正確認識常見能源的分類?！纠?】以下能源屬于可再生能源的是()A．風能B．石油C．煤D．核能方法歸納根據(jù)不可再生能源和可再生能源的概念進行分析。有些能源越用越少，短期內不可能從自然界得到補充，屬于不可再生能源；有些能源可以在自然界中源源不斷地得到，屬于可再生能源。2．能源的利用綜合題解法探究以能源為切入點的綜合計算問題主要涉及以下幾個方面：能源的分類、能量的轉化、能源問題、環(huán)境污染問題等。以太陽能的利用為載體的綜合：一是以太陽能熱水器為載體的太陽能的轉化、熱量公式和電能的綜合；二是以太陽能電池的應用為載體的光電轉換。電學和力學的綜合，主要運用熱量公式Q＝cmΔt、W＝Pt、功的公式W＝Fs和效率公式η＝eq\f(Q有用,Q總)×100%或η＝eq\f(W有用,W總)×100%求解?！纠?】使用太陽能汽車是開發(fā)新能源的途徑之一。有一款太陽能汽車，太陽光照射到該車電池板上的總功率為8×103W時，電池產生的電壓是120V，該電壓對車上電動機提供的電流是10A。問：(1)此時電動機每分鐘消耗的電能是多少焦耳？(2)電動機線圈的電阻為4Ω，這種情況下，太陽能汽車將太陽能轉化為電動機機械能的效率多大？(機械摩擦忽略不計)(3)使用太陽能有許多優(yōu)點，但也有不足之處。請你寫出使用太陽能的優(yōu)點和不足之處各一點。方法歸納能源的效率問題，關鍵是分清哪是有效利用的能量，哪是總能量。易錯剖析：易錯點能量轉化和轉移的方向性與能量守恒的關系【例3】下列說法正確的是()A．既然能量是守恒的，那么任何能量我們都可以利用B．能量是守恒的，所以我們有用不盡的能量C．在能量的轉化和轉移過程中，雖然能量的總量保持不變，但有些能量卻是無法利用的D．以上說法都不對1．能源、信息和材料是現(xiàn)代社會發(fā)展的三大支柱。關于能源、信息和材料，下列說法正確的是()A．太陽能是不可再生能源B．雷達是利用電磁波進行定位和導航的C．衛(wèi)星通信、移動通信是利用超聲波傳遞信息D．LED燈的核心元件發(fā)光二極管是由超導材料制成的2．“低碳生活”是指減少能源消耗、節(jié)約資源，從而降低二氧化碳排放，保護環(huán)境，“低碳生活”讓我們生活更美好。下列符合“低碳生活”這一主題的做法是()A．用一次性塑料袋代替布袋購物 B．使用一次性筷子，講究公共衛(wèi)生C．大力發(fā)展風力發(fā)電，減少火力發(fā)電 D．增加私家車用量，提高生活質量3．下列有關能量轉化或轉移的說法中正確的是()A．電動機通過熱傳遞的方式將電能轉化為機械能B．古人鉆木取火是通過做功將機械能轉化為內能C．內燃機是通過做功的方式將機械能轉化為內能D．冷天搓手感到手掌發(fā)熱，這是通過熱傳遞的方式將機械能轉移為內能4．2011年11月3日凌晨，“神舟”八號和“天宮”一號第一場成功對接，“天宮”一號兩側太陽能電池板將太陽能轉化為電能。太陽能屬于________________(選填“可再生能源”或“不可再生能源”)。5．2012年4月1日，廣深高鐵與武廣高鐵連線運營。已知高鐵列車行駛的速度約為350km/h，從株洲乘高鐵列車直達深圳只需3h，則株洲與深圳的距離約為________km。高鐵列車行駛時由電網供電，把電能轉化為__________能。6．如圖所示是婁底珠山公園的太陽能路燈，燈桿頂端是太陽能電池板，它能將太陽能轉化為電能，并向燈桿下方的蓄電池充電，供夜晚路燈照明。若在一定時間內，太陽光輻射到該太陽能電池板上的能量為×107J，這些能量經轉化后，可供額定功率為30W的路燈正常工作70h，那么該太陽能路燈的能量轉化效率是______%。1．下列能源中屬于可再生能源的是()A．太陽能B．石油 C．天然氣 D．煤炭2．關于能源的利用，下列說法正確的是()A．大量使用石油產品會造成大氣污染，所以應該停止開采石油B．和平利用核能特別要注意防止核泄漏，以免造成環(huán)境污染C．修筑攔河壩建造水電站利用水能發(fā)電，有百利而無一害D．天然氣是一種清潔能源，人類可以無窮無盡地開發(fā)3．下列關于放射現(xiàn)象、原子核和核能的說法中，正確的是()A．通過對放射現(xiàn)象的研究，物理學家確認，原子核由質子和電子組成B．放射性有著廣泛的應用，但是強劑量或長時間的輻射對人體有害C．目前的核電站是利用核聚變釋放的核能來發(fā)電的D．核聚變的原料“鈾”在地球上的儲量非常有限4．福州江濱大道繽紛園入口處，安裝了兩盞“風光互補”景觀節(jié)能燈，如圖所示，它“頭頂”小風扇，“肩扛”太陽能電池板。關于節(jié)能燈的設計解釋合理的是()A．太陽能電池板是將太陽能轉化為電能B．小風扇是用來給太陽能電池板散熱的C．小風扇是風力發(fā)電機，將電能轉化為機械能D．蓄電池在夜晚放電時，將電能轉化為化學能5．能源、信息和材料是現(xiàn)代社會發(fā)展的三大支柱。關于能源、信息和材料，下列說法錯誤的是()A．在倡導“節(jié)能環(huán)保”“低碳生活”的今天，人類特別重視太陽能的利用B．超導材料可應用于電飯鍋和遠距離輸電線C．衛(wèi)星導航在傳遞信息過程中主要依靠電磁波D．光纖具有抗干擾、信號衰減小的特點，適用于遠距離、大容量信息傳輸6．在石油、木柴、太陽能中，有可能成為今后的理想能源的是____，大量耗用會造成水土流失和沙漠化的是______。7．目前釋放核能的方式有兩種：一是使原子核裂變，二是使原子核______。1938年，科學家首次用________(選填“電子”“中子”或“質子”)轟擊比較大的原子核，使其發(fā)生裂變，變成兩個中等大小的原子核，同時釋放出巨大的能量。1kg鈾全部裂變釋放的能量超過2000t煤完全燃燒時釋放的能量。如果煤的熱值3×109J/kg，那么1kg鈾全部裂變釋放的能量至少為________J。8．為發(fā)展“低碳”經濟，很多地區(qū)采用風力發(fā)電。風能屬于__________能源(選填“可再生”或“不可再生”)；若風力發(fā)電機一天發(fā)電×109J，這相當于完全燃燒________kg的煤放出的熱量。(煤的熱值為3×107J/kg)第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展【例1】解析：煤炭、石油、天然氣等化石能源，能源在使用時越用越少，短期內不可能從自然界得到補充，屬于不可再生能源。答案：A【例2】解析：(1)t＝1min＝60sW電＝UIt＝120V×10A×60s＝×104J。(2)P電＝UI＝120V×10A＝1200WP熱＝I2R＝(10A)2×4Ω＝400WP機械＝P電－P熱＝1200W－400W＝800Wη＝eq\f(P機械,P太陽)×100%＝eq\f(800W,8×103W)×100%＝10%。(3)優(yōu)點：清潔無污染；取之不盡，用之不竭；不受地域限制等。缺點：能量密度?。谎b置占用面積大；成本高；效率低；獲取能量受四季、晝夜、陰晴條件限制等。答案：(1)×104J(2)10%(3)優(yōu)點：清潔無污染；取之不盡，用之不竭；不受地域限制等。缺點：能量密度??；裝置占用面積大；成本高；效率低；獲取能量受四季、晝夜、陰晴條件限制等?！纠?】錯解：A或B錯因：易錯選A或B，以能量守恒為依據(jù)，認為各種形式的能量之間可以相互轉化，不同物體之間可以發(fā)生能量轉移，從而得出什么能量都可以利用的錯誤結論。解析：自然界存在著各種形式的能，能量可以從一個物體轉移到另一個物體，不同形式能量間相互轉化，能量的利用過程就是能量的轉化和轉移過程，但能量的轉移、轉化都是有方向性的，不是什么能量都可以利用。答案：C參考答案考點1(1)煤石油天然氣(2)太陽風水煤石油天然氣考點2(1)原子核核外電子(2)裂變聚變(5)核內機械電考點3無污染能量巨大內能電能考點4化石能源空氣污染溫室效應(1)足夠豐富足夠便宜成熟安全清潔(2)太陽核地熱潮汐可燃冰導學必備知識自主測試1．解析：石油、煤、天然氣等物質會越用越少，不可能在短期內從自然界中得到補充，所以它們屬于不可再生能源。答案：不可2．C由題圖可知，在核電站發(fā)電過程中，首先核能轉化為內能，然后內能轉化為蒸汽輪機的機械能，最后蒸汽輪機帶動發(fā)電機轉動，由機械能轉化為電能。所以正確的選項是C。3．解析：太陽能電池把太陽能轉化為電能；太陽能熱水器是通過熱傳遞的方式增加水的內能；水吸收的熱量Q吸＝c水m(t－t0)＝×103J/(kg·℃)×300kg×(70℃－20℃)＝×107J。答案：太陽電熱傳遞×1074．解析：LED是一種發(fā)光二極管，通過電流可以把電能直接轉化成光能；在太陽內部，氫原子核在超高溫下發(fā)生聚變，釋放出巨大的核能。答案：光聚變品鑒經典考題1．BA項，太陽能能從自然界里源源不斷地得到，是可再生能源；B項，雷達就是利用電磁波的發(fā)射、傳播、反射、接收來工作的；C項，移動電話、衛(wèi)星通信都是利用電磁波傳遞信息的；D項，發(fā)光二極管是由半導材料制成的。2．C所謂“低碳生活”就是把生活作息時間中所耗用的能量盡量減少，從而減低二氧化碳的排放量。用一次性塑料袋、使用一次性筷子、增加私家車用量增加了能量的消耗，不符合低碳生活的要求。3．B電動機工作時，消耗了電能，得到了機械能，是通過做功將電能轉化為機械能；人鉆木取火是消耗了機械能，得到了內能，是通過做功的方式將機械能轉化為內能的；內燃機工作時是將燃料燃燒釋放出的內能通過燃氣膨脹對外做功，轉化成機械能；冷天搓手感到手掌發(fā)熱，是通過克服摩擦做功將機械能轉化為內能。4．答案：可再生能源5．解析：已知高鐵列車行駛的速度和所用的時間，利用s＝vt得出s＝vt＝350km/h×3h＝1050km；高鐵列車行駛時由電網供電，因此消耗了電能，但是列車高速行駛，得到了機械能，把電能轉化為了機械能。答案：1050機械6．解析：路燈的額定功率是30W，工作的時間是t＝70h＝×105s，所以路燈消耗的電能為：W＝Pt＝30W××105s＝×106J；太陽能路燈的能量轉化功率為：η＝eq\f(W燈,W)×100%＝eq\f×106J,×107J)×100%＝28%。答案：28研習預測試題1．A石油、天然氣和煤炭是埋藏在地下的動植物遺體經千百萬年地質變化而形成的，不可能在短期內得到補充，屬于不可再生能源，而太陽能是可再生能源，A選項正確。2．B石油現(xiàn)在還是主要的能源，選項A中停止開采石油不合理，可以