第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展考點(diǎn)1能源的分類能源：為人們提供能量的物質(zhì)資源。(1)按轉(zhuǎn)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(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、潮汐能等。二次能源：由一次能源?jīng)人工方法轉(zhuǎn)換來的能源。如煤氣、汽油、柴油、電、酒精等等。(2)按性質(zhì)分可再生能源：能重復(fù)產(chǎn)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(nèi)不可重復(fù)產(chǎn)生的天然能源。如____、______、________。考點(diǎn)2核能(1)原子的結(jié)構(gòu)原子由__________和__________組成，原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，質(zhì)子帶一個(gè)單位正電荷，中子不帶電。(2)核能原子核在發(fā)生改變時(shí)會(huì)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(gè)重原子核分裂成兩個(gè)或多個(gè)中等質(zhì)量的原子核，引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，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(dāng)于2500t標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒放出的能量。(4)核聚變輕原子核結(jié)合成較重原子核的現(xiàn)象叫聚變，聚變時(shí)也會(huì)放出巨大的核能。(5)核能的利用核反應(yīng)堆：核電站的核心裝置。反應(yīng)：核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。核燃料：低濃度鈾或天然鈾。能的轉(zhuǎn)化：____能→____能→______能→____能?？键c(diǎn)3太陽能及其利用太陽能的優(yōu)點(diǎn)。如：普遍，不需要開采和運(yùn)輸，______、__________等。直接利用太陽能有兩種途徑：把太陽能轉(zhuǎn)化為______以供應(yīng)用。如太陽爐、太陽能熱水器、太陽能發(fā)電站。通過光電轉(zhuǎn)換裝置把太陽能直接轉(zhuǎn)化為______。如太陽能電池?？键c(diǎn)4能源與可持續(xù)發(fā)展21世紀(jì)的能源趨勢21世紀(jì)的能源趨勢有以下特點(diǎn)：①由于世界人口的急劇增加和經(jīng)濟(jì)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(shí)，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?。磺钒l(fā)達(dá)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(guān)技術(shù)必須______，可以保證大規(guī)模使用；第四，必須足夠______、______，可以保證不會(huì)嚴(yán)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(nèi)部蘊(yùn)藏著石油、煤、天然氣等物質(zhì)，這些物質(zhì)是人類生產(chǎn)和生活的主要能源，它們都屬于________再生能源，因此要科學(xué)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(zhuǎn)化的先后順序是()A．核能，化學(xué)能，機(jī)械能，電能 B．核能，機(jī)械能，內(nèi)能，電能C．核能，內(nèi)能，機(jī)械能，電能 D．核能，內(nèi)能，化學(xué)能，電能3．利用太陽能的方式之一是用太陽電池把______能轉(zhuǎn)化成______能；另一種方式是用集熱器加熱。從改變物體內(nèi)能的途徑來看，太陽能熱水器是通過________來增加水的內(nèi)能，一臺太陽能熱水器儲(chǔ)有300kg的水，若水溫從20℃升到70℃，這些水吸收了________J的熱量。〔水的比熱容×103J/(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(gòu)成。LED是一種發(fā)光二極管，通過電流可以把電能直接轉(zhuǎn)化成______能。太陽能清潔無污染，是在太陽內(nèi)部氫原子核發(fā)生______(選填“裂變”或“聚變”)時(shí)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(chǎn)生方式分為一次能源和二次能源；按時(shí)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(bǔ)充，屬于不可再生能源；風(fēng)能、水能、太陽能使用后可以得到補(bǔ)充，屬于可再生能源。解答此類問題的關(guān)鍵在于牢記定義，正確認(rèn)識常見能源的分類?！纠?】以下能源屬于可再生能源的是()A．風(fēng)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(jìn)行分析。有些能源越用越少，短期內(nèi)不可能從自然界得到補(bǔ)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(diǎn)的綜合計(jì)算問題主要涉及以下幾個(gè)方面：能源的分類、能量的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化、熱量公式和電能的綜合；二是以太陽能電池的應(yīng)用為載體的光電轉(zhuǎn)換。電學(xué)和力學(xué)的綜合，主要運(yùn)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(shí)，電池產(chǎn)生的電壓是120V，該電壓對車上電動(dòng)機(jī)提供的電流是10A。問：(1)此時(shí)電動(dòng)機(jī)每分鐘消耗的電能是多少焦耳？(2)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為4Ω，這種情況下，太陽能汽車將太陽能轉(zhuǎn)化為電動(dòng)機(jī)機(jī)械能的效率多大？(機(jī)械摩擦忽略不計(jì))(3)使用太陽能有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有不足之處。請你寫出使用太陽能的優(yōu)點(diǎn)和不足之處各一點(diǎn)。方法歸納能源的效率問題，關(guān)鍵是分清哪是有效利用的能量，哪是總能量。易錯(cuò)剖析：易錯(cuò)點(diǎn)能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性與能量守恒的關(guān)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(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)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(huì)發(fā)展的三大支柱。關(guān)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(dá)是利用電磁波進(jìn)行定位和導(dǎo)航的C．衛(wèi)星通信、移動(dòng)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(dǎo)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(hù)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(fēng)力發(fā)電，減少火力發(fā)電 D．增加私家車用量，提高生活質(zhì)量3．下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的說法中正確的是()A．電動(dòng)機(jī)通過熱傳遞的方式將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B．古人鉆木取火是通過做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．內(nèi)燃機(jī)是通過做功的方式將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)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(jī)械能轉(zhuǎn)移為內(nèi)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(cè)太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)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(yùn)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(dá)深圳只需3h，則株洲與深圳的距離約為________km。高鐵列車行駛時(shí)由電網(wǎng)供電，把電能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shí)間內(nèi)，太陽光輻射到該太陽能電池板上的能量為×107J，這些能量經(jīng)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)于能源的利用，下列說法正確的是()A．大量使用石油產(chǎn)品會(huì)造成大氣污染，所以應(yīng)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(guān)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(xué)家確認(rèn)，原子核由質(zhì)子和電子組成B．放射性有著廣泛的應(yīng)用，但是強(qiáng)劑量或長時(shí)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(chǔ)量非常有限4．福州江濱大道繽紛園入口處，安裝了兩盞“風(fēng)光互補(bǔ)”景觀節(jié)能燈，如圖所示，它“頭頂”小風(fēng)扇，“肩扛”太陽能電池板。關(guān)于節(jié)能燈的設(shè)計(jì)解釋合理的是()A．太陽能電池板是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能B．小風(fēng)扇是用來給太陽能電池板散熱的C．小風(fēng)扇是風(fēng)力發(fā)電機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．蓄電池在夜晚放電時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能5．能源、信息和材料是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的三大支柱。關(guān)于能源、信息和材料，下列說法錯(cuò)誤的是()A．在倡導(dǎo)“節(jié)能環(huán)?！薄暗吞忌睢钡慕裉欤祟愄貏e重視太陽能的利用B．超導(dǎo)材料可應(yīng)用于電飯鍋和遠(yuǎn)距離輸電線C．衛(wèi)星導(dǎo)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(diǎn)，適用于遠(yuǎn)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(huì)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(xué)家首次用________(選填“電子”“中子”或“質(zhì)子”)轟擊比較大的原子核，使其發(fā)生裂變，變成兩個(gè)中等大小的原子核，同時(shí)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(shí)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(jīng)濟(jì)，很多地區(qū)采用風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)能屬于__________能源(選填“可再生”或“不可再生”)；若風(fēng)力發(fā)電機(jī)一天發(fā)電×109J，這相當(dāng)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(shí)越用越少，短期內(nèi)不可能從自然界得到補(bǔ)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(jī)械＝P電－P熱＝1200W－400W＝800Wη＝eq\f(P機(jī)械,P太陽)×100%＝eq\f(800W,8×103W)×100%＝10%。(3)優(yōu)點(diǎn)：清潔無污染；取之不盡，用之不竭；不受地域限制等。缺點(diǎn)：能量密度小；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。答案：(1)×104J(2)10%(3)優(yōu)點(diǎn)：清潔無污染；取之不盡，用之不竭；不受地域限制等。缺點(diǎn)：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(cuò)解：A或B錯(cuò)因：易錯(cuò)選A或B，以能量守恒為依據(jù)，認(rèn)為各種形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，不同物體之間可以發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，從而得出什么能量都可以利用的錯(cuò)誤結(jié)論。解析：自然界存在著各種形式的能，能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，不同形式能量間相互轉(zhuǎn)化，能量的利用過程就是能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程，但能量的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)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(diǎn)1(1)煤石油天然氣(2)太陽風(fēng)水煤石油天然氣考點(diǎn)2(1)原子核核外電子(2)裂變聚變(5)核內(nèi)機(jī)械電考點(diǎn)3無污染能量巨大內(nèi)能電能考點(diǎn)4化石能源空氣污染溫室效應(yīng)(1)足夠豐富足夠便宜成熟安全清潔(2)太陽核地?zé)岢毕扇急鶎?dǎo)學(xué)必備知識自主測試1．解析：石油、煤、天然氣等物質(zhì)會(huì)越用越少，不可能在短期內(nèi)從自然界中得到補(bǔ)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(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后內(nèi)能轉(zhuǎn)化為蒸汽輪機(jī)的機(jī)械能，最后蒸汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。所以正確的選項(xiàng)是C。3．解析：太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為電能；太陽能熱水器是通過熱傳遞的方式增加水的內(nèi)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(zhuǎn)化成光能；在太陽內(nèi)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(jīng)典考題1．BA項(xiàng)，太陽能能從自然界里源源不斷地得到，是可再生能源；B項(xiàng)，雷達(dá)就是利用電磁波的發(fā)射、傳播、反射、接收來工作的；C項(xiàng)，移動(dòng)電話、衛(wèi)星通信都是利用電磁波傳遞信息的；D項(xiàng)，發(fā)光二極管是由半導(dǎo)材料制成的。2．C所謂“低碳生活”就是把生活作息時(shí)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(dòng)機(jī)工作時(shí)，消耗了電能，得到了機(jī)械能，是通過做功將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；人鉆木取火是消耗了機(jī)械能，得到了內(nèi)能，是通過做功的方式將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的；內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)是將燃料燃燒釋放出的內(nèi)能通過燃?xì)馀蛎泴ν庾龉?，轉(zhuǎn)化成機(jī)械能；冷天搓手感到手掌發(fā)熱，是通過克服摩擦做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)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(shí)間，利用s＝vt得出s＝vt＝350km/h×3h＝1050km；高鐵列車行駛時(shí)由電網(wǎng)供電，因此消耗了電能，但是列車高速行駛，得到了機(jī)械能，把電能轉(zhuǎn)化為了機(jī)械能。答案：1050機(jī)械6．解析：路燈的額定功率是30W，工作的時(shí)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(zhuǎn)化功率為：η＝eq\f(W燈,W)×100%＝eq\f×106J,×107J)×100%＝28%。答案：28研習(xí)預(yù)測試題1．A石油、天然氣和煤炭是埋藏在地下的動(dòng)植物遺體經(jīng)千百萬年地質(zhì)變化而形成的，不可能在短期內(nèi)得到補(bǔ)充，屬于不可再生能源，而太陽能是可再生能源，A選項(xiàng)正確。2．B石油現(xiàn)在還是主要的能源，選項(xiàng)A中停止開采石油不合理，可以