能源與可持續(xù)發(fā)展知識點(diǎn)：能源與可持續(xù)發(fā)展一、能量守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變．這個規(guī)律叫作能量守恒定律．二、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性1．能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的．2．能量耗散(1)能量耗散的概念：燃料燃燒時一旦把熱量釋放出去，就不會再次自動聚集起來供人類重新利用．電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能又通過燈泡轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能，我們很難把這些散失的能量收集起來重新利用．(2)能量品質(zhì)降低：能量耗散雖然不會導(dǎo)致能量總量的減少，卻會導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低，從便于利用的能源變成不便于利用的能源．(3)能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性．三、能源的分類與應(yīng)用1．可再生能源：在自然界中可以再生的能源，如：水能、風(fēng)能、潮汐能等．2．不可再生能源：自然界中無法在短時間內(nèi)再生的能源，如：煤炭、石油、天然氣等．3．我國在能源的開發(fā)利用方面，有以下幾種發(fā)電方式：太陽能發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、核能發(fā)電．四、能源與社會發(fā)展1．人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期，即柴薪時期、煤炭時期、石油時期．2．人類社會可持續(xù)發(fā)展的核心是追求發(fā)展與資源、環(huán)境的平衡．人類要樹立新的能源安全觀，轉(zhuǎn)變能源的供需模式：既要提倡節(jié)能，又要發(fā)展可再生能源以及天然氣、清潔煤和核能等清潔能源．技巧點(diǎn)撥一、能量的轉(zhuǎn)化與守恒1．自然界中不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，一種形式的能量減少一定伴隨著其他形式的能量增加，能量的總量保持不變．2．能量守恒定律的適用范圍能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是在各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律．3．能量守恒定律的表達(dá)式(1)E初＝E末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和．(2)ΔE增＝ΔE減，某些能量的增加量等于其他能量的減少量．4．應(yīng)用步驟(1)明確研究對象及研究過程；(2)明確該過程中，哪些形式的能量在變化；(3)確定參與轉(zhuǎn)化的能量中，哪些能量增加，哪些能量減少；(4)列出增加的能量和減少的能量之間的守恒式(或初、末狀態(tài)能量相等的守恒式)．二、能源的分類與應(yīng)用1．地球上的絕大部分能源來源于太陽的輻射能2．能源的分類(1)可再生能源：自然界可以源源不斷地提供，或在自然界中可以再生，如：水能、風(fēng)能、潮汐能．(2)不可再生能源：自然界無法在短時間內(nèi)再生，如：煤炭、石油、天然氣．三、能源與社會發(fā)展1．能源的重要性：能源是社會存在與發(fā)展永遠(yuǎn)不可或缺的必需品，是國民經(jīng)濟(jì)運(yùn)動的物質(zhì)基礎(chǔ)，它與材料、信息構(gòu)成現(xiàn)代社會的三大支柱．2．能源和環(huán)境污染(1)溫室效應(yīng)：石油、煤炭的燃燒增加了大氣中二氧化碳的含量，由于二氧化碳對長波的輻射有強(qiáng)烈的吸收作用，且像暖房的玻璃一樣，只準(zhǔn)太陽光的熱輻射進(jìn)來，不讓室內(nèi)長波熱輻射出去，使地球氣溫上升，這種效應(yīng)叫溫室效應(yīng)．溫室效應(yīng)造成的影響：溫室效應(yīng)使兩極的冰雪融化，海平面上升，淹沒沿海城市，使海水倒流入河流，從而使耕地鹽堿化；溫室效應(yīng)使全球降水量變化，影響氣候和植被變化，影響人體健康．(2)酸雨：酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪或其他形式的大氣降水．形成酸雨的主要原因是燃燒煤炭和石油，以及工業(yè)生產(chǎn)等釋放到大氣中的二氧化硫等物質(zhì)使雨水酸度升高，形成“酸雨”，腐蝕建筑物、酸化土壤．(3)光化學(xué)煙霧：內(nèi)燃機(jī)工作時的高溫使空氣和燃料中的多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氮的氧化物和碳?xì)浠衔铮@些化合物在大氣中受到紫外線的照射，產(chǎn)生二次污染物質(zhì)——光化學(xué)煙霧．這些物質(zhì)有毒，能引起人的多種疾病．另外，常規(guī)能源燃燒時產(chǎn)生的浮塵也是一種污染物．例題精練1．（嘉興二模）為了更好地利用自然資源，某地區(qū)利用風(fēng)力發(fā)電為當(dāng)?shù)厣钌a(chǎn)提供電能，如圖所示。已知該地區(qū)的風(fēng)速約為10m/s，空氣的密度為約1.3kg/m3。若使風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動的風(fēng)通過的截面積約為400m2，且風(fēng)能的25%可轉(zhuǎn)化為電能，則發(fā)電功率約為（）A．6.5×104W B．1.3×105W C．2.6×105W D．1.04×106W2．（孝南區(qū)校級月考）如圖所示為風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)力帶動葉片轉(zhuǎn)動，葉片再帶動轉(zhuǎn)子（磁極）轉(zhuǎn)動，使定子（線圈，不計電阻）中產(chǎn)生感應(yīng)電流，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能向電能的轉(zhuǎn)化。若葉片長為l，設(shè)定的額定風(fēng)速為v，空氣的密度為ρ，額定風(fēng)速下發(fā)電機(jī)的輸出功率為P，則風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為（）A． B． C． D．隨堂練習(xí)1．（普陀區(qū)二模）物體在豎直方向上分別做勻速上升、加速上升和減速上升三種運(yùn)動。下列說法正確的是（）A．勻速上升機(jī)械能不變 B．加速上升機(jī)械能增加 C．減速上升機(jī)械能一定減小 D．上升過程機(jī)械能一定增加2．（福建學(xué)業(yè)考試）下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法中正確的是（）A．電燈主要是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 B．電風(fēng)扇主要是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 C．電熱水器主要是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 D．太陽能熱水器主要是將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能3．（寶山區(qū)校級期中）下列能源中，不是“可再生能源”的是（）A．太陽能 B．潮汐能 C．風(fēng)能 D．天然氣綜合練習(xí)一．選擇題（共14小題）1．（諸暨市期末）三峽水電站是我國最大的水力發(fā)電站，平均水位落差約為100m，每秒約有1×104m3的水用來發(fā)電，水的重力勢能約有20%轉(zhuǎn)化為電能，水的密度為1.0×103kg/m2．火電廠每發(fā)一度電大約需要耗標(biāo)準(zhǔn)煤為0.3kg，同時排放二氧化碳為1kg。關(guān)于三峽水電站，下列說法正確的是（）A．發(fā)電平均功率約為2×1012W B．每天的發(fā)電量約為4.8×107kW?h C．相比于同功率的火電廠，每天約可減少煤炭消耗2×106kg D．相比于同功率的火電廠，每天約可減少二氧化碳排放4.8×106kg2．（廣東學(xué)業(yè)考試）關(guān)于家用電器工作時發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的描述，下列說法正確的是（）A．電飯煲將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能 B．電熨斗將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 C．手搖發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 D．電吹風(fēng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能3．（上虞區(qū)期末）太陽能汽車是利用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能工作的一種新型汽車，已知太陽輻射的總功率約為4×1026W，太陽到地球的距離約為1.5×1011m，假設(shè)太陽光傳播到達(dá)地面的過程中約有40%的能量損耗。某太陽能汽車所用太陽能電池板接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的轉(zhuǎn)化效率約為15%．如果驅(qū)動該太陽能汽車正常行駛所需的機(jī)械功率為5kW，且其中來自于太陽能電池，則所需的太陽能電池板的面積至少約為（已知半徑為R的球體積為V＝πR3，表面積為S＝4πR2）（）A．2m2 B．6m2 C．8m2 D．12m24．（浙江校級學(xué)業(yè)考試）太陽能汽車是利用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能工作的一種新型汽車．已知太陽輻射的總功率約為4×1026W，太陽到地球的距離約為1.5×1011m，假設(shè)太陽光傳播到達(dá)地面的過程中約有40%的通量損耗，某太陽能汽車所用太陽能電池板接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的轉(zhuǎn)化效率約為15%．如果驅(qū)動該太陽能汽車正常行駛所需的機(jī)械功率為5kW，且其中的來自于太陽能電池，則所需的太陽能電池板的面積至少約為（已知半徑為r的球體積為V＝πr3，球表面積為S＝4πr2）（）A．2m2 B．6m2 C．8m2 D．12m25．（鯉城區(qū)校級模擬）物體在水平面上運(yùn)動，當(dāng)它的速度由9m/s減小到7m/s的過程中，內(nèi)能增量是某個定值，如果物體繼續(xù)運(yùn)動，又產(chǎn)生相等內(nèi)能增量，這時物體速度應(yīng)是（）A．5.66m/s B．4.12m/s C．5m/s D．3m/s6．（海珠區(qū)校級期末）下列過程中，哪個是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能（）A．太陽能電池充電 B．電燈照明 C．電風(fēng)扇工作 D．風(fēng)力發(fā)電7．（長安區(qū)校級期中）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一固定的光滑橢圓大環(huán)，其長軸長BD＝4L、短軸長AC＝2L，勁度系數(shù)為k的輕彈簧上端固定在大環(huán)的中心0，下端連接一個質(zhì)量為m、電荷量q、可視為質(zhì)點(diǎn)的小環(huán)，小環(huán)剛好套在大環(huán)上且與大環(huán)及彈簧絕緣，整個裝置處在水平向右的勻強(qiáng)電場中，將小環(huán)從A點(diǎn)由靜止釋放，小環(huán)運(yùn)動到B點(diǎn)的速度恰好為0，已知小環(huán)在A、B兩點(diǎn)時彈簧的形變量大小相等，下列說法不正確的是（）A．小環(huán)從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中，彈簧的彈性勢能一直增大 B．小環(huán)從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中，小環(huán)的電勢能一直減小 C．電場強(qiáng)度的大小 D．小環(huán)在A點(diǎn)時受到大環(huán)對它的彈力大小8．（浙江模擬）風(fēng)能是可再生資源中目前發(fā)展最快的清潔能源，風(fēng)力發(fā)電也是具有大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式。近年來，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，已成為能源發(fā)展的重要領(lǐng)域。在風(fēng)電技術(shù)發(fā)展方面，由于相同風(fēng)速時發(fā)電功率的不同，我國目前正逐步采用變槳距控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)替代定槳距控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)，來提高風(fēng)力發(fā)電的效率。具體風(fēng)速對應(yīng)的功率如圖乙所示，設(shè)甲圖中風(fēng)力發(fā)電機(jī)片葉片長度為30m，所處地域全天風(fēng)速均為7.5m/s，空氣的密度為1.29kg/m3，圓周率π取3.14，下列說法不正確的是（）A．變槳距控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能的效率為52% B．用變槳距控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)替換定槳距控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)后，每臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)每天能多發(fā)電7200kW?h C．無論采用變槳距控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)還是定槳距控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)，每臺發(fā)電機(jī)每秒鐘轉(zhuǎn)化的空氣動能均為7.69×105J D．若煤的熱值為3.2×107J/kg那么一臺變槳距控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)每小時獲得的風(fēng)能與完全燃燒45kg煤所產(chǎn)生的內(nèi)能相當(dāng)9．（南昌期末）下列說法中正確的是（）A．懸浮在水中的花粉的布朗運(yùn)動反映了花粉分子的熱運(yùn)動 B．第一類永動機(jī)和第二類永動機(jī)研制失敗的原因是違背了能量守恒定律 C．大霧天氣學(xué)生感覺到教室潮濕，說明教室內(nèi)的絕對濕度較大 D．一定質(zhì)量的單晶體在熔化過程中分子勢能一定是增大的10．（杭州期末）隨著“共享單車”的持續(xù)火熱，“共享汽車”也悄然出現(xiàn)。下表是某種共享汽車的主要參數(shù)根據(jù)上述信息，則下列說法正確的是（）空車質(zhì)量800kg電池容量44kW?h標(biāo)準(zhǔn)承載200kg最大續(xù)航（充滿電最大行駛路程）200km所受阻力與汽車總重比值0.09A．工作時，電動汽車的電動機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能 B．電池容量44kW?h指的是汽車電池充滿電時的電量 C．標(biāo)準(zhǔn)承載下，電動汽車以72km/h的速度勻速行駛10min的耗電量為3kW?h D．若標(biāo)準(zhǔn)承載下汽車速度能達(dá)120km/h，則汽車電動機(jī)最大輸出功率不小于30kW11．（越城區(qū)校級月考）電動車以電力為能源，一般使用鉛酸電池或鋰離子電池進(jìn)行供電；太陽能電動車在此基礎(chǔ)上，將太陽能轉(zhuǎn)化成電能對車供電，很大程度上降低了電動車的使用成本，而且非常環(huán)保。太陽能電動車能量管理系統(tǒng)軟件程序不僅要能夠監(jiān)測和記錄傳感器的輸入，而且還應(yīng)包括有電動源組在內(nèi)的電動汽車功能模塊，這個模塊系統(tǒng)以電動源組、控制系統(tǒng)和負(fù)載為主要對象，通過優(yōu)化計算，可以使電動車在任何速度和負(fù)載下都達(dá)到最佳的運(yùn)行效率?，F(xiàn)假設(shè)太陽能電動車的電能可以全部輸出且輸出功率恒定，已知太陽光垂直照射到地面上時，單位面積的輻射功率為P0，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為n，電池板面積為S，太陽能電動車質(zhì)量為m，在水平公路上行駛時所受的阻力恒定，經(jīng)過時間t，太陽能電動車達(dá)到了最大行駛速度vm．在時間t內(nèi)太陽能電動車行駛的距離為（）A． B． C． D．12．（廣西學(xué)業(yè)考試）電動機(jī)工作的目的是為了將電能轉(zhuǎn)化為（）A．內(nèi)能 B．化學(xué)能 C．光能 D．機(jī)械能13．（諸暨市期末）一臺大型電磁鐵在工作時電壓為400V，電流為200A，有20%的電能轉(zhuǎn)化為熱能。如果產(chǎn)生的熱量用水冷卻，水的進(jìn)口溫度為20℃，要使水的出口溫度不超過80℃，則水的最小流量約為（已知水的比熱容為4.2×103J/kg?℃）（）A．0.6L/min B．3.8L/min C．19L/min D．228L/min14．（寧夏學(xué)業(yè)考試）下述做法能改善空氣質(zhì)量的是（）A．以煤等燃料作為主要生活燃料 B．利用太陽能、風(fēng)能和氫能等干凈能源替代化石能源 C．鼓勵私人購買和使用汽車代替公交車 D．限制使用電動車二．多選題（共10小題）15．（紹興期末）關(guān)于能源的開發(fā)和利用，下列觀點(diǎn)正確的是（）A．能源是有限的，無節(jié)制地使用常規(guī)能源，是一種盲目的短期行為 B．根據(jù)能量守恒定律，能源是取之不盡、用之不竭的 C．能源的開發(fā)和利用，必須同時考慮其對生態(tài)環(huán)境的影響 D．不斷開發(fā)新能源，是緩解能源危機(jī)、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的重要途徑16．（朝陽區(qū)模擬）下列關(guān)于能量守恒定律的認(rèn)識正確的是（）A．某種形式的能減少，一定不存在其他形式的能增加 B．某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加 C．不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機(jī)械﹣﹣永動機(jī)不可能制成 D．石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機(jī)械能消失了17．（馬關(guān)縣校級月考）關(guān)于能量守恒定律，下列說法中正確的是（）A．能量能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但不能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 B．能量的形式多種多樣，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化 C．一個物體能量增加，必然伴隨著別的物體能量減少 D．能量守恒定律證明了能量既不會創(chuàng)生，也不會消失18．（南崗區(qū)校級期中）下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的說法中正確的是（）A．不可能從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他的變化 B．只要對內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn)，就可以使內(nèi)燃機(jī)的效率達(dá)到100% C．滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)的進(jìn)行 D．熱量可能從低溫物體傳給高溫物體19．（沭陽縣期中）2020年5月，我國首次海域“可燃冰”試采成功。可燃冰是一種藏在深海海底的新型能源，1m3可燃冰可轉(zhuǎn)化為164m3的天然氣和0.8m3的水，下列關(guān)于可燃冰說法正確的是（）A．“可燃冰”是不可再生能源 B．“可燃冰”屬于可再生能源 C．1m3可燃冰比0.8m3的水質(zhì)量小 D．相同體積的可燃冰和天然氣完全燃燒后，可燃冰釋放的熱量多20．（花山區(qū)校級模擬）下列說法正確的是（）A．凡是不違背能量守恒定律的實(shí)驗構(gòu)想，都是能夠?qū)崿F(xiàn)的 B．做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的效果上是等效的，這表明要使物體的內(nèi)能發(fā)生變化，既可以通過做功來實(shí)現(xiàn)，也可以通過熱傳遞來實(shí)現(xiàn) C．保持氣體的質(zhì)量和體積不變，當(dāng)溫度升高時，每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多 D．溫度升高，分子熱運(yùn)動的平均動能一定增大，但并非所有分子的速率都增大 E．在水池中，一個氣泡從池底浮起，此過程可認(rèn)為氣泡的溫度不變，氣泡內(nèi)氣體為理想氣體，則外界對氣泡做正功，同時氣泡吸熱21．（淮安期末）關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是（）A．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，其總量會不斷減少，所以要節(jié)約能源 B．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，其總量會不