第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展（原卷版）知識導航知識點回顧知識點1：能源能源：凡是能夠提供能量的物質(zhì)資源，都可以叫做能源。1、能源的分類一：（1）一次能源：可以從自然界直接獲取的能源稱為一次能源。如煤、石油、天然氣、風能、水能、潮汐能、太陽能、地熱能、核能、柴薪等。（2）二次能源：無法從自然界直接獲取，必須通過一次能源的消耗才能得到的能源稱為二次能源。如電能、汽油、煤油、酒精等。2、能源的分類二：（1）可再生能源：可以從自然界中源源不斷地得到的能源，屬于可再生能源。如水能、風能、太陽能、食物、柴薪、地熱能、沼氣、潮汐能等。（2）不可再生能源：凡是越用越少，不能在短期內(nèi)從自然界得到補充的能源，都屬于不可再生能源。如煤、石油、天然氣、核能。知識點2：核能1、獲取核能的兩條途徑：（1）核裂變：快速的裂變反應可以引起猛烈的爆炸，原子彈就是利用快速裂變制成的，我們還可以控制鏈式反應的速度。“核反應堆”就是控制裂變反應的裝置。①核電站核反應堆中的鏈式反應是可控的，原子彈的鏈式反應是不加控制的。②核電站利用核能發(fā)電，目前核電站中進行的都是核裂變反應。（2）核聚變：將質(zhì)量很小的原子核，例如氘核（由一個質(zhì)子和一個中子構(gòu)成）與氚核（由一個質(zhì)子和兩個中子構(gòu)成），在超高溫下結(jié)合成新的原子核，會釋放出更大的核能，這就是聚變，有時聚變也稱為熱核反應?！鶜鋸棻ǖ暮司圩兎磻遣豢煽氐?。知識點3：太陽能1、太陽能是由不斷發(fā)生的核聚變產(chǎn)生的，人類賴以生存的各種能源絕大部分來源于太陽能。2、人類利用太陽能的三種方式：（1）光熱轉(zhuǎn)換：太陽能熱水器，太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；（2）光電轉(zhuǎn)換：太陽能電池，太陽能轉(zhuǎn)化為電能；（3）光化轉(zhuǎn)換：植物光合作用，太陽能轉(zhuǎn)化為化學能?！柲軄碓簇S富，不需要運輸，無污染，但由于能量比較分散且受季節(jié)、氣候和晝夜變化的影響很大，給大規(guī)模利用太陽能帶來一些新的技術(shù)課題。知識點4：能源與可持續(xù)發(fā)展1、能量的轉(zhuǎn)化、能量的轉(zhuǎn)移，都是有方向性的。我們是在能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用，能量的利用是有條件的，也是有代價的，所以我們應節(jié)約能源。2、能源的消耗給環(huán)境帶來了負面影響：燃料燃燒時產(chǎn)生的有害氣體、大量的粉末污染了環(huán)境，危害人體健康，影響植物正常生長，還會使水土流失，土地沙漠化，加劇溫室效應，核能的使用也可造成輻射污染。3、能源與可持續(xù)發(fā)展未來的理想能源必須滿足以下四個條件：（1）足夠豐富；（2）足夠便宜；（3）技術(shù)成熟；（4）安全清潔。典例分析考點1能源【典例1】（2022?鹽城）我市大規(guī)模利用太陽能發(fā)電，下列與太陽能同屬于可再生能源的是（）A．風能 B．石油 C．煤炭 D．天然氣【典例2】（2022?湘西州）下列能源中屬于二次能源的是（）A．電能 B．風能 C．太陽能 D．地熱能【典例3】（2022?黔西南州）在生產(chǎn)和生活中常用的煤、石油、天然氣、太陽能中，屬于可再生能源的是，實現(xiàn)“低碳生活”的途徑之一是減少和控制的使用量?！镜淅?】（2022?黔西南州模擬）在科學技術(shù)飛速發(fā)展的當今社會，新材料、新能源、新技術(shù)得以深度開發(fā)和廣泛應用，如納米材料、綠色能源、記憶合金，任選一個簡要介紹。（從尺度、材料組成、特殊性能、舉例應用、微觀原因都可）考點2核能【典例5】（2022?貴陽）如圖所示，中國環(huán)流器二號M裝置在可控核聚變（人造太陽）上取得重大突破。核聚變過程中產(chǎn)生的能量是（）A．核能 B．動能 C．機械能 D．重力勢能【典例6】（2022?棗莊）核電站的發(fā)電流程如圖所示，在發(fā)電過程中，下列所述能量轉(zhuǎn)化順序正確的是（）A．核能→化學能→內(nèi)能→電能 B．核能→化學能→機械能→電能 C．核能→內(nèi)能→機械能→電能 D．核能→機械能→內(nèi)能→電能【典例7】（2021?蘇州）我國具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“華龍一號”核電機組的投入運行，使中國躋身核電技術(shù)先進國家行列。核電站是利用核反應堆發(fā)生核（裂變/聚變）時提供的能量發(fā)電的，反應堆冷卻系統(tǒng)采用水冷方式是利用（做功/熱傳遞）的方式來改變內(nèi)能?？键c3太陽能【典例8】（2021?湖北）城市交通指示燈大量使用了太陽能。白天，太陽能電池板除了將一部分太陽能給交通指示燈供電外，還將多余的太陽能給蓄電池充電；夜晚蓄電池給交通指示燈供電。此過程中關(guān)于能源及能量轉(zhuǎn)化的說法正確的是（）A．太陽能是可再生能源 B．太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能 C．夜晚蓄電池將電能轉(zhuǎn)化為化學能 D．交通指示燈將光能轉(zhuǎn)化為電能【典例9】（2022?通遼）某太陽能熱水器內(nèi)裝有100kg溫度為20℃的水，陽光照射一天后，水溫升高到90℃，熱水器內(nèi)的水吸收了J的熱量，水的內(nèi)能是通過的方式被改變的。[水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）]。【典例10】（2021?無錫）如圖所示，我國“祝融”號火星車已成功著陸火星表面?；鹦擒嚿习惭b的太陽能板能將太陽能轉(zhuǎn)化為能，為科學儀器供電。火星車頂部安裝了集熱窗，里面裝有“正十一烷”，其熔點為﹣26℃，白天，火星表面溫度可升高至35℃，這種物質(zhì)會（選填“吸收”或“放出”）熱量而熔化；夜間，火星表面溫度會下降到﹣60℃以下，這種物質(zhì)會（填物態(tài)變化名稱）而放出熱量?！镜淅?1】（2022?棗莊）太陽能是21世紀重點開發(fā)利用的能源之一，如今太陽能熱水器已走進千家萬戶。如圖所示，某家庭太陽能熱水器陽光照射時，平均每小時吸收7.0×106J的太陽能，若熱水器吸收8h的太陽能，可以使質(zhì)量為100kg的水溫度升高50℃。已知水的比熱容c水＝4.2×103J/（kg?℃），天然氣的熱值q＝3.5×107J/m3。求：（1）水吸收的熱量；（2）該太陽能熱水器的效率；（3）若這些水吸收的熱量由天然氣來提供，假設(shè)天然氣完全燃燒放出的熱量全部被水吸收，則需要多少m3的天然氣?？键c4能源與可持續(xù)發(fā)展【典例12】（2022?荊州）推動“節(jié)能減排”工作，有助于實現(xiàn)國家提出的“碳中和、碳達標”的目標。下列做法可取的是（）A．實行垃圾分類回收利用 B．出行時盡量選擇駕駛私家車 C．就餐時選擇使用一次性餐具 D．大力發(fā)展火力發(fā)電【典例13】（2022?廣饒縣一模）2022年北京冬奧會主火炬采用“微火”，小小火苗傳達了低碳環(huán)保的理念。在日常生活中，我們有很多實際行動能夠踐行低碳環(huán)保這一理念，請舉出一例?！镜淅?4】（2022?六盤水模擬）目前，六盤水全市森林覆蓋率達62%，超過貴州省平均水平，被授予全國生態(tài)建設(shè)突出貢獻先進集體。請你結(jié)合日常生活，從物理學的角度提出兩條建設(shè)生態(tài)文明城市的舉措。鞏固訓練一、選擇題。1．（2022?銅仁市）近年來，我國在材料、能源等領(lǐng)域取得了輝煌的成就，下列說法正確的是（）A．量子計算機中的電子器件都是由超導體制成 B．水力、風力、火力發(fā)電是不可再生能源的利用 C．新能源汽車的動力部件是畜電池，其工作原理與內(nèi)燃機的工作原理相同 D．光纖通信，是利用光在纖維材料中多次反射傳輸信息的2．（2022?銅仁市）科技是強國的支撐，以下所列我國取得的科技成就中，說法不正確的是（）A．東漢時期《論衡》一書中所記載的“司南”，其在水平面自由靜止時長柄指向北方 B．“兩彈一星”元勛鄧稼先畢生致力于核能開發(fā)，為我國國防事業(yè)作出了巨大貢獻，其中的核技術(shù)原理也應用于當代的核能發(fā)電 C．醫(yī)學專家鐘南山對新冠病毒流行病學進行科學調(diào)查，發(fā)現(xiàn)飛沫、氣溶膠流動會傳播病毒，強調(diào)“戴好口罩”，口罩中的熔噴布具有靜電吸附作用 D．航天員王亞平在太空授課中用實驗表明，太空艙中水里的乒乓球不會受到浮力作用3．（2022?錦州）目前我國在能源、材料和航天等領(lǐng)域都取得了巨大成就。下列說法正確的是（）A．核能和地熱能都是可再生能源 B．半導體是制造集成電路的重要材料 C．地面控制中心通過超聲波與空間站中的航天員通信 D．空間站上太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能4．（2021?廣州）如圖，太陽能汽車利用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，儲存在車上的蓄電池內(nèi)，為汽車提供動力。下列說法正確的是（）A．太陽能是一種不可再生能源 B．蓄電池為汽車提供動力時，將電能轉(zhuǎn)化為化學能 C．太陽能汽車不能將接收到的太陽能全部轉(zhuǎn)化為機械能 D．太陽能汽車將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動能5．（2022?無錫）無錫市歌《太湖美》中唱到“太湖美呀，太湖美，美就美在太湖水”，節(jié)約用水，加強水資源保護。下列做法中錯誤的是（）A．農(nóng)業(yè)灌溉推廣滴灌 B．不向河湖排放工業(yè)污水 C．將飲料瓶扔進湖中 D．洗手后及時關(guān)閉水龍頭6．（2021?邵陽）我國是嚴重缺水的國家，水資源人均占有量只有世界平均值的25%，是世界上人均水資源最貧乏的國家之一，所以保護水資源節(jié)約用水迫在眉睫，下列做法錯誤的是（）A．工業(yè)廢水未經(jīng)過處理直接排放到河水中 B．洗完菜的水用來沖廁所 C．使用節(jié)水器具 D．及時修理漏水龍頭二、填空題。7．（2022?濱州）2022年3月23日，“天宮課堂”第二課正式開講，“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站為廣大青少年帶來了一場精彩的太空科普課。授課期間，“太空教師”與地面課堂師生的實時互動交流是通過進行傳播的?？臻g站太陽翼上的太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化成電能為空間站供電，電能是（選填“一次”或“二次”）能源。8．（2022?朝陽）從遠處看太陽像一個巨大的火球，它在不斷地向外釋放能量，在太陽內(nèi)部時刻都在發(fā)生著核變，太陽能屬于（選填“可再生”或“不可再生”）能源。9．（2022?東營）2021年9月21日，我國大亞灣核電站已實現(xiàn)安全運營10000天，累計供電超3800億度，等效減排效應相當于種植近90萬公頃森林。核電站是利用反應堆發(fā)生（選填“核裂變”或“核聚變”）發(fā)電的，反應堆的“水冷卻系統(tǒng)”是利用（選填“做功”或“熱傳遞”）的方式改變內(nèi)能的。10．（2021?濱州）2021年5月15日8時20分左右，我國發(fā)射的天問一號著陸器成功著陸于火星北半球的烏托邦平原。如圖所示，著陸器上搭載著的中國首輛火星車“祝融號”通過向地球傳回了火星表面的照片。“祝融號”火星車工作時，所需要的電能是通過太陽能電池板由能轉(zhuǎn)化而來的。11．（2022?寧陵縣一模）我國承諾2030年前，二氧化碳的排放不再增長，達到峰值之后逐步降低。請說出一種造成二氧化碳排放增加的常用能源名稱：，減少碳排放人人有責，請說出一種能夠?qū)p少碳排放做出貢獻的出行方式：。三、計算題。12．（2021?攀枝花）英雄攀枝花，陽光康養(yǎng)地。攀枝花日照豐富，為了節(jié)約能源，攀枝花很多屋頂都安裝了太陽能熱水器。已知太陽能熱水器儲水箱內(nèi)盛有100kg的水，在陽光照射下，水的溫度升高了26℃，已知c水＝4.2×103J/（kg?℃）。求：（1）水吸收的熱量；（2）這些熱量相當于完全燃燒多少煤氣放出的熱量。（q煤氣＝3.9×107J/m3）四、解答題。13．（2020?廣州）某地區(qū)把多余電能E1送往制氫裝置產(chǎn)生氫氣，電能不足時，通過發(fā)電裝置把這部分氫氣燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能E2送回電網(wǎng)。（1）氫氣的熱值是1.4×108J/kg，20kg氫氣完全燃燒放出的熱量是J。（2）下列屬于可再生能源的是。①風能②煤③太陽能（3）E1E2（選填“＞”“＝”“＜”）。14．（2021?濰坊）閱讀短文，回答問題：“長五”助力，“天和”巡天2021年4月29日，搭載中國空間站天和核心艙的長征五號B遙二運載火箭，在我國文昌航天發(fā)射場點火升空。長征五號B遙二運載火箭是新一代運載火箭，它使用的是冷藏液氫、液氧低溫燃料，液氫溫度為﹣253℃，液氧為﹣183℃。在塔架上未起飛前，這些燃料在與外界空氣接觸時，火箭側(cè)壁會冒出“白霧”，在“點火”口令下達后，重達800多噸的火箭拔地而起，火箭尾部發(fā)出又長又亮的藍白色火焰，約490s后離開視野。將天和核心艙送入預定軌道后，末級火箭與核心艙分離，末級火箭再入大氣層，與大氣劇烈摩擦使火箭絕大部分燒蝕銷毀。進入預定軌道的天和核心艙使用的是大功率LT﹣100型霍爾電推系統(tǒng)，該設(shè)備將太陽能先轉(zhuǎn)化為電能，再將電能轉(zhuǎn)化為機械能。天和核心艙使用的是目前世界上最先進的砷化鉀太陽能電池翼，它的光電轉(zhuǎn)換效率高達50%以上，而傳統(tǒng)的