預(yù)習(xí)18能源與可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識一、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(gè)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(gè)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(shí)一旦把熱量釋放出去，就不會再次自動(dòng)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(shí)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(gè)時(shí)期，即柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)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．例題分析例題分析例題1：風(fēng)能是清潔能源，風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)的動(dòng)能推動(dòng)發(fā)電機(jī)的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生電能。某地有一個(gè)風(fēng)力發(fā)電場，安裝有20臺風(fēng)電機(jī)組，該風(fēng)電場一年之中能滿負(fù)荷發(fā)電的時(shí)間約為80天。已知發(fā)電機(jī)葉片長度為30米，空氣的密度為，該地區(qū)平均風(fēng)速，風(fēng)向與葉片轉(zhuǎn)動(dòng)面垂直，空氣的動(dòng)能約有10%可以轉(zhuǎn)化為電能，則該發(fā)電場年發(fā)電量約為（）A． B． C． D．【答案】B【解析】單位時(shí)間內(nèi)與發(fā)電機(jī)葉片作用的空氣質(zhì)量為每臺發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率為該發(fā)電廠一年之中能滿負(fù)荷發(fā)電的時(shí)間約為該發(fā)電場年發(fā)電量約為故選B。例題2：北京冬奧組委召開“低碳管理工作階段性成果新聞發(fā)布會”，為貫徹落實(shí)“簡約、安全、精彩”的辦賽要求，北京冬奧組委交通部積極推進(jìn)低碳交通工作，在車輛籌措、交通運(yùn)行、高鐵運(yùn)輸、信息化管理等方面開展了一系列工作，目前，最大限度應(yīng)用節(jié)能與清潔能源車輛，減少碳排放量，制定了“北京賽區(qū)內(nèi)，主要使用純電動(dòng)、天然氣車輛；延慶和張家口賽區(qū)內(nèi)，主要使用氫燃料車輛”的配置原則。電動(dòng)汽車由于節(jié)能環(huán)保的重要優(yōu)勢，越來越被大家認(rèn)可，電動(dòng)汽車儲能部件是由多個(gè)蓄電池串聯(lián)疊置組成的電池組，如圖所示。某品牌電動(dòng)小轎車蓄電池的數(shù)據(jù)如下表所示。下列說法正確的是（）電池只數(shù)輸入電壓充電參數(shù)放電時(shí)平均電壓/只電池容量/只100只交流220V420V，20A3.3V120AhA．可以將電池組的兩極直接接在交流電上進(jìn)行充電B．電池容量的單位Ah就是能量單位C．該電池組充電時(shí)的功率為8.4×105WD．該電池組充滿電所儲存的能量約為1.4×108J【答案】D【解析】A．由表中數(shù)據(jù)可知，充電電壓為420V，所以不能直接接在交流電上進(jìn)行充電，A錯(cuò)誤；B．電池容量的單位Ah符合的計(jì)算規(guī)律，故單位為電量的單位，B錯(cuò)誤；C．由公式可知，充電時(shí)的功率為C錯(cuò)誤；D．放電時(shí)的總電壓為該電池組充滿電所儲存的能量為D正確。故選D。例題3：2021年6月11日，我國成功將北京三號衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，如圖衛(wèi)星兩翼的太陽能電池板把太陽能轉(zhuǎn)化為電能供衛(wèi)星使用。關(guān)于太陽能等能源與可持續(xù)發(fā)展，以下說法正確的是（）A．利用太陽能、風(fēng)能和氫能等能源替代化學(xué)能源可以改善空氣質(zhì)量B．人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造C．水電站里的發(fā)電機(jī)裝置可以將水庫中儲存的水的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為電能D．核能對環(huán)境的污染比常規(guī)能源對環(huán)境的污染大【答案】A【解析】A．改善空氣質(zhì)量，就應(yīng)該從根本上減少碳排放量，用新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能源，節(jié)能減排，A正確；B．能量是守恒的，既不能創(chuàng)造也不可能消失，但能量品質(zhì)會下降，故要節(jié)約能源，B錯(cuò)誤；C．由于水下落過程以及發(fā)電機(jī)裝置都有摩擦，故該裝置不可能將水庫中儲存的水的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為電能，C錯(cuò)誤；D．核能屬于新能源，是一種清潔能源，D錯(cuò)誤。故選A。基礎(chǔ)小練基礎(chǔ)小練一、單選題1．目前許多城市的居民使用煤氣、天然氣為燃料。關(guān)于煤氣、天然氣，下列正確的是（）A．是一次能源，是可再生能源B．是一次能源，是不可再生能源C．是二次能源，是可再生能源D．是二次能源，是不可再生能源【答案】B【解析】從能源是否可再利用的角度可分為可再生能源和不可再生能源，像風(fēng)能、水能、太陽能、生物質(zhì)能，可以在自然界里源源不斷的得到補(bǔ)充，所以它們屬于可再生能源；可以從自然界直接獲取的能源叫一次能源。一次能源并不一定都是可再生能源，煤氣、天然氣，是一次能源，但屬于不可再生能源，B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。2．下列過程中屬于機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的是（）A．水力發(fā)電 B．火力發(fā)電C．核能發(fā)電 D．太陽能發(fā)電【答案】A【解析】A.水力發(fā)電是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，A正確；B.火力發(fā)電是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，B錯(cuò)誤；C.核能發(fā)電是核能轉(zhuǎn)化為電能，C錯(cuò)誤；D.太陽能發(fā)電是光能轉(zhuǎn)化為電能，D錯(cuò)誤；故選A。3．電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)主要是（）A．電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 D．機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能【答案】B【解析】電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，雖然內(nèi)阻會消耗一小部分電能而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但電動(dòng)機(jī)更主要的是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，選項(xiàng)B正確，ACD錯(cuò)誤；故選B。4．如圖所示是新型“風(fēng)光互補(bǔ)”景觀照明燈，它“頭頂”小風(fēng)扇，“肩扛”光電池板，“腰挎”照明燈，“腳踩”蓄電池。下列說法正確的是（）A．照明燈利用的風(fēng)能屬于不可再生能源B．夜晚蓄電池放電，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．小風(fēng)扇利用風(fēng)力發(fā)電，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．太陽能為可再生能源，光電池板將電能轉(zhuǎn)化為光能【答案】B【解析】A．照明燈利用的風(fēng)能屬于可再生能源。故A錯(cuò)誤；B．夜晚蓄電池放電，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。故B正確；C．小風(fēng)扇利用風(fēng)力發(fā)電，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。故C錯(cuò)誤；D．太陽能為可再生能源，光電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能。故D錯(cuò)誤。故選B。5．關(guān)于能源和能量，下列說法中正確的是（）A．自然界的石油、煤炭等資源可供人類永久使用B．能量被使用后就消滅了，所以要節(jié)約資源C．人類應(yīng)多開發(fā)與利用太陽能、風(fēng)能等新資源D．能量耗散說明自然界的能量正在不斷減少【答案】C【解析】A．自然界的石油、煤炭等資源屬于不可再生資源，不可供人類永久使用，故A錯(cuò)誤；B．能量被使用后并沒有被消滅，只是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體或者從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，故B錯(cuò)誤；C．為了減少對環(huán)境的污染及破壞，人類應(yīng)多開發(fā)與利用太陽能、風(fēng)能等新資源，故C正確；D．自然界的能量保持不變，能量耗散只是說明能量可被利用的品質(zhì)降低了，故D錯(cuò)誤。故選C。6．關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是（）A．自然界的能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，其總量在不斷增加B．自然界的能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，其總量在不斷減少C．由于自然界的能量守恒，所以不需要節(jié)約能源D．能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，且現(xiàn)有可利用能源有限，故必須節(jié)約能源【答案】D【解析】AB．據(jù)能量守恒定律知，能量既不能憑空產(chǎn)生，也不可能憑空消失，只能從一種物體轉(zhuǎn)移到另種物體，另一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中能量的總量保持不變，故AB錯(cuò)誤；CD．雖然能量守恒，但存在能量耗散現(xiàn)象，無法把消耗的內(nèi)能重新收集利用，所以必須節(jié)約能源，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。7．2021年5月31日，世界上在建規(guī)模最大的水電工程—白鶴灘水電站工程大壩全線澆筑到頂，為首批機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電奠定了基礎(chǔ)，白鶴灘單機(jī)容量為100萬千瓦，位居世界第一，下列理解正確的是（）A．水電站發(fā)電過程中憑空產(chǎn)生了能量B．水電站發(fā)電過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能C．水能是可再生能源，不需要節(jié)約能源D．水電站發(fā)電過程中能量是守恒的，不需要節(jié)約能源【答案】B【解析】A．根據(jù)能量守恒定律可知，能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，A錯(cuò)誤；B．水電站發(fā)電過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，B正確；C．水能是可再生能源，可循環(huán)利用。但地球上可以利用的淡水資源是有限的，因此需要節(jié)約水資源，C錯(cuò)誤；D．水電站發(fā)電過程中能量是守恒的，但不是所有能量都能被人類利用，自然資源也是有限的，因此需要節(jié)約能源，D錯(cuò)誤。故選B。8．關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是（）A．能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失B．物體沿粗糙斜面下滑，減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能C．煤炭和石油是取之不盡、用之不竭的能源D．能量是守恒的，不可能消失，所以人類不需要節(jié)約能源【答案】A【解析】A．根據(jù)能量守恒定律可知，能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，故A正確；B．物體沿粗糙斜面下滑，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和熱能，故B錯(cuò)誤；C．煤炭和石油是不可再生資源，故C錯(cuò)誤；D．能量是守恒的，不可能消失，但能量轉(zhuǎn)化有方向，所以人類需要節(jié)約能源，故D錯(cuò)誤。故選A。9．熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散的現(xiàn)象。所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過程中無法把耗散的能量重新收集、重新加以利用。下列關(guān)于能量耗散的說法中正確的是（）A．能量耗散是指在一定條件下，能量在轉(zhuǎn)化過程中總量減少了B．能量耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了C．能量耗散表明，能量守恒定律具有一不定期的局限性D．能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量轉(zhuǎn)化的宏觀過程可以有任意的方向性【答案】B【解析】AC．能量雖然有耗散但總的能量是守恒的在轉(zhuǎn)化的過程中總量不會減少，故AC錯(cuò)誤；B．能量耗散表明在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但是在可利用的品質(zhì)上降低了，故B正確；D．根據(jù)熱力學(xué)定律可知，宏觀自然過程自發(fā)進(jìn)行是有其方向性，能量耗散就是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映了這種方向性，故D錯(cuò)誤；故選C。10．關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是

（）A．化石能源是清潔能源，水能是可再生能源B．在能源的利用過程中，由于能量在數(shù)量上并未減少，所以不需要節(jié)約能源C．人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造D．能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉(zhuǎn)化的過程中，雖然能的總量并不減少，但能量品質(zhì)降低了【答案】D【解析】A．化石能源在燃燒時(shí)放出二氧化硫、二氧化碳等氣體，會形成酸雨和溫室效應(yīng)，破壞生態(tài)環(huán)境，不是清潔能源，水能是可再生資源，故A錯(cuò)誤；BD．能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉(zhuǎn)化的過程中，雖然能的總量并不減少，但能量品質(zhì)降低了；例如，內(nèi)燃機(jī)燃燒汽油把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最終機(jī)械能又會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而最終的內(nèi)能人們很難再重新利用，所以我們說能量的品質(zhì)下降了；所以在能源的利用過程中，有一些能源是不可再生的，所以需要節(jié)約能源，故B錯(cuò)誤D正確。C．根據(jù)能量守恒定律，能量是不能夠被創(chuàng)造的，故C錯(cuò)誤。故選D。二、解答題11．當(dāng)翠鳥發(fā)現(xiàn)魚兒露出水面時(shí)，翠鳥就蹬開葦稈，像箭一樣飛過去，叼起小魚貼著水面往遠(yuǎn)處飛走，只見葦稈還在搖晃，水波還在蕩漾。請說出翠鳥在這一系列動(dòng)作中涉及哪些能量轉(zhuǎn)化。【答案】見解析【解析】這一系列動(dòng)作中，翠鳥身體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為翠鳥的動(dòng)能和勢能、蘆葦?shù)膭?dòng)能和勢能、水的動(dòng)能和勢能、小魚的動(dòng)能和勢能。12．太陽能及風(fēng)能是清潔能源，我國已經(jīng)建成眾多的太陽能及風(fēng)力發(fā)電場。風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)的動(dòng)能推動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生電能的。某地區(qū)安裝有2臺超大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，每片扇葉長達(dá)80m，該地區(qū)常年的平均風(fēng)速v=5.0m/s，風(fēng)向跟葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的圓面垂直，空氣的密度ρ=1.25kg/m3，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑R=80m的圓面。已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)能將通過圓面的空