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第二节　能源的利用方式
第三节　能量的转化与守恒
第四节　能源与环境
[教材链接] 1.(2)水能　太阳能　2.(1)①动能　势能　河流　潮汐　②势　(2)①机械　(3)光电　(4)①核裂变　核聚变　②较重　较轻
例1　D　[解析] 煤、石油、天然气都是化石燃料,最终都来自太阳能;核能是原子核发生裂变或聚变产生的能量,因此核能不是由太阳能转化的,故A、B、C正确,D错误.
例2　A　[解析] t时间内通过叶片的风是以叶片为半径,以vt为高的圆柱体的空气,其质量为m=ρV=ρπr2vt,圆柱体的空气的动能为Ek=mv2,发电的功率为P=,解得P=ρπr2v3η,代入数据可得r≈10 m,故A正确,B、C、D错误.
[教材链接] 1.内能　2.(1)电　(2)化学　电　(3)光　内　3.产生　消失　转化　转移　总量　4.方向性　自发进行　自发进行　内能　方向性　机械能　内能　自发　方向性　不违反
例3　B　[解析] 能量的转化存在能量耗散,能量的转化达不到100%,故A错误;能量守恒的过程不一定能自发地发生,自然发生的热学现象具有方向性,比如摩擦生热就不能自发转化成机械能,故B正确;能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,能量可以相互转化,故C错误;能量在利用和转化的过程中是有方向性的,有些能量很难被重新利用,所以还是存在能源危机,故D错误.
[教材链接] 1.(1)一次能源　再生能源　不可再生能源　二次能源　(2)污染型能源　清洁型能源　(3)常规能源　新型能源　2.原有空气的组成　化石燃料　3.天然物质要素　人工物质要素　4.导致空气能见度低
例4　B　[解析] 地球上的能源不是取之不尽,用之不竭的,故A错误;节约能源是人类社会可持续发展的重要方面,故B正确;提倡“低碳生活”是指生活中所耗用的能量要尽量减少,从而降低碳特别是二氧化碳的排放量,故C错误;能源的利用过程是不可逆的,故D错误.
变式　D　[解析] 水能是可再生能源,而化石能源在燃烧时放出SO2、CO2等气体,形成酸雨和温室效应,破坏生态环境,不是清洁能源,故A错误.根据能量守恒定律,能量是不能够被创造的,故B错误.有一些重要的不可再生能源是可以被用完的,所以在能源的利用过程中,需要节约能源,故C错误.能量耗散现象说明:在能量转化的过程中,虽然能的总量并不减少,但能量品质降低了,例如,内燃机燃烧汽油把化学能转化为机械能,最终机械能又会转化为内能,而最终的内能人们很难再重新利用,所以我们说能量的品质下降了,故D正确.
随堂巩固
1.D　[解析] 在能源的利用过程中,虽然能量在数量上并未减少,但可利用率越来越小,仍需节约能源,故A错误;能量耗散表明自然界的能量在转化的过程中可利用率越来越小,但总量不会减小,故B错误;石油、煤是亿万年前的大量生物经过地壳变化,被埋藏在地下,受地层压力和温度的影响,缓慢地形成的可以燃烧的矿物质,在短时间内不能再生,是不可再生能源,故C错误;太阳能、风能、潮汐能等是可再生能源,人类应多开发与利用,故D正确.
2.C　[解析] 水能、风能和太阳能可以从自然界中源源不断地得到,是可再生能源,所以小浪底水电站、孟津风力电站、博爱光伏电站是利用可再生能源发电的,故A、B、D错误;燃气属于化石能源,化石能源属于不可再生能源,所以郑州燃气电站是利用不可再生能源发电的,故C正确.
3.D　[解析] 每秒水泵对水做的功转化为水的机械能,即被喷出的水的机械能,为E=m+mgH=300 J,选项A、B错误.水泵对水做功的功率P=300 W,则水泵输入功率(即电机输出功率)为P电出===400 W,选项C错误;根据上述分析可知,电动机线圈消耗的功率为Pr=UI-P电出=40 W,由Pr=I2r可知,电动机线圈的电阻为r=10 Ω,选项D正确.第二节　能源的利用方式
第三节　能量的转化与守恒
第四节　能源与环境
学习任务一　能源的利用方式
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
1.能源及能源的分类
(1)能源
能源指能够提供可利用能量的物质,它是人类社会生活的物质基础.
(2)能源的分类
化石能源:如石油、煤炭、天然气等.
新能源:如　　　　、风能、　　　　　、核能等.
2.能源的利用
(1)水能
①水能指水体的　　　　、　　　　、压力能等.
广义的水能资源:　　　　水能、　　　　水能、波浪能、海流能等能量资源.
狭义的水能资源:河流的水能资源.
②水力发电:水的　　　能→水轮机的机械能电能.
③特点:可再生、无污染.
(2)风能
①风力发电:风的动能风车叶片的　　　　能电能.
②特点:清洁、安全、可再生.
(3)太阳能
太阳能的利用方式:光热转换、　　　　转换、光化学转换.
(4)核能
①核能是一种储存在原子核内部的能量,原子核发生核反应时,会释放巨大的能量,　　　　　和　　　　　是核反应的两种方式.
②核裂变:由　　　　的原子核分裂成两个或多个质量较轻的原子核的反应叫作核裂变.
核聚变:由两个质量　　　　的原子核在一定条件下聚合成一个较重的原子核的反应叫作核聚变.
例1 [2024·中山纪念中学月考] 太阳表面温度高达6000 ℃,内部不断进行核聚变反应,并且以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量.据估计,每三天太阳向地球辐射的能量,就相当于地球所有矿物燃料能量的总和.太阳能通过四个渠道被人类利用(转化和储存),这四个渠道是:①被植物、微生物吸收;②使大气和水升腾循环;③被海洋吸收;④被直接利用.你认为以下能源中不是由太阳能转化的是 (　)
　　　　　 　　　　　 　　　　　
A.煤 B.石油 C.天然气 D.核能
[反思感悟]

例2 [2024·湖南雅礼中学月考] 风力发电是一种环保的电能获取方式.如图为某风力发电示意图.设计每台风力发电机的功率为40 kW.实验测得风的动能转化为电能的效率约为20%.空气的密度是1.29 kg/m3,当地水平风速约为10 m/s,则风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求 (　)
A.10 m B.5 m
C.100 m D.2 m
[反思感悟]
学习任务二　能量的转化与守恒
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
1.各种各样的能量
能量的种类有:机械能、　　　　、电能、电磁能、核能、化学能
2.能量的转化和转移
能量存在的形式多种多样,不同形式的能量可以相互转化:
(1)水力发电→水的机械能转化为　　　能.
(2)化学电池充电→电能转化为　　　　能;化学电池使用→化学能转化为　　　能.
(3)光合作用→光能转化为化学能;木材燃烧→化学能转化为　　　能和　　　能.
3.能量守恒定律
能量既不会凭空　　　　,也不会凭空　　　　,它只能从一种形式　　　　为其他形式,或者从一个物体　　　　到别的物体;在转化和转移过程中其　　　　不变.
4.能量转化(或转移)的方向性
热传导过程是有　　　　　的.热量从高温物体向低温物体的热传导过程是能　　　　　　的,而其相反方向的过程是不能　　　　　的.机械能和　　　　的转化过程也是有　　　　　的,　　　　　全部转化为　　　　的过程是可以自发进行的,而其相反方向的过程是不能自发进行的.在自然界的一切　　　　过程中,能量的转化(转移)都是有　　　　　的,但都　　　　　能量守恒定律.
例3 [2024·广州期末] 北京时间2022年11月1日4时27分,梦天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口,形成“T”字基本构型.12块太阳能电池板为中国空间站的正常工作提供能量.下列说法正确的是(　)
A.太阳能电池板能将太阳能100%转化为电能
B.能量守恒的过程不一定能自发地发生
C.人们对太阳能的开发和利用,说明能量可以凭空产生
D.能的转化过程符合能量守恒定律,因此不会发生能源危机
学习任务三　能源与环境
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
1.能源的分类
(1)按能源的基本形态分类,可分为　　　　　　(包括可　　　　　　和　　　　　　　　)和　　　　　　.
(2)根据能源消耗后是否造成环境污染,可分为　　　　　　　和　　　　　　　.
(3)根据能源使用的类型,又可分为　　　　　　和　　　　　　.
2.能源大气环境的影响
能源开发利用排出的有害气体可以改变　　　　　　　　　,并引起污染,造成全球气候变化,化石燃料的开采、运输、加工、转换和利用都会污染大气环境,尤其是　　　　　　的燃烧排放.
3.能源对生态环境的影响
不合理开发利用能源造成的生态环境破坏主要有对动植物、微生物、土地、海洋、河流水分等　　　　　　　　的破坏,以及对地面、地下的各种建筑物和相关设施等　　　　　　　的负面影响.
4.能源对居住环境的影响
能源的过度开发利用　　　　　　　　　　,引起酸雨进而腐蚀建筑、抑制植物生长、间接加剧温室效应等,导致环境质量下.
例4 随着人们对社会发展、全球环境问题认识的加深,可持续能源的开发和利用,已成为人类社会可持续发展的重要前提之一.以下关于能源开发和利用的认识,正确的是 (　)
A.地球上的能源是取之不尽,用之不竭的
B.节约能源是人类社会可持续发展的重要方面
C.提倡“低碳生活”就是提倡生活中不用或少用二氧化碳
D.能源的利用过程是可逆的
[反思感悟]
变式 关于能量和能源,下列说法正确的是 (　)
A.化石能源是清洁能源,水能是可再生能源
B.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造
C.在能源的利用过程中,由于能量在数量上并未减少,所以不需要节约能源
D.能量耗散现象说明:在能量转化的过程中,虽然能的总量并不减少,但能量品质降低了
1.(能源与环境)[2024·广东实验中学月考] 低碳生活是一种绿色而又环保的新型生活方式,日常生活注意节电、节油、节气、节水,从点滴做起,保护环境,保护地球.下列关于能源与能量的说法中正确的是(　)
A.能量是守恒的,没有必要提倡节约能源
B.能量耗散表明自然界的能量在利用过程中正在不断地消失
C.自然界中石油、煤等能源取之不尽,用之不竭,只需不断开发
D.人类应积极开发与利用风能、太阳能、潮汐能等能再生的新能源
2.(能源的利用方式)[2024·河南郑州期末] 科普小组的同学调查了我省不同类型的发电站,其中利用不可再生能源发电的是 (　)
A.小浪底水电站
B.孟津风力电站
C.郑州燃气电站
D.博爱光伏电站
3.(能量的转化与守恒)[2022·浙江1月选考] 某节水喷灌系统如图所示,水以v0=15 m/s的速度水平喷出,每秒喷出水的质量为2.0 kg.喷出的水是从井下抽取的,喷口离水面的高度保持H=3.75 m不变.水泵由电动机带动,电动机正常工作时,输入电压为220 V,输入电流为2.0 A.不计电动机的摩擦损耗,电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率.已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%,忽略水在管道中运动的机械能损失,g取10 m/s2,则 (　)
A.每秒水泵对水做功为75 J
B.每秒水泵对水做功为225 J
C.水泵输入功率为440 W
D.电动机线圈的电阻为10 Ω第二节　能源的利用方式
第三节　能量的转化与守恒
第四节　能源与环境
1.A　[解析] 虽然我国的煤和石油的储量十分丰富,但是它们是化石能源,用完以后不能在短时间内形成,太阳能和核能的开发和利用是十分重要的,故A符合题意.能源的利用过程,实质上是能的转化和转移过程,故B不符合题意.现在人类社会使用的能源主要是煤、石油、天然气,故C不符合题意.石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能,即间接来自太阳能,故D不符合题意.
2.A　[解析] 根据题意小电扇在阳光照射下转动,说明最初的能量来源为阳光,即太阳能,然后阳光被一块太阳能电池板吸收,将太阳能转化成电能,电能带动小电动机,实现了小电扇的旋转,是电能向机械能的转化,总的转化过程为太阳能→电能→机械能,故选A.
3.B　[解析] 这个热水器一天内最多能利用的太阳能为E=E0St×20%=7×103×2×4×3600×20% J≈4×107 J,故B正确,A、C、D错误.
4.A　[解析] 闭合电路的欧姆定律为EI=UI+I2R,电源的功率等于输出功率与内阻功率之和,直接体现了能量守恒定律,故A正确;由动能定理可知,合外力做功等于系统动能的增加量,无法体现能量守恒定律,故B错误;动量守恒定律无法体现能量守恒定律,故C错误;牛顿第三定律无法体现能量守恒定律,故D错误.
5.C　[解析] 燃料燃烧时,部分内能转化为运载火箭的机械能,还会有部分内能损耗掉了,故A错误;火箭加速升空的过程中,其速度增大、动能增大、重力势能增大,则火箭的机械能增大,故B错误;在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化,比如动能可以转化为内能、内能可以转化为机械能等,故C正确;能量在转移和转化的过程中总会有损耗,但能量的总量保持不变,既不会增加,也不会减少,故D错误.
6.AD　[解析] 植物的光合作用吸收太阳能,促使植物生长,而经过一系列复杂变化,植物可以形成煤,石油、天然气等燃料,则煤、石油、天然气等燃料的最初来源都是太阳能,故A正确;煤、石油等常规能源是不可再生资源,不是取之不尽、用之不竭的,是有限的,故B错误;清洁能源不会产生污染,煤、汽油燃烧过程中都会产生有害物质(有毒气体),不是清洁能源,故C错误;水是可以循环再生的,是可再生能源,故D正确.
7.C　[解析] 根据能量守恒定律,能量是不能够被创造的,故A错误.能量耗散现象说明:在能量转化的过程中,虽然能的总量并不减少,但能量品质降低了.例如,内燃机燃烧汽油把化学能转化为机械能,最终机械能又会转化为内能,而最终的内能人们很难再重新利用,所以我们说能量的品质下降了,所以在能源的利用过程中,有一些能源是不可再生的,所以需要节约能源,故B、D错误.根据热力学第二定律可知,自然界中只要涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性,都是不可逆的,故C正确.
8.B　[解析] 能量在使用过程中总量是保持不变的,但是能量的转移和转化是具有方向的,是不可逆的过程,所以仍然需要节约用电,故A错误;不断开发新能源,发展新技术才能缓解能源危机,从而减少化石能源依赖有利于保护环境,故B正确;电子烟花将电能转化为光能和内能,同时会有声音及热损耗,会伴有能量耗散,故C错误;使用电子烟花只是减少了污染,而不是完全没有污染,比如光污染依然存在,故D错误.
9.A　[解析] 电动车在运动过程中的摩擦力大小不变,从题图看出,第二次的位移是第一次的,故没被转化为内能的能量为初动能的,由能量守恒定律得所充的电能为Ek0=×500 J=200 J,A正确.
10.(1)光电　核　(2)AD　(3)空气动能除40%转化为电能外,其余一部分转化为内能,能量并没有消失,只是没有被利用,这与能量守恒定律不矛盾
[解析] (1)光伏发电是利用太阳能实现光电转换的新能源技术,核能是利用核反应获得的新能源.
(2)风能是我国未来开发和利用的重要能源之一,属于一次能源和可再生能源,故A、D正确,B、C错误.
11.(1)1.57×105 W　(2)3.30×105 kg
[解析] (1)设单位时间(t0=1 s)内通过每台风力发电机叶片转动形成的圆面的空气的体积为V、动能为Ek,则有
V=πr2v,Ek=ρVv2,Pt0=10%Ek
解得P=1.57×105 W
(2)2台风力发电机发电的功率为2P,年发电时间为
t=365×24×3600 s=3.153 6×107 s
设年发电量为E,则有E=2Pt=qm
解得m≈3.30×105 kg第二节　能源的利用方式
第三节　能量的转化与守恒
第四节　能源与环境
◆ 知识点一　能源的利用方式
1.[2024·深圳期末] 关于能源的利用,下列说法中不正确的是 (　)
A.由于我国煤和石油的储量十分丰富,所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要
B.能源的利用过程,实质上是能的转化和传递过程
C.现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气
D.煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能
2.[2024·广西南宁期中] 市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示).在阳光的照射下,小电扇快速转动,能给炎热的夏季带来一丝凉意.该装置的能量转化情况是 (　)
A.太阳能→电能→机械能
B.太阳能→机械能→电能
C.电能→太阳能→机械能
D.机械能→太阳能→电能
3.[2024·浙江杭州期中] 如图所示是架在屋顶的太阳能热水器.已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量E0为7×103 J/(m2·s).一台热水器的聚热面积为2 m2,若每天相当于太阳直射热水器4 h,太阳能的20%可转化为水的内能,那么这个热水器一天内最多能利用的太阳能为 (　)
A.4×108 J B.4×107 J
C.2×108 J D.2×107 J
◆ 知识点二　能量的转化与守恒
4.[2024·湖南长沙期中] 能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一,以下最能体现能量守恒定律的是(　)
A.闭合电路欧姆定律 B.动能定理
C.动量守恒定律 D.牛顿第三定律
5.[2024·中山期中] 2023年5月30日,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,下列关于能量及其转化的说法正确的是 (　)
A.燃料燃烧时内能全部转化为机械能
B.火箭加速升空的过程中机械能不变
C.在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化
D.能量在转移和转化的过程中总会有损耗,但能量的总量可以增加
◆ 知识点三　能源与环境
6.(多选)[2024·广东实验中学月考] 关于能源的分类与应用,以下说法正确的是 (　)
A.煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
B.煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的
C.煤、汽油是一种清洁能源
D.水能是可再生能源
7.[2024·广雅中学月考] 关于能量和能源,下列说法正确的是 (　)
A.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造
B.在能源的利用过程中,由于能量在数量上并未减少,所以不需要节约能源
C.自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性
D.能量耗散现象说明:在能量转化的过程中,虽然能的总量并不减少,但能量品质提升了
8.[2024·湛江期中] 第19届亚运会于2023年9月23日晚在杭州盛大开幕.此次亚运会开幕式将实体烟花燃放改成电子烟花表演展示,通过数字技术、光学投影等展现烟花绽放场景,传递出中国绿色低碳环保且负责任的发展中大国形象.以下说法正确的是 (　)
A.能量在使用过程中总量保持不变,故无需节约用电,可尽情燃放电子烟花
B.不断开发新能源,发展新技术,是缓解能源危机、加强环境保护的重要手段
C.电子烟花技术将电能全部转化为光能和内能,过程中不存在能量耗散
D.相比于传统烟花,使用电子烟花完全无污染
9.构建和谐型、节约型社会深得民心,遍布于生活的方方面面,自动充电式电动车就是很好的一例,电动车的前轮装有发电机,发电机与蓄电池连接.当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时,电动自行车就可以通过发电机向蓄电池充电,将其他形式的能转化成电能储存起来.某人骑车以500 J的初动能在粗糙的水平路面上滑行.第一次关闭自动充电装置,让车自由滑行,其动能随位移变化的关系如图中图线①所示;第二次启动自动充电装置,其动能随位移变化的关系如图中图线②所示,则第二次向蓄电池所充的电能是 (　)
A.200 J B.250 J
C.300 J D.500 J
10.[2024·湖北孝感期末] 能源是现代社会发展不可或缺的重要资源.然而,随着全球人口的增长和经济的发展,能源消耗不断增加,给环境带来了巨大压力,因此,寻找可持续的能源利用方案已成为当今社会的重要课题.
(1)光伏发电(图甲)是利用太阳能实现　　　　转换(选填“光热”或“光电”)的新能源技术,　　　能是利用核反应获得的新能源.
(2)风能是我国未来开发和利用的重要能源之一,属于 　　　　.(填选项前的字母)
A.一次能源 B.二次能源
C.不可再生能源 D.可再生能源
(3)如图乙所示是一种被称为“郁金香风力发电机”的小型发电机,该风力发电机能将通过有效面积内空气动能的约40%转化为电能.某同学根据“发电机在发电过程中能量有损耗”这一事实得出结论:发电过程能量是不守恒的,是与能量守恒定律相矛盾的.你认为呢 (简答)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.
11.[2024·中山纪念中学月考] 太阳能及风能是清洁能源,我国已经建成众多的太阳能及风力发电场.风力发电是利用风的动能推动风力发电机的叶片转动而产生电能的.某地区安装有2台超大型风力发电机,每片扇叶长达80 m,该地区常年的平均风速v=5.0 m/s,风向跟叶片转动的圆面垂直,空气的密度ρ=1.25 kg/m3,风力发电机的叶片转动时可形成半径为R=80 m的圆面.已知风力发电机能将通过圆面的空气动能的10%转化为电能(π取3.14).
(1)求每台风力发电机的发电功率P;
(2)已知标准煤的热值为q=3.0×107 J/kg,则该风力发电场年发电量相当于燃烧多少标准煤产生的热量 (结果保留2位小数)(共62张PPT)
第二节 能源的利用方式 第三节 能量的转化与守恒 第四节 能源与环境
学习任务一 能源的利用方式
学习任务二 能量的转化与守恒
学习任务三 能源与环境
随堂巩固
◆
练习册
备用习题
学习任务一 能源的利用方式
［教材链接］ 阅读教材,完成下列填空:
1.能源及能源的分类
(1)能源
能源指能够提供可利用能量的物质，它是人类社会生活的物质基础.
(2)能源的分类
化石能源：如石油、煤炭、天然气等.
新能源：如______、风能、________、核能等.
水能
太阳能
2.能源的利用
(1) 水能
①水能指水体的______、______、压力能等.
广义的水能资源：______水能、______水能、波浪能、海流能等能量资源.
狭义的水能资源：河流的水能资源.
②水力发电：水的____能 水轮机的机械能电能.
③特点：可再生、无污染.
动能
势能
河流
潮汐
势
(2) 风能
①风力发电：风的动能风车叶片的______能电能.
②特点：清洁、安全、可再生.
机械
(3) 太阳能
太阳能的利用方式：光热转换、______转换、光化学转换.
光电
(4) 核能
①核能是一种储存在原子核内部的能量，原子核发生核反应时，会释放巨大的能量，________和________是核反应的两种方式.
②核裂变：由______的原子核分裂成两个或多个质量较轻的原子核的反应叫作核裂变.
核聚变：由两个质量______的原子核在一定条件下聚合成一个较重的原子核的反应叫作核聚变.
核裂变
核聚变
较重
较轻
例1 [2024·中山纪念中学月考] 太阳表面温度高达，内部不断进行核聚变反应，并且以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量.据估计，每三天太阳向地球辐射的能量，就相当于地球所有矿物燃料能量的总和.太阳能通过四个渠道被人类利用(转化和储存)，这四个渠道是：①被植物、微生物吸收；②使大气和水升腾循环；③被海洋吸收；④被直接利用.你认为以下能源中不是由太阳能转化的是( )
A.煤 B.石油 C.天然气 D.核能
[解析] 煤、石油、天然气都是化石燃料，最终都来自太阳能；核能是原子核发生裂变或聚变产生的能量，因此核能不是由太阳能转化的，故A、B、C正确，D错误.
√
例2 [2024·湖南雅礼中学月考] 风力发电是一种环保的电能获取方式.如图为某风力发电示意图.设计每台风力发电机的功率为.实验测得风的动能转化为电能的效率约
A. B. C. D.
为.空气的密度是，当地水平风速约为，则风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求( )
√
[解析] 时间内通过叶片的风是以叶片为半径，以为高的圆柱体的空气，其质量为，圆柱体的空气的动能为，发电的功率为，解得
，代入数据可得，故A正确，B、C、D错误.
学习任务二 能量的转化与守恒
［教材链接］ 阅读教材,完成下列填空:
1.各种各样的能量
能量的种类有：机械能、______、电能、电磁能、核能、化学能
内能
2.能量的转化和转移
能量存在的形式多种多样，不同形式的能量可以相互转化：
(1) 水力发电 水的机械能转化为____能.
(2) 化学电池充电 电能转化为______能；化学电池使用 化学能转化为____能.
(3) 光合作用 光能转化为化学能；木材燃烧 化学能转化为____能和____能.
电
化学
电
光
内
3.能量守恒定律
能量既不会凭空______，也不会凭空______，它只能从一种形式_______为其他形式，或者从一个物体______到别的物体;在转化和转移过程中其______不变.
产生
消失
转化
转移
总量
4.能量转化(或转移)的方向性
热传导过程是有________的.热量从高温物体向低温物体的热传导过程是能__________的，而其相反方向的过程是不能__________的.机械能和______的转化过程也是有________的，________全部转化为______的过程是可以自发进行的，而其相反方向的过程是不能自发进行的.在自然界的一切______过程中，能量的转化(转移)都是有________的，但都________能量守恒定律.
方向性
自发进行
自发进行
内能
方向性
机械能
内能
自发
方向性
不违反
例3 [2024·广州期末] 北京时间2022年11月1日4时27分，梦天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口，形成“”字基本构型.12块太阳能电池板为中国空间站的正常工作提供能量.下列说法正确的是( )
A.太阳能电池板能将太阳能转化为电能
B.能量守恒的过程不一定能自发地发生
C.人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
D.能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机
√
[解析] 能量的转化存在能量耗散，能量的转化达不到，故A错误；能量守恒的过程不一定能自发地发生，自然发生的热学现象具有方向性，比如摩擦生热就不能自发转化成机械能，故B正确；能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，能量可以相互转化，故C错误；能量在利用和转化的过程中是有方向性的，有些能量很难被重新利用，所以还是存在能源危机，故D错误.
学习任务三 能源与环境
［教材链接］ 阅读教材,完成下列填空:
1.能源的分类
(1) 按能源的基本形态分类，可分为__________(包括可__________和______________)和__________.
(2) 根据能源消耗后是否造成环境污染，可分为____________和_____________.
(3) 根据能源使用的类型，又可分为__________和__________.
一次能源
再生能源
不可再生能源
二次能源
污染型能源
清洁型能源
常规能源
新型能源
2.能源大气环境的影响
能源开发利用排出的有害气体可以改变________________，并引起污染，造成全球气候变化，化石燃料的开采、运输、加工、转换和利用都会污染大气环境，尤其是__________的燃烧排放.
原有空气的组成
化石燃料
3.能源对生态环境的影响
不合理开发利用能源造成的生态环境破坏主要有对动植物、微生物、土地、海洋、河流水分等______________的破坏，以及对地面、地下的各种建筑物和相关设施等______________的负面影响.
天然物质要素
人工物质要素
4.能源对居住环境的影响
能源的过度开发利用__________________，引起酸雨进而腐蚀建筑、抑制植物生长、间接加剧温室效应等，导致环境质量下.
导致空气能见度低
例4 随着人们对社会发展、全球环境问题认识的加深，可持续能源的开发和利用，已成为人类社会可持续发展的重要前提之一.以下关于能源开发和利用的认识，正确的是( )
A.地球上的能源是取之不尽，用之不竭的
B.节约能源是人类社会可持续发展的重要方面
C.提倡“低碳生活”就是提倡生活中不用或少用二氧化碳
D.能源的利用过程是可逆的
√
[解析] 地球上的能源不是取之不尽，用之不竭的，故A错误；节约能源是人类社会可持续发展的重要方面，故B正确；提倡“低碳生活”是指生活中所耗用的能量要尽量减少，从而降低碳特别是二氧化碳的排放量，故C错误；能源的利用过程是不可逆的，故D错误.
变式 关于能量和能源，下列说法正确的是( )
A.化石能源是清洁能源，水能是可再生能源
B.人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
C.在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源
D.能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了
√
[解析] 水能是可再生能源，而化石能源在燃烧时放出、等气体，形成酸雨和温室效应，破坏生态环境，不是清洁能源，故A错误.根据能量守恒定律，能量是不能够被创造的，故B错误.有一些重要的不可再生能源是可以被用完的，所以在能源的利用过程中，需要节约能源，故C错误.能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了，例如，内燃机燃烧汽油把化学能转化为机械能，最终机械能又会转化为内能，而最终的内能人们很难再重新利用，所以我们说能量的品质下降了，故D正确.
1. (多选)如图所示是流星在夜空中发出明亮的光焰.此时会有人在内心里许下一个美好的愿望.有些流星是外太空物体被地球强大引力吸引坠落到地面的过程中同空气发生剧烈摩擦造成的.下列相关说法正确的是(　　)
A.流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能
B.引力对流星做正功则其动能增加,机械能守恒
C.当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时,流星做曲线运动
D.流星进入大气层后做斜抛运动
√
√
[解析] 流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能,A正确;
引力对流星做正功,除了重力之外还有其他力做功,机械能不守恒,B错误;
当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时,流星做曲线运动,C正确;
做斜抛运动的物体只受重力作用,而流星除受重力作用外,还要受到空气阻力,D错误.
2. “天宫一号”两侧装有巨大的太阳能电池板,为中国空间站的正常工作提供足够的能量.下列说法正确的是(　　)
A.太阳能是不可再生能源
B.太阳能主要以热传导的方式传到地球
C.太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置
D.太阳能电池板能源源不断地产生电能,说明能量可以创生
√
[解析] 太阳能是可再生能源,A错误;
太阳能主要以热辐射的方式传到地球,B错误;
太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置,C正确;
太阳能电池板能源源不断地产生电能,并不是能量创生了,而是通过能量转化得到的,D错误.
3.流动的水带动水磨做功,由于磨盘之间的摩擦、磨盘和粮食之间的摩擦和挤压,使磨盘和粮食的温度升高,水流的一部分机械能转变成了内能,这些内能最终流散到周围的空气中,我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用.请问内能与机械能相比,哪种能量的品质低
[答案] 内能.能量的耗散虽然不会使能量减少,却会导致能量品质的降低.机械能转变成内能实际上将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式,故内能相对于机械能来说是一种低品质的能量.
4.如图所示是一种太阳能草坪节能灯,太阳能电池板负责供给“10 V　9 W”的电子节能灯工作.若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m2,平均1小时得到的太阳辐射能为4×105 J,太阳光照射时间平均一天按8 h计算,恰好可以供一电子节能灯正常工作10 h.
(1)请说出太阳能节能灯工作过程中的能量转化情况;
[答案] 见解析　
[解析] 能量转化:从太阳能转化为电能再转化为光能和热能.
4.如图所示是一种太阳能草坪节能灯,太阳能电池板负责供给“10 V　9 W”的电子节能灯工作.若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m2,平均1小时得到的太阳辐射能为4×105 J,太阳光照射时间平均一天按8 h计算,恰好可以供一电子节能灯正常工作10 h.
(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率大约是多少
[答案] 370 W　
[解析] 太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率
P= W≈370 W.
4.如图所示是一种太阳能草坪节能灯,太阳能电池板负责供给“10 V　9 W”的电子节能灯工作.若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m2,平均1小时得到的太阳辐射能为4×105 J,太阳光照射时间平均一天按8 h计算,恰好可以供一电子节能灯正常工作10 h.
(3)太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少
[答案] 10%
[解析] 节能灯利用太阳能的效率
η=×100%≈10%.
5. 风能是一种很好的再生能源,而且对环境的污染较小,近年来我国在西北地区建立了许多风力发电厂.如图所示为风力发电的情景.通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面积的风能为可利用风能.已知空气的密度为ρ,风轮机叶片的长度为r,若风速为v0,每台风力发电机输出电功率为P,求此过程中:
(1)单位时间内每台风力发电机获得的风能;
[答案] πr2ρ　
[解析] 由能量守恒定律可知m=P总t
而m=πr2v0tρ 解得P总=πr2ρ
则单位时间内每台风力发电机获得的风能E=P总=πr2ρ.
5. 风能是一种很好的再生能源,而且对环境的污染较小,近年来我国在西北地区建立了许多风力发电厂.如图所示为风力发电的情景.通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面积的风能为可利用风能.已知空气的密度为ρ,风轮机叶片的长度为r,若风速为v0,每台风力发电机输出电功率为P,求此过程中:
(2)风力发电机利用风能的效率.
[答案]
[解析] η==.
1.(能源与环境)[2024·广东实验中学月考] 低碳生活是一种绿色而又环保的新型生活方式，日常生活注意节电、节油、节气、节水，从点滴做起，保护环境，保护地球.下列关于能源与能量的说法中正确的是( )
A.能量是守恒的，没有必要提倡节约能源
B.能量耗散表明自然界的能量在利用过程中正在不断地消失
C.自然界中石油、煤等能源取之不尽，用之不竭，只需不断开发
D.人类应积极开发与利用风能、太阳能、潮汐能等能再生的新能源
√
[解析] 在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但可利用率越来越小，仍需节约能源，故A错误；能量耗散表明自然界的能量在转化的过程中可利用率越来越小，但总量不会减小，故B错误；石油、煤是亿万年前的大量生物经过地壳变化，被埋藏在地下，受地层压力和温度的影响，缓慢地形成的可以燃烧的矿物质，在短时间内不能再生，是不可再生能源，故C错误；太阳能、风能、潮汐能等是可再生能源，人类应多开发与利用，故D正确.
2.(能源的利用方式)[2024·河南郑州期末] 科普小组的同学调查了我省不同类型的发电站，其中利用不可再生能源发电的是( )
A.小浪底水电站 B.孟津风力电站 C.郑州燃气电站 D.博爱光伏电站
[解析] 水能、风能和太阳能可以从自然界中源源不断地得到，是可再生能源，所以小浪底水电站、孟津风力电站、博爱光伏电站是利用可再生能源发电的，故A、B、D错误；燃气属于化石能源，化石能源属于不可再生能源，所以郑州燃气电站是利用不可再生能源发电的，故C正确.
√
3.(能量的转化与守恒)[2022·浙江1月选考] 某节水喷灌系统如图所示，水以的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为.喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持不变.水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为，输入电流为.不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率.已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为，忽略水在管道中运动的机械能损失，取，则( )
A.每秒水泵对水做功为
B.每秒水泵对水做功为
C.水泵输入功率为
D.电动机线圈的电阻为
√
[解析] 每秒水泵对水做的功转化为水的机械能，即被喷出的水的机械能，为，选项A、B错误.水泵对水做功的功率，则水泵输入功率(即电机输出功率)为，选项C错误；根据上
述分析可知，电动机线圈消耗的功率为，由可知，电动机线圈的电阻为 ，选项D正确.
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知识点一 能源的利用方式
1.[2024·深圳期末] 关于能源的利用，下列说法中不正确的是( )
A.由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要
B.能源的利用过程，实质上是能的转化和传递过程
C.现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气
D.煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能
√
[解析] 虽然我国的煤和石油的储量十分丰富，但是它们是化石能源，用完以后不能在短时间内形成，太阳能和核能的开发和利用是十分重要的，故A符合题意.能源的利用过程，实质上是能的转化和转移过程，故B不符合题意.现在人类社会使用的能源主要是煤、石油、天然气，故C不符合题意.石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能，即间接来自太阳能，故D不符合题意.
2.[2024·广西南宁期中] 市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示).在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意.该装置的能量转化情况是( )
A.太阳能 电能 机械能 B.太阳能 机械能 电能
C.电能 太阳能 机械能 D.机械能 太阳能 电能
√
[解析] 根据题意小电扇在阳光照射下转动，说明最初的能量来源为阳光，即太阳能，然后阳光被一块太阳能电池板吸收，将太阳能转化成电能，电能带动小电动机，实现了小电扇的旋转，是电能向机械能的转化，总的转化过程为太阳能 电能 机械能，故选A.
3.[2024·浙江杭州期中] 如图所示是架在屋顶的太阳能热水器.已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为.一台热水器的聚热面积为，若每天相当于
A. B. C. D.
[解析] 这个热水器一天内最多能利用的太阳能为，故B正确，A、C、D错误.
太阳直射热水器，太阳能的可转化为水的内能，那么这个热水器一天内最多能利用的太阳能为( )
√
知识点二 能量的转化与守恒
4.[2024·湖南长沙期中] 能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，以下最能体现能量守恒定律的是( )
A.闭合电路欧姆定律 B.动能定理
C.动量守恒定律 D.牛顿第三定律
[解析] 闭合电路的欧姆定律为，电源的功率等于输出功率与内阻功率之和，直接体现了能量守恒定律，故A正确；由动能定理可知，合外力做功等于系统动能的增加量，无法体现能量守恒定律，故B错误；动量守恒定律无法体现能量守恒定律，故C错误；牛顿第三定律无法体现能量守恒定律，故D错误.
√
5.[2024·中山期中] 2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，下列关于能量及其转化的说法正确的是( )
A.燃料燃烧时内能全部转化为机械能
B.火箭加速升空的过程中机械能不变
C.在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化
D.能量在转移和转化的过程中总会有损耗，但能量的总量可以增加
√
[解析] 燃料燃烧时，部分内能转化为运载火箭的机械能，还会有部分内能损耗掉了，故A错误；火箭加速升空的过程中，其速度增大、动能增大、重力势能增大，则火箭的机械能增大，故B错误；在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化，比如动能可以转化为内能、
内能可以转化为机械能等，故C正确；能量在转移和转化的过程中总会有损耗，但能量的总量保持不变，既不会增加，也不会减少，故D错误.
知识点三 能源与环境
6.(多选)[2024·广东实验中学月考] 关于能源的分类与应用，以下说法正确的是( )
A.煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
B.煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的
C.煤、汽油是一种清洁能源
D.水能是可再生能源
√
√
[解析] 植物的光合作用吸收太阳能，促使植物生长，而经过一系列复杂变化，植物可以形成煤，石油、天然气等燃料，则煤、石油、天然气等燃料的最初来源都是太阳能，故A正确；煤、石油等常规能源是不可再生资源，不是取之不尽、用之不竭的，是有限的，故B错误；清洁能源不会产生污染，煤、汽油燃烧过程中都会产生有害物质(有毒气体)，不是清洁能源，故C错误；水是可以循环再生的，是可再生能源，故D正确.
7.[2024·广雅中学月考] 关于能量和能源，下列说法正确的是( )
A.人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
B.在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源
C.自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性
D.能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质提升了
√
[解析] 根据能量守恒定律，能量是不能够被创造的，故A错误.能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了.例如，内燃机燃烧汽油把化学能转化为机械能，最终机械能又会转化为内能，而最终的内能人们很难再重新利用，所以我们说能量的品质下降了，所以在能源的利用过程中，有一些能源是不可再生的，所以需要节约能源，故B、D错误.根据热力学第二定律可知，自然界中只要涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性，都是不可逆的，故C正确.
8.[2024·湛江期中] 第19届亚运会于2023年9月23日晚在杭州盛大开幕.此次亚运会开幕式将实体烟花燃放改成电子烟花表演展示，通过数字技术、光学投影等展现烟花绽放场景，传递出中国绿色低碳环保且负责任的发展中大国形象.以下说法正确的是( )
A.能量在使用过程中总量保持不变，故无需节约用电，可尽情燃放电子烟花
B.不断开发新能源，发展新技术，是缓解能源危机、加强环境保护的重要手段
C.电子烟花技术将电能全部转化为光能和内能，过程中不存在能量耗散
D.相比于传统烟花，使用电子烟花完全无污染
√
[解析] 能量在使用过程中总量是保持不变的，但是能量的转移和转化是具有方向的，是不可逆的过程，所以仍然需要节约用电，故A错误；不断开发新能源，发展新技术才能缓解能源危机，从而减少化石能源依赖有利于保护环境，故B正确；电子烟花将电能转化为光能和内能，同时会有声音及热损耗，会伴有能量耗散，故C错误；使用电子烟花只是减少了污染，而不是完全没有污染，比如光污染依然存在，故D错误.
9.构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面，自动充电式电动车就是很好的一例，电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池
连接.当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，电动自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来.某人骑车以的初动能在粗糙的水平路面上滑行.第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化的关系如图中图线①所
示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化的关系如图中图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是( )
A. B.
C. D.
√
[解析] 电动车在运动过程中的摩擦力大小不变，从题图看出，第二次的位移是第一次的，故没被转化为内能的能量为初动能的，由能量守恒
定律得所充的电能为，A正确.
10.[2024·湖北孝感期末] 能源是现代社会发展不可或缺的重要资源.然而，随着全球人口的增长和经济的发展，能源消耗不断增加，给环境带来了巨大压力，因此，寻找可持续的能源利用方案已成为当今社会的重要课题.
(1) 光伏发电(图甲)是利用太阳能实现______转换(选填“光热”或“光电”)的新能源技术，____能是利用核反应获得的新能源.
光电
核
[解析] 光伏发电是利用太阳能实现光电转换的新能源技术，核能是利用核反应获得的新能源.
(2) 风能是我国未来开发和利用的重要能源之一，属于 _____.(填选项前的字母)
A.一次能源 B.二次能源 C.不可再生能源 D.可再生能源
[解析] 风能是我国未来开发和利用的重要能源之一，属于一次能源和可再生能源，故A、D正确，B、C错误.
√
√
(3) 如图乙所示是一种被称为“郁金香风力发电机”的小型发电机，该风力发电机能将通过有效面积内空气动能的约转化为电能.某同学根据“发电机在发电过程中能量有损耗”这一事实得出结论：发电过程能量是不守恒的，是与能量守恒定律相矛盾的.你认为呢？(简答) ___________________________________________________________________________________________________________.
空气动能除转化为电能外，其余一部分转化为内能，能量并没有消失，只是没有被利用，这与能量守恒定律不矛盾
11.[2024·中山纪念中学月考] 太阳能及风能是清洁能源，我国已经建成众多的太阳能及风力发电场.风力发电是利用风的动能推动风力发电机的叶片转动而产生电能的.某地区安装有2台超大型风力发电机，每
片扇叶长达，该地区常年的平均风速，风向跟叶片转动的圆面垂直，空气的密度，风力发电机的叶片转动时可形成半径为的圆面.已知风力发电机能将通过圆面的空气动能的转化为电能 取.
(1) 求每台风力发电机的发电功率；
[答案]
[解析] 设单位时间内通过每台风力发电机叶片转动形成的圆面的空气的体积为、动能为，
则有
，，
解得
(2) 已知标准煤的热值为，则该风力发电场年发电量相当于燃烧多少标准煤产生的热量？(结果保留2位小数)
[答案]
[解析] 2台风力发电机发电的功率为，年发电时间为

设年发电量为，则有
解得

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