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第18章 能源与可持续发展
一、学习目标
1.能从能量的角度进行解题．
2.从能量的转化和转移的角度认识效率．
3.知道能量的转化和转移有一定的方向性．
4.能分辨出可再生能源和不可再生能源.
二、课前检测
1.光是一种_______________,电磁波在真空中的传播速度是________________________.
2.如图所示是一款新型节能装置----空气能热水器，它的制热能效比（制热量和压缩机所耗电能之比）为4：1，用手机通过_______波可以远程遥控.
3. 2018年5月21日凌晨，“鹊桥”号中继星在我国西昌卫星发射中心成功发射升空（如图所示）．地面控制中心通过_____波向它发出指令，这种波在真空中传播的速度为_____m/s．
4. WiFi是将电脑、手机与互联网以无线方式连接的技术，可进行信息、文件等材料的无线传输，此过程中各种信息是靠＿＿＿＿＿来传输的，它在真空中的传播速度是＿＿＿＿＿.
5.小明看到闪电后12.3s又听到雷声，已知声音每3s传播的距离约为1000m，光速约为3x108m/s.于是他用12.3除以3很快估算出闪电发生位置到他的距离为4.1km，假设声速或光速发生以下变化，这种估算方法不再适用的是（ ）
A.声速增大为原来的两倍 B.声速减小为原来的一半
C.光速减小为原来的一半 D.光速减小为声速的两倍
三、典例分析
（一）能从能量的角度进行解题．
在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，同一小车从相同斜面上的同一高度由静止下滑到不同水平面时的情景，如图所示，则（　 　）
A．为了便于分析，本实验的合理顺序是（a）（b）（c）（d）
B．在四次实验中，小车克服阻力做的功相同
C．由本实验可以直接得出牛顿第一定律
D．本实验中若仅添加一个小木块，还可以探究动能大小和质量的关系
（二）从能量的转化和转移的角度认识效率．
有一种新型动力车，它上面的太阳能接收板的有效面积为8m2，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000J，太阳能电池提供的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为10A．
（1）太阳能属于_________（选填“可”或“不可”）再生能源．
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是 ____________．
（3）电动机正常工作时，将电能主要转化为 _______ 能．若转化效率是80%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是150N，则该车匀速行驶的速度是 ______m/s．
（14南京）LED灯具有节能、环保等特点．如图是额定电压为220 V、额定功率为4.4W的LED灯泡. 该灯泡的额定电流是 A．若它每天正常发光5h，一个月（30天）消耗的电能是 KW·h．与普通白炽灯相比，在达到相同亮度的条件下，假设LED灯可以节约90%的电能，则这个LED灯与功率为 W的白炽灯亮度相当．
（三）知道能量的转化和转移有一定的方向性
（19南京）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．温度相同的物体内能一定相等
B．汽油机做功冲程中燃气的内能减小
C．我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多
D．电能可以使灯泡发光，同时产生内能，这些内能又可以自动地转化为电能
（四）能分辨出可再生能源和不可再生能源
（19南京）下列能源中，属于可再生能源的是（ ）
A.天然气 B.煤 C.石油 D.风能
（18南京）天然气已经被广泛利用，它是一种 （选填“可”或“不可”）再生能源．完全燃烧0.07m3的天然气释放的热量为____J，若这些热量的30%被水吸收，可以将4kg的水由20℃加热到 ℃．[q天然气=4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg ℃）]
四、巩固练习
（18南京）用如图所示的滑轮组将重85N的物体匀速提升2m，拉力F为50N．此过程中有用功为 J，总功为 J，滑轮组机械效率为 ．根据已知条件，以下四个物理量：①动滑轮上升的高度、②动滑轮的重力、③额外功、④拉力的功率，还能求出的有 和 （选填序号）．
（17南京）如图所示是一种新能源——可燃冰．2017年5月l8日，我国在南海开采可燃冰获得成功！1m3可燃冰可分解释放约168m3的天然气，可燃冰属于 （选填“可”或“不可”）再生能源，完全燃烧168m3的天然气可以释放的热量为 J，若这些热量全部被水吸收，可以将质量为 t的水由20℃加热到70℃，
（q天然气=4×107 J/m3，c水=4.2×103J/（kg·℃）
（2019南京改编）如图所示是一款新型节能装置----空气能热水器，它的制热能效比（制热量和压缩机所耗电能之比）为4：1，某同学洗一次澡用水30L，则所用水的质量为________kg，这些水温度由12℃升高到42℃吸收的热量为_______J.若这些热量分别由空气能热水器和电热水器（效率为90%）提供，则空气能热水器压缩机所耗电能与电热水器所耗电能相比，可节约电能______________J.[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
五、课后练习
（一）基础达标
1．以下不属于电能的优点是（ ）
A．便于转化 B．便于输送 C．便于分配 D．便于开采
2．小阳学习太阳能和核能后，建立了利用核能的知识结构图，请你帮他补全空格处的内容.___、_____、______
3．家庭轿车的发动机是四冲程内燃机，内燃机在工作过程中将内能转化为机械能的是_______冲程；某款轿车百公里耗油6 kg，这些汽油完全燃烧放出______J的热量（汽油的热值是4.6×107J/kg）.汽油是由石油提炼出来的，石油等化石能源是_______（ 填 “可再生”或“不可再生”）能源.
（二）能力提升
4．某地区利用当地丰富的太阳能资源发电，供生产生活使用.
(1)太阳能发电有很多优点，但也存在一些不足，请写出一个不足之处；
(2)小明家将太阳能转化的电能储存到电源中，给热水壶和电暖气供电.开关S控制电路中所有用电器，开关S1控制热水壶的加热电阻R1（“220V 484W”），开关S2控制电暖气的加热电阻R2（“220V 2420W”）.闭合所有开关，R1 R2同时工作，R1每分钟放出2.4×104J的热量，求R2的实际功率；（R1和R2的阻值不随温度变化）
(3)已知在一段时间内，垂直于太阳光的1m2面积上每1秒接收的太阳能为500J，如图所示，太阳光与水平面夹角为60°，面积为4m2的太阳能电池板竖直放置.太阳能电池板将太阳能直接转化为电能的效率为20%.求1分钟内通过该太阳能电池板获得的电能.
参考答案：
课前检测答案
1.电磁 3×108 m/s
2.电磁
3.电磁 3×108
4.电磁波 3×108 m/s
5.D
典例分析答案
例1．B
例2.（1）可（2）15%（3）机械 6.4
例3. 0.02 0.66 44
例4. B
例5. D
例6.不可 2.8×106 70
课堂练习
1. 170 200 85% ①③
2. 不可 6.72×109 32
3. 30 3.78×106 3.255×106
课后练习
（一）基础达标
1．D 2．电 内 裂
3.做功 2.76×106 不可再生
（二）能力提升
4.(1)地面应用时有间歇性，在晚上或阴雨天不能或很少发电或者目前成本相对较高；(2)2504W；(3) 1.2×104 J
选题理由：
课前检测：
第1题考查了电磁波的传播速度
第2题到第4题结合生活中的运用对电磁波进行考查
第5题考查了理想化思维方法的运用
典例分析：
例题1考查了学生能否从能量的角度进行解题
例题2和例题3考查了学生是否能从能量转化和转移的角度认识效率
例题4要求学生知道能量的转化和转移具有一定的方向性
例题5和例题6要求学生能分辨出可再生能源和不可再生能源
课堂练习：
第1题结合简单机械，考查了学生，对几种能量的概念是否掌握
第2题结合天然气、可燃冰的情境对热学计算进行考查
第3 题通过2019年南京市的一道中考题对能量的转化进行考查
课后练习：
第1题对电能的优点进行考查
第2题对能量的转化进行考查
第3题结合内燃机对能量的转化能量的计算进行考查
第4题对能量的计算以及能量的转化进行考查

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