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专题3 1能源与可持续发展
一、能源与可持续发展
1．能源的分类
（1）按能源的利用方式分为：
一次能源：可以从自然界直接获取的能源为一次能源。如煤、石油、天然气、风能、水能、潮汐能、太阳能、地热能、核能、柴薪等。
二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源称为二次能源。如电能、汽油、煤气、焦炭、激光、沼气等。
（2）按能源能否再生可分为：
不可再生能源：凡是越用越少，不能在短期内从自然界得到补充的能源，都属于不可再生能源。如煤、石油、天然气、核能。
可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源，属于可再生能源。如水能、风能、太阳能、食物、柴薪、地热能、沼气、潮汐能等。
2．新能源
（1）①核能：由于原子核的变化而释放的巨大能量叫核能。
②核能获取的途径有两条：重核的裂变和轻核的聚变（聚变也叫热核反应）。原子弹和目前人类制造的核电站是利用重核的裂变释放能量的，而氢弹则是利用轻核的聚变释放能量的。
和平利用核能的途径是利用核电站来发电，核电站主要组成包括：核反应堆、热交换器、汽轮机和发电机等。
③核反应堆中的链式反应是可控的，原子弹的链式反应是不可控的。核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是核裂变反应。
④核能的优点和可能带来的问题：
a．核能的优点：核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源。利用核能发电不仅可以节省大量的煤、石油等能，而且用料省，运输方便。核电站运行时不会产生二氧化碳、二氧化硫和粉尘等对大气和环境污染的物质，核电是一种比较清洁的能源。
b．利用核能可能带来的问题：如果出现核泄漏会造成严重的放射性环境污染。
（2）太阳能
①在太阳的内部，氢原子核在超高温度条件下发生聚变，释放出巨大的核能。
②大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射除去。
③绿色植物的光合作用将太阳能转化为生物体的化学能。
④我们今天使用的煤、石油、天然气等化石燃料，实际上是来自上亿年前地球所接收的太阳能。
⑤太阳能的利用：利用集热器加热物质（热传递，太阳能转化为内能）；用太阳能电池把太阳能转化为电能（太阳能转化为电能）。
⑥太阳能具有取之不尽、用之不竭，清洁无污染等优点。
3．未来的理想能源必须满足以下四个条件：
①必须足够丰富，可以保证长期使用；
②必须足够便宜，可以保证多数人用得起；
③相关技术必须成熟，可以保证大规模使用；
④必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
4．解决能源紧张的途径：由于人类的生存和发展使得能源的消耗量持续增长，因此人类必须不断地开发和利用新能源，同时增强节能意识，不断提高能源的利用率，这是目前解决能源紧张的重要途径。
裂变和聚变的区别 比较裂变聚变(热核反应)定义较大原子核分裂为较小原子核小原子核结合成 较大原子核条件中子轰击较大原子核超高温释放的核能巨大更加巨大是否可控裂变的链式反应可控聚变目前不可控应用原子弹、核电站氢弹、太阳内部爆炸
考点1 能量守恒
【例1】（2022秋 广州期末）如图所示，是“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”电池板，“脚踩”蓄电池，“腰”挎照明灯，下列解释合理的是　　
A．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能
B．照明灯是将光能转化电能
C．光电池板是将光能转化为电能
D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能
【答案】
【分析】（1）风力发电机将风能转化为电能；
（2）用电器工作时将电能转化为其他形式的能量；
（3）光电池板将光能转化为电能；
（4）蓄电池放电时将化学能转化为电能。
【解答】解：、风扇式发电机可以通过风吹动扇片转动，把风能转化为电能，故错误；
、照明灯消耗电能而发光，将电能转化为光能，故错误；
、太阳能电池板是将光能转化为电能，故正确；
、蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故错误。
故选：。
1．（2023秋 望奎县校级月考）下列关于能量转化的实例中，说法正确的是　　
A．水轮机带动发电机发电——电能转化为机械能
B．燃料燃烧——化学能转化为内能
C．汽油机的做功冲程——机械能转化为内能
D．给蓄电池充电——化学能转化为电能
【答案】
【分析】解决此题的关键是知道各种现象的能量储存方式和转化方式，明确消耗了哪种形式的能，得到了哪种形式的能。
【解答】解：、水轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能，故错误；
、燃料燃烧都是将化学能转化为内能，故正确；
、汽油机的做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，故错误；
、给蓄电池充电时，把电能转化成化学能储存在电池里，故错误。
故选：。
2．（2023秋 扶沟县校级月考）如图所示，这是一种设想中的永动机，它通过高处的水冲击叶片，叶片转动对外做功，同时带动抽水器将水从低处抽到高处，从而循环工作。下列关于该永动机的分析正确的是　　
A．水下落的过程中将动能转化为重力势能
B．水流冲击叶片时，可将水具有的能量全部转化为叶片的动能
C．该永动机可以在现实中推广
D．这一设想不符合能量守恒定律
【答案】
【分析】在能量转化的过程中，总会有一部分能量以热的形式向四周扩散，成为无用的能量，所以抽水机的机械能会逐渐减小。
【解答】解：设想中的永动机不能一直工作下去，因为抽水器在工作过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，根据能量守恒定律，最后会停止工作；永动机违背了能量守恒定律，该永动机不可以在现实中推广，故错误，正确。
故选：。
3．（2023 佳木斯一模）如图所示，材质均匀的弧形轨道固定在竖直平面，将小球置于轨道的顶端点，小球具有的机械能为．让小球从点由静止开始滚动，到右侧所能达到的最高位置点时，具有的机械能为，随即小球向左侧滚动，当滚动到左侧所能达到的最高位置时，此过程中小球克服摩擦做的功可能是（不计空气阻力）　　
A． B． C． D．
【答案】
【分析】动能和重力势能之间可以相互转化，在转化过程中，由于与轨道摩擦，机械能逐渐减小，不计空气阻力，根据对摩擦力的分析可做出解答。
【解答】解：由题意可知，小球在与轨道摩擦的过程中，其机械能转化为内能，逐渐减小。不计空气阻力，小球从点到达点时，机械能从减小为，减少了．而从点再到达左侧所能达到的最高位置时，其通过轨道的长度应该比第一次短，所以机械能减少的大小应该小于，故此过程中小球克服摩擦做的功可能是。
故选：。
考点2 能源及其分类
【例2】（2023 天元区一模）科普小组同学调研了我省不同的发电站，如图所示，其中利用不可再生能源发电的是　　
A．太阳能发电站 B．东山风力发电站
C．永安燃煤发电站 D．水口水力发电站
【答案】
【分析】可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源．例：水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能。
不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源．例：化石能源（煤炭、石油、天然气）、核能。
【解答】解：太阳能发电站利用的能源是太阳能，太阳能属于可再生能源，故不符合题意；
风力发电站利用的能源是风能，风能属于可再生能源，故不符合题意；
火力发电站利用的能源是煤，煤属于不可再生能源，故符合题意；
水力发电站利用的能源是水能，水能属于可再生能源，故不符合题意。
故选：。
1．（2023 天桥区一模）我国在新能源开发与利用方面走在了世界前列，为全球环境保护做出了巨大贡献。以下利用可再生能源发电的是　　
A．燃气发电 B．风能发电 C．核能发电 D．煤炭发电
【答案】
【分析】（1）可再生能源的概念：像风能、水能、太阳能等可以在自然界源源不断地得到，把它们称为可再生能源。
（2）不可再生能源的概念：化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源。
【解答】解：．燃气发电，燃气属于不可再生能源，故不正确；
．风能发电，风能属于可再生能源，故正确；
．核能发电，核能属于不可再生能源，故不正确；
．煤炭发电，煤炭属于不可再生能源，故不正确。
故选：。
2．（2023 宜州区一模）下列关于能源的说法正确的是　　
A．太阳能是裂变释放出的能量
B．天然气是一种清洁的能源，人类可以无尽地开发利用
C．电能是最重要的二次能源
D．汽油可以作为“玉兔号”在月球上的工作能源
【答案】
【分析】（1）太阳内部发生的是核聚变；
（2）不可再生能源的概念：化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源。
（3）无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源，如电能；
（4）汽油的燃烧需要氧气。
【解答】解：、太阳能是核聚变释放出的能量，故错误；
、天然气是一种清洁的能源，也是不可再生能源，人类不可以无尽地开发利用，故错误；
、电能是通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源，故正确。
、汽油的燃烧需要氧气，月球上是真空，所以汽油不可以作为“玉兔号”在月球上的工作能源，故错误。
故选：。
3．（2023 常州）“玲龙一号”是中国研发、全球首创的陆上商用小型核能发电装置，核能属于　　
①可再生能源
②不可再生能源
③常规能源
④新能源
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【答案】
【分析】（1）越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源；可以在自然界里源源不断地得到的能源称为可再生能源。
（2）常规能源也称传统能源，指目前在技术上成熟、经济上合理、已经多年被人类大规模开采、采集和广泛使用的能源，如煤炭、原油、天然气、火电、水能、薪炭材、农作物秸秆和其他柴草等。
新能源又称非常规能源，指常规能源（传统能源）以外的，刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广使用的其他各种能源形式，比如太阳能源、地热能、风能、海洋能、核能和部分生物质能等。
【解答】解：核能越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，属不可再生能源；20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置——核反应堆，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。
故选：。
考点3 太阳能
【例3】（2023秋 路北区月考）在共享单车的车筐底部覆盖着太阳能发电板，通过阳光给里面的蓄电池充电从而为和通信模块供电。在太阳能发电板和蓄电池的电路中，下列说法不正确的是　　
A．太阳能发电板是电源
B．蓄电池充电时的能量转化是化学能转化成电能
C．太阳能发电板的能量转化是太阳能转化成电能
D．蓄电池充电时属于用电器
【答案】
【分析】（1）太阳能发电板将太阳能转化成电能；
（2）蓄电池充电时，将电能转化为化学能储存在电池中；对外供电时，将化学能转化为电能。
【解答】解：、太阳能发电板将太阳能转化成电能，所以太阳能发电板是电源，故正确。
、蓄电池充电时，将电能转化为化学能储存在电池中；充电时蓄电池消耗了电能，属于用电器，故错误、正确；
故选：。
1．（2023秋 大冶市月考）太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法中正确的是　　
A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为植物的化学能
B．图乙中，还地桥街道上的太阳能路灯将太阳能直接转化为路灯的光能
C．图丙中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机上电池的化学能
D．图丁中，太阳能热水器通过做功将太阳能转化为水的内能
【答案】
【分析】从能的转化方向、转化形式分析解答此题，总是减少的能量转化为增加的能量。
【解答】解：、图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，故正确；
、图乙中，太阳能路灯先将太阳能先转化为电能，再转化为光能，故错误；
、图丙中，太阳能飞机是先将太阳能转化为电能，再转化为化学能，故错误；
、图丁中，太阳能热水器通过热传递将太阳能转化为水的内能，故错误。
故选：。
2．（2023秋 雁塔区校级月考）近年来，西安很多道路上出现了如图所示的按钮式太阳能红绿灯，当路上车辆不多时，行人通过触摸按钮使正对车辆的绿灯灭、红灯亮，行人可以安全通过。关于按钮式红绿灯，下列说法中正确的是　　
A．这个按钮相当于电路元件中的电源
B．红灯与绿灯交替发光，它们是串联的
C．阳光照射时，太阳能电池板将光能转化为化学能
D．太阳能电池板给蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的用电器
【答案】
【分析】按钮可以控制灯，说明是开关；只有并联电路用电器才能单独工作；太阳能电池板是直接将太阳能转化为电能；蓄电池在充电时需要消耗电能，所以是相当于用电器。
【解答】解：由于按钮可以控制红灯和绿灯，所以是相当于开关，选项错误；
由于红灯和绿灯可以交替发光，即可以单独工作，所以是并联电路，选项错误；
太阳能电池板是将光能直接转化为电能，所以选项错误；
太阳能电池板给蓄电池充电时，蓄电池要消耗电能，所以相当于电路中的用电器，所以选项正确。
故选：。
3．（2023 广州）某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对如图方框中能量形式判断正确的是　　
A．甲是“电能” B．乙是“太阳能” C．丙是“电能” D．丁是“机械能”
【答案】
【分析】（1）太阳能电池工作时将太阳能转化为电能。
（2）太阳能给蓄电池充电时将电能转化为化学能。
（3）蓄电池放电时将电能转化为其它形式的能量。
（4）路灯工作时将电能转化为光能和内能。
【解答】解：太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，其能量转化过程如下：太阳能电能化学能电能光能。故正确，错误。
故选：。

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