资源简介

22.1 能源的利用现状和面临的挑战
【题型1】能源的分类 2
【题型2】能源消耗对环境的影响 6
【题型3】能量的转化和转移的方向性 9
【题型4】能源与可持续发展 13
1．凡是能为人类提供能量的物质资源都叫做能源。 2．生活中常见的能源有：煤炭、石油、天燃气、汽油、柴油、热力、电力等。 3．化石能源：千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的煤、石油、天然气等。 4．可再生能源和不可再生能源： （1）可再生能源：可以在自然界里源源不断地得到的能源。如水能、风能、太阳能、生物质能等。 （2）不可再生能源：不能在短期内从自然界得到补充的能源。如核能、化石能源等。 5．像化石能源这样可以直接从自然界获得的能源，称为一次能源；必须通过消耗一次能源才能得到的能源叫二次能源，如电能。 6．能量的转化和转移是有方向性的，并且能量守恒定律告诉我们能量在转化或转移过程中，能量的总量保持不变。 7．自然界中能量守恒，但由于能量的转化与转移具有方向，可利用的能源越来越少，需要节约能源。 8．新能源：人类新近才开始利用的能源。例：潮汐能、地热能、太阳能、核能、风能。
【题型1】能源的分类
（2025 晋中二模）小明用如图所示的天然气燃气灶给家人炖排骨汤时，进行了如下思考，其中正确的是（　　）
A．天然气是一次能源中的不可再生能源
B．闻到排骨香味说明分子之间存在斥力
C．通过做功的方式不断地增加汤的内能
D．燃气燃烧过程中将内能转化为化学能
【答案】A
【分析】（1）能够直接从自然界中获取的能源叫一次能源；短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源，短期内可以从自然界中的到补充的能源叫可再生能源。
（2）一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
（3）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。
（4）燃料燃烧将化学能转化为内能。
【解答】解：A、天然气可以从自然界中直接获取，是一次能源；天然气短期内不能得到补充，属于不可再生能源，故A正确；
B、闻到排骨香味说明分子在不停地做无规则运动，故B错误；
C、通过热传递的方式不断地增加汤的内能，故C错误；
D、燃气燃烧过程中将化学能转化为内能，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查的是能源的分类；知道分子热运动、改变物体内能的方式和燃料燃烧的能量转化过程。
方法点拨 1．能源是一种物质，是可以提供某种形式的能量的一种物质，能源与能量是两个不同的物理量，能源是能为人类的提供能量蝗物质资源，以能源的利用过程实质上就是能量的转化和转移过程，能量则是物体做功本领的一个量度． 2．生活中常见的能源有：煤炭、石油、天燃气、汽油、柴油、热力、电力等。 3．能源的分类是按照不同角度划分的，同一种能源可能归属不同的能源类别，可以按下表进行归类。
【变式1】（2025 徐州）蓝藻能在水中快速生长，科学家尝试控制它们的光合作用来产生电能，使蓝藻成为一种新能源。下列关于这种新能源的说法，正确的是（　　）
A．是一种化石能源 B．来源于太阳
C．属于非清洁能源 D．属于不可再生能源
【答案】B
【分析】1、能源：凡是能为人类提供能量的物质资源都叫做能源。
2、能源有不同的分类方式：
（1）从产生方式角度划分
一次能源：是指可以从自然界直接获取的能源．例：煤炭、石油、天然气、水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能、核能。
二次能源：是指无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源．例：电能、乙醇汽油、氢能、沼气。
（2）从是否可再生角度划分
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。
（3）从利用状况划分
常规能源：人类利用多年的，使用技术已经成熟的能源．例：化石能源、水能、电能。
新能源：人类新近才开始利用的能源．例：潮汐能、地热能、太阳能、核能、风能。
【解答】解：A、化石能源是由古代生物的遗骸经过漫长地质年代形成的（如煤、石油、天然气），而蓝藻是当前可直接利用的生物资源，不属于化石能源，故A错误。
B、蓝藻通过光合作用将太阳能转化为自身的化学能，科学家控制其光合作用产生电能，本质上能量来源于太阳，故B正确。
C、蓝藻在产生电能的过程中，不会像化石燃料那样释放大量污染物，属于清洁能源，故C错误。
D、蓝藻可以通过繁殖不断再生，属于可再生能源，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查能源的分类及能量来源分析，需结合蓝藻能源的特点和能源分类标准进行判断。
【变式2】（2025 天宁区校级一模）俄乌军事冲突开始以来，石油、煤、天然气的供应在国际市场上一下子紧张起来，许多国家正在谋求长远的多种能源出路。下面有关能源的说法正确的是（　　）
A．风能、地热能、潮汐能，都来自于太阳
B．石油、煤、天然气都是常规能源
C．自然界可以永久地为我们提供石油、天然气等能源
D．核能是一种可再生的能源
【答案】B
【分析】（1）地球上除核能、地热能和潮汐能以外，几乎所有能源都直接或间接来自太阳；
（2）煤、石油、天然气是不可再生能源；
（3）常规能源：人类利用多年且广泛使用的能源，如煤、石油、电能等；新能源：新近才开始使用的能源，如核能、太阳能、地热能、潮汐能；
（4）核反应虽然很剧烈，但科学家利用特殊的材料吸收中子，控制核裂变反应的速度。
【解答】解：A．地热能、潮汐能不是来自于太阳，风能来自于太阳，故A错误；
BC．石油、煤、天然气都是人类利用多年且广泛使用的能源，是常规能源；也是不可再生能源，自然界无法永远为我们提供，故B正确，C错误；
D．核能是不可再生能源，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查能源及其分类，属于基础题。
【变式3】（2025 花溪区校级一模）“浩浩江水带来滚滚绿电”，下列能源中与水能同属于可再生能源的是（　　）
A．石油 B．天然气 C．煤炭 D．风能
【答案】D
【分析】从能源是否可再利用的角度可把能源分为可再生能源和不可再生能源。人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源，属于不可再生能源；指在自然界中可以不断再生、连续利用的能源，属于可再生能源。
【解答】解：A．可再生能源的特点是可以在自然界中循环再生，石油是化石燃料，形成需漫长地质时期，不可再生，属于不可再生资源，故A不符合题意；
B．天然气的形成过程与石油类似，也属于不可再生能源，故B不符合题意；
C．煤炭也是化石燃料的一种，属于典型的不可再生能源，故C不符合题意；
D．风能是空气流动所产生的动能，属于太阳能的一种转化形式，可源源不断产生，属于可再生能源，故D符合题意。
故选：D。
【点评】本题难度不大，了解可再生能源和不可再生能源的特点是正确解答本题的关键。
【题型2】能源消耗对环境的影响
（2025 崇川区一模）我国减少碳排放保护环境，以下属于限制碳排放的是（　　）
A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．光伏发电
【答案】A
【分析】可再生资源是指能够通过自然力以某一增长率保持或增加蕴藏量的自然资源。太阳能、水能、风能、地热能、生物资源都是可再生资源，没有碳排放；
火力发电燃烧煤等物质，有碳排放限制。
【解答】解：水能、风能、光伏发电都是可再生资源，没有碳排放，火力发电燃烧煤等物质，有碳排放，属于限制碳排放的是火力发电，故A符合题意。
故选：A。
【点评】明确能源的利用以及对环境的危害，难度不大。
方法点拨 1．能源消耗对环境的影响 （1）热污染，包括城市热岛效应以及地球的温室效应； （2）大气污染，包括酸雨、烟尘等。 2．保护环境，控制和消除大气污染，已经成为当前世界需要解决的重要课题。我们既要有效地利用能源，又要很好地控制和消除污染。
【变式1】（2025 廊坊一模）为了实现“碳达峰、碳中和”的战略目标，我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下不利于碳中和的是（　　）
A．火力发电 B．水力发电
C．风力发电 D．光伏发电
【答案】A
【分析】可再生资源是指能够通过自然力以某一增长率保持或增加蕴藏量的自然资源。太阳能、水能、风能、地热能、生物资源都是可再生资源，没有碳排放；
火力发电燃烧煤等物质，有碳排放限制。
【解答】解：太阳能、水能、光伏发电都是可再生资源，没有碳排放，火力发电燃烧煤等物质，有碳排放，故A符合题意。
故选：A。
【点评】明确能源的利用以及对环境的危害，难度不大。
【变式2】（2025 新乐市模拟）节能降碳是积极稳妥推进碳达峰碳中和、全面推进美丽中国建设、促进经济社会发展全面绿色转型的重要举措。下列说法正确且符合节能降碳要求的是（　　）
A．大力推广使用一次性餐具
B．新能源汽车中用到的氢能、太阳能、压缩天然气等能源，均属于不可再生能源
C．目前，核电站利用核聚变释放的能量发电
D．大力推广风能、太阳能发电
【答案】D
【分析】任何一种能源的开发和利用都给环境造成了一定的影响．在诸多的能源中以不可再生能源引起的环境影响最为严重和显著，它们在开采、运输、加工、利用等环节都会对环境产生严重影响。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。
核电站利用核裂变释放的能量发电。
大力推广风能、太阳能发电。
【解答】解：A.少使用或不用一次性餐具，故A错误；
B.新能源汽车中用到的氢能、压缩天然气等能源，均属于不可再生能源，太阳能属于可再生能源，故B错误；
C.目前，核电站利用核裂变释放的能量发电，故C错误；
D.大力推广风能、太阳能发电，故D正确；
故选：D。
【点评】本题考查可再生能源与不可再生能源，能源的利用和对环境的危害，核能及其原理，属于基础题。
【变式3】（2025 北川县一模）从环保的角度看，下列能源中，在大规模使用过程中会产生二氧化硫。氮氧化物、粉尘和一氧化碳等有害物质，造成空气污染、城市热岛效应、地球温室效应的是（　　）
①石油②煤③天然气④核能⑤风能⑥太阳能⑦柴薪⑧水力发电
A．①② B．①②③ C．①②③⑦ D．④⑤⑥⑧
【答案】C
【分析】根据题干中的各种能源进行分析即可。
【解答】解：①石油：石油作为化石燃料，燃烧时会排放CO2、SO2、颗粒物（粉尘）和CO等。特别是石油提炼后的产品如汽油、柴油等在燃烧时会产生这些污染物，因此符合题目中的有害物质排放，同时也会释放大量CO2导致温室效应；
②煤：煤的燃烧同样会产生大量的SO2（因为煤含有硫）、粉尘（煤燃烧后的灰分和颗粒物）以及CO（不完全燃烧时）。同时煤的CO2排放量很高，加剧温室效应。因此煤的污染严重，符合题目条件；
③天然气燃烧时，会产生二氧化碳，会造成温室效应；
④核能是通过核裂变产生能量，但不会造成空气污染、城市热岛效应、地球温室效应；
⑦柴薪，在燃烧时产生粉尘和一氧化碳，会造成地球温室效应；
⑤风能⑥太阳能⑧水力发电，是清洁能源，不会造成空气污染、城市热岛效应、地球温室效应；
综上所述①②③⑦正确，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】本题考查能源的利用和对环境的危害，属于基础题目。
【题型3】能量的转化和转移的方向性
（2025 东台市一模）汽车紧急刹车后减速滑行，汽车的　 　 能转化为刹车和刹车片、轮胎与地面的内能，该过程中刹车与刹车片增加的总内能　 　 于汽车减少的动能。散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动汽车，这是因为能量的转移和转化具有　 　 性。
【答案】动能；小于；方向。
【分析】动能与质量和速度有关；
根据能量守恒定律可知，刹车系统增加的总内能小于汽车减少的动能；
能量的转化和转移具有方向性。
【解答】解：汽车紧急刹车时，由于摩擦，汽车的机械能（主要是动能 ）转化为刹车、刹车片、轮胎与地面的内能。
根据能量守恒定律，能量不会凭空消失或产生，只会从一种形式转化为另一种形式，汽车较少的动能一部分转化为刹车系统的内能，还有一部分内能散失在空气中，因此刹车系统增加的总内能小于汽车减少的动能。
内能散失到空气中后，无法再收集起来利用，这是因为能量的转化和转移具有方向性（即不可逆性）。
故答案为：动能；小于；方向。
【点评】本题考查动能的影响因素以及能量的转移和转化，难度适中。
方法点拨 1．能量转移的方向性：热传递过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反；如果要使热量从低温物体流向高温物体，就需要消耗其他形式的能量。例如，电冰箱就需要消耗电能。 2．能量转化的方向性：内能和其他形式的能量的相互转化具有方向性。其他形式的能可以无条件地转化为内能，而内能不能无条件地转化为其他形式的能。例如，汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能收集起来再自动地用来驱动汽车。 3．能量转移和能量转化都是有方向性、不可逆的。人们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的；有些能量可以利用，有些则不能；能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的。
【变式1】（2025 荣县校级模拟）水从高处流向低处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有 　 　 。
【答案】方向性
【分析】各种能量的转移和转化是有方向性的。
【解答】解：水从高处流向低处后，高度变小，速度变大，水的重力势能转化为动能以及其他形式的能量，但是这些能量不能自发地再完全转化为重力势能，说明能量的转化具有方向性。
故答案为：方向性。
【点评】本题考查能量的转化和转移，难度不大。
【变式2】（2025 惠阳区二模）新型太阳能汽车在运行过程中，能量转化情况如图所示。该太阳能汽车的能量转化效率为 　 　 ；汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎等的内能，此过程中能量 　 　 （选填“守恒”或“不守恒”），这些内能无法自动转化为汽车的机械能，说明能量的转化和转移具有 　 　 性。
【答案】30%；守恒；方向。
【分析】（1）由能流图得出输出的有用功占总能量的比值，得出能量转化的效率。
（2）在刹车过程中需克服摩擦做功，将机械能转化为内能，这些能量无法再转化为使电动自行车行驶所需要的能量，是因为能量转化和转移是有方向性的，并且能量在转化或转移的过程中总量保持不变。
【解答】解：（1）能流图可得，输出的有用功在总能量中所占的比例为：100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%，所以太阳能汽车的能量转化效率为30%。
（2）在刹车过程中，因摩擦将机械能转化为地面、轮胎和空气的内能，此过程中能量总量不变，能量是守恒的。转化后，这些内能无法自动转化为汽车的机械能，这种现象说明能量的转化具有方向性。
故答案为：30%；守恒；方向。
【点评】本题考查了学生对能流图的认识，对能量守恒定律的了解与掌握。要知道能量虽然是守恒的，但是由于能量的转化及转移具有方向性，故有些有用能量会越来越少的，所以我们要有节约能源的意识。
【变式3】（2025 历城区二模）传统燃油车的动力来源于内燃机，如图1所示是一内燃机工作过程中的两个冲程，其中实现了将内能转化为机械能的是冲程　 　（选填“甲”或“乙”）；汽车刹车过程中，由于摩擦，一些机械能会转化成内能并散失到空气中，散失到空气中的这些内能却很难再自动转化为机械能供给汽车使用，这是因为能量的转化和转移具有　 　。
【答案】乙；方向性。
【分析】在内燃机的四个冲程中做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；压缩冲程压缩气体的过程中，将机械能转换为内能；
根据能量守恒定律分析；能量的转化和转移具有方向性。
【解答】解：发动机工作时，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能，如乙图；
散失到空气中的内能无法自动转化为机械能，这是因为能量的转移和转化具有方向性。
故答案为：乙；方向性。
【点评】本题考查能量的转化和转移，难度不大，做题时认知分析即可。
【题型4】能源与可持续发展
（2025 三河市校级一模）“双碳”目标持续推进能源结构的调整，下列关于能源的说法正确的是（　　）
A．因为能量是守恒的，所以不必提高能源利用效率
B．核燃料是不可再生能源，应减少核能开发和利用
C．水能、太阳能、地热能、风能等都是清洁型能源
D．为促进电动汽车的全面覆盖，应大力扩建火力发电站
【答案】C
【分析】（1）能量的利用是有条件的，且能量的转化具有方向性；
（2）像化石能源、核能等短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源，核能在安全范围的使用，利大于弊；
（3）从环境保护的角度进行分析解答；
（4）根据“双碳目标”就是减少空气中二氧化碳的含量的知识进行分析解答即可。
【解答】解：A、虽然自然界中能量的总量是守恒的，但能量的利用是有条件的，且能量的转化具有方向性，所以必须提高能源利用效率，故A错误；
B、核燃料是不可再生能源，如果安全地使用核能，可以有效缓解能源危机，也可以缓解温室效应，因此开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径，故B错误；
C、水能、太阳能、地热能、风能，不会对环境造成污染，所以都是清洁型能源，故C正确；
D、大力扩建火力发电站，会消耗大量的化石能源，产生大量的二氧化碳排放量，造成温室效应，同时会产生大量的污染物，对环境造成污染，所以为促进电动汽车的全面覆盖，可以利用水力发电、光伏发电、风力发电等，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查学生对能量和能源相关知识的掌握情况，综合性强，在学习过程中注意知识的积累。
方法点拨 1．能源利用必然对环境造成影响，考生可从石油和煤炭的利用方面产生的气体、烟尘以及带来的连锁反应等多角度理解。 2．能源危机是现在人类面临的共同问题，所以需要从身边小事做起，节约能源，养成节约能源的习惯。比如节约用水、节约用电，尽量使用公共交通工具，提倡“绿色出行”，尽量利用可再生能源，比如风能、水能和太阳能。
【变式1】（2025春 海沧区校级月考）关于能源与可持续发展，下列说法中正确的是（　　）
A．电能是一次能源
B．核电站发电时，发生的核反应是核裂变
C．化石能源是不可再生能源，核能、风能、水能、太阳能是可再生能源
D．能量在转化过程中是守恒的，因此不需要节约能源
【答案】B
【分析】（1）从自然界直接获得的是一次能源，需要消耗一次能源来获得的是二次能源；
（2）核能的利用包括：核裂变与核聚变。目前科技手段来说核聚变反应的速度还是不可控的；核裂变应用于：核电站、原子弹；太阳表面发生着核聚变，人类对核聚变的利用有：氢弹；
（3）像风能、水能、太阳能等可以在自然界里源源不断地得到，把它们称为可再生能源。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，称为不可再生能源；
（4）能量在转移、转化过程中总是守恒的，但是能量的转化具有方向性，在能源的使用过程中还是要节约能源。
【解答】解：A．二次能源是指无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源。例：电能、乙醇汽油、氢能、沼气，故A错误；
B．目前核电站主要利用核裂变的可控链式反应来发电的，故B正确；
C．化石能源是不可再生能源，核能是不可再生能源，风能、水能、太阳能是可再生能源，故C错误；
D．能量在转移、转化过程中总是守恒的，但是能量的转化具有方向性，在能源的使用过程中还是要节约能源，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了核能的利用及能源的分类，属于基础性题目。
【变式2】（2025 永寿县校级模拟）2024年4月至10月，世界园艺博览会在成都举行。本届世园会的主题为“公园城市美好人居”，秉持“绿色低碳、节约持续、共享包容”的理念。下列说法不正确的是（　　）
A．园区内的输电线如果用超导材料制作，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗
B．园区内使用新能源转运车，是因为新能源汽车比燃油车的能量转化效率高
C．小宇从家里带的零食到园区时，零食的质量不变
D．因为自然界中的能量是守恒的，所以我们不需要节约能源
【答案】D
【分析】（1）超导体的电阻为0，通电不会发热；
（2）电能转化效率高，一般的电动机转化效率在80%以上，而最好的汽油机也超不过40%；
（3）质量是物体所含物质的多少，它不随位置、状态、形状的改变而改变；
（4）虽然自然界的总能量是守恒的，但能量的转移和转化是有方向性的。
【解答】解：A、超导材料如果用来制作输电线，由于电阻为0，不会产生热量，可以降低由于电阻发热引起的电能损耗，故A正确；
B、一般情况下电动机转化效率在80%以上，而最好的汽油机也超不过40%，因此新能源汽车比燃油车的能量转化效率高，故B正确；
C、质量是物质本身的属性，不随位置改变而改变，故C正确；
D、能源并不是取之不尽用之不竭的，由于能量的转移和转化是有方向性的，随着能量耗散，可利用的能源减少了，就会有能源危机，所以需要节约能源，故D错误。
故选：D。
【点评】本题考查了能量守恒定律的应用、超导体的应用、能量转化效率以及能源危机等知识，属于基础知识，难度不大。
【变式3】（2025 马鞍山校级三模）我国科学技术发展迅猛，在信息、能源和材料等领域取得了辉煌的成绩，下列说法正确的是（　　）
A．我国的吴龙一号货运航天飞机加速升空时机械能守恒
B．核电站主要利用核裂变释放能量，核能属于可再生能源
C．能量在转移和转化的过程中总量保持不变，我们不需要节约能源
D．国产高性能汽车芯片中的硅属于半导体材料
【答案】D
【分析】（1）机械能守恒是指在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变；
（2）能够短期内从自然界中得到补充的能源是可再生能源；不能够短期内从自然界中得到补充的能源是不可再生能源；
（3）根据能量守恒定律可知能量在转化和转移过程中总量保持不变，但其过程具有方向性；
（4）硅是半导体材料。
【解答】A、航天飞机加速升空时，动能增大，重力势能增大，机械能增加，因此机械能不守恒，故A错误；
B、核电站利用核裂变释放能量，但核能所利用的核燃料（如铀）在地球上的储量是有限的，核能属于不可再生能源，故B错误。
C、能量总量虽守恒，但转化具有方向性，可用能源会减少，因此需要节约能源，故C错误；
D、硅的导电性介于导体和绝缘体之间，国产高性能汽车芯片中的硅属于半导体材料，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了能源的分类、能量的转化和能源危机、电磁波的应用以及半导体材料的应用，考查较综合，难度一般。
【变式4】（2025 株洲模拟）推进碳达峰、碳中和是我国对国际社会做出的庄严承诺，为了落实“双碳”任务目标，下列能源中我们更应该去积极开发和利用的一组是（　　）
A．煤、核能 B．石油、地热能
C．天然气、可燃冰 D．太阳能、风能
【答案】D
【分析】（1）煤、石油、天然气这些化石能源，都属于不可再生能源，储量是有限的；
（2）煤、石油产品会造成大气污染，只能尽量减少使用，不能停止开采；
（3）太阳能和风能是环保无污染，所以应该积极开发和利用。
【解答】解：ABCD．煤、石油、天然气这些化石能源，都属于不可再生能源，会产生大量的二氧化碳气体，且对环境有污染，不适合积极开发和利用；太阳能、风能是可再生能源，环保无污染，所以应该积极开发和利用，故ABC不符合，D符合。
故选：D。

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