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4　能源与可持续发展
[定位·学习目标]　1.通过各种实例,知道能量是如何转化的,理解能量守恒定律的含义;通过实例分析知道能量耗散,认识自然界中能量转化的方向性,形成物理观念。2.知道合理使用能源的重要性,形成可持续发展观念,养成节能的习惯;知道科学、技术、社会、环境协调发展的关系,树立具有环境保护的意识,培养科学态度与责任。
知识点一　能量转移或转化的方向性
探究新知
1.能量守恒定律
能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变。
2.能量转移或转化的方向性
在自然界中,能量的转化过程有些是可以自然发生的,有些则不能。一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
3.能量耗散
(1)概念:燃料燃烧时一旦把热量释放出去,就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。这种现象叫作能量的耗散。
(2)意义:能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。
新知检测
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量,但照射到宇宙空间的能量都消失了。(　×　)
(2)“既要马儿跑,又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律,因而是不可能的。(　√　)
(3)热量能自发地由低温物体传到高温物体。(　×　)
知识点二　能源的分类与应用
探究新知
1.不可再生能源:煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源,这类能源又叫作化石能源。化石能源无法在短时间内再生,所以这类能源被叫作不可再生能源。
2.可再生能源:水能、风能等能源,归根结底来源于太阳能。这些能源在自然界可以再生,叫作可再生能源。
3.能源的应用:近年来,我国在能源开发方面取得了很大的成就,如太阳能发电、水力发电、风能发电、核能发电等。
新知检测
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)由于能源危机,所以要不断开发新能源。(　√　)
(2)煤炭、石油、天然气属于常规能源。(　√　)
(3)在不太长的时间内取之不尽、用之不竭的能源是可再生能源。(　×　)
知识点三　能源与社会发展
探究新知
1.能源利用的三个时期:柴薪时期、煤炭时期和石油时期。
2.火的使用是人类在能源使用上的第一个里程碑。
3.能源是人类社会活动的物质基础。
4.能源与社会发展
(1)人类对能源的利用,正从第三个时期向多能源结构时期过渡。能源科技的每一次突破,都带来了生产力的巨大飞跃和社会的进步。
(2)能源短缺和过度使用化石能源带来的环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题。
(3)人类的生存与发展需要能源,能源的开发与使用又会对环境造成影响。可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡:既满足当代人的需求,又不损害子孙后代的需求。
(4)需要树立新的能源安全观,并转变能源的供需模式。一方面要大力提倡节能,另一方面要发展可再生能源以及清洁能源。
新知检测
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)大量煤炭和石油产品在燃烧时产生的气体加剧了地球气候的变化。(　√　)
(2)在能源利用过程中能量是守恒的,故不必节约能源。(　×　)
(3)光化学烟雾是由于化石能源燃烧发光产生的。(　×　)
要点　能量与能源
典例研习
[例1] (能量守恒定律的理解)在能源消耗的过程中,我们无法把一些能源消耗产生的内能收集起来重新利用,这种现象叫作能量的耗散。对于能量耗散的理解正确的是(　　)
[A]能量耗散说明能量在不断地减少
[B]能量耗散不遵循能量守恒定律
[C]能量耗散说明能量不能凭空产生,但能量却可以凭空消失
[D]能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
【答案】 D
【解析】 能量耗散是能量变成了无法收集利用的内能,能量不会减少,能量的总量保持不变,故A错误;能量守恒定律适用于整个自然界,能量耗散并不违背能量守恒定律,故B错误;能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,故C错误;能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性,故D正确。
[例2] (能量守恒定律的应用)风能是一种环保型能源,目前我国风力发电总装机容量已超过4亿千瓦,风力发电是将风的动能转化为电能。设空气的密度为ρ,水平风速为v,风力发电机每个叶片的长度为L,风力发电机将风能转化为电能的效率为η。
(1)求该风力发电机的发电功率P的表达式。
(2)若某地平均水平风速为v=10 m/s,空气密度ρ=1.3 kg/m3,所用风力发电机的叶片长度L=20 m,效率η=25%,平均每天发电20 h,则平均每天能获得多少电能 (结果保留3位有效数字)
【答案】 (1)P=ηρπL2v3　(2)1.47×1010 J
【解析】 (1)叶片旋转所形成的圆面积为
S=πL2,
t时间内流过该圆面积的空气柱体积为
V=Svt=πL2vt,
空气柱的质量为m=ρV=ρπL2vt,
空气柱的动能为Ek=mv2=ρπL2v3t,
转化成的电能为E=ηEk=ηρπL2v3t,
发电功率为P==ηρπL2v3。
(2)平均每天获得的电能为
E=Pt=×25%×1.3×3.14×202×103×20×3 600 J≈1.47×1010 J。
利用能量守恒定律解题的基本思路
(1)分清有哪几种形式的能(如机械能、内能等)在变化。
(2)分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式。
(3)列等式ΔE减=ΔE增求解。
[例3] (能源的利用与环境)(多选)关于能源的利用,下列说法正确的是(　　)
[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并不十分重要
[B]能源的利用过程,实质上是能的转化和转移过程
[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、天然气的化学能归根到底来自太阳能
【答案】 BCD
【解析】 煤、石油和天然气是古代植物和动物的遗体在地层中经过一系列生物化学变化而生成的。动物食用植物,而植物是靠吸收太阳的能量成长的,可以说煤、石油、天然气的化学能来自太阳能。目前人类使用的能源主要是煤、石油和天然气。例如使用化石能源时,将化学能转化为内能,内能又可转化为机械能和电能,人类在生产和生活中需要各种形式的能,我们可以根据需要把能源的能量转化成多种形式的能量,以供利用,所以能源的利用过程,实质上是能的转化和转移过程,我们的煤和石油尽管储量丰富,但终究有限,且利用后短期内不能再生,所以开发和利用新能源(特别是核能和太阳能)是解决能源问题的出路,故B、C、D正确。
1.能量守恒定律的建立是人类认识自然的一次重大飞跃,它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一。下列说法正确的是(　　)
[A]因为能量守恒,所以能源可以随意使用
[B]不同形式的能量之间可以相互转化
[C]因为能量不会消失,所以不可能有能源危机
[D]能量可以被消灭,也可以被创生
【答案】 B
【解析】 能量是守恒的,但在利用能源的过程中有能量耗散,耗散的能量不可再利用,符合自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性,是不可逆的,应节约能源,故A、C错误;自然界中的能量可以从一种形式转化为另一种形式,不同形式的能量间可以相互转化,故B正确;能量不能被创生,也不能被消灭,故D错误。
2.能源亦称能量资源或能源资源,是国民经济的重要物质基础,未来国家命运取决于能源的掌控。能源的开发和有效利用程度以及人均消费量,是生产技术和生活水平的重要标志。下列能源为可再生能源的是(　　)
[A]石油 [B]天然气
[C]风能 [D]煤炭
【答案】 C
【解析】 化石能源无法在短时间内再生,这类能源为不可再生能源,比如煤炭、石油和天然气;而水能、风能和潮汐能为可再生能源,选项C正确。
3.如图甲、乙所示是某类潮汐发电示意图。涨潮时开闸,水由通道进入海湾水库蓄水,待水面升至最高点时关闭闸门。当落潮时,开闸放水发电。设海湾水库面积为5.0×108 m2,平均潮差为3.0 m,一天涨落潮两次,发电的平均能量转化率为10%,则一天内发电的平均功率约为多少 (ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 m/s2)
【答案】 5.2×104 kW
【解析】 潮汐发电就是利用水的重力势能转化为电能,转化效率是10%,一次涨潮、落潮后水库内水的势能增加
ΔE水=GΔh=mgΔh=ρ水VgΔh=ρ水ShgΔh,
Δh为水的重心下降的高度,即Δh= m,
则水的势能可转化为电能
E电=ΔE水×10%=2.25×1012 J,
每天两次涨潮,则一天能发电E电′=4.5×1012 J,所以一天内发电的平均功率为
P=≈5.2×104 kW。
课时作业
(分值:60分)
基础巩固练
考点一　能量转移或转化的方向性
1.(4分)下列关于能量转化的说法中,错误的是(　　)
[A]能量在转化过程中,有一部分能量转化为内能散失到大气中,我们无法把这些内能收集起来重新利用
[B]各种形式的能量在转化时,总能量是不变的
[C]在能源的利用过程中,能量的总量并未减少,但在可利用的品质上降低了,从便于利用的变成了不便于利用的
[D]各种能量在不转化时是守恒的,但在转化时是不守恒的
【答案】 D
【解析】 根据能量守恒定律可知,不论在能量的转移还是在能量的转化过程中,能量的总量都是不变的,由能量耗散可知,在能量转化的过程中,有一部分能量转化为周围环境的内能,而我们无法把这部分内能收集起来重新利用,这表明,能源在可利用的品质上降低了,故A、B、C正确,D错误。
2.(6分)(多选)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]能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性
[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,但在可利用的品质上降低了
【答案】 BD
【解析】 化石能源在燃烧时放出二氧化硫、二氧化碳等气体,会形成酸雨和温室效应,破坏生态环境,不是清洁能源,水能是可再生能源,故A错误;能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性,故B正确;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,但在可利用的品质上降低了,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,所以我们要节约能源,故C错误,D正确。
3.(4分)(2025·山西太原阶段练习)能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性,下列现象属于能量耗散的是(　　)
[A]利用水能发电转化成电能
[B]利用太阳能发电转化成电能
[C]电池的化学能转化成电能
[D]火炉把房间的温度升高
【答案】 D
【解析】 机械能、太阳能、化学能转化为电能只是能量转化,一种形式的能转化为另一种形式的能,相互之间是可以转化的,没有涉及系统的内能流散到周围环境中。利用水能发电转化成电能、利用太阳能发电转化成电能、电池的化学能转化成电能都是能量相互转化,而火炉把房间的温度升高,属于能量耗散的过程中能量向可利用品质低的大气内能转化,故A、B、C错误,D正确。
4.(4分)(2025·山东威海月考)目前,共享单车成为绿色出行的交通工具。甲、乙两种共享单车都采用了电子锁,车锁内集成了联网模块等,这些模块工作时需要电能。这两种共享单车采用了不同的方式获取电能:甲车靠小型发电机——踩动单车时,线圈在磁场中转动产生电能,如图a所示;乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时产生电能,如图b所示。这两种共享单车获取电能时,都是把其他形式的能转化为电能。关于它们的能量转化,下列说法正确的是(　　)
[A]都是把机械能转化为电能
[B]都是把光能转化为电能
[C]甲车把机械能转化为电能,乙车把光能转化为电能
[D]甲车把光能转化为电能,乙车把机械能转化为电能
【答案】 C
【解析】 甲车靠小型发电机——踩动单车时,线圈在磁场中转动产生电能,是将机械能转化为电能;乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时产生电能,是光能转化为电能,故C正确。
考点二　能源的分类与应用
5.(4分)我国计划在2060年达到“碳中和”目标,到时生产、生活排放的碳总量与植被吸收的碳总量将达到平衡,为了实现这一目标。未来四十年我国应减少使用的能源是(　　)
[A]水能 [B]化石能源
[C]太阳能 [D]风能
【答案】 B
【解析】 水能、风能、太阳能使用过程污染少,环保;而化石能源使用过程中向空气中排放二氧化碳,严重污染环境,所以我国应减少使用化石能源,A、C、D错误,B正确。
6.(4分)(2025·四川眉山期末)电能被广泛应用在动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域,是科学技术发展、人民经济飞跃的主要动力。如图所示为火电站电能产生与使用过程中各阶段的能量转化效率,已知1 kg标准煤完全燃烧时产生的热量约为2.93×107 J。则(　　)
[A]火电站的发电效率约为40%
[B]提高输送电压可以提高火电站的发电效率
[C]1 kg标准煤完全燃烧能输送到用户端的电能约为9.4×106 J
[D]用户端消耗1 kW·h的电能,火电站需要烧0.5 kg的标准煤
【答案】 C
【解析】 火电站的发电效率约为90%×40%×99%=35.64%,A错误;提高输送电压并不能提高火电站的发电效率,B错误;1 kg标准煤完全燃烧能输送到用户端的电能约为2.93×
107×35.64%×90% J≈9.4×106 J,C正确;由于1 kW·h=3.6×106 J, kg≈0.38 kg,用户端消耗 1 kW·h 的电能,火电站需要烧约0.38 kg的标准煤,D错误。
7.(8分)几位学生根据能的转化做了一个小实验,估测出太阳辐射功率。他们的做法是:取一个横截面积约为3×10-2 m2、保温性能良好材料制作的圆筒,里面装了1.0 kg的水,让太阳光垂直照射 15 min,测出水温升高了3.9 ℃。已知照射在地球大气顶层的太阳能只有45%能到达地面,取太阳与地球表面的平均距离为1.5×1011 m,水的比热容c=4.2×
103 J/(kg·℃),水吸收的热量用Q=cmΔT表示。请利用这些数据估算出太阳的全部辐射
功率。
【答案】 3.8×1023 kW
【解析】 设圆筒内水吸收太阳能的功率为P0,则
P0=== W=18.2 W,
则照射到圆筒单位面积上的功率P0′=,
则太阳光照射到地球大气顶层的单位面积上的功率
P0″==,
则太阳辐射的总功率
P总=P0″·4πr2=
= W
≈3.8×1023 kW。
能力提升练
8.(6分)(多选)(2025·河北廊坊月考)一辆汽车以80 km/h的速度匀速行驶,每10 km耗油约1 L,根据汽油的热值进行简单的计算可知,此时消耗的功率约为70 kW。如图所示为汽车行驶时功率分配的大致比例图,具体来说,在70 kW中,约有1 kW由于汽油的蒸发而“消失”,大约只有17 kW用于做功,而其余的 52 kW 包括了排气管排出的废热和散热器的热量散失,两者约各占一半,用于做功的 17 kW 也有不少损耗,约5 kW用于发动机的水箱循环和空调,约 3 kW 消耗于传动装置,最后只有 9 kW 到达驱动轮。下列说法正确的是(　　)
[A]汽油属于可再生能源
[B]整辆车的总效率仅有13%左右
[C]汽车匀速行驶时所受的阻力约为405 N
[D]每1 s消耗的燃料最终转化成的内能大约为 5.2×104 J
【答案】 BC
【解析】 汽油属于不可再生能源,故A错误;整辆车的总效率仅有η=×100%≈13%,故B正确;汽车匀速行驶时所受的阻力等于牵引力F阻=F== N=405 N,故C正确;每1 s消耗的燃料最终转化成的内能大约为E=7×104 J-9×103 J=6.1×104 J,故D错误。
9.(6分)(多选)(2025·浙江杭州月考)风能是可再生能源中发展最快的清洁能源,我国目前正逐步采用变桨距控制风力发电机替代定桨距控制风力发电机,来提高风力发电的效率。具体风速对应的功率如图所示,设风力发电机每片叶片长度为30 m,所处地域全天风速平均为7.5 m/s,空气的密度为1.29 kg/m3,圆周率π取3.14,下列说法正确的是(　　)
[A]变桨距控制风力发电机将风能转化成电能的效率为52%
[B]用变桨距控制风力发电机替代定桨距控制发电机后,每台风力发电机每天能多发电7 200 kW·h
[C]无论采用变桨距控制风力发电机还是定桨距控制风力发电机,每台发电机每秒钟转化的空气动能均为7.69×105 J
[D]若煤的热值为3.2×107 J/kg,那么一台变桨距控制风力发电机每小时获得的风能与完全燃烧45 kg煤所产生的内能相当
【答案】 ABC
【解析】 设在时间t内发电机获得的风能为Ek,则Ek=mv2,由于m=ρV=ρπr2vt,所以Ek=
mv2=ρπr2v3t=×1.29×3.14×302×7.53×t J≈7.69×105t J,故变桨距控制风力发电机将风能转化成电能的效率η==×100%≈52%,故A正确;由题图可知,当风速为7.5 m/s时,变桨距控制风力发电机的功率为400 kW,定桨距控制风力发电机的功率为100 kW,所以每台风力发电机每天能多发电E=(P1-P2)t=(400-100)×24 kW·h=7 200 kW·h,故B正确;由A选项知,空气的动能为Ek=7.69×105t J,所以每台发电机每秒钟转化的空气动能均为Ek1=
7.69×105 J,故C正确;完全燃烧45 kg煤所产生的内能E=mq=45×3.2×107 J=1.44×109 J,一台变桨距控制风力发电机每小时获得的风能为E′=7.69×105×3 600 J≈2.8×109 J,故D错误。
10.(14分)(2025·四川泸州期末)某地要把河水抽高20 m进入蓄水池,用一台电动机通过传动效率为80%的皮带,带动效率为60%的离心水泵工作。工作电压为380 V,此时输入电动机的电功率为 19 kW,电动机的内阻为0.4 Ω。已知水的密度为 1×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)电动机内阻消耗的热功率;
(2)将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)。
【答案】 (1)1×103 W　(2)2×104 s
【解析】 (1)设电动机的电流为I,则
I== A=50 A,
设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr,则
Pr=I2r=502×0.4 W=1×103 W。
(2)设蓄水总质量为M,所用抽水时间为t,抽水高度为h,容积为V,水的密度为ρ,则M=ρV,
设质量为M的河水增加的重力势能为ΔEp,
则ΔEp=Mgh,
设电动机的输出功率为P0,则P0=P-Pr,
根据能量守恒定律得P0t×80%×60%=ΔEp,
代入数据解得t=2×104 s。(共27张PPT)
4　能源与可持续发展
1.通过各种实例,知道能量是如何转化的,理解能量守恒定律的含义;通过实例分析知道能量耗散,认识自然界中能量转化的方向性,形成物理观念。2.知道合理使用能源的重要性,形成可持续发展观念,养成节能的习惯;知道科学、技术、社会、环境协调发展的关系,树立具有环境保护的意识,培养科学态度与责任。
[定位·学习目标]　
探究·必备知识
知识点一　能量转移或转化的方向性
「探究新知」
1.能量守恒定律
能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,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,在转化或转移的过程中,能量的总量
。
2.能量转移或转化的方向性
在自然界中,能量的转化过程有些是可以自然发生的,有些则不能。一切与
有关的宏观自然过程都是 的。
转化
转移
保持不变
热现象
不可逆
3.能量耗散
(1)概念:燃料燃烧时一旦把热量释放出去,就不会再次 起来供人类重新利用。这种现象叫作能量的耗散。
(2)意义:能量的耗散是从 的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。
自动聚集
能量转化
「新知检测」
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量,但照射到宇宙空间的能量都消失了。(　 　)
(2)“既要马儿跑,又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律,因而是不可能的。
(　 　)
(3)热量能自发地由低温物体传到高温物体。(　 　)
×
√
×
知识点二　能源的分类与应用
「探究新知」
1.不可再生能源:煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源,这类能源又叫作 能源。 能源无法在短时间内再生,所以这类能源被叫作不可再生能源。
2.可再生能源:水能、风能等能源,归根结底来源于 。这些能源在自然界可以再生,叫作可再生能源。
3.能源的应用:近年来,我国在能源开发方面取得了很大的成就,如太阳能发电、水力发电、风能发电、 等。
化石
化石
太阳能
核能发电
「新知检测」
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)由于能源危机,所以要不断开发新能源。(　 　)
(2)煤炭、石油、天然气属于常规能源。(　 　)
(3)在不太长的时间内取之不尽、用之不竭的能源是可再生能源。(　 　)
×
√
√
知识点三　能源与社会发展
「探究新知」
1.能源利用的三个时期:柴薪时期、煤炭时期和 。
2.火的使用是人类在能源使用上的 里程碑。
3.能源是人类社会活动的 。
4.能源与社会发展
(1)人类对能源的利用,正从第三个时期向多能源结构时期过渡。能源科技的每一次突破,都带来了 的巨大飞跃和社会的进步。
石油时期
第一个
物质基础
生产力
(2)能源短缺和过度使用化石能源带来的 已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题。
(3)人类的生存与发展需要能源,能源的开发与使用又会对环境造成影响。可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡:既满足 的需求,又不损害 的需求。
(4)需要树立新的能源安全观,并转变能源的供需模式。一方面要大力提倡
,另一方面要发展 。
环境恶化
当代人
子孙后代
节能
可再生能源以及清洁能源
「新知检测」
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)大量煤炭和石油产品在燃烧时产生的气体加剧了地球气候的变化。
(　 　)
(2)在能源利用过程中能量是守恒的,故不必节约能源。(　 　)
(3)光化学烟雾是由于化石能源燃烧发光产生的。(　 　)
√
×
×
突破·关键能力
要点　能量与能源
[例1] (能量守恒定律的理解)在能源消耗的过程中,我们无法把一些能源消耗产生的内能收集起来重新利用,这种现象叫作能量的耗散。对于能量耗散的理解正确的是(　　)
[A]能量耗散说明能量在不断地减少
[B]能量耗散不遵循能量守恒定律
[C]能量耗散说明能量不能凭空产生,但能量却可以凭空消失
[D]能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
D
「典例研习」
【解析】 能量耗散是能量变成了无法收集利用的内能,能量不会减少,能量的总量保持不变,故A错误;能量守恒定律适用于整个自然界,能量耗散并不违背能量守恒定律,故B错误;能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,故C错误;能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性,故D正确。
[例2] (能量守恒定律的应用)风能是一种环保型能源,目前我国风力发电总装机容量已超过4亿千瓦,风力发电是将风的动能转化为电能。设空气的密度为ρ,水平风速为v,风力发电机每个叶片的长度为L,风力发电机将风能转化为电能的效率为η。
(1)求该风力发电机的发电功率P的表达式。
(2)若某地平均水平风速为v=10 m/s,空气密度ρ=1.3 kg/m3,所用风力发电机的叶片长度L=20 m,效率η=25%,平均每天发电20 h,则平均每天能获得多少电能 (结果保留3位有效数字)
【答案】 (2)1.47×1010 J
利用能量守恒定律解题的基本思路
(1)分清有哪几种形式的能(如机械能、内能等)在变化。
(2)分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式。
(3)列等式ΔE减=ΔE增求解。
·规律方法·
[例3] (能源的利用与环境)(多选)关于能源的利用,下列说法正确的是
(　 　)
[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并不十分重要
[B]能源的利用过程,实质上是能的转化和转移过程
[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、天然气的化学能归根到底来自太阳能
BCD
【解析】 煤、石油和天然气是古代植物和动物的遗体在地层中经过一系列生物化学变化而生成的。动物食用植物,而植物是靠吸收太阳的能量成长的,可以说煤、石油、天然气的化学能来自太阳能。目前人类使用的能源主要是煤、石油和天然气。例如使用化石能源时,将化学能转化为内能,内能又可转化为机械能和电能,人类在生产和生活中需要各种形式的能,我们可以根据需要把能源的能量转化成多种形式的能量,以供利用,所以能源的利用过程,实质上是能的转化和转移过程,我们的煤和石油尽管储量丰富,但终究有限,且利用后短期内不能再生,所以开发和利用新能源(特别是核能和太阳能)是解决能源问题的出路,故B、C、D正确。
检测·学习效果
1.能量守恒定律的建立是人类认识自然的一次重大飞跃,它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一。下列说法正确的是(　　)
[A]因为能量守恒,所以能源可以随意使用
[B]不同形式的能量之间可以相互转化
[C]因为能量不会消失,所以不可能有能源危机
[D]能量可以被消灭,也可以被创生
B
【解析】 能量是守恒的,但在利用能源的过程中有能量耗散,耗散的能量不可再利用,符合自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性,是不可逆的,应节约能源,故A、C错误;自然界中的能量可以从一种形式转化为另一种形式,不同形式的能量间可以相互转化,故B正确;能量不能被创生,也不能被消灭,故D错误。
2.能源亦称能量资源或能源资源,是国民经济的重要物质基础,未来国家命运取决于能源的掌控。能源的开发和有效利用程度以及人均消费量,是生产技术和生活水平的重要标志。下列能源为可再生能源的是(　　)
[A]石油 [B]天然气
[C]风能 [D]煤炭
C
【解析】 化石能源无法在短时间内再生,这类能源为不可再生能源,比如煤炭、石油和天然气;而水能、风能和潮汐能为可再生能源,选项C正确。
3.如图甲、乙所示是某类潮汐发电示意图。涨潮时开闸,水由通道进入海湾水库蓄水,待水面升至最高点时关闭闸门。当落潮时,开闸放水发电。设海湾水库面积为5.0×108 m2,平均潮差为3.0 m,一天涨落潮两次,发电的平均能量转化率为10%,则一天内发电的平均功率约为多少 (ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 m/s2)
【答案】 5.2×104 kW
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