资源简介

12.4能源与可持续发展
1 （2024扬州合格性考试模拟）不需要消耗任何能源就能获得源源不断的动力的机器是不存在的，因为这种机器违反了(　　)
A. 质量守恒定律 B. 电荷守恒定律
C. 机械能守恒定律 D. 能量守恒定律
2 （2024南通期末）能源是人类社会活动的基础，节约能源应成为公民的行为习惯．下列说法中正确的是(　　)
A. 太阳能转化为电能过程中能量增加
B. 能量耗散过程中能量在不断减少
C. 能量耗散会降低能源的利用品质
D. 能量转化在宏观上没有方向性
3 （2025广东合格性考试）砷化镓薄膜电池可将太阳能转化为电能，其光电转化率高达30%.下列说法正确的是(　　)
A. 电池可创造能量
B. 太阳能是不可再生能源
C. 此电池的光电转化率不到100%，说明能量不守恒
D. 此电池通过非静电力做功把太阳能转化为电能
4 （2025南通海门抽测）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700 J/(m2·s).一台热水器的聚热面积为2 m2，太阳能的40%可转化为水的内能，估算一个晴天的日照（相当于太阳直射热水器4 h）使一台热水器中水的内能的增加量，下列结果最合理的是(　　)
A. 5.0×107 J B. 8.1×106 J
C. 22.5 kW·h D. 13.9 kW·h
5 （2023南通海安检测）热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把耗散的能量重新收集、重新加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是(　　)
A. 能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
B. 能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了
C. 能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性
D. 能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量转化的宏观过程可以有任意的方向性
6 （2023南通海门校联考）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，所以能量可以随意使用
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
7 （2023淮安校联考）作为新型燃料，从环保的角度来看，氢气具有的突出特点是(　　)
A. 氢气存在自然界里
B. 氢气轻且便于携带
C. 氢气燃烧污染较小
D. 氢气燃烧发热量高
8 （2024南通海门期末）一种新型节能路灯如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板．关于节能路灯的设计解释合理的是(　　)
A. 小风扇是用来给太阳能电池板散热的
B. 小风扇是小型电动机，将电能转化为风能
C. 太阳能电池板将太阳能转化为电能
D. 蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能
9 （2023常州校联考）研究影响风力发电机发电功率P的模型如图所示．风对叶片做功，将部分风能转化为电能．设叶片的旋转半径为r、风速恒为v、空气质量分布均匀且密度恒定，则(　　)
A. P∝rv3　 B. P∝r2v2
C. P∝r2v3　 D. P∝rv4
10 （2024无锡期末）在2023杭州亚运会上，我国撑杆跳运动员李玲再次夺取金牌，如图所示为撑杆跳运动员在比赛 中的几个画面．下列说法中正确的是(　　)
A. 运动员通过最高点时的速度为0
B. 撑杆恢复形变的过程中，弹性势能完全转化为动能
C. 运动员上升过程中，撑杆的弹性势能先增大后减小
D. 运动员要成功跃过横杆，其重心必须高于横杆
11 （2023南通如皋检测）人的身体在最佳状态下，只能把人体化学能的25%转化为有用的机械能．假如一位质量为60 kg的登山运动员恰好具有这样的转化效率，若他平均每小时登高500 m，那么，他在5 h内共消耗的化学能为多少？（g取10 m/s2）
12 （2023南通海门检测）某海湾共占面积1.0×106 m2，海水密度约为1.0×103 kg/m3，涨潮时水深20 m，若利用这个海湾修建一座水坝，此时关上水坝的闸门时，可使水位保持20 m不变．退潮时，坝外水位降至18 m．假如利用此水坝建水力发电站，且重力势能转化为电能的效率是10%，每天有两次涨潮，涨潮和退潮时水流都推动水轮机发电，试估算该电站一次退潮能发多少电能？（重力加速度取10 m/s2）
第4节　能源与可持续发展
1. D　任何机器只能转换能量存在的形式，并不能制造能量，题目中的装置是一种永动机，它违背了能量守恒定律，故D正确．
2. C　太阳能转化为电能过程中能量总和不变，故A错误；能量耗散说明能量在转化的过程中能量的可利用率越来越小，但总量不会减少，故B错误；能量耗散说明能量在转化的过程中能量的可利用率越来越小，可利用的品质降低了，故C正确；能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性，故D错误．
3. D　根据能量守恒定律，能量不能被创造，电池仅实现能量转化，A错误；太阳能源于太阳核聚变，可持续再生，B错误；此电池的光电转化率低是因能量散失(如热能)，总能量守恒未被破坏，C错误；非静电力(如半导体内部电场)驱动电荷分离，将太阳能转化为电能，D正确．
4. B　这个热水器一天内最多能利用的太阳能为E＝ηE0St＝40%×700×2×4×3 600 J≈8.1×106 J＝2.25 kW·h，故B正确，A、C、D错误．
5. B　能量虽然有耗散但总的能量是守恒的，在转化的过程中总量不会减少，A、C错误；能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低了，B正确；自然界中能量转化的宏观过程有其方向性，能量耗散就是从能量转化的角度反映了这种方向性，D错误．
6. B　能量是守恒的，但在利用能量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有方向性，是不可逆的，应节约能源，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，B正确；能量不能被创生，也不能被消灭，D错误．
7. C　氢气燃烧生成物是水，所以对环境污染较小，A、B、D错误，C正确．
8. C　“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，这样只要有风，这种路灯就可以发电，填补了阴天和晚上不能发电的空白，可用于路灯晚上照明使用，故A、B错误；“肩扛”太阳能电池板可以把太阳能转化为电能，故C正确；蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故D错误．
9. C　设空气密度为ρ，风力发电机的效率为η，则时间t内，流过叶片转动范围内的空气具有的动能为E＝mv2＝ρ×(πr2)×vt×v2＝πρr2v3t，所以，风力发电机的发电功率为P＝＝πρηr2v3，即有P∝r2v3，故C正确．
10. C　运动员通过最高点时还具有水平分速度，速度不为零，如果速度为零，接下来将会做自由落体运动而碰到横杆，故A错误；运动员起跳过程中，撑杆先由直变弯，运动员的动能转化为撑杆的弹性势能和运动员的重力势能，然后撑杆再由弯变直，弹性势能又转化为机械能，所以在运动员上升过程中，撑杆的弹性势能先增大后减小，故B错误，C正确；从图中可看出，运动员越过横杆时身体向下弯曲，其重心可能在腰部下方，即重心可能在横杆的下方，故D错误．
11. 设运动员克服重力做功的功率为P1，则
P1＝(t1＝1 h)，
则人体消耗化学能的功率为
P2＝(η为转化效率)，
运动员在5 h内共消耗的化学能为
E＝P2t2＝t2＝×5 J＝6×106 J.
12. 一次涨潮水质量m＝SΔhρ，
一次涨潮水的重力势能变化ΔEp＝mg，
一次涨潮水的重力势能转化为电能
E电＝ΔEp×10%＝2.0×109 J，
故该电站一次退潮能发电能2.0×109 J.12.4能源与可持续发展
1. 知道能量守恒定律的内容和重要意义．
2. 了解能量耗散，知道能量转移或转化的方向性．
3. 知道能源的分类与应用，知道能源的利用与社会发展的关系．
我们知道机械能守恒是有条件的，当有更多的能量参与转化时有什么规律呢？科学家们一直在关注自然现象之间的普遍联系：
……
1801年戴维发现电流的化学效应；
1820年奥斯特发现电流的磁效应；
1821年塞贝克发现温差电现象；
1831年法拉第发现电磁感应现象；
1840年焦耳发现电流的热效应；
1842年迈尔表述了能量守恒定律，并计算出热功当量的数值；
1843年焦耳测定了热功当量的数值；
1847年亥姆霍兹在理论上概括和总结出能量守恒定律；
……
从上述现象中可以看出能量的具体形式很多，能量转化是普遍存在的，在转化的过程中“总的能量保持不变”是很多科学家长期努力得出的．
1. 能量守恒定律
(1) 内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从　　　　转化为其他形式，或者从一个物体转移到　　　　，在转化或转移的过程中，能量的　　　　保持不变．
(2) 表达式
①从不同状态看：E初＝E末．
②从能的转化角度看：E增＝E减．
③从能的转移角度看：EA增＝EB减．
(3) 含义
①某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量一定和　　　　量相等．
②某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．
2. 下列对能量守恒定律的认识不正确的是(　　)
A. 某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加
B. 某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加
C. 不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D. 石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
3. 在验证机械能守恒定律的实验中，计算结果发现，重物减少的重力势能的值总大于其增加的动能的值，即机械能的总量在减少．机械能减少的原因是什么？减少的部分能量是消失了吗？
4. 某地强风的风速约为v，空气的密度为ρ，如果把通过横截面积S的风的动能完全转化为电能，则用上述已知量计算电功率的公式为(　　)
A. P＝ρSv　　 B. P＝ρSv2
C. P＝ρSv3　　 D. P＝ρSv4
既然能量是守恒的，不可能消失，为什么我们还要节约能源？了解了能量耗散你就能解决这个疑惑．
1. 能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用．
例如：电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化成　　　　能和　　　　能，热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的　　　　能，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用．
2. 能量耗散给我们的启示
(1) 能源危机的含义：在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上虽未　　　　，但在可利用的品质上　　　　了，从便于利用的变成　　　　　　　　的了．
(2) 能量转化的方向性与节约能源的必要性
能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有　　　　性，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源．
阅读教材“能源的分类与应用”部分，了解我国在太阳能发电、水力发电、风能发电和核能发电方面取得的成就，知道下面的能源开发和利用的关系图．
1. 下列能源中，属于可再生能源的是(　　)
A. 煤炭　　 B. 石油　　 C. 天然气　　 D. 潮汐能
2. PM2.5主要来自化石燃料、生物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用能源．关于能源和能量，下列说法中正确的是(　　)
A. 自然界中的石油、煤炭等能源可供人类永久使用
B. 人类应多开发与利用太阳能、风能等新能源
C. 能量被使用后就消灭了，所以要节约能源
D. 能量耗散说明自然界的能量在不断减少
3. 某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8 kW·h.为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1 ℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能．那么这样做能使该市在夏季节省多少电能？已知标准煤的热值是2.92×107 J/kg，发电厂的发电效率是30%.请计算一下，这项节能建议的实现能在1年内节约多少吨标准煤？（结果均保留两位有效数字）
1. 关于能量和能源，下列说法正确的是(　　)
A. 在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少
B. 由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
C. 能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性
D. 人类在不断开发和利用新能源，所以能量可以被创造
2. 关于能量耗散，下列说法中正确的是(　　)
A. 能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
B. 能量耗散表明能量守恒定律具有一定的局限性
C. 能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，因此，可利用的品质并未降低
D. 能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性
3. 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理解正确的是(　　)
A. 能量是守恒的，没有必要提倡节约能源
B. 能量的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、煤炭等能源取之不尽，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、潮汐能等可再生的新能源
4. 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，在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. 流星同空气摩擦时机械能全部转化为内能
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. 流星物体进入大气层后做斜抛运动
5. 如图所示是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图．图中①②为楔块，③④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦．在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中(　　)
A. 缓冲器的机械能守恒 B. 摩擦力做功消耗机械能
C. 垫板的动能全部转化为内能 D. 弹簧的弹性势能全部转化为动能
6. 某地的平均风速为5 m/s，已知空气密度是1.2 kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12 m的圆面，如果这个风车能将此圆面内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？（结果保留两位有效数字）
7. 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多少？
8. 如图所示是一种太阳能草坪节能灯，太阳能电池板供一只“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 h得到的太阳能为4×105 J，太阳光按平均一天照8 h计算，恰好可以供电子节能灯工作10 h．问：
(1) 太阳能节能灯的能量转化情况；
(2) 太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率为多少？
(3) 太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少？
9. 三峡水力发电站是我国最大的水力发电站．三峡水库蓄水后，平均水位落差约为100 m，用于发电的水流量约为1.0×104 m3/s.如果通过水轮机以后水的动能忽略不计，水流减少的机械能有90%转化为电能，g取10 m/s2.
(1) 按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多少？
(2) 根据你对家庭生活用电的调查来估算，如果三峡电站全部用于城市生活用电，它可以满足多少个百万人口城市的生活用电？
第4节　能源与可持续发展
【活动方案】
活动一：
1. (1) 一种形式　别的物体　总量　(3) ①增加
2. D　不同形式的能量间可以相互转化，转化过程中能量是守恒的，A正确；能量在不同的物体间也发生转移，转移过程中能量是守恒的，B正确；任何永动机都是不可能制成的，它违背了能量守恒定律， C正确；石子在空中由于受空气阻力作用，机械能要转化成内能，当与地面接触最后停止在地面上时机械能并没有消失，而是转化成了其他形式的能，能量没有消失， D错误．故选D.
3. 机械能减少的原因是要克服摩擦阻力和空气阻力做功，机械能转化成了内能．不是．
4. C　风能完全转化为电能，由能量守恒定律得mv2＝Pt，其中m＝ρV＝ρvtS，联立解得P＝＝ρSv3，A、B、D错误，C正确．
活动二：
1. 内　光　内
2. (1) 减少　降低　不便于利用　(2) 方向
活动三：
1. D
2. B　煤、石油虽然是当今人类利用的主要能源，但不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，A错误；太阳能和风能，包括水能等都是可再生能源且为清洁能源，应该尽量开发与利用，B正确；能量虽然守恒，但有些能量使用以后不可能再被利用，所以要节约能源，但能量是不会减少的，也不会被消灭掉，只是形式发生了转变，C、D错误．
3. 设可节省的电能为E，则E＝8×6%×60×20×104 kW·h＝5.76×106 kW·h≈2.1×1013 J.
设1年内节约的标准煤的质量为m，由能量守恒定律有2.92×107 J/kg×m×30%＝E，
解得m≈2.4×106 kg＝2.4×103 t．
【检测反馈】
1. A　自然界的能量守恒，能量在数量上并未减少，但能源需要节约，故A正确，B错误；能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性，故C错误；人类在不断地开发和利用新能源，但能量不能被创造，也不会消失，故D错误．
2. D　能量耗散是不可避免的，但是能量耗散也遵守能量守恒定律，故D正确．
3. D　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，故仍需节约能源，故A错误；能量的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；自然界中石油、煤炭指的是亿万年前的大量生物的遗体在地层中经过一系列生物化学变化而生成的，在短时间内不能再生，是不可再生能源，故C错误；风能、太阳能、潮汐能是可再生能源，人类应多开发与利用，故D正确．
4. C　流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能，A错误；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；斜抛运动的物体只受重力作用，而流星除受重力作用外，还要受到空气阻力作用，D错误．
5. B　在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中，由于要克服摩擦力做功，因此机械能不守恒，A错误；克服摩擦力做功消耗机械能，B正确；撞击以后垫板和车厢有相同的速度，因此动能并不为零，C错误；压缩弹簧过程弹簧的弹性势能增加，并没有减小，不会出现弹性势能转化成动能的情况，D错误．
6. 时间t内作用于风车的气流质量为m＝πr2vtρ，
这些气流的动能为Ek＝mv2，
故风车带动发电机发电的功率为
P＝＝πr2ρv3×10%，
代入数据解得P≈3.4 kW.
7. 根据题意可知，这个热水器一天内最多能利用的太阳能为Q＝ηE0St＝20%×7×103×2×4×3 600 J＝4.032×107 J．
8. (1) 能量转化：太阳能→电能→光能(热能).
(2) 太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率
P＝ W≈370.4 W．
(3) 太阳能节能灯利用太阳能的效率
η＝×100%≈10%.
9. (1) 由题意可知，三峡水库蓄水后，每秒转化成的电能即发电功率是
P＝＝＝＝ρQghη＝1.0×103×1.0×104×10×100×90% W＝9.0×109 W．
发电功率最大为9.0×109 W＝9.0×106 kW.
(2) 设三口之家每户家庭的生活用电功率为1 kW，考虑到不是每家同时用1 kW的电，假设平均每家同时用0.5 kW的电，则三峡发电站能供给 ＝1.8×107户用电，人口数为3×1.8×107＝5.4×107，即可供54个百万人口的城市的生活用电．(共35张PPT)
第十二章　
电能　能量守恒定律
第4节　能源与可持续发展
内容索引
学习目标
活动方案
检测反馈
学 习 目 标
1. 知道能量守恒定律的内容和重要意义．
2. 了解能量耗散，知道能量转移或转化的方向性．
3. 知道能源的分类与应用，知道能源的利用与社会发展的关系．
活 动 方 案
活动一：知道能量守恒定律
我们知道机械能守恒是有条件的，当有更多的能量参与转化时有什么规律呢？科学家们一直在关注自然现象之间的普遍联系：
……
1801年戴维发现电流的化学效应；
1820年奥斯特发现电流的磁效应；
1821年塞贝克发现温差电现象；
1831年法拉第发现电磁感应现象；
1840年焦耳发现电流的热效应；
1842年迈尔表述了能量守恒定律，并计算出热功当量的数值；
1843年焦耳测定了热功当量的数值；
1847年亥姆霍兹在理论上概括和总结出能量守恒定律；
……
从上述现象中可以看出能量的具体形式很多，能量转化是普遍存在的，在转化的过程中“总的能量保持不变”是很多科学家长期努力得出的．
1. 能量守恒定律
(1) 内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从____________转化为其他形式，或者从一个物体转移到____________，在转化或转移的过程中，能量的____________保持不变．
一种形式
别的物体
总量
(2) 表达式
①从不同状态看：E初＝E末．
②从能的转化角度看：E增＝E减．
③从能的转移角度看：EA增＝EB减．
(3) 含义
①某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量一定和____________量相等．
②某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．
增加
2. 下列对能量守恒定律的认识不正确的是(　　)
A. 某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加
B. 某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加
C. 不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D. 石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
【解析】 不同形式的能量间可以相互转化，转化过程中能量是守恒的，A正确；能量在不同的物体间也发生转移，转移过程中能量是守恒的，B正确；任何永动机都是不可能制成的，它违背了能量守恒定律， C正确；石子在空中由于受空气阻力作用，机械能要转化成内能，当与地面接触最后停止在地面上时机械能并没有消失，而是转化成了其他形式的能，能量没有消失， D错误．故选D.
【答案】D
3. 在验证机械能守恒定律的实验中，计算结果发现，重物减少的重力势能的值总大于其增加的动能的值，即机械能的总量在减少．机械能减少的原因是什么？减少的部分能量是消失了吗？
【答案】机械能减少的原因是要克服摩擦阻力和空气阻力做功，机械能转化成了内能．不是．
4. 某地强风的风速约为v，空气的密度为ρ，如果把通过横截面积S的风的动能完全转化为电能，则用上述已知量计算电功率的公式为(　　)
【答案】C
活动二：了解能量耗散，知道能量转移或转化的方向性
既然能量是守恒的，不可能消失，为什么我们还要节约能源？了解了能量耗散你就能解决这个疑惑．
1. 能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用．
例如：电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化成_______能和________能，热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的________能，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用．
内
光
内
2. 能量耗散给我们的启示
(1) 能源危机的含义：在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上虽未___________，但在可利用的品质上___________了，从便于利用的变成________________的了．
(2) 能量转化的方向性与节约能源的必要性
能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有__________性，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源．
减少
降低
不便于利用
方向
活动三：知道能源的分类与应用，知道能源的利用与社会发展的关系
阅读教材“能源的分类与应用”部分，了解我国在太阳能发电、水力发电、风能发电和核能发电方面取得的成就，知道下面的能源开发和利用的关系图．
1. 下列能源中，属于可再生能源的是(　　)
A. 煤炭　　 B. 石油　　 C. 天然气　　 D. 潮汐能
【答案】D
2. PM2.5主要来自化石燃料、生物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用能源．关于能源和能量，下列说法中正确的是(　　)
A. 自然界中的石油、煤炭等能源可供人类永久使用
B. 人类应多开发与利用太阳能、风能等新能源
C. 能量被使用后就消灭了，所以要节约能源
D. 能量耗散说明自然界的能量在不断减少
【解析】 煤、石油虽然是当今人类利用的主要能源，但不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，A错误；太阳能和风能，包括水能等都是可再生能源且为清洁能源，应该尽量开发与利用，B正确；能量虽然守恒，但有些能量使用以后不可能再被利用，所以要节约能源，但能量是不会减少的，也不会被消灭掉，只是形式发生了转变，C、D错误．
【答案】B
3. 某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8 kW·h.为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1 ℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能．那么这样做能使该市在夏季节省多少电能？已知标准煤的热值是2.92×107 J/kg，发电厂的发电效率是30%.请计算一下，这项节能建议的实现能在1年内节约多少吨标准煤？(结果均保留两位有效数字)
【答案】设可节省的电能为E，则E＝8×6%×60×20×104 kW·h＝5.76×106 kW·h≈2.1×1013 J.
设1年内节约的标准煤的质量为m，由能量守恒定律有2.92×107 J/kg×m×30%＝E，
解得m≈2.4×106 kg＝2.4×103 t．
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1. 关于能量和能源，下列说法正确的是(　　)
A. 在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少
B. 由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
C. 能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性
D. 人类在不断开发和利用新能源，所以能量可以被创造
【解析】 自然界的能量守恒，能量在数量上并未减少，但能源需要节约，故A正确，B错误；能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性，故C错误；人类在不断地开发和利用新能源，但能量不能被创造，也不会消失，故D错误．
【答案】A
2. 关于能量耗散，下列说法中正确的是(　　)
A. 能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
B. 能量耗散表明能量守恒定律具有一定的局限性
C. 能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，因此，可利用的品质并未降低
D. 能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性
【解析】 能量耗散是不可避免的，但是能量耗散也遵守能量守恒定律，故D正确．
【答案】D
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3. 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理解正确的是(　　)
A. 能量是守恒的，没有必要提倡节约能源
B. 能量的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、煤炭等能源取之不尽，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、潮汐能等可再生的新能源
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【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，故仍需节约能源，故A错误；能量的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；自然界中石油、煤炭指的是亿万年前的大量生物的遗体在地层中经过一系列生物化学变化而生成的，在短时间内不能再生，是不可再生能源，故C错误；风能、太阳能、潮汐能是可再生能源，人类应多开发与利用，故D正确．
【答案】D
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4. 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，在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(　　)
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A. 流星同空气摩擦时机械能全部转化为内能
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. 流星物体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错误；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；斜抛运动的物体只受重力作用，而流星除受重力作用外，还要受到空气阻力作用，D错误．
【答案】C
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5. 如图所示是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图．图中①②为楔块，③④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦．在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中(　　)
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A. 缓冲器的机械能守恒
B. 摩擦力做功消耗机械能
C. 垫板的动能全部转化为内能
D. 弹簧的弹性势能全部转化为动能
【解析】 在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中，由于要克服摩擦力做功，因此机械能不守恒，A错误；克服摩擦力做功消耗机械能，B正确；撞击以后垫板和车厢有相同的速度，因此动能并不为零，C错误；压缩弹簧过程弹簧的弹性势能增加，并没有减小，不会出现弹性势能转化成动能的情况，D错误．
【答案】B
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6. 某地的平均风速为5 m/s，已知空气密度是1.2 kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12 m的圆面，如果这个风车能将此圆面内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？(结果保留两位有效数字)
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7. 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多少？
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【答案】根据题意可知，这个热水器一天内最多能利用的太阳能为Q＝ηE0St＝20%×7×103×2×4×3 600 J＝4.032×107 J．
8. 如图所示是一种太阳能草坪节能灯，太阳能电池板供一只“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 h得到的太阳能为4×105 J，太阳光按平均一天照8 h计算，恰好可以供电子节能灯工作10 h．问：
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(1) 太阳能节能灯的能量转化情况；
(2) 太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率为多少？
(3) 太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少？
【答案】(1) 能量转化：太阳能→电能→光能(热能).
(2) 太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率
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9. 三峡水力发电站是我国最大的水力发电站．三峡水库蓄水后，平均水位落差约为100 m，用于发电的水流量约为1.0×104 m3/s.如果通过水轮机以后水的动能忽略不计，水流减少的机械能有90%转化为电能，g取10 m/s2.
(1) 按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多少？
(2) 根据你对家庭生活用电的调查来估算，如果三峡电站全部用于城市生活用电，它可以满足多少个百万人口城市的生活用电？
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【答案】(1) 由题意可知，三峡水库蓄水后，每秒转化成的电能即发电功率是
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