资源简介

能源与可持续发展
【学习目标】
1．知识与技能 了解能源危机和环境危机 了解理想能源。
2．过程与方法 讨论当地能源使用对环境的影响。
3．情感态度价值观 认识科技给人类带来的负面效应，具有节能意识、环保意识。
【学习重难点】
重点 1．能源以及能源的种类2．?核能的利用
3．??太阳能的利用方式
4．能量转移和能量转化的方向性
难点 1．能源以及能源的种类
2．?太阳能的利用方式
3．培养创新和环保意识。
【学习过程】
【基础考点】
1．凡是能提供能量的物质资源，都可称为能源．
2．可以从自然界直接获取的能源，统称为一次能源，如化石能源、风能、太阳能、核能、地热能等；无法从自然界中直接获取，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．
3．越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充的能源，叫不可再生能源，如化石能源、核能；可以在自然界里源源不断地得到的能源，叫可再生能源，如水能、风能、太阳能、生物质能．
4．由生命物质提供的能量叫生物质能，如木柴、草、肉类等．
5．原子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，一旦使原子核分裂或聚合，就能释放出惊人的能量，这就是核能．
6．获得核能的两种方式：核裂变和核聚变．核反应堆是利用可控核裂变工作的，原子弹是利用不可控核裂变制造的，氢弹是利用核聚变制造的．裂变的核燃料是铀235，聚变的核燃料是氘和氚．
7．在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能．大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去．
8．目前直接利用太阳能的方式：一是用集热器把水等物质加热，另一种是用太阳能电池把太阳能转化为
电能．
9．无论是能量的转化还是能量的转移，都是有方向的；并非所有的能量都可以利用，能源的利用是有条件的，也是有代价的．
10．目前人类主要的能源是化石能源，大量使用这种能源会造成空气污染和温室效应的加剧．一些欠发达国家过分依靠柴薪能源，加剧了水土流失和沙漠化．
11．未来的理想能源应满足的条件：储量丰富，价格便宜，技术成熟，安全清洁．
(2010·广州)下列能源中属于可再生能源是(　　)
A．风能　　　　　　　B．核能
C．石油　　　　　　　D．天然气
解析：化石能源、核能会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，属不可再生能源；风能、水能、太阳能等可以从自然界里源源不断地得到，是可再生能源．
答案：A
下列说法正确的是(　C　)
A．石油是生物质能
B．风能是化石能源
C．草类是生物质能
D．核能是二次能源
据报道，一种新型太阳能公共卫生间落户北京，该卫生间的能源全部由位于顶部的太阳能电池板提供，它还能将多余的能量储存在蓄电池里．这种能量转化和储存的方式是(　　)
A．太阳能转化为内能，再转化为电能
B．太阳能转化为电能，再转化为化学能
C．太阳能转化为内能，再转化为化学能
D．太阳能转化为电能，再转化为光能
解析：太阳能电池把太阳能直接转化为电能，再将电能用蓄电池储存起来，即把电能再转化为化学能，因此B项正确．
答案：B
下列关于核能的说法中，你认为合理的是(　B　)
A．物质是由原子组成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能
B．到目前为止，人类获得核能有两种途径，即原子核的裂变和原子核的聚变
C．原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成的
D．原子核只有在人为的条件下才会发生裂变和聚变
(2010·济宁)关于能源的开发和利用，下列说法中不正确的是(　　)
A．煤是可再生能源，以煤为主要燃料的火力发电容易造成环境污染
B．核能是不可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径
C．太阳能是取之不尽的能源，可直接利用且不会污染环境，开发前景广阔
D．人类的生存离不开能源，社会的进步和美好生活是以消耗大量能源为代价的，我们要珍惜能源
解析：煤是不可再生能源，以煤为主要燃料的火力发电会产生二氧化硫等有害气体，容易造成环境污染，A不正确；核能是不可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径，B对；太阳能是取之不尽的能源而且不会污染环境，只是目前利用率低，所以它的开发前景广阔，C对；社会的进步和美好生活是以消耗大量能源为代价的，我们既要珍惜能源，还要开发新能源，D对．
答案：A
环境保护、开发新能源是未来能源利用的主旋律．下列做法中最有利于环境保护的是(　A　)
A．开发太阳能取代煤、天然气等能源
B．用天然气代替煤和石油
C．用核能代替水力发电
D．废电池与其他废品一起填埋
1．在倡导“节能环保”“低碳生活”的今天，人类应特别重视下列哪种能源的利用(　A　)
A．太阳能　　B．煤炭　　C．石油　　D．天然气
2．有的能源可直接从自然界获取，该类能源叫一次能源；有的不能直接从自然界获取，此类能源叫二次能源．下列属于二次能源的是(　D　)
A．煤　 　　B．石油　　　C．天然气　　D．电能
3．暑假将至，正值用电高峰，为节约用电，小明提出了如下建议，其中不科学的是(　D　)
A．离开房间时随手关灯
B．用太阳能热水器代替家中的电热水器
C．使用电子高效节能灯
D．关闭空调，将工作中的冰箱门打开来降低室温
4．绿色植物通过光合作用将太阳能转化成化学能(电能/化学能)．为开发新能源，人类已能够把油菜籽、蓖麻、大豆等作物加工转化成“生物燃料”，生物燃料属于可再生能源(可再生能源/不可再生能源)．
5．原子弹和核电都是利用链式反应，两者的本质区别是：原子弹爆炸时发生的链式反应不可控，核反应堆中发生的链式反应可控
专题训练
一、选择题
1．下列能源中，属于二次能源的是(　　)
A．风能 B．石油 C．核能 D．电能
解析：电能不是自然界中原本存在的，是人类利用其他能源转化而来的，所以属于二次能源．
答案：D
2．人类大量使用下列能源，会造成空气污染加剧的是(　　)
A．化石能源 B．太阳能
C．风能 D．地热能
解析：太阳能、风能和地热能都是清洁的绿色能源，不会污染环境，而大量使用化石能源，会排放大量的废气，造成空气污染．
答案：A
3．目前，“低碳”、“绿色”等词语逐渐成为人们日常生活谈论的热门话题，各级政府对此高度重视，并采取了一系列措施．下列措施不符合“低碳”、“绿色”要求的是(　　)
A．大力发展风力发电
B．倡导多乘公交车、少开私家车
C．大力发展火力发电
D．加大对污染企业的减排监管力度
解析：低碳生活是指生活作息时消耗的能量要减少，从而减低碳，特别是二氧化碳的排放，生活中应注意节电、节油、节气等．C选项大力发展火力发电要燃料大量的煤碳，排放大量二氧化碳等气体，故选C.
答案：C
4．据报道：荆州市的松滋有望继通山县之后建设湖北省的第二座核电站，下列关于核电站说法正确的是(　　)
A．核能和石油一样，属于可再生能源
B．核电站是利用核裂变释放的核能来发电的
C．核电站是利用核聚变释放的核能来发电的
D．核电站发电和原子弹爆炸时发生的链式反应，都是不加控制的
解析：核能和化石能源，在短时间内不能从自然界得到补充，属于不可再生能源，核电站目前都是利用可控核裂变获得核能的，原子弹爆炸时核裂变不可控制，使其瞬间产生大量能量而爆炸．
答案：B
5．物理学是一门认识世界、改变世界的科学，它的发展对改变世界的贡献有下列说法，其中不正确的是(　　)
A．蒸汽机推动了第一次工业革命
B．电磁感应现象使人类社会进入了电气化时代
C．信息技术改变着我们的科技、经济和生活
D．新能源是不可再生的能源，它促进了世界的可持续发展
解析：蒸汽机的发明和改进极大地提高了生产力，推动了第一次工业革命，A对；电磁感应现象的发现使我们制造出了发电机从而使人类进入了电气化时代，B对；当今的社会被称为信息社会，这就充分说明了信息技术改变着我们的科技、经济和生活，C对；新能源中的太阳能等大都是可再生能源，它促进了世界的可持续发展，D错．
答案：D
6．能源危机是人类社会面临的一个重大问题．有的能源消耗完了以后，不可能在短期内从自然界得到补充，我们称此类能源为“不可再生能源”．下列各种能源中属于“不可再生能源”的是(　　)
A．太阳能 B．水能 C．风能 D．化石能源
解析：根据不可再生能源的定义，核能、化石能源(煤、石油、天然气)都应属于不可再生能源，故应选D.
答案：D
7．研究能源利用，实现可持续发展已成为21世纪世界各国共同的任务．能源按不同的分类方式可进行不同分类．下列四组能源中，能归入如图所示阴影部分的一组是(　　)
A．煤炭、地热能、沼气 B．太阳能、风能、海洋能
C．水能、木柴、天然气 D．石油、海洋能、核能
解析：太阳能、风能、海洋能均是来源于太阳辐射的能量，且都属于可再生能源、新能源，因此B项正确；煤炭、天然气、石油均属于不可再生能源，因此可以排除A、C、D.
答案：B
8．随着人们对原子核结构认识的不断深入，核能的开发和利用备受关注，有关核能的理解，正确的是(　　)
A．核能是可再生的清洁能源
B．太阳能是由氢核裂变放出的能量
C．能源开发就是要利用核能
D．核能是原子核发生变化时放出的能量
解析：核能是不可再生能源；太阳能是由氢核聚变放出的能量；能源开发就是利用核能、太阳能等新能源；核能是原子核发生变化(裂变或聚变)时放出的能量，因此D项正确
答案：D
9．下列过程中，能量转移和转化的方向正确的是(　　)
A．内能可以自动从低温物体转移到高温物体
B．汽车产生的废气中放出的热可以收集起来再利用
C．天然气燃烧时放出的热可用来加热食物，使其内能增大
D．火灾时释放的内能可以加以利用
解析：能量的转化，转移都是有方向性的，不是什么能量都可以利用，因此A、B、D三种情况不会出现，C项正确．
答案：C
10．空气污染给人类和大自然带来严重危害．下列措施中，对减少空气污染没有直接作用的是(　　)
A．减少煤、石油等化石燃料的使用
B．工厂的废气经净化处理后排放
C．提倡使用无磷洗衣粉
D．更多地利用太阳能、风能等清洁能源
解析：减少化石燃料的使用、净化废气、利用清洁能源都能减少空气污染，而提倡使用无磷洗衣粉可减少水污染，故应选C.
答案：C
11．下列关于人类在耗用有些能源时，会对我们的生存环境造成很大破坏的说法，正确的是(　　)
A．大量耗用石油和天然气，会产生有害辐射
B．大量耗用柴薪，会加剧水土流失和沙漠化
C．大量利用水力发电，会产生大量废物
D．大量利用太阳能，会产生严重的空气污染
解析：大量耗用石油和天然气会造成严重的空气污染；水力发电和太阳能是清洁能源，不会造成环境污染，B项正确．
答案：B
12．为保护环境，控制大气污染，在普及煤气和天然气使用的同时，更要注意安全，若门窗紧闭的厨房内发生煤气大量泄露，极易引起爆炸．当你从室外进入厨房闻到煤气异味时，下列操作中你认为最安全的是(　　)
A．立即开启抽油烟机排出煤气，关闭煤气源
B．立即打开门和窗，关闭煤气源
C．立即打开电灯，寻找泄露处
D．立即拨打火警电话119
解析：开启抽油烟机、打开电灯、拨打电话都有可能产生电火花，引起煤气爆炸，正确的做法应是立即打开门窗，同时关闭煤气，故应选B.
答案：B
13．关于能源与环境，下列说法正确的是(　　)
A．光的应用不会造成环境污染，城市建筑可以随意使用玻璃幕墙
B．彩电、空调、手机等家用电器在使用中，对人和环境不会产生任何不利的影响
C．石油、煤、天然气的开采和使用不会造成环境污染和生态破坏
D．太阳能是一种既无污染，又取之不尽的新能源
解析：城市建筑上若随意用玻璃幕墙，由于光的反射，会造成光污染；彩电、空调、手机的使用会造成电磁污染；石油、煤、天然气的开采会造成生态环境的破坏，它们的使用造成环境污染．太阳能是一种无污染的可再生能源，本题答案为D.
答案：D
14．永久性解决人类对能源需求的根本方法是(　　)
A．充分利用地球上的化石能源
B．改进工艺，提高能源利用率
C．依靠科学技术进步，不断开发新能源
D．尽可能地少用能源
解析：充分利用现有能源，提高利用率，减少能源消耗都不能根本解决能源问题，解决这一问题的根本方法应是依靠科技进步，不断开发利用核能、太阳能等新能源，故应选C.
答案：C
二、填空题
15．如图所示是太阳能LED照明路灯，它主要由太阳能电池板、LED灯头等部分构成．LED是一种发光二极管，通过电流能够发光，可以把电能直接转化成__________能. 太阳能是__________能源(填“一次”或“二次”)、清洁无污染，它是在太阳内部，氢原子核发生__________(填“裂变”或“聚变”)，释放出的核能．
解析：发光二极管，能高效率地直接把电能转化为光能，而且寿命长，最长可达几万小时～10万小时．太阳能可从自然界直接获得属于一次能源．太阳的能量来源于太阳内部时刻不断的核聚变，所释放的巨大能量．
答案：光　一次　聚变
16．上海世博会太阳能光伏发电项目已经并网成功，预计年发电量可达5×106千瓦时，这一项目是通过高科技将太阳能转化为__________能．某学校共有250盏标有“220 V　40 W”字样的日光灯，若它们同时正常工作，则通过其中一盏灯的电流为__________安，上述发电量可供这些日光灯正常工作__________小时．
解析：太阳能光伏发电系统利用半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射的能量直接转换为电能．灯正常工作时的电流I＝＝＝0.18 A,5×106 kW·h电能使250盏灯工作的时间：t＝＝＝5×105 h.
答案：电　0.18　5×105
17．“低碳”是指较低的温室气体(二氧化碳为主)排放．核电站在运行过程中无温室气体排放，不会造成空气污染．我省田湾核电站是利用__________能来发电的，现每年需要50 t的核燃料，而同等规模的火电站每年需要6×106 t的煤炭.6×106 t的煤炭完全燃烧放出的热量是__________J(煤炭的热值为2.9×107 J/kg)．
解析：核电站是利用核裂变时释放的核能来发电，煤燃烧放出的热量Q＝mq＝6×106×103 kg×2.9×107 J/kg＝1.74×1017 J.
答案：核　1.74×1017
18．人们常说，太阳是人类的“能源之母”，从能源能否可以在短期内从自然界中得到补充角度看，太阳能属于__________能源(选填“可再生”或“不可再生”)；在石油、天然气、煤、核能中，不是间接来自太阳能的是________
解析：相对于人类社会来讲，太阳能是取之不尽用之不竭的，所以属于可再生能源．包括化石能源在内，地球上绝大数能源都来自太阳能，而核能是放射性物质所产生的能量，不是间接来自太阳能．
答案：可再生　核能
19．目前，核能在许多经济发达国家已经成为常规能源，它是________(选填“可”或“不可”)再生能源．与火力发电相比，核能发电的优点之一是核电站只需消耗很少的核燃料，就可以产生大量的________能．
解析：核原料不可能在短期内从自然界得到补充，因此是不可再生能源；核电站把核能转化为内能，再利用热机把内能转化为机械能，最后由发电机将机械能转化为电能．
答案：不可　电
20．某市为建设“太阳能之城”，在全市推广利用太阳能，目前城市交通指示灯及路灯照明系统已大量使用太阳能．白天，太阳能转化为电能，除供正常使用外，将多余的能量储存在蓄电池内，夜晚供交通指示灯及照明灯发光．请完成下面的方框图，使其正确反映这个过程中能量发生转化的情况．
→→→→
解析：给蓄电池充电时，电能转化为化学能；晚上蓄电池放电，又把化学能转化为电能，供照明灯使用．
答案：化学能　电能
21．汽车在水泥路面上紧急刹车时，会在路面上留下轮胎与地面摩擦的黑色擦痕，并伴有“青烟”产生．在这一过程中，汽车的________能转化为车轮和地面的________能．这些能量________(填“能”或“不能”)用来再次开动汽车，这表明了_____________________．
解析：汽车刹车时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，使轮胎温度升高，产生“青烟”．
答案：机械　内　不能　能量的转化、转移是有方向性的
三、综合题
22．为了响应“节能减排”的号召，小周买了一台容积为100 L的太阳能热水器．请你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算．
(1)太阳能是__________能源(填“可再生”或“不可再生”)．太阳的巨大能量来自于太阳内部的__________反应．
(2)小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为18 ℃，下午放学时看到显示的水温为78 ℃，则热水器中的水吸收了多少热量？与使用电热水器相比，相当于节约了多少度电？[不计电热水器的热量损失，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90%的太阳能转化为水的内能，真有这么高的效率吗？小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量Q，就可估测出这台热水器的光热转化效率？写出效率η的表达式．(用代表物理量的字母表示，不需计算具体数据)
答案：(1)可再生　核聚变(热核)
(2)水的总质量：m＝ρV＝1×103 kg/m3×100×10－3 m3＝100 kg
水吸收的热量：
Q＝c水m(t2－t1)＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(78－18)℃＝2.52×107 J
相当于节约电能：＝7 kW·h＝7度．
(3)测出太阳能热水器的有效受光面积S和两次水温记录之间的光照时间t.
光热转化效率：η＝×100%.

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