第二十二章 《能源与可持续发展》 （备课精准教研） 九年级 物理 （人教版）

复习课件第二十二章能源与可持续发展010203学习目标知识导图专题复习04真题演练学习目标1.了解：什么是一次能源、二次能源及其特点；原子、原子核结构；核裂变和核聚变的特点；人类利用核能的现状；太阳能的应用；未来理想能源的特征；2.理解：能源与人类生存和社会发展的关系；3.知道：人类不同时期使用的主要能源及人类使用主要能源的发展历程；获取核能的两个途径─重核裂变、轻核聚变；能量的转化和转移有一定的方向性；4.认识：太阳能的特点；人类利用太阳能的过程；伴随大量能源消耗所产生的环境问题，对于能源的开发和利用有可持续发展的意识；可再生能源与不可再生能源，并能正确区分。知识导图专题复习能源及其分类能源家族的成员种类繁多，而且新成员在不断地加入，只要能被人类所利用以获取有用能量的各种物质都可以加入能源家族中来。能源家族的成员按照不同的角度可以划分为不同的类别，具体有以下几种划分方式：专题概述分类方法类别概念常见能源从能源的获取方式划分一次能源可以直接从自然界获得的能源化石能源、风能、水能、太阳能、地热能、生物质能、核能二次能源由一次能源直接或间接转化而来的能源电能、汽油、柴油、煤油、木炭等从能源的开发时间和利用状况划分常规能源已经大规模生产和广泛使用的能源煤、石油、天然气及水能等新能源刚开始利用或正在积极研究有推广的能源核能、太阳能、潮汐能、地热能等从能源是否可以再生划分不可再生能源不能在短期内从自然界得到补充的能源煤、石油、天然气、核能等可再生能源可以从自然界源源不断地获得的能源风能、水能、太阳能、生物质能、地热能、潮汐能等从对环境的影响划分清洁能源对环境无污染的能源太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等非清洁能源对环境有污染的能源煤、石油，柴薪等能源及其分类注意：理解和判断的类别应注意的两个方面：（1）不可再生能源和“可再生能源”都是对于一次能源来说的；（2）常规能源和新能源的划分是相对的，它们的本质区别是利用时间上的差异。随着时间的推移和科技的进步，现在所说的新能源会逐渐称为常规能源。专题概述能源及其分类1.下列关于太阳能的说法，错误的是（）。A．太阳能是一次能源；

B．太阳能是由核聚变产生的；C．当前我国能源消费以直接利用太阳能为主；D．太阳能是可再生能源典例一能源及其分类【解析】A．可以直接从自然界获取的能源叫做一次能源，所以太阳能是一次能源，故A正确；B.太阳能是由太阳内部的核聚变辐射出的能量，故B正确；C.目前我国能源消费以化石能源为主，故C错误；D.可再生能源是指可以从自然界源源不断地得到的能源，太阳能可以源源不断地从自然界得到，故D正确。故选C。典例一能源及其分类2.如图所示，下列能源属于可再生能源的是（）。典例二能源及其分类【解析】可再生能源是取之不尽，用之不竭的能源，是相对于会穷尽的不可再生能源的一种能源，对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用，潮汐能是可再生能源；可燃冰、石油、页岩气属于化石能源，是不可再生能源，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。典例二能源及其分类3.目前许多城市的居民使用天然气为燃料。关于天燃气，下列说法正确的是（）。A．是一次能源，是可再生能源；B．是一次能源，是不可再生能源；C．是二次能源，是可再生能源；D．是二次能源，是不可再生能源【解析】天然气是化石能源，属于不可再生能源，同时天然气可以从自然界直接获取是一次能源。故选B。典例三能源及其分类4.下列有关能源的说法正确的是（）。A．石油是可再生能源 B．核能是不可再生能源C．电能是一次能源

D．太阳能是二次能源典例四能源及其分类【解析】A．煤、石油、天然气等在地球上的储量是有限的，消耗后不可能再生，属不可再生能源，故A错误；B．核能在地球上的储量是有限的，消耗后不可能再生，属不可再生能源，故B正确；C．电能是由其他能源转化来的，属于二次能源，故C错误；D．一次能源是指可以从自然界直接获取的能源，太阳能是一次能源，故D错误。故选B。典例四能源的利用和环境保护专题概述人类开发和利用能源的历史，也就是人类文明的发展史。能源作为为人类文明做出重大贡献的“功臣”，在给人类带来无限欣喜的同时，也使人类产生了深深的忧虑和困惑。如世界人口的急剧增长和经济的不断发展，使能源的消耗不断增加，产生了能源危机；大量化石能源的使用会造成大气污染、酸雨和温室效应等。能源对一个国家的发展具有决定性作用，因此在开发和利用能源时要提高能源利用率、节约能源、积极开发新能源。能源的利用和环境保护典例一1.下列能源的大量使用，会造成空气污染加剧的是（）。A．天然气B．地热能C．太阳能D．风能【解析】地热能、太阳能、风能属于可再生能源，都是未来的理想能源，安全清洁，不会严重影响环境；而天然气是化石能源，属于不可再生能源，会给空气造成很大的污染；故选A。能源的利用和环境保护典例二2.关于信息与能源，下列说法中，错误的是（）。A．水能是可再生能源，可循环利用，因此不需要节约水资源；B．焚烧秸秆既污染环境又浪费能源，因此要大力禁烧秸秆，加强秸秆的综合利用和开发；C．北斗卫星是通过电磁波传递信息，从而提供导航和通信服务；D．核电站一旦发生泄露，将产生严重的危害，所以必须制定严格的安全标准和规范能源的利用和环境保护典例二【解析】A、水能是可再生能源，可循环利用，地球上可以利用的淡水资源是有限的，因此需要节约水资源，故A错误；B、秸秆燃烧会浪费能源，污染环境，因此要大力禁烧秸秆，加强秸秆的综合利用和开发，故B正确；C、卫星导航是利用电磁波传递信息的，故C正确；D、核电站发生泄漏时产生的核辐射会对人和生物造成伤害，核废料有放射性，会对环境造成污染，因此必须制定严格的安全标准和规范，故D正确。故选A。能源的利用和环境保护典例三3.能源即是国家经济发展的命脉，也是国家发展战略的重要支柱。我省多地有效调整能源结构，稳步发展安全高效的能源体系，合理利用如下三种发电方式，并取得了显著成效。(1)与C相比，A、B发电的共同优点是

(写一条)。(2)A的能量转化方式是把

能经过一系列变化转化成电能。能源的利用和环境保护典例三【解析】（1）风力发电和太阳能发电与火力发电相比，既能节约化石燃料，又减少了污染物的排放，绿色环保；（2）风力发电是将风能转化为机械能再转化为电能；故答案为：（1）节约资源(或绿色环保/无废渣废气排放)；（2）风。能源的利用和环境保护典例四4.（多选）世界新能源汽车大会于2019年7月在海南举办，聚焦汽车与能源、交通、信息、通讯等领域联动以及和智慧城市应用场景的深度融合。下列关于能源的说法错误的是（）。A．天然气是一种清洁的能源，人类可以无尽地开发利用；B．汽油可以作为“玉兔号”在月球上的工作能源；C．电能是最重要的二次能源；D．如果大量利用太阳能，可以使太阳能在短期内消耗殆尽能源的利用和环境保护典例四【解析】A．天然气是我们在开采石油时同时开采出来的，是不可再生能源，不可能被无尽地开发利用，故A错误，符合题意；B．汽油燃烧需要氧气，而月球表面是真空，因此不能用汽油作为“玉兔号”在月球上的工作能源，故B错误，符合题意；C．电能可以通过消耗化石能源、太阳能、风能、水能、核能等转化而来，属于最重要的二次能源，故C正确，不符合题意；D．太阳能属于可再生能源，可以源源不断地从太阳获得，短期内不会消耗殆尽，故D错误，符合题意。太阳能和核能的利用专题概述（1）太阳能是一次能源中的可再生能源，还是清洁、无污染的新能源。太阳向外辐射的能量来自于其内部进行的热核反应（轻核聚变）。太阳能是人类的“能源之母”，除地热能、潮汐能和核能外，大部分能源如风能、水能、生物质能、化石能源等都来自于太阳能。人类直接利用太阳能的方式主要是用集热器把水等物质加热（光热转换）、用太阳能电池把太阳能转换成电能（光电转换）。（2）核能的两种获取方式的对比比较核裂变核聚变定义质量较大的原子核分裂为较小的原子核的过程质量较小的原子核结合成较大的原子核的过程条件中子轰击质量较大的原子核超高温释放核能大小巨大更加巨大应用原子弹、核电站氢弹太阳能和核能的利用典例一1.下列关于核能说法正确的是()。A.核反应堆中发生的链式反应是不可控制的；B.核电站产生的核废料仍具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方；C.核反应堆可将核能直接转化成电能；D.我国已建成可控核聚变反应堆太阳能和核能的利用典例一【解析】A、核电站的核反应堆发生的链式反应是可以控制的，故A错误；B、核污染主要是指核燃料或核废料具有放射性，因此一般埋在人烟稀少的地方，故B正确；C、核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能，故C错误；D、我国已建成可控核裂变反应堆，故D错误。故选B。太阳能和核能的利用典例二2.目前，人类利用核能发电的主要方式是

（选填“核裂变”或“核聚变”。随着科技的发展，人类

（选填“会”或“不会”制造出永动机。【解析】目前，人类是利用可控的核裂变进行发电；据能量的转化和守恒定律知，由于能量的转化或转移具有方向性，人类是无法制成永动机的。【答案】核裂变；不会。太阳能和核能的利用典例三3.在“石油、天然气、煤炭、太阳能、核燃料”中，属于可再生能源的是_________，现在人们建造的核电站，其能量来自原子核_________（选填“裂变”或“聚变”）释放的核能。【解析】太阳能是能够源源不断的从自然界得到的能源，是可再生能源；石油、天然气、煤炭和核燃料能是短期内不能从自然界得到补充的能源，属于不可再生能源；核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的。故答案为：太阳能；裂变。太阳能和核能的利用典例四4.为缓解电力紧张的状况，我省正在加大核电站的建设。下列说法正确的是（）。A．核电站将核能最终转化为电能；B．核反应堆中发生的是不可控制的核裂变；C．核能发电使用的燃料是天然气；D．核电站利用的核能属于可再生能源太阳能和核能的利用典例四【解析】A、核电站先将核能转化为内能，再通过汽轮机将内能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能，故A正确；B、核反应堆中发生的是可控的核裂变，故B错误；C、核电站使用的就是核燃料，而不是天然气，故C错误；D、核能在地球上的储量是有限的，消耗后不可能再生，属不可再生能源，故D错误。故选A。有关新能源开发和利用的综合计算专题概述节能、环保和可持续发展是当今社会发展的三大支柱，故中考中常出现新能源的利用与热学、电学、力学相结合的计算题。此类试题常以太阳能、核能、水能或风能等的利用为命题素材，考查新能源与热学、电学、力学重要知识的综合运用，使同学们体会到节约能源的意义，进一步树立节约能源的意识。人们是在能量转化或转移的过程中利用能量的，因此解答此类问题时要综合运用热量公式力学中功和功率计算公式电功、电功率和电热公式另外，此类问题常涉及效率问题，运用效率计算公式进行有关计算有关新能源开发和利用的综合计算典例一1.2020年3月26日，中国自然资源部宣布全球首次利用水平井钻采技术试采海域可燃冰取得成功。“可燃冰”属于___________（填“可”或“不可”）再生能源；同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达到煤气的20倍，说明“可燃冰”的___________大；若1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可以使___________kg水的温度升高50℃。[已知c水=4.2×103J/（kg•℃），q可燃冰=8.4×108J/kg]有关新能源开发和利用的综合计算典例一【解析】“可燃冰”开发使用后，会越来越少，不可能在短期内从自然界中得到补充，所以“可燃冰”属于不可再生能源。在同等条件下，包含质量相同，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的近20倍，说明“可燃冰”的热值很大。1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量由题知Q吸=Q放，根据Q吸=cm△t可得，则加热水的质量【答案】不可；热值；4000。有关新能源开发和利用的综合计算典例二2.“可燃冰”是一种新型能源，主要成分是甲烷，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，所以“可燃冰”是一种新型能源(选填“清洁”或“污染”)；1m3甲烷完全燃烧能产生

J热量，这些热量可以使

kg的水从20℃加热到100℃。（甲烷的热值q甲烷=4.2×107J／m3，c水=4.2×103J／(kg·℃)）有关新能源开发和利用的综合计算典例二【解析】我们知道，“可燃冰”燃烧后几乎不产生任何残渣，故对环境污染很小，所以它是一种清洁能源。根据Q=qV可求出1m3甲烷完全燃烧能产生的热量为：根据公式：Q=cm△t得：故可使质量为125kg的水从20℃加热至100℃。答案是：清洁、4.2×107、125。有关新能源开发和利用的综合计算典例三3.可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，其开采是世界难题，据中央电视台2017年5月18日报道，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，用燃气锅炉烧水时，把质量为500kg，初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了12m3天然气，已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q=4.2×107J/m3，可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，求：（1）水吸收的热量；（2）燃气锅炉烧水时的效率；（3）若换用可燃冰，应使用多少m3可燃冰。有关新能源开发和利用的综合计算典例三【解析】（1）水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×500kg×=1.68×108J；（2）天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq天然气=12m3×4.2×107J/m3=5.04×108J；燃气锅炉烧水时的效率：（3）可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，则可燃冰的热值：q可燃冰=160q天然气=160×4.2×107J/m3=6.72×109J/m3，若换用可燃冰燃烧放出相同的热量，应使用可燃冰的体积：答：（1）水吸收的热量为1.68×108J；（2）燃气锅炉烧水时的效率为33.3%；（3）若换用可燃冰，应使用0.075m3可燃冰。有关新能源开发和利用的综合计算典例四4.如图甲是我国某公路两旁风光互补路灯系统的外景，其中的风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成；该风力发电机的输出功率与风速的关系图像如图乙所示。请回答：(1)风力发电利用的是风能，风能是清洁的

(选填“可再生”或“不可再生”)能源；(2)风力发电机利用

原理把

转化为电能；(3)由图乙图像可知，能使该风力发电机组产生电能的风速范围是

(用图像中的字母表示)；(4)下表给出的是在不同风速下该风力发电机的输出功率。请根据表中信息回答：有关新能源开发和利用的综合计算典例四①当风速为8m/s时，该风力发电机的输出功率为

W；②当风速为16m/s时，这台风力发电机工作1s所产生的电能可供1只“12V、60W”电灯正常工作2s，那么风力发电机发电的效率为

。平均风速(m/s)24816输出功率(W)1.2510？640有关新能源开发和利用的综合计算典例四【解析】（1）风能在自然界中是可再生能源。（2）发电机的原理是利用电磁感应现象，能量转化过程为机械能转化为电能。（3）风力发电机的输出功率与风速的关系图像可看出，在V1～V3范围内风力发电机有电功率输出，所以生电能的风速范围是V1～V3。（4）对表格进行分析，你发现该风力发电机输出功率与风速的三次方成正比，即当风速增大为原来的2倍，功率增大为原来的8倍，所以当风速为8m/s时是4m/s的2倍，则功率为10W的8倍即80W，根据题意得W总=Pt=640W×1s=640J；根据公式P=W/t，得：W有=Pt=60W×2s=120J，故风机发电的效率η=W有/W总=120J/640J=18.75%。故，答案是：（1）可再生；（2）电磁感应、机械能；（3）V1～V3；（4）80、18.75%。真题演练选择题选择题11．（2021·浙江湖州市·中考真题）太阳是太阳系中唯一的恒星，每时每刻向外辐射太阳能。下列关于太阳能的叙述中，错误的是（）。A．煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自于太阳能；B．生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的；C．地球上的水循环是由太阳能推动的；D．太阳能来源于太阳内部的核裂变选择题选择题1【解析】A．煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自于太阳能，故A正确，不符合题意；B．生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的，故B正确，不符合题意；C．太阳辐射能维持地表的温度，地球上的水循环是由太阳能推动的，故C正确，不符合题意；D．太阳能来源于太阳内部的核聚变，故D错误，符合题意。故选D。选择题选择题22．（2021·福建中考真题）如图所示，下列发电站发电过程中，利用不可再生能源发电的是（）。选择题选择题2【解析】核能在自然界中的储量有限，会越用越少，不可能在短时间内补充，是不可再生能源；太阳能、风能、水能可以源源不断的得到，是可再生能源；所以利用不可再生能源发电的是核电站。故选A。选择题选择题33．（2021·四川广安市·中考真题）关于能源、信息与材料，下列说法不正确的是（）。A．为降低电能的损耗，可利用超导材料制造电饭煲的电热丝；B．垃圾分类有利于保护环境和节约能源；C．风能、水能都是可再生能源；D．北斗卫星之间利用电磁波相互传递信息，实现“星间链路”选择题选择题3【解析】A．电饭煲的电热丝利用电流的热效应，超导材料通电不产热，故不能用，故A错误，符合题意；B．垃圾分类后，有一部分垃圾可回收再利用，有一部分有害物质可得到妥善处理，有助于减少环境污染和节约能源，故B正确，不符合题意；C．能够源源不断地从自然界获得或可重复利用的能源是可再生能源，风能、水能都是可再生能源，故C正确，不符合题意；D．卫星都是通过电磁波来传递信息的，故D正确，不符合题意。故选A。选择题选择题44．（2021·湖南怀化市中考真题）下列属于不可再生能源的是（）。A．风能 B．水能 C．太阳能 D．天然气【解析】不可再生能源是短期不能从自然界获得补充的能源；A．风能可源源不断从自然界获得补充，是可再生能源，故A不符合题意；B．水能可源源不断从自然界获得补充，是可再生能源，故B不符合题意；C．太阳短期内不会消失，因此太阳能是可再生能源，故C不符合题意；D．天然气是化石能源，短期内不能从自然界获得补充，是不可再生能源，故D符合题意。故选D。选择题选择题55．（2021·湖北随州市中考真题）2021年4月，日本政府拟定将福岛第一核电站中核废水排入太平洋的计划，消息一出立刻引起了亚太地区乃至世界各国的不安。如图，媒体报道:福岛核电站的废水中含有大量具有放射性的核物质。结合上述材料判断以下说法错误的是（）。A．核电站是利用裂变的链式反应发电的；B．核能可以直接从自然界获得，属于一次能源；C．核能属于不可再生能源；D．核能是高风险能源，世界各国应彻底抛弃对核能的利用选择题选择题5【解析】A．核电站利用的重核裂变的链式反应释放出大量的能量进行发电的，故A正确，A不符合题意；B．一次能源是指直接从自然界中获取，不经过加工的能源，核能属于一次能源，故B正确，B不符合题意；C．核能消耗过之后不会自然而然的产生，属于不可再生能源，故C正确，C不符合题意；D．核电站在正常情况下，对人没有危害，通常不会发生泄漏，核能发电在很多国家已经开始大范围应用，故D错误，D符合题意。故选D。选择题选择题66．（2021·四川成都市中考真题）2021年5月19日，中俄两国核能合作项目在两国领导人见证下正式开工。下列关于核能、原子核的说法，正确的是（）。A．太阳能来自太阳内部物质的核裂变反应；B．核反应堆发生的链式反应是可以控制的；C．核废料可直接排放，无需任何处理试验；D．原子核是由质子、中子和电子组成选择题选择题6【解析】A．太阳能是来自太阳内部物质的核聚变反应，故A错误；B．核电站的反应堆发生的链式反应是可控制的，故B正确；C．核废料具有放射性，不能直接排放，故C错误；D．原子核是由质子和中子组成，原子由原子核和电子组成，故D错误。故选B。选择题选择题77．（2020•福建）我国城乡建设和管理越来越注重环保，以下做法符合环保要求的是（）。A．废旧电池随意丢弃；B．减少城市绿地和湖泊的面积；C．工业废水直接排放到江河中；D．使用太阳能、风能等清洁能源选择题选择题7【解析】A、废旧电池中含有重金属离子，随意丢弃会对土壤、地下水造成污染，故A错误；B、减少城市绿地和湖泊的面积，不利于改善空气质量和调节空气温度等，故B错误；C、工业废水直接排放到江河中会严重污染水资源，且工业用水处理后重复利用可以节约用水，故C错误；D、使用太阳能、风能等清洁能源可以大大减少能源使用带来的污染，同时可以节约能源，减少能源危机带来的影响，故D正确。故选：D。填空题填空题88．（2021·湖南长沙市中考真题）家住长沙县乡村的李老师在自家房子的屋顶上安装了一组太阳能电池板，电池板既能发电又能防屋顶漏水，夏季光照充足发电量大时，还能将剩余的电能并入电网。太阳能电池作为一种新能源产品，具有宽广的前景。太阳能电池板工作时将太阳能转化为______能，太阳能的优点是______（写出一点即可）。填空题填空题8【解析】[1]太阳能电池板工作时利用光电效应，将太阳能转化为电能。[2]太阳能的优点是：储量的无限性、存在的普遍性，利用的清洁性、经济性。【答案】电能；储量丰富，经济便宜，清洁无污染。填空题填空题99．（2021·江苏苏州市中考真题）我国具备完全自主知识产权的“华龙一号”核电机组的投入运行，使中国跻身核电技术先进国家行列。核电站是利用核反应堆发生核_______（裂变/聚变）时提供的能量发电的，反应堆冷却系统采用水冷方式是利用_______（做功/热传递）的方式来改变内能。填空题填空题9【解析】[1]核能的产生的核裂变和核聚变，核电站是利用核应堆放发生核裂变时提供的能量发电的，是可控的。[2]反应堆内温度很高，水比热容大，在冷却系统中通入液态水，水吸热汽化，这种水冷方式是利用热传递的方式来改变内能的。【答案】裂变；热传递。填空题填空题1010．（2021·云南昆明市中考真题）目前，人类利用核能发电的主要方式是______（选填“核裂变”或“核聚变”）；石油、天然气是______能源（选填“可再生”或“不可再生”）。【解析】[1]核能的产生有核裂变和核聚变，人类利用核能发电主要是核裂变，是可控的。[2]能源根据短期内是否能得到补充可分为可再生和不可再生，石油、天然气是化石能源，短期内无法获得补充，属于不可再生能源。【答案】核裂变；不可再生。填空题填空题1111．（2020•莱芜区）在石油、风能、水能、电能、太阳能、地热能等各种能源中，属于不可再生能源的是

，电动机工作时电能转化为机械能的同时，还要向空气中散热，这些散失的内能无法再自动转化为电能，是因为能量转化具有

性。【解析】石油属于不可再生能源。风能、水能、太阳能、地热能可以在自然界源源不断地得到，属于可再生能源。电动机工作时电能转化为机械能的同时，还要向空气中散热，这些散失的内能无法再自动转化为电能，是因为能量转化具有方向性。故答案为：石油；方向。填空题填空题1212．（2020•朝阳）中国在2020年6月完成了“北斗”卫星全面组网工作。“北斗”卫星导航系统利用

（填“电磁波”、“超声波”或“红外线”）向地球传递信息。由于内部时刻发生着氢核的

（填“裂变”或“聚变”），太阳不