考点精讲：20.1、20.2 能源和能源危机 开发新能源（解析版）

学而优教有方.1、20.2能源和能源危机开发新能源思维导图思维导图知识精讲知识精讲知识点01人类利用能源的历史1．什么叫能源？答：像煤、天然气、汽油、风、电、太阳光等能够提供能量的物质资源，我们把它们都叫做能源。2．人类利用能源的历史经历了哪些变革？答：19世纪中叶以前是世界上能源的薪柴时期，到19世纪末，世界进入煤炭时代，进入20世纪60年代以来，世界进入石油时代。目前，人们正致力于开发太阳能、核能、水能、风能、海洋能、氢能……21世纪将是太阳能、核能时期或是多元化能源时期。3．能源按其从自然界能否直接获得可以如何进行分类？答：可分为一次能源和二次能源。可以直接使用的能源叫做一次能源，从一次能源经过加工转换而来的能源，叫做二次能源。【即学即练1】凡是能提供的物质资源，都可以叫能源。化石燃料、水能、风能等都是从自然界直接获取的能源，叫做能源。【答案】能量；一次【解析】凡是能够提供能量的物质都可以称之为能源．一次能源是直接从自然界获取的能源，如化石能源、风能、太阳能等。故答案为：能量；一次。知识点02能源危机的挑战1．能源按能否循环再生如何分类？答：可分为不可再生能源和可再生能源。木炭、煤、石油、天然气等一旦被消耗，是不能再生的，这类能源属于不可再生能源；太阳能、水能、风能、地热能、海洋能、潮汐能等是不会随开发利用而日益减少的，这类能源可以在自然界里源源不断地得到，属于可再生能源。2．我国能源消耗结构现状如何？为什么存在能源危机挑战？答：无论是我国还是世界，在能源消耗的结构上，仍存在不科学、不合理的现象，即在人类消耗的能源中，90%以上都是不可再生的能源。我国是人口大国，每人平均拥有能源的数量还是很少的，随着国民经济的发展和人口的增长，我国能源的消耗量相应迅速增长，在能源供给和需求方面的矛盾将日益突出。【即学即练2】根据我国能源发展规划，2010年可再生能源占能源消耗的10%，到2020要达到15%，对能源的正确认识是()A．自然界的能源是守恒的，永不枯竭B．太阳的能量给地球带来了云、雨、风浪和滔滔江河C．自然界可以长期为人类提供煤．石油．天然气等可再生能源D．剧烈的核反应会发生强烈的爆炸，人类无法利用核能【答案】B【解析】A．能量守恒定律是自然界的基本规律之一，自然界的能源守恒是指它的总量不变，但能量的转移和转化是有方向性的，能源会越用越少，因此，如果不加节制，总有枯竭的一天，故A错误；B．地球上水吸收太阳能的热量，不断进行着物态变化，给地球带来了云、雨、风浪和滔滔江河，所以水能的获得都是由太阳的能量提供的，故B正确；C．自然界中煤、石油、天然气属于化石能源，会越用越少，不可能短时间内再从自然界中得到，是不可再生能源，故C错误；D．目前人类主要是利用原子核裂变产生的核能，可以在人类的控制下缓慢释放，能够有控制地被人类所利用，故D错误。故选B。知识点03太阳能和核能1．吸收和利用太阳能有哪四种主要途径？答：①通过植物的光合作用把太阳能转化和储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等燃料的形式释放出来；②通过大气和水分的蒸腾循环，再通过风、流水、波浪、海流等释放出来；③被海洋吸收，成为海洋的内能；④被人们直接利用。2．太阳能直接利用现有几种方式？答：现有三种方式：光热转换、光电转换、光化转换。3．太阳能具有哪些优、缺点？答：优点：能量巨大；供应时间长；分布广；无需开采、运输安全；无污染。缺点：存在分散；功率变化大，不稳定；转化率低，转化系统造价高。4．什么是核能？释放核能有哪两种方式？答：原子核内部蕴藏的巨大的能量，叫做原子核能，简称核能。释放核能的两种方式：一是使原子核发生核裂变，二是使原子核发生核聚变。5.什么是链式反应？核反应堆的作用是什么？答：用中子轰击铀235原子核，铀核在分裂时，会释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子会继续轰击其他铀核，于是就会导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是裂变中的链式反应；核反应堆的作用就是控制产生中子的数量和速度，使链式反应可控。6．什么叫核聚变？答：在超高温条件下，可将两种质量较轻的原子核(如氘和氚)，聚合成一个较重的原子核，这种反应叫核聚变。【即学即练3】中国国有核电巨头中核工业集团2020年11月27日宣布，中国独立研发的新型核电机组“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功。此前中国使用的核电机组主要通过从欧美引进，未来将加速独立研发核电机组的建设，并将大力推动海外出口。核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。下列说法错误的是（）A.目前核电站都是通过聚变反应来利用核能B.核反应堆中发生的链式反应是可以控制的C.原子核分裂或聚合时释放出核能D.核能是一种不可再生的能源【答案】A【解析】A．目前人类能够控制的核反应是核裂变，核聚变人类还没有能力控制其反应速度，故目前核电站都是通过裂变反应来利用核能，A说法错误，符合题意；B．核反应堆中发生的链式反应人类能够控制反应速度，故是可以控制的，B说法正确，不符合题意；C．核能就是原子核分裂或聚合时释放出来的能量，C说法正确，不符合题意；D．核能一旦使用，短期内不能再次利用，故是一种不可再生能源，D说法正确，不符合题意；故选A。能力拓展能力拓展考法01传统能源的利用和开发【典例1】我国是个资源消耗大国，对石油、煤炭等资源的需求非常大。(1)液化石油气在常温下装入罐中时，采取方法使气体液化。罐中的液化石油气在阳光照射下温度升高，内能增大，压强，容易发生爆炸。(2)我国每年消耗数千万桶原油用于制造塑料袋．已知原油的热值为4.4×107J/kg，完全烧5kg原油的热量，这些热量若只有42%被水吸收，则可以使多少千克的水温度升高20℃？(3)2008年6月1日起，我国开始限制塑料袋的使用，目的是(写出一条即可)。【答案】(1)压缩体积，增大，反射；(2)1100，(3)保护环境(或减少白色污染．节约能源等均可)【解析】(1)气体液化的方法有两种：一是降低温度；二是压缩体积。常温下说明温度没有改变，所以使气体液化的方法就一定是压缩体积；在阳光下照射，液化气吸收热量，内能增大，因为体积不变，所以压强会增大；(2)原油燃烧放出的热量为由得水吸收的热量为由得(3)为了少造成白色污染，保护环境，要限制塑料袋的使用。故答案为：(1)压缩体积，增大；(2)1100(3)保护环境(或减少白色污染．节约能源等均可)。考法02二次能源的娇子——电能【典例2】小黄车、小绿车、小蓝车……今年以来，不少市民表示，曾经熟悉的“共享单车”又回来了。不过，再次登陆岛城的已是更新换代的共享电单车了。受运营监管以及利辛县特殊地理环境等因素的影响，共享单车退出了利辛。2020年的11月份利辛接头出现了共享电动车。共享单车既节能环保又方便了我们的出行，如图所示是其中的一款共享单车，该单车的车篮底部装有一片太阳能电池，它可以将_____能转化为_____能为车锁里面的电池充电，太阳能属于_____（选填“一次能源”或“二次能源”），当我们扫码用车的时候自行车公司通过_____（选填“电磁波”，“超声波”或“红外线”）为单车开锁．【答案】电；化学；一次能源；电磁波【解析】（1）太阳能电池为车锁里面的电池充电是将将电能能转化为化学能储存起来；（2）太阳能是可以直接从自然界获得的能源属于一次能源；（3）当我们扫码用车的时候自行车公司通过电磁波为单车开锁。分层提分分层提分题组A基础过关练1．（2022·全国·九年级）水是人类生存环境的重要组成部分，能够供人类直接利用的淡水资源十分珍贵，因此我们要节约用水。下列关于水的说法正确的是（）A．水可以滋养万物，水能是不可再生能源B．水力发电无污染，将电能转化为机械能C．水的三态变化中，霜和露都是凝华现象D．水的比热容较大，有利于调节气温【答案】D【解析】A．水能在短期内能从自然界得到补充，是可再生能源，故A错误；B．水力发电是将机械能转化为电能，故B错误；C．霜是凝华现象，而露是液化现象，故C错误；D．水的比热容较大，在质量相同时，与其它物质相比较，吸收（或放出）相同热量，水的温度升高（或降低）较小，所以有利于调节气温，故D正确。故选D。2．（2022·全国·九年级专题练习）2021年4月29日，中国空间站天和核心舱成功发射，随之太阳翼帆板顺利展开。下列能源中与太阳能一样属于可再生能源的是（）A．煤 B．石油 C．风能 D．核能【答案】C【解析】AB．煤和石油是化石能源，短期内不能再从自然界得到补充，属于不可再生能源，故AB不符合题意；C．风能可以源源不断地从自然界获取，属于可再生能源，故C符合题意；D．核能使用后，短期内不能再从自然界得到补充，属于不可再生能源，故D不符合题意。故选C。3．（2022·湖北·九年级专题练习）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【答案】D【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。题组B能力提升练1．（2022·全国·九年级课时练习）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【答案】B【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。2．（2022·广东深圳·九年级专题练习）太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车。相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。从某种意义上讲，太阳能汽车也是电动汽车的一种，所不同的是电动汽车的蓄电池靠工业电网充电，而太阳能汽车用的是太阳能电池。太阳能汽车使用太阳能电池把光能转化成电能，用来推动汽车的电动机以及用作汽车辅助设备的能源，多余电能会在锂电池中储存起来备用。如题图甲所示为某公司设计的太阳能概念汽车，车顶和车头盖配置了高效率的多晶硅太阳能电池板，该车的车速最高能达到100km/h，而无太阳光时最大续航能力在50km左右，太阳能驱动汽车和给锂电池充电的示意图如题图乙所示。据此回答以下几个问题：（1）太阳能属于清洁能源，也属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能电池板用到的多晶硅是______（选填“半导体”或“超导体”）材料；（2）单块太阳能电池板在阳光的照射下输出电压为24V，若某时刻的输出电流为4A，则此时单块电池板的输出功率为______W，电池板接收太阳能辐射的功率______（选填“大于”“小于”或“等于”）输出功率；（3）若锂电池的容量为“144V100A·h”，在晚上行车时，汽车以60km/h匀速行驶，电动机功率17kW，辅助设备功率为1kW，则理论上充满电的汽车最大行驶路程为______km；（4）为了提高太阳能汽车的续航能力，从太阳能电池板的角度看，你认为可以采取的措施是：______。【答案】

可再生

半导体

96

大于

48

增大电池板的面积【解析】（1）[1]可再生能源是可以从自然界中源源不断地得到的能源，太阳能是可再生能源。[2]导电性能介于导体与绝缘体之间的材料叫半导体，多晶硅是半导体材料。（2）[3]输出功率为P=UI=24V×4A=96W[4]太阳能转化为电能的效率小于100%，故电池板接收太阳能辐射的功率大于输出功率。（3）[5]锂电池可提供的最大电能W=U′I′t=144V×100A×1×3600s=5.184×107J=14.4kW·h理论上充满电的汽车最大行驶时间理论上充满电的汽车最大行驶路s=vt′=60km/h×0.8h=48km（4）[6]为了提高太阳能汽车的续航能力，可以增大电池板的面积，接收太阳能辐射的功率更大。3．（2022·全国·九年级单元测试）阅读短文，回答问题。月球太阳能电站“嫦娥一号”的成功发射引起了人们对月球的科学兴趣。随着对月球了解的深入，一些科学家预言：月球必将成为人类未来的能源基地。按照一些科学家的设想，利用月球正面太阳光充足、地域广阔的特点，在月球上建设的大型太阳能电站，可克服在地球上受天气影响、提供的功率小等缺点。在月球上产生的电能经微波转换器将电流转换成微波，并通过天线将电能以微波的形式向地面发送，地面接收站通过天线把微波能还原成电能，如图甲所示，这样就解决了电能的输送问题。我国的“嫦娥”系列登月车利用太阳能电池提供能量。如图乙所示是太阳能电池板工作原理的示意图：当太阳光照射到组成太阳能电池叠在一起的两片不同的半导体表面时，会产生光电效应，从而使电路中产生电流。太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为1.5×104W，光电转化效率为18%。请回答下列问题：（1）太阳能是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。太阳发出的巨大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的______（选填“核聚变”或“核裂变”）反应；（2）月球太阳能电站相对于月球表面是______（选填“运动”或“静止”）的。若从月球发出的微波信号经1.28s到达地球。则月球与地球间的距离约等于______m；（设微波在真空和空气中的传播速度均为3.0×105km/s）（3）太阳能电池工作时的能量转化情况：______；（4）在月球上一块接收面积为2m2的太阳能电池板，它的发电功率是______W；（5）若月球电站的总发电能力为6×109kW，利用微波传输电能的输电效率为80%。则地面接收站1h接收到的电能相当于完全燃烧______kg煤放出的热量。（煤的热值为3.0×107J/kg）【答案】

可再生

核聚变

静止

3.84×108

太阳能转化为电能

5.4×103

5.76×108【解析】（1）[1][2]太阳能能够短时间从自然界得到补充，属于可再生能源；太阳能内部是由于较轻的氢原子核在高温下发生聚变而释放出核能。（2）[3]月球太阳能电站相对于月球的位置没有发生变化，月球太阳能电站相对于月球表面是静止的。[4]光在空气中速度为3×108m/s，则月球与地球间的距离s＝vt＝3×108m/s×1.28s＝3.84×108m（3）[5]太阳光照射下，太阳能电池使用时，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能。（4）[6]已知太阳光照射到电池板时每平方米面积上的辐射功率