章末总结：第20章 能源与能量守恒定律（原卷版）

学而优教有方第二十章能源与能量守恒定律章末总结目标导航目标导航课程要求课标解读本章讲述的内容主要有能源的概念，能源的分类，能源结构的不合理和能源危机问题，开发新的能源，认识太阳能、核能、风能、水能等能源的特点，认识能量守恒定律，认识能量转化和转移的方向性，知道能源与可持续发展的关系。一次能源与二次能源，可再生能源与不可再生能源，能量的转化与守恒定律，能源的利用与开发。分清可再生能源与不可再生能源，合理利用与开发新能源，本章的关键是能量的转化与守恒定律。知识精讲结知识精讲结知识点01能源及其分类分类标准类别概念常见能源能源获取的方式一次能源可以直接从自然界获得的能源煤、石油、天然气、水能、风能、太阳能、地热能、核能等二次能源无法从自然界直接获取,必须通过消耗一次能源,才能得到的能源电能、酒精、火药、木炭等,其中电能

是最主要的二次能源是否可再生不可再生能源越用越少,不能在短期内从自然界得到补充的能源煤、石油、天然气等化石能源,核能等可再生能源可以在自然界里源源不断地得到的能源风能、水能、太阳能、地热能、潮汐能等能源开发的早晚常规能源人类已经利用多年的能源煤、石油、天然气等新能源人类新近才开始利用的能源核能、太阳能、潮汐能、地热能以及水能等对环境的影响清洁能源使用时对环境没有污染或污染较轻的能源太阳能、电能、核能、水能、地热能等污染能源对环境污染较重的能源煤、石油、天然气等【即学即练1】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的分类。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、核能知识点02新能源的利用和开发新能源利用方式太阳能光热转换：太阳能转化为内能光化转换：太阳能转化为化学能光电转换：太阳能转化为电能核能核电站：核能转化为电能地热能利用地热能发电海洋能利用海洋能发电【即学即练2】潮汐是由月球、太阳对地球的引力作用而产生的。每天的涨潮与落潮都蕴含着巨大的能量，可以用来发电。在利用潮汐发电的过程中，能量的转化是海水的动能传递给发电机，通过发电机转化为电能。如图所示代表的是______________（选填“涨潮”或“落潮”）发电。与火力发电相比，潮汐发电的优点是_______________________。知识点03以能源利用为背景的综合计算以新能源的利用为切入点的综合计算主要涉及能源的分类、能量的转化、能源的开发与可持续发展、环境污染问题等，此类题目主要以太阳能、核能或风能的利用为命题背景，考查热学、力学、电学等相关的重要概念和规律，再通过计算出的结果，对比得出节约能源的社会意义和经济价值。从命题的背景和知识的综合角度来看，主要有以下几种情况：（1）以电热辅助式太阳能热水器、核能发电等为载体的热学与电学的综合，主要考查太阳能的转化、热量的计算和电能（或电功率等）的计算，应用到的主要公式有：热计算公式：Q=cmΔt燃料燃烧放热公式：Q=qm电功和电功率的关系式：W=Pt欧姆定律计算公式：焦耳定律：Q=I2Rt（2）以太阳能电池的应用、冯丽发电和潮汐发电等为载体的光电转换、电学和力学的综合，主要考查功与功率的计算、机械能与电能的转化、电功与电功率的计算，应用到的主要公式有：功的计算公式：W=Fs功率的计算公式：电功和电功率的关系式：W=Pt欧姆定律计算公式：焦耳定律：Q=I2Rt另外，以上两类命题还常常涉及到效率问题，运用效率的计算公式或可建立相应的等量关系。【即学即练3】有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数如右表所示．将它安装在阳光充足的水平台面上，并送满水。型号JL﹣﹣88水容量/L80自身质量/kg40(1)若它的底部支架与水平台面的接触面积为0.3m2，求它对台面的压力和压强；(取g=10N/kg)(2)泰州地区(晴天)平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为2.8×106J。若该热水器接受太阳能的有效面积为1.5m2，每天日照时间按8h计算，则它一天中接收的太阳能(E)约为多少？若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使水温升高多少？[c水=4.2×103J/(kg•℃)](3)若该热水器一天中接收的太阳能，由燃烧煤气(热值q=4.2×107J/kg)来获得，则需要完全燃烧多少千克煤气？(4)请你：①从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发利用太阳能的两点主要理由；②说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难(可从自然因素或技术因素等方面思考)。真题演练真题演练1．（2022·四川遂宁·中考真题）勤劳的中华民族创造了灿烂的华夏文明，在众多领域取得了举世瞩目的成就，推动了人类社会的进步。下列关于我国科学技术的成就和应用描述完全正确的有（）①四大发明中的“指南针”——司南能指示南北方向是受地磁场的作用②1293年，郭守敬在通惠河上建造了船闸，这一创举利用了连通器原理③战国时期的天平——木衡和铜环权利用了杠杆原理④“玉兔2号”月球车在月球背面留下属于中国的第一道印记，说明力可以改变物体的形状⑤“华龙一号”核反应堆利用核聚变进行发电，所用核燃料属于可再生能源⑥“复兴号”动车组刷新了中国速度，动车组速度越快，它的惯性越大A．①②③④ B．①②③⑤ C．③④⑤⑥ D．②③④⑥2．（2022·四川南充·中考真题）近年来我国在信息和能源等高科技领域取得了巨大成就，下列关于信息和能源的说法中正确的是（）A．华为5G通信是利用电磁波传递信息的B．秦山核电站是利用聚变反应的原理工作的C．“天和号”太空舱“帆板”接收的太阳能来自于太阳内部的裂变反应释放的能量D．比亚迪新能源纯电动汽车是利用的一次能源3．（2022·湖北宜昌·中考真题）2022年6月2日，我国发布了“十四五”可再生能源发展规划，确立了到2025年实现可再生能源年发电量达到3.3万亿千瓦时的目标，为此需要逐步减少（）A．煤炭、天然气发电 B．太阳能、风力发电C．海水涨落的潮汐发电 D．水力发电4．（2022·陕西·中考真题）北京冬奥会上使用的氢燃料火炬、防刺防切割面料运动服、紫外线消毒机器人，智慧AR导航系统，体现了科技冬奥、绿色环保的理念。以下分析错误的是（）A．紫外线具有显著的热效应B．防刺防切割面料具有超弹、超韧和超强等性能C．氢燃料是绿色环保无污染能源D．智慧AR导航利用电磁波传递信息5．（2022·湖南怀化·中考真题）下列关于能源与材料，说法不正确的是（）A．超导材料可以用来输电，减少电能损耗B．核电站的核反应堆是利用核聚变原理C．石墨是导体D．漂亮又节能的LED灯的核心部件材料是半导体，它的导电性能介于导体与绝缘体之间6．（2022·云南·中考真题）白鹤滩水电站位于云南省巧家县和四川省宁南县境内，是中国第二大水电站，如图所示，它的建设对促进西部开发、实现“西电东送”、促进经济发展等具有重要的意义。下列说法错误的是（）A．水能属于可再生能源B．水电站将水的机械能转化为电能C．水坝建造成上窄下宽依据了流体压强与流速的关系D．水库可以降低周围昼夜温差，是因为水的比热容较大7．（2022·新疆·中考真题）张北柔性直流电网工程不仅满足了北京冬奥会100%的清洁电力需求，还点亮了京城的万家灯火。（1）该工程全部利用张家口地区的大规模风能、太阳能等___________（填“可再生”或“不可再生”）能源发电，保障了北京冬奥会场馆100%的绿色电力供应。电能输送到北京后，通过换流站为运动员居住的房间和北京部分家庭提供___________（填“直流”或“交流”）电。该工程为了保障供电的“柔性”，在承德丰宁修建了世界上最大的抽水蓄能电站，电力富余时，通过___________（填“发电机”或“电动机”）将水抽到高处，电力短缺时，利用水力发电保障电网的稳定性；（2）北京冬奥会人工造雪所需的电能全部由该工程提供。北京首钢大跳台赛道的人工雪为密度较大的冰状雪，这有利于___________（填“增大”或“减小”）运动员与赛道间的摩擦力。小红在研究比赛过程中大气对运动员身体压强情况时，通过查阅资料得到气体的压强p与流速v的关系式为（其中C为常量，ρ为空气密度）。由关系式可知，空气流速越大的位置，压强___________（填“越大”或“越小”），在北京首钢大跳台场馆内，常量C约为___________（填“103”“105或“107”）Pa。8．（2022·四川达州·中考真题）达州是全国三大气田之一和川气东送工程的起点，天然气资源总量3.8万亿立方米，探明储量7000亿立方米，年外输天然气100亿立方米以上，天然气净化附产硫磺400万吨，是亚洲最大的硫磺生产基地。天然气属于___________（选填“一次”或“二次”）能源。周末，玲玲在家用燃气灶煮煎蛋面时，她闻到煎鸡蛋的香味，这是___________现象；若天然气完全燃烧放出的热量50%被水吸收，在一标准大气压下，烧开质量为4kg初温为20℃的水需要___________m3天然气。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为4.2×107J/m3]过关检测过关检测一、单选题1．（2022·广东·广州市越秀区教育局一模）表是2018-2019年全国总发电量和各类能源发电量占比情况，则2019年比2018年（）年份火电占比%水电占比%核电占比%风电占比%太阳能占比%总电量/亿千瓦时2018711745371505201969.617.44.65.4375002A．火电发电量减少B．太阳能发电量不变C．水电成为最主要的发电能源类别D．总发电量增加2．（2022·四川成都·模拟预测）当今世界，能源与信息的重要性无可置疑，关于能源与信息，下列说法正确的是（）A．太阳内部正进行着轻核聚变 B．光纤通信利用电信号来传递信息C．太阳能、水能、煤炭是可再生能源 D．频率越高的电磁波在空中传播得越快3．（2022·广东仲元中学附属学校一模）5G网络所指的就是在移动通信网络发展中的第五代网络，经测试5G下载速度是4G的15倍。下列说法中正确的是（）A．5G网络的电磁波在空气中传播的速度为340m/sB．5G网络和4G网络的电磁波在真空中传播的速度相同C．5G手机电池在充电的过程中是把化学能转化为电能D．5G手机的折叠屏主要是由超导体材料制成的柔性发光二极管做成的4．（2022·安徽滁州·二模）下列生活、生产实例与所包含物理知识的说法中，错误的是（）A．用太阳能集热器加热和用太阳能电池获取电能，是直接利用太阳能的两种方式B．司机驾车时必须系安全带，这是对惯性的利用C．电饭煲通电后会发热，是利用了电能可以转化为内能D．潜水艇是通过水舱蓄水、排水改变自重，实现浮沉5．（2022·福建泉州·模拟预测）2021年5月天舟二号升空与天宫空间站顺利完成对接。下列叙述正确的是（）A．天舟二号在升空过程中机械能始终保持不变B．天舟二号与天宫空间站对接后始终处于平衡状态C．宇航员在天宫空间站内不能用声音交流D．太阳能电池板将太阳能转化为电能，可供空间站使用6．（2022·河北·模拟预测）近年来，我国在科技领域取得了许多成就，下列有关说法正确的是（）A．“嫦娥五号”采集的月球样品带回地球后，质量会变大B．“奋斗者号”潜水器用钛合金做外壳，利用其导电性好C．“天和号”核心舱升入太空后，与地面通过电磁波联系D．“国和一号”核电机组发电，利用的是核聚变释放能量7．（2022·河南安阳·一模）2021年5月22日，我国“祝融号”火星车安全驶离着陆平台，开始在火星表面巡视探测，举世瞩目，如图所示。关于“祝融号”火星车，下列描述正确的是（）A．到达火星的“祝融号”火星车质量变小了B．车轮做得比较宽大，是为了增大对火星表面的压强C．通过电磁波向地球发回探测信息的速度是D．所用的太阳能电池板是将可再生能源太阳能转化为电能8．（2022·青海·三模）我国在新能源开发与利用方面走在了世界前列，为全球环境保护做出了较大贡献。下面所列举的项目中，不属于开发新能源措施的是（）A．太阳能发电 B．风力发电 C．和平利用核能 D．燃煤发电二、多选题9．（2022·山东·日照市北京路中学一模）“C919”大型客机是中国自主研制的新型客机。第一个“9”的寓意是天长地久，“19”代表的是大型客机最大载客量为190座。下列说法正确的是（）A．燃油燃烧时，内能转化为机械能B．客机在空中沿水平方向匀速飞行时，所受到的力为平衡力C．客机机身采用密度较小的合金制成是为了获得更大的升力D．客机获得升力主要是利用了流体压强与流速的关系10．（2022·山东·昌乐县教学研究室一模）如图所示，质量一定的木块放在由同种材料制成的粗糙程度均匀的水平桌面上。木块在水平拉力F作用下从A点由静止开始运动，运动得越来越快；当木块到达B点时。撤去拉力F。木块继续移动，运动得越来越慢。最后停在C点。下列说法中正确的是（）A．木块在AB所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力B．木块在BC段运动得越来越慢，是由于木块受到的摩擦力越来越大C．木块在BC段运动得越来越慢，是由于木块的机械能转化为内能，机械能逐渐减小D．木块在AB段运动得越来越快，木块的机械能越来越大，机械能没有转化为内能三、填空题11．（2022·新疆·伊宁市第七中学二模）光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转变为电能的一种技术。（1）光伏发电的关键元件是太阳能电池，太阳能来源于内部氢原子核______（选填裂变或聚变），得到的电能属于______次能源，其能量转化与风力发电机______（选填相同或不同）；（2）太阳能电池使用的半导体材料主要是______（选填铁硅或银），太阳能电池经过串联后进行封装可形成大面积的太阳能电池组件，100块2V的太阳能电池组件输出电压为______V；（3）某大学2MW（1MW=1×106W）太阳能屋顶光伏发电项目建成，若每天有效光照时间为4h，年发电量约______（选填3×104、3×106或3×108）kW·h。四、综合题12．（2022·广东佛山·一模）阅读短文，回答问题人造太阳目前全球各国科学家都在集中力量，寻求可控核聚变反应的技术突破，一旦实现，那人类的历史将会彻底改写。实现核聚变反应必须将聚变燃料加热至极高温度并予以有效约束。核聚变通常由三种方式来产生，分别是引力约束、惯性约束和磁约束。太阳就是典型的引力约束聚变；氢弹则是一种惯性约束聚变，是不可控制的热核聚变反应；磁约束核聚变是目前实现核聚变发电最有效的途径。我国中科院合肥物质科学研究院，持有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）——中国环流器二号M装置，标志着我国核聚变堆的自主设计与建设跃上新台阶。目前化石能源未来有枯竭的危险，还存在一定的环境污染，而“人造太阳”核聚变反应所需的原材料在地球上几乎取之