12.4能源与可持续发展（原卷版）

第4节能源与可持续发展【自主预习】一、能量守恒定律1，做机械运动的物体具有①和②相互之间可以转化；在电路中，电源将其他形式能转化为③，负载又把④转化为内能、光能和机械能，这些都说明各种自然现象之间能量的相互联系和转化。2，能量守恒定律的内容：能量既不会凭空⑤，也不会凭空消失，它只能从一种形式⑥为其他形式，或者从一个物体⑦到别的物体，在⑧或⑨的过程中，能量的总量保持⑩。二、能量转移或转化的方向性1.把刚刚煮熟的热鸡蛋拿出来放在冷水中，鸡蛋的温度⑪，水的温度⑫，最终鸡蛋和水的温度会⑬，这一过程是自发的；达到温度相同后，鸡蛋和水都不能自发地变回到原来的温度，这一例子说明，与热现象有关的宏观自然过程是⑭，虽然能量守恒，能量转化的过程中有些可以自然发生，有些则不能。2，能量的耗散：燃料燃烧时把自己的热量释放出去，但是不会⑮聚集起来供人类重新利用。3.能源危机：在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的⑯降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。4.能量转化的方向性：能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有⑰，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要⑱能源。三、能源的分类与应用1.煤炭、石油、天然气等化石能源无法短时间内再生，所以这类能源被叫作⑲。2.水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于⑳这些能源在自然界中可以再生，叫作㉑。3.太阳能发电：目前我国是最大的光伏产品制造国，光伏即光伏发电系统，是通过太阳能电池将㉒直接转化成㉓。4.水力发电：水力发电对环境的影响小，成本低，水能是廉价的㉔资源。我国水电装机总量居世界第一。5.风能发电：我国风力资源丰富，利用风力将㉕能转化为㉖能，我国的风力发电已经走在世界前列，装机容量居全球之首。6.核能发电：有一些质量非常大的原子核像铀、钍和钚原子的原子核在㉗成质量较小的原子核时，会放出惊人的能量，核电站就是利用㉘发电的。有些质量较小的原子㉙在一起发生㉚也会释放巨大的能量。四、能源与社会发展1.人类对能源的利用大致经历了㉛、㉜和㉝三个时期。2.可持续发展的核心是追求㉞与㉟、㊱的平衡，既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需要。【方法突破】一、能量转移或转化的方向性【例1】随着时代的发展，能源格局面临新的机遇与挑战。下列关于能量和能源说法正确的是（）A．由于自然界的能量是守恒的，所以不需要节约能源B．在利用能源的过程中，能量在数量上逐渐减少C．能量在转化过程中具有方向性，因此能源是有限的D．核能是可再生能源，应大力开发和使用【针对训练1】行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同现象所包含的相同物理过程是(

)A．物体克服阻力做功B．物体的动能转化为其他形式的能量C．物体的势能转化为其他形式的能量D．物体的机械能转化为其他形式的能量能源与社会发展1.能源开发人类社会要发展，能源是必不可少的资源，但现有的煤、石油、天然气等化石燃料都是远古时期储存的太阳能，不可再生，不久的将来都要枯竭。同时，大量使用这类燃料对环境的破坏非常严重，所以迫切需要找到新的替代能源。现有条件下，可供利用的新能源主要有地热能、太阳能、海洋能、生物能等。2.环境问题(1)温室效应：由于大气中温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。主要原因是煤炭和石油的大量消耗而产生的废气。(2)酸雨：大气中的酸性物质，如二氧化硫、氮氧化物等，在降雨过程中溶入雨水，使其成为酸雨。(3)光化学烟雾：氮氧化物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质。(4)浮尘：常规能源燃烧时会产生大量的浮尘。【例2】随着“西气东输”的实施，上海有很多家庭都用上了天然气，天然气属于（）A．一次能源 B．新能源C．非燃料能源 D．可再生能源【针对训练2】关于核能，下列说法不正确的是(

)．A．核能是一次能源 B．核能是二次能源C．核能是新能源 D．核能是干净能源【对点检测】1．据加拿大明报报道，在英国，中国女设计师郑黛子用一部诺基亚手机，设计出一款以可乐来发电的概念手机，手机设计的核心是一片生物电池，利用酵素把碳水化合物转化为电力。下列说法正确的是（）A．“可乐手机”是将可乐的化学能转化为电能B．“可乐手机”是将电能转化为水和氧气的化学能C．在能量转化过程中，必须摇动手机，否则不发生转化D．“可乐手机”虽然用到了可乐，但是工作过程直接利用了充电后的电能，不存在能量转化问题2．关于能源及能源利用，下列说法中正确的是（）A．煤炭、石油和天然气都是化石能源B．太阳能电池能够将电能转化为太阳能C．由于能量是守恒的，因此没有必要节约能源D．水能和风能归根结底来源于太阳能，它们是不可再生能源3．自然界存在多种能为人类提供生活、生产所需能量的能源，在下列几组能源中，属于可再生能源的一组是（）A．水能、石油、核燃料B．风能、煤炭、天然气C．煤炭、石油、天然气D．风能、水能、太阳能4．如图所示是我国某风能发电基地，全球可利用的风能为2×107MW（1MW＝106W），比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，我国风能资源总储量约1.6×105MW。2012年7月4日装机容量达到2240万千瓦的三峡水电站，已成为全世界最大的水力发电站和清洁能源生产基地。下列说法正确的是（）A．风力发电是把风的内能转化为电能B．我国风能资源总储量约为7个三峡水电站的装机容量C．风力发电过程违反能量守恒定律D．水能和风能都是清洁能源且都是不可再生能源5．某台风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为20m的圆面，某时间内该地区的风速是6m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为1.23，假如这个风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能，则此风力发电机发电的功率约为（）A．3kW B．16kW C．30kW D．160kW6．下列过程中，可能实现的是（）A．水的温度自动下降时释放的内能全部转化为机械能B．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高C．利用不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能转化为机械能D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来7．下列关于能量转化的说法，正确的是（）A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用B．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的C．各种形式的能量在转化时，总能量可增可减D．各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的8．三峡水利工程的坝高h0＝185m，正常水位为h＝175m，水库容积V＝3.93×1010m3，装机容量（发电机的总功率）P＝1.768×107kW，发电量W＝8.4×1010kW·h。假设发电机效率η＝80%，试根据这些数据计算出水利枢纽的流量Q（不进行具体计算，用字母表示）。第4节能源与可持续发展【自主预习】一、能量守恒定律1，做机械运动的物体具有①和②相互之间可以转化；在电路中，电源将其他形式能转化为③，负载又把④转化为内能、光能和机械能，这些都说明各种自然现象之间能量的相互联系和转化。2，能量守恒定律的内容：能量既不会凭空⑤，也不会凭空消失，它只能从一种形式⑥为其他形式，或者从一个物体⑦到别的物体，在⑧或⑨的过程中，能量的总量保持⑩。二、能量转移或转化的方向性1.把刚刚煮熟的热鸡蛋拿出来放在冷水中，鸡蛋的温度⑪，水的温度⑫，最终鸡蛋和水的温度会⑬，这一过程是自发的；达到温度相同后，鸡蛋和水都不能自发地变回到原来的温度，这一例子说明，与热现象有关的宏观自然过程是⑭，虽然能量守恒，能量转化的过程中有些可以自然发生，有些则不能。2，能量的耗散：燃料燃烧时把自己的热量释放出去，但是不会⑮聚集起来供人类重新利用。3.能源危机：在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的⑯降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。4.能量转化的方向性：能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有⑰，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要⑱能源。三、能源的分类与应用1.煤炭、石油、天然气等化石能源无法短时间内再生，所以这类能源被叫作⑲。2.水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于⑳这些能源在自然界中可以再生，叫作㉑。3.太阳能发电：目前我国是最大的光伏产品制造国，光伏即光伏发电系统，是通过太阳能电池将㉒直接转化成㉓。4.水力发电：水力发电对环境的影响小，成本低，水能是廉价的㉔资源。我国水电装机总量居世界第一。5.风能发电：我国风力资源丰富，利用风力将㉕能转化为㉖能，我国的风力发电已经走在世界前列，装机容量居全球之首。6.核能发电：有一些质量非常大的原子核像铀、钍和钚原子的原子核在㉗成质量较小的原子核时，会放出惊人的能量，核电站就是利用㉘发电的。有些质量较小的原子㉙在一起发生㉚也会释放巨大的能量。四、能源与社会发展1.人类对能源的利用大致经历了㉛、㉜和㉝三个时期。2.可持续发展的核心是追求㉞与㉟、㊱的平衡，既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需要。答案：①动能②势能③电能④电能⑤产生⑥转化⑦转移⑧转化⑨转移⑩不变⑪降低⑫升高⑬相同⑭不可逆的⑮自动⑯品质⑰方向性⑱节约⑲不可再生能源⑳太阳能㉑可再生能源㉒太阳能㉓电能㉔可再生㉕风㉖电㉗裂变㉘可控裂变㉙核聚合㉚聚变㉛柴薪㉜煤炭㉝石油㉞发展㉟资源㊱环境【方法突破】一、能量转移或转化的方向性【例1】随着时代的发展，能源格局面临新的机遇与挑战。下列关于能量和能源说法正确的是（）A．由于自然界的能量是守恒的，所以不需要节约能源B．在利用能源的过程中，能量在数量上逐渐减少C．能量在转化过程中具有方向性，因此能源是有限的D．核能是可再生能源，应大力开发和使用【答案】C【详解】ABC．自然界中的能量是守恒的，即能量在数量上是保持不变的；但是由于能量在转化过程中具有方向性，所以人类可利用的能源是有限的，人类需要节约能源，故AB错误、C正确；D．核能是不可再生能源，故D错误。故选C。【针对训练1】行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同现象所包含的相同物理过程是(

)A．物体克服阻力做功B．物体的动能转化为其他形式的能量C．物体的势能转化为其他形式的能量D．物体的机械能转化为其他形式的能量【答案】AD【详解】行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下来是由于受到摩擦力的缘故，即克服摩擦力做功，该过程中把机械能转化为了内能；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰，即其与空气摩擦生热，即把机械能转化为了光能和热能，其过程也是克服阻力做功；降落伞在空中匀速下降，该过程中，其动能不变，重力势能减小，故机械能减小，即减小的机械能转化为内能，也是克服阻力做功；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流，该过程是电磁感应现象，即将机械能转化为电能，也是克服阻力做功的过程．据上面的分析不难看出，上述四个过程中均是克服阻力做功，均是消耗了机械能，即将机械能或转化为内能，或转化为光能，或转化为电能，即是把机械能转化为其他形式能的过程．故选AD．能源与社会发展1.能源开发人类社会要发展，能源是必不可少的资源，但现有的煤、石油、天然气等化石燃料都是远古时期储存的太阳能，不可再生，不久的将来都要枯竭。同时，大量使用这类燃料对环境的破坏非常严重，所以迫切需要找到新的替代能源。现有条件下，可供利用的新能源主要有地热能、太阳能、海洋能、生物能等。2.环境问题(1)温室效应：由于大气中温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。主要原因是煤炭和石油的大量消耗而产生的废气。(2)酸雨：大气中的酸性物质，如二氧化硫、氮氧化物等，在降雨过程中溶入雨水，使其成为酸雨。(3)光化学烟雾：氮氧化物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质。(4)浮尘：常规能源燃烧时会产生大量的浮尘。【例2】随着“西气东输”的实施，上海有很多家庭都用上了天然气，天然气属于（）A．一次能源 B．新能源C．非燃料能源 D．可再生能源【答案】A【详解】天然气属于一次能源，不是新能源，是燃料能源，不可再生。故选A。【针对训练2】关于核能，下列说法不正确的是(

)．A．核能是一次能源 B．核能是二次能源C．核能是新能源 D．核能是干净能源【答案】B【详解】AB．核能是直接从自然界获取的一次能源，不是二次能源，是不可再生能源，故A不符合题意，B符合题意；C．新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，是指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等，所以核能是新能源，故C不符合题意；D．核电是干净的能源，故D不符题意；故选B。【对点检测】1．据加拿大明报报道，在英国，中国女设计师郑黛子用一部诺基亚手机，设计出一款以可乐来发电的概念手机，手机设计的核心是一片生物电池，利用酵素把碳水化合物转化为电力。下列说法正确的是（）A．“可乐手机”是将可乐的化学能转化为电能B．“可乐手机”是将电能转化为水和氧气的化学能C．在能量转化过程中，必须摇动手机，否则不发生转化D．“可乐手机”虽然用到了可乐，但是工作过程直接利用了充电后的电能，不存在能量转化问题【答案】A【详解】ABD．“可乐手机”是将可乐的化学能转化为电能，对手机供电，故A正确，BD错误；C．“可乐手机”是将可乐的化学能转化为电能，是利用化学反应，不需要摇动手机，故C错误。故选A。2．关于能源及能源利用，下列说法中正确的是（）A．煤炭、石油和天然气都是化石能源B．太阳能电池能够将电能转化为太阳能C．由于能量是守恒的，因此没有必要节约能源D．水能和风能归根结底来源于太阳能，它们是不可再生能源【答案】A【详解】A．煤炭、石油和天然气是经过长期的地质演化而形成的，属于化石能源，故A正确；B．太阳能电池能够将太阳能转化为电能，故B错误；C．能量虽然是守恒的，但是能量会耗散，可利用的能源在减少，所以要节约能源，故C错误；D．水能和风能可以循环使用，属于可再生资源，故D错误。故选A。3．自然界存在多种能为人类提供生活、生产所需能量的能源，在下列几组能源中，属于可再生能源的一组是（）A．水能、石油、核燃料B．风能、煤炭、天然气C．煤炭、石油、天然气D．风能、水能、太阳能【答案】D【详解】煤炭、石油、天然气属于不可再生能源，风能、水能、太阳能属于可再生能源，故选项D正确，ABC错误。故选D。4．如图所示是我国某风能发电基地，全球可利用的风能为2×107MW（1MW＝106W），比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，我国风能资源总储量约1.6×105MW。2012年7月4日装机容量达到2240万千瓦的三峡水电站，已成为全世界最大的水力发电站和清洁能源生产基地。下列说法正确的是（）A．风力发电是把风的内能转化为电能B．我国风能资源总储量约为7个三峡水电站的装机容量C．风力发电过程违反能量守恒定律D．水能和风能都是清洁能源且都是不可再生能源【答案】B【详解】A．风力发电是把风的机械转化为电能，A错误；B．我国风能资源总储量约，三峡水电站的装机容量为2240万千瓦合，因此我国风能资源总储量约为7个三峡水电站的装机容量，B正确；C．风力发电是把风的机械转化为电能，不违反能量守恒定律，C错误；D．水能和风能都是清洁能源且都是可再生能源，D错误；故选B。5．某台风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为20m的圆面，某时间内该地区的风速是6m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为1.23，假如这个风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能，则此风力发电机发电的功率约为（）A．3kW B．16kW C．30kW D．160kW【答案】B【详解】依题意，空气把动能转化为电能，根据能量守恒定律有又因为两式联立，代入题中相关数据求得此风力发电机发电的功率故选B。6．下列过程中，可能实现的是（）A．水的温度自动下降时释放的内能全部转化为机械能B．在粗糙水平面上运动的物体，