第二十二章能源与可持续发展（原卷版）2

第二十二章能源与可持续发展（原卷版）知识导航知识点回顾知识点1：能源能源：凡是能够提供能量的物质资源，都可以叫做能源。1、能源的分类一：（1）一次能源：可以从自然界直接获取的能源称为一次能源。如煤、石油、天然气、风能、水能、潮汐能、太阳能、地热能、核能、柴薪等。（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源称为二次能源。如电能、汽油、煤油、酒精等。2、能源的分类二：（1）可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源，属于可再生能源。如水能、风能、太阳能、食物、柴薪、地热能、沼气、潮汐能等。（2）不可再生能源：凡是越用越少，不能在短期内从自然界得到补充的能源，都属于不可再生能源。如煤、石油、天然气、核能。知识点2：核能1、获取核能的两条途径：（1）核裂变：快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们还可以控制链式反应的速度。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。①核电站核反应堆中的链式反应是可控的，原子弹的链式反应是不加控制的。②核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是核裂变反应。（2）核聚变：将质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成新的原子核，会释放出更大的核能，这就是聚变，有时聚变也称为热核反应。※氢弹爆炸的核聚变反应是不可控的。知识点3：太阳能1、太阳能是由不断发生的核聚变产生的，人类赖以生存的各种能源绝大部分来源于太阳能。2、人类利用太阳能的三种方式：（1）光热转换：太阳能热水器，太阳能转化为内能；（2）光电转换：太阳能电池，太阳能转化为电能；（3）光化转换：植物光合作用，太阳能转化为化学能。※太阳能来源丰富，不需要运输，无污染，但由于能量比较分散且受季节、气候和昼夜变化的影响很大，给大规模利用太阳能带来一些新的技术课题。知识点4：能源与可持续发展1、能量的转化、能量的转移，都是有方向性的。我们是在能量的转化和转移中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用，能量的利用是有条件的，也是有代价的，所以我们应节约能源。2、能源的消耗给环境带来了负面影响：燃料燃烧时产生的有害气体、大量的粉末污染了环境，危害人体健康，影响植物正常生长，还会使水土流失，土地沙漠化，加剧温室效应，核能的使用也可造成辐射污染。3、能源与可持续发展未来的理想能源必须满足以下四个条件：（1）足够丰富；（2）足够便宜；（3）技术成熟；（4）安全清洁。典例分析考点1能源【典例1】（2022•盐城）我市大规模利用太阳能发电，下列与太阳能同属于可再生能源的是（）A．风能 B．石油 C．煤炭 D．天然气【典例2】（2022•湘西州）下列能源中属于二次能源的是（）A．电能 B．风能 C．太阳能 D．地热能【典例3】（2022•黔西南州）在生产和生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，属于可再生能源的是，实现“低碳生活”的途径之一是减少和控制的使用量。【典例4】（2022•黔西南州模拟）在科学技术飞速发展的当今社会，新材料、新能源、新技术得以深度开发和广泛应用，如纳米材料、绿色能源、记忆合金，任选一个简要介绍。（从尺度、材料组成、特殊性能、举例应用、微观原因都可）考点2核能【典例5】（2022•贵阳）如图所示，中国环流器二号M装置在可控核聚变（人造太阳）上取得重大突破。核聚变过程中产生的能量是（）A．核能 B．动能 C．机械能 D．重力势能【典例6】（2022•枣庄）核电站的发电流程如图所示，在发电过程中，下列所述能量转化顺序正确的是（）A．核能→化学能→内能→电能 B．核能→化学能→机械能→电能 C．核能→内能→机械能→电能 D．核能→机械能→内能→电能【典例7】（2021•苏州）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。考点3太阳能【典例8】（2021•湖北）城市交通指示灯大量使用了太阳能。白天，太阳能电池板除了将一部分太阳能给交通指示灯供电外，还将多余的太阳能给蓄电池充电；夜晚蓄电池给交通指示灯供电。此过程中关于能源及能量转化的说法正确的是（）A．太阳能是可再生能源 B．太阳能电池板将太阳能转化为化学能 C．夜晚蓄电池将电能转化为化学能 D．交通指示灯将光能转化为电能【典例9】（2022•通辽）某太阳能热水器内装有100kg温度为20℃的水，阳光照射一天后，水温升高到90℃，热水器内的水吸收了J的热量，水的内能是通过的方式被改变的。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]。【典例10】（2021•无锡）如图所示，我国“祝融”号火星车已成功着陆火星表面。火星车上安装的太阳能板能将太阳能转化为能，为科学仪器供电。火星车顶部安装了集热窗，里面装有“正十一烷”，其熔点为﹣26℃，白天，火星表面温度可升高至35℃，这种物质会（选填“吸收”或“放出”）热量而熔化；夜间，火星表面温度会下降到﹣60℃以下，这种物质会（填物态变化名称）而放出热量。【典例11】（2022•枣庄）太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收7.0×106J的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50℃。已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q＝3.5×107J/m3。求：（1）水吸收的热量；（2）该太阳能热水器的效率；（3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。考点4能源与可持续发展【典例12】（2022•荆州）推动“节能减排”工作，有助于实现国家提出的“碳中和、碳达标”的目标。下列做法可取的是（）A．实行垃圾分类回收利用 B．出行时尽量选择驾驶私家车 C．就餐时选择使用一次性餐具 D．大力发展火力发电【典例13】（2022•广饶县一模）2022年北京冬奥会主火炬采用“微火”，小小火苗传达了低碳环保的理念。在日常生活中，我们有很多实际行动能够践行低碳环保这一理念，请举出一例。【典例14】（2022•六盘水模拟）目前，六盘水全市森林覆盖率达62%，超过贵州省平均水平，被授予全国生态建设突出贡献先进集体。请你结合日常生活，从物理学的角度提出两条建设生态文明城市的举措。巩固训练一、选择题。1．（2022•铜仁市）近年来，我国在材料、能源等领域取得了辉煌的成就，下列说法正确的是（）A．量子计算机中的电子器件都是由超导体制成 B．水力、风力、火力发电是不可再生能源的利用 C．新能源汽车的动力部件是畜电池，其工作原理与内燃机的工作原理相同 D．光纤通信，是利用光在纤维材料中多次反射传输信息的2．（2022•铜仁市）科技是强国的支撑，以下所列我国取得的科技成就中，说法不正确的是（）A．东汉时期《论衡》一书中所记载的“司南”，其在水平面自由静止时长柄指向北方 B．“两弹一星”元勋邓稼先毕生致力于核能开发，为我国国防事业作出了巨大贡献，其中的核技术原理也应用于当代的核能发电 C．医学专家钟南山对新冠病毒流行病学进行科学调查，发现飞沫、气溶胶流动会传播病毒，强调“戴好口罩”，口罩中的熔喷布具有静电吸附作用 D．航天员王亚平在太空授课中用实验表明，太空舱中水里的乒乓球不会受到浮力作用3．（2022•锦州）目前我国在能源、材料和航天等领域都取得了巨大成就。下列说法正确的是（）A．核能和地热能都是可再生能源 B．半导体是制造集成电路的重要材料 C．地面控制中心通过超声波与空间站中的航天员通信 D．空间站上太阳能电池板将太阳能转化为内能4．（2021•广州）如图，太阳能汽车利用太阳能电池将太阳能转化为电能，储存在车上的蓄电池内，为汽车提供动力。下列说法正确的是（）A．太阳能是一种不可再生能源 B．蓄电池为汽车提供动力时，将电能转化为化学能 C．太阳能汽车不能将接收到的太阳能全部转化为机械能 D．太阳能汽车将太阳能转化为内能，再将内能转化为动能5．（2022•无锡）无锡市歌《太湖美》中唱到“太湖美呀，太湖美，美就美在太湖水”，节约用水，加强水资源保护。下列做法中错误的是（）A．农业灌溉推广滴灌 B．不向河湖排放工业污水 C．将饮料瓶扔进湖中 D．洗手后及时关闭水龙头6．（2021•邵阳）我国是严重缺水的国家，水资源人均占有量只有世界平均值的25%，是世界上人均水资源最贫乏的国家之一，所以保护水资源节约用水迫在眉睫，下列做法错误的是（）A．工业废水未经过处理直接排放到河水中 B．洗完菜的水用来冲厕所 C．使用节水器具 D．及时修理漏水龙头二、填空题。7．（2022•滨州）2022年3月23日，“天宫课堂”第二课正式开讲，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。授课期间，“太空教师”与地面课堂师生的实时互动交流是通过进行传播的。空间站太阳翼上的太阳能电池板将太阳能转化成电能为空间站供电，电能是（选填“一次”或“二次”）能源。8．（2022•朝阳）从远处看太阳像一个巨大的火球，它在不断地向外释放能量，在太阳内部时刻都在发生着核变，太阳能属于（选填“可再生”或“不可再生”）能源。9．（2022•东营）2021年9月21日，我国大亚湾核电站已实现安全运营10000天，累计供电超3800亿度，等效减排效应相当于种植近90万公顷森林。核电站是利用反应堆发生（选填“核裂变”或“核聚变”）发电的，反应堆的“水冷却系统”是利用（选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能的。10．（2021•滨州）2021年5月15日8时20分左右，我国发射的天问一号着陆器成功着陆于火星北半球的乌托邦平原。如图所示，着陆器上搭载着的中国首辆火星车“祝融号”通过向地球传回了火星表面的照片。“祝融号”火星车工作时，所需要的电能是通过太阳能电池板由能转化而来的。11．（2022•宁陵县一模）我国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低。请说出一种造成二氧化碳排放增加的常用能源名称：，减少碳排放人人有责，请说出一种能够对减少碳排放做出贡献的出行方式：。三、计算题。12．（2021•攀枝花）英雄攀枝花，阳光康养地。攀枝花日照丰富，为了节约能源，攀枝花很多屋顶都安装了太阳能热水器。已知太阳能热水器储水箱内盛有100kg的水，在阳光照射下，水的温度升高了26℃，已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：（1）水吸收的热量；（2）这些热量相当于完全燃烧多少煤气放出的热量。（q煤气＝3.9×107J/m3）四、解答题。13．（2020•广州）某地区把多余电能E1送往制氢装置产生氢气，电能不足时，通过发电装置把这部分氢气燃烧释放的能量转化为电能E2送回电网。（1）氢气的热值是1.4×108J/kg，20kg氢气完全燃烧放出的热量是J。（2）下列属于可再生能源的是。①风能②煤③太阳能（3）E1E2（选填“＞”“＝”“＜”）。14．（2021•潍坊）阅读短文，回答问题：“长五”助力，“天和”巡天2021年4月29日，搭载中国空间站天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭，在我国文昌航天发射场点火升空。长征五号B遥二运载火箭是新一代运载火箭，它使用的是冷藏液氢、液氧低温燃料，液氢温度为﹣253℃，液氧为﹣183℃。在塔架上未起飞前，这些燃料在与外界空气接触时，火箭侧壁会冒出“白雾”，在“点火”口令下达后，重达800多吨的火箭拔地而起，火箭尾部发出又长又亮的蓝白色火焰，约490s后离开视野。将天和核心舱送入预定轨道后，末级火箭与核心舱分离，末级火箭再入大气层，与大气剧烈摩擦使火箭绝大部分烧蚀销毁。进入预定轨道的天和核心舱使用的是大功率LT﹣100型霍尔电推系统，该设备将太阳能先转化为电能，再将电能转化为机械能。天和核心舱使用的是目前世界上最先进的砷化钾太阳能电池翼，它的光电转换效率高达50%以上，而传统的