第二十二章能源与可持续发展-讲核心

第二十二章能源与可持续发展讲核心模块要点考查方式学习要求考查类型等级划分1个要点能源能源的分类概念辨析常考点☆核能、太阳能的开发与利用概念辨析常考点☆能源危机与可持续发展规律应用常考点☆人类利用能源的历程人类利用能源的过程，实质是能量的转移和转化.能源的分类分类标准类型定义实例可否再生可再生能源可以从自然界源源不断地得到的能源太阳能、风能、水能等不可再生能源不能在短时间内从自然界得到补充的能源化石能源、核能等能源的来源一次能源可以从自然界直接获取的能源化石燃料、太阳能、风能、水能等二次能源无法从自然界直接获取，需要消耗一次能源才能得到的能源电能、煤气等对环境的影响清洁能源（也称绿色能源）对环境无污染（或污染很小）的能源太阳能、水能、风能等非清洁能源对环境污染很大的能源煤、石油等化石能源温馨提示经过漫长的地质年代形成的能源称为化石能源，例如煤、石油、天然气等.核能定义质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时所释放出的能量优点（1）核能能量十分巨大，能极大地补充人类能源的不足，使用核能大大地节约了常规能源（2）核能能够解决能源分布不均衡的问题缺点（1）不可再生（2）核燃料产生核辐射，使用不当会对地球上的生物造成伤害知识拓展国际放射性标志裂变和聚变获取核能的途径核裂变核聚变概念较重的原子核裂变成较轻的原子核并释放出核能的一种核反应较轻的原子核结合为较重的原子核并释放出巨大能量的一种核反应反应方式链式反应热核反应实际应用原子弹、核能发电氢弹能量释放巨大的能量反应程度非常剧烈易错辨析目前核电站和原子弹的原理都是核裂变，但核电站的链式反应是可控的，原子弹则是不可控的核裂变.太阳能太阳能是氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，太阳能是人类能源的宝库，如化石能源、地球上的风能、生物质能都来源于太阳。太阳能的利用（1）间接利用太阳能：化石能源（光能化学能）；生物质能（光能化学能）。（2）直接利用太阳能：集热器（有平板型集热器、聚光式集热器）（光能内能）；太阳能电池：（光能电能）一般应用在航空、航天、通讯、计算器、手表等方面。（3）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。1.近期，世界在建的最大规模水电站——中国白鹤滩水电站建设进展顺利。水能属于（）①可再生能源②不可再生能源③常规能源④新能源A.①③ B.①④ C.②③ D.②④【答案】A【解析】【分析】【详解】水能可以从自然界源源不断得到，是可再生能源，水能已经大范围使用，不属于新能源，是常规能源，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。2.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（）A.核电站 B.风力发电站C.水力发电站 D.太阳能发电站【答案】A【解析】【详解】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。3.现代社会倡导“节能减排，低碳生活”。下列能源中属于二次能源的是（）A电能 B.石油 C.核能 D.太阳能【答案】A【解析】【详解】能源可分为一次能源和二次能源。一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源，又称天然能源，如煤炭、石油、天然气、水能等，二次能源是由一次能源经过加工或转换得到的其他种类和形式的能源，包括煤气、焦炭、汽油、煤油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、电力、蒸汽、热水、氢能等，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。4.关于能源，下

列说法正确的是A.电能、地热能都是一次能源B.风能、水能、太阳能都是不可再生能源C.核反应堆中发生的链式反应，是可以控制的D.大量氢核的裂变，可以在瞬间释放出巨大的核能【答案】C【解析】【详解】AB．一次能源是直接从外界获取的能源，二次能源需要消耗一次能源才能获得，电能属于二次能源，风能、水能、太阳能都是可再生能源，AB错误；C．核反应堆又称原子反应堆或反应堆，是装配了核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装置，C正确；D．氢核发生聚变，可以在瞬间释放出巨大的核能，氢弹就是根据这一原理制成的，D错误。故选C。5.2022年5月30日，我国首座潮光互补型光伏电站并网发电，通过光伏发电、潮汐发电实现“日月同辉”。发电站分别把太阳能和月亮潮汐能转化为______。太阳能和潮汐能都属于______能源。【答案】①.电能②.可再生【解析】【详解】[1]发电站分别把太阳能和月亮潮汐能转化为电能，以方便人们使用。[2]太阳能和潮汐能都可以从自然界中直接获得，可以源源不断从自然界得到补充的,是可再生能源。6.2022年6月5日，我国神舟十四号载人飞船发射圆满成功。航天英雄在太空中利用______与地面互相传递信息；当飞船的太阳能帆板打开时会把太阳能转化为______能；太阳能属于______能源（填“一次”或“二次”）。【答案】①.电磁波②.电③.一次【解析】【详解】[1]电磁波能在真空中传播，所以航天英雄在太空中利用电磁波与地面互相传递信息。[2]太阳能帆板能将太阳能转化为电能。[3]一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源，又称天然能源；二次能源是一次能源经过加工，转化成另一种形态的能源，太阳能可直接从自然界获得，属于一次能源。7.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【答案】A【解析】【详解】人类获得核能的途径是核裂变和核聚变，所以核聚变过程中产生的能量是核能。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。8.中国成功研发出了先进核裂变能——钍基熔盐堆的第4代核反应堆发电技术，于2021年9月底在甘肃武威启动试运行，创造了又一项奇迹，其技术应用属于世界首次。钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少、使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源和热转换效率高等显著优点。下列有关钍基熔盐堆的说法正确的是（）A.钍基熔盐堆不产生核废料B.钍基熔盐堆需要大量水作冷却剂，因此不可以建在内陆C.钍基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要低D.钍基熔盐堆是利用核裂变放出的能量【答案】D【解析】【详解】A．由题意可知，钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少，不是不产生核废料，故A错误；B．由题意可知，钍基熔盐堆使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源，因此可以建在内陆，故B错误；C．由题意可知，钍基熔盐堆具有热转换效率高等显著优点，故C错误；D．钍基熔盐堆是利用核反应堆的裂变的可控链式反应放出的能量，故D正确。故选D。9.2021年4月13日，日本政府召开阁僚会议，正式决定向太平洋排放福岛第一核电站的核废水。消息一出，引起有关各方强烈反响。关于此事件涉及的物理知识，下列说法正确的是（）A.因为海水有自净能力，所以核废水可以不经过任何处理随意排入大海B.核电站是将核能直接转化为电能，供外界使用C.核电站是利用可控的核聚变来工作的D.媒体在短时间就能让世界人民知晓日本政府会议内容是利用了电磁波传递信息【答案】D【解析】【详解】A．排放核废水会污染海水，海水水质下降，破坏海洋生物生存环境，导致浮游生物大量死亡，海洋生物多样性减少；浮游生物死亡，海洋吸收二氧化碳能力降低，导致二氧化碳含量增加，加剧温室效应，海水虽有自净能力，但核废水也不可以不经过任何处理随意排入大海，故A错误；B．核能发电是利用铀原子核裂变时释放的核能来加热水，产生高温、高压蒸汽推动涡轮机转动，从而带动发电机转子发电，供外界使用，故B错误；C．核能发电是利用铀原子核裂变时释放的核能来发电的，故C错误；D．我们能收看电视、收听广播、接收到信号都是利用了电磁波来传递信息的，故D正确。故选D。10.学习强国平台发布：“科学岛”上的我国大科学装置“东方超环”取得重大突破，等离子体中心电子温度首次实现1亿摄氏度运行近10秒。“东方超环”是全超导托卡马克核聚变试验装置，被称为“人造太阳”。该装置由中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所自主研制，是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克，也是中国第四代核聚变实验装置。下列哪组核能利用方式与之相同是：（）（1）原子弹（2）氢弹（3）江苏田湾核电站（4）太阳A.（1）（2） B.（1）（3） C.（2）（3） D.（2）（4）【答案】D【解析】【详解】“科学岛”上的我国大科学装置“东方超环”是中国第四代核聚变实验装置；原子弹、江苏田湾核电站都是利用核裂变来工作的，与之核能利用方式不同；氢弹、太阳发生的是核聚变，与之核能的利用方式相同，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。11.“华龙一号”是我国核电走向世界的“国家名片”，2021年1月30日在福建福清投入商业运行，这对助力碳达峰、实现碳中和具有重要意义。“华龙一号”核电站反应堆内的核反应是（）A.可控的裂变 B.不可控的裂变C.可控的聚变 D.不可控的聚变【答案】A【解析】【详解】“华龙一号”核电站是利用原子核发生裂变释放能量来发电的，核聚变的过程是可控的，故BCD不符合题意；A符合题意。故选A。12.下列关于太阳能的说法正确的是（）A.太阳能属于二次能源B.太阳能属于不可再生能源C.太阳是一个巨大的“核能火炉”D.太阳能电池直接将太阳能转化为化学能【答案】C【解析】【详解】A．太阳能属于一次能源，故A错误；B．太阳能属于可再生能源，故B错误；C．太阳内部发生是核聚变，可以提供大量的能量，太阳是一个巨大的“核能火炉”，故C正确；D．太阳能电池直接将太阳能转化为电能，故D错误。故选C。13.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【答案】C【解析】【详解】A．太阳能取之不尽、用之不竭，所以是可再生能源，故A错误；B．蓄电池为汽车提供动力时，将化学能转化为电能，故B错误；C．太阳能汽车不能将接收到的太阳能全部转化为机械能，有一部分太阳能会转化为内能等其它形式的能，故C正确；D．太阳能汽车将太阳能转化为电能，再将电能转化为动能，故D错误。故选C。14.关于核能和太阳能，下列说法正确的是（）A.现有核电站是利用聚变来发电的B.核能是一次能源，也是可再生能源C.太阳能来源于太阳内部氢核的裂变反应D.太阳能是未来理想能源的一个重要发展方向【答案】D【解析】【分析】【详解】A．现有核电站是利用核裂变发电的，故A错误；B．核能是一次能源，属于不可再生能源，故B错误；C．太阳能来源于太阳内部氢核的聚变反应，故C错误；D．太阳能属于可再生能源，且属于清洁能源，利用太阳能可以减少空气污染，所以太阳能是未来理想能源的一个重要发展方向，故D正确。故选D。15.太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是A.图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能B.图乙中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能C.图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能D.图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能【答案】A【解析】【详解】A．绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能，储存在植物体内，故A正确；B．太阳能热水器内的水从太阳吸收热量，内能增加、温度升高，是通过热传递的方式增加水的内能，故B错误；C．太阳能信号灯先将太阳能先转化为电能，再转化为光能，故C错误；D．太阳能飞机是先将太阳能转化为电能，再转化为机械能，故D错误．16.核能是一种______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控______（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。核电站中的汽轮机属于______（选填“发电机”“电动机”或“热机”）。【答案】①.不可再生②.核裂变③.热机【解析】【详解】[1]能够短时间内从自然界得到补充的是可再生能源，短时间得不到补充的是不可再生能源。核能属于一旦消耗就很难再生的能源，是不可再生能源。[2]核裂变和核聚变都能释放能量，对于核裂变是可控的，如核电站的核反应堆就是通过核裂变提供能量的；核电站是利用可控的核裂变释放能量来发电的。[3]热机的种类很多，内燃机、蒸汽机、汽轮机、喷气发动机都是热机。核电站中的汽轮机是利用内能工作的，属于热机。17.太阳能属______（选填“可”或“不可”）再生能源，在我国新农村建设中已被广泛使用。如平板式集热器可吸收太阳辐射，将集热器内的水加热，这是利用______的方式增加水的内能。【答案】①.可②.热传递【解析】【详解】[1]一次能源按是否可再生分为可再生能源和不可再生能源。太阳能可以从自然界源源不断的获得，属于可再生能源。[2]平板式集热器可吸收太阳辐射，将集热器内的水加热，把获得热量传递给水，使水的内能增大，温度升高，这是利用热传递的方式增加了水内能。18.2021年10月20日，中国“人造太阳”一大型核实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，创造了世界新纪录，在上亿摄氏度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“人造太阳”是氢原子核在超高温条件下发生___________（选填：“裂变”或“聚变”）释放出巨大的核能。太阳能安全、清洁，它属于___________（选填：“可”或“不可”）再生能源。【答案】①.聚变②.可【解析】【详解】[1][2]氢原子核由质子和中子构成，“人造太阳”利用氢原子核在超高温下发生聚变，获得巨大核能；太阳能可以源源不断的获得，取之不尽用之不竭，属于可再生能源。19.如图是根据初中物理能源的有关内容绘制的知识结构图，线条表示知识间的逻辑联系，据此完成以下小题。（1）化石能源和太阳能中属于可再生能源的是______；（2）目前核电站发电，释放核能的方式是______；（3）图中①为连接化石能源与太阳能之间的线条，②为连接核聚变与太阳能之间的线条，请任意选择其中一根线条说明它所表示的物理意义______。【答案】①.太阳能②.核裂变③.见解析【解析】【详解】（1）[1]化石能源不可在短时间内形成，属于不可再生能源，太阳能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源。（2）[2]目前核电站都是利用核裂变释放的核能发电的。（3）[3]①化石能源间接的来源于太阳能；②太阳能来自太阳内部核聚变产生的能量。20.阅读《核聚变与中国的“人造太阳”》回答问题。核聚变与中国的“人造太阳”2021年5月，中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒运行，标志着我国受控核聚变研究工作又上升到一个新的水平。人们对核聚变的研究源于对太阳能源的认识。太阳每秒辐射出的能量约为3.8×1026J。是什么使太阳有如此丰富的能量？科学家们通过研究发现，太阳中心区处于高温、高压和高密度状态。在此条件下，原子的所有电子几乎都摆脱了原子核的束缚，这些失去电子的原子核相互之间的距离很小，易于结合成质量较大的原子核，同时释放出能量。因此，太阳的能源是核聚变释放出来的。人们也一直在努力尝试实现受控核聚变，进而利用核聚变中的能源。与核裂变相比，核聚变有很多优点。第一，核聚变产能效率高。第二，地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富。第三，核聚变更为安全、清洁。然而，在地球上要想实现受控核聚变，需要将超高温（1亿摄氏度以上）状态下的核燃料，长时间地约束在一个非常小的空间内。但是地球上没有任何容器能够承受如此高的温度，为此科学家们想到了利用磁场来约束，并设计了名为托卡马克的实验装置，其主要结构类似于一个两端相连的闭合通电螺线管，如图所示。由于核燃料在超高温状态下已经变成了带电粒子，磁场对运动的带电粒子可以产生力的作用，因此超高温状态下的核燃料可以被托举在磁场中，避免与容器直接接触。为了更好地约束上亿摄氏度的核燃料，人们利用超导材料制作导体线圈来产生强大的电流和磁场。目前，关于受控核聚变的研究工作还在继续，相信不久的将来这一领域将有所突破。核聚变能一旦开始大规模地开发利用，就可以向人类提供“取之不尽，用之不竭”的能源，这将帮助人类彻底解决能源危机。（1）“人造太阳”是通过______（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放能量的；（2）原子是由原子核和_______构成的；（3）相比核裂变，核聚变具有的优点是：_______；（4）请你根据所学知识，解释超导材料制作的导体线圈可以产生强大电流的原因。_______【答案】①.核聚变②.核外电子③.效率高，燃料氘和氚储量丰富，更为安全、清洁④.超导材料制作的线圈电阻很小【解析】【详解】（1）[1]由材料可知，“人造太阳”的能源是核聚变释放出来的。（2）[2]由原子的结构可知，原子是有原子核和核外电子构成的。（3）[3]由材料第三段可知，核聚变具有的优点是：核聚变产能效率高，地球上核聚变燃料氘和氚储量丰富，核聚变更为安全、清洁。（4）[4]超导材料具有电阻很小的特点，当电压一定时，电阻越小，电流越大，故超导材料制作的导体线圈可以产生强大电流。21.新能源的开发和利用在中国发展势头强劲，是东方巨龙腾飞的助推器，图是我国生产的某品牌氢动力汽车。关于新能源，下列说法不正确的是（）A.核燃料、氢燃料和天然气都属于新能源 B.核电站利用核裂变释放的能量来发电C.氢燃料发动机将化学能转化为机械能 D.新能源的开发可以有效缓解能源危机【答案】A【解析】【详解】A．天然气属于常规能源，不属于新能源，故A错误，符合题意；B．核电站是利用可控的核裂变释放的能量来发电，故B正确，不符合题意；C．氢燃料发动机在工作时，将燃料蕴藏的化学能用来对外做功，将化学能转化为机械能，故C正确，不符合题意；D．新能源的开发可以解决能源短缺的问题，有效缓解能源危机，故D正确，不符合题意。故选A。22.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【答案】B【解析】【详解】A．核能在短期内不能从自然界得到补充，是不可再生能源，而地热能是可再生能源，故A错误；B．集成电路是由二极管、三极管和电阻、电容等元件直接做在硅单晶片上，所以半导体是制造集成电路的重要材料，故B正确；C．超声波是声波，声音不能在真空中传播，空间站与地面间有真空，所以不能通过超声波传递信息，要靠电磁波来传递信息，故C错误；D．空间站上太阳能电池板将太阳能转化为电能，故D错误。故选B。23.2022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【答案】A【解析】【详解】能源按能否可再生分为可再生能源和不可再生能源。其中，太阳能、风能、潮汐能、水能等属于可再生能源，而煤炭、天然气属于不可再生能源，提高利用可再生能源发电的比例，需减小利用不可再生能源发电的比例，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。24.人类的发展离不开能源，“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。对于能量和能源，下列说法中正确的是（）A.现代生活离不开电，电力是一次能源B.提高能量转化效率是“节能减排”的重要措施之一C.新能源的开发和利用技术难、成本高，无实用价值D.能量既不能创造，也不会消灭，所以不用节约能源【答案】B【解析】【分析】【详解】A．电能是二次能源，是消耗一次能源得到的，故A错误；B．消耗能量时，有相当部分没有被利用，所以提高能量转化效率的重要措施之一是节能减排，故B正确；C．有些新能源存在开发技术难、成本高问题，但新能源安全、清洁，不会严重影响环境的优点，故C错误；D．能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，但其消耗具有方向性，所以一定得节约能源，故D错误。故选B。25.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，加强水资保护。下列做法中错误的是（）A.农业灌溉推广滴灌 B.不向太湖排放工业污水C.将饮料瓶扔进湖中 D.洗手后及时关闭水龙头【答案】C【解析】【详解】A．农业浇灌改大水漫灌为喷灌，能减少水的用量，可以节约用水,故A正确，不符合题意；B．不向湖中排放工业废水，可保护太湖的水质，故C正确，不符合题意；C．将饮料瓶扔进湖中，属于乱扔垃圾，容易破坏太湖的水质，故C错误，符合题意；D．及时关闭水龙头，可避免浪费水，故D正确，不符合题意。故选C。26.能源和信息在我们生活生产中越来越重要，下列说法中正确是（）A.可以利用月球作为微波通信的中继站B.光在光导纤维中是通过光的反射传播的C.水能是一次能源，所以水力发电产生的电能也是一次能源D.原子核聚变和裂变能释放出惊人的能量，所以核能是可再生能源【答案】B【解析】【详解】A．月球距离地球太远，一是传输信号延迟时间较长；二是信号衰减严重；再者月球与地球非同步，不利于信号的发射与接受，故A错误；B．光缆通信是利用激光在光导纤维内的全反射传输信息的，故B正确；C．一次能源是指从自然界直接获取、没有经过加工的能源，电能是人们利用水能通过发电设备加工转化的能源，属于二次能源，故C错误；D．原子核裂变所利用的核原料，不能从自然界中源源不断的获得，不能重复利用，属于不可再生能源，故D错误。故选B。27.河北丰宁抽水蓄能电站是2022年北京冬奥会的电力保障项目之一、该电站可以利用风能和光能资源充足时发电获得的部分电能，将水抽到高处转化为水的机械能储存起来，需要时再利用水的势能发电，从而弥补了风能、光能不稳定且转化的电能难储存的不足，实现风、光与水电的互补，堪称电力系统的巨型“充电宝”。下列说法正确的是（）A.风能和光能是不可再生能源B.该电站抽水蓄能时可将电能转化为机械能，发电时可将机械能转化为电能C.根据能量守恒定律可知，该电站抽水时消耗的电能全部转化为水的机械能D.风能、光能、机械能、电能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的【答案】B【解析】【详解】A．风能和