人教版高中物理精讲精练-必修3第18讲：能源与可持续发展 （原卷版）

第18讲：能源与可持续发展【考点梳理】考点一、能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．这个规律叫作能量守恒定律．考点二、能量转移或转化的方向性1．能量转移或转化的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．2．能量耗散(1)能量耗散的概念：燃料燃烧时一旦把热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用．电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们很难把这些散失的能量收集起来重新利用．(2)能量品质降低：能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量品质的降低，从便于利用的能源变成不便于利用的能源．(3)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．考点三、能源的分类与应用1．可再生能源：在自然界中可以再生的能源，如：水能、风能、潮汐能等．2．不可再生能源：自然界中无法在短时间内再生的能源，如：煤炭、石油、天然气等．3．我国在能源的开发利用方面，有以下几种发电方式：太阳能发电、水力发电、风能发电、核能发电．考点四、能源与社会发展1．人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期．2．人类社会可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡．人类要树立新的能源安全观，转变能源的供需模式：既要提倡节能，又要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等清洁能源．【题型归纳】题型一：能量的分类与相互转化1．（2023秋·高二单元测试）下列判断错误的是（）A．古代的钻木取火是通过摩擦力做功将其他能转化为内能B．举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重力势能C．跳高运动员起跳时，通过体内肌肉做功，体内的部分化学能转化为人的动能D．人走路时，没有力做功所以没有能量转化2．（2023春·辽宁辽阳·高二统考期末）一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10kV~20kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是（）A．化学能转化为电能 B．内能转化为电能C．光能转化为电能 D．机械能转化为电能3．（2023秋·福建泉州·高二统考期末）太阳能电池板为中国空间站正常工作提供能量。当光线照射电池板表面时，一部分太阳能被电池板中的硅材料吸收，使材料中的电子电势能增大。下列说法正确的是（）A．太阳能是可再生能源B．电子的电势能增大，说明能量可以创生C．太阳能被硅材料吸收，说明能量可以消灭D．只有部分太阳能被硅材料吸收，说明能量不守恒题型二：能源的分类和利用4．（2022秋·浙江嘉兴·高二校联考期中）二十大报告提出了“推动绿色发展，促进人和自然和谐发展”的理念，以下做法中不符合这个理念的是（）A．把燃气热水器换成太阳能热水器 B．空调的温度调得越低越好C．随手关闭长时间不用的电器 D．出行尽可能选择公共交通工具5．（2022秋·浙江温州·高二温州中学校联考期中）某新款太阳能车载摆件如图所示，纯绿色环保是它的优势。它的工作原理是太阳光照射摆件时内部太阳能板可将太阳能转化为电能，通电后控制器带动转盘绕竖直中心轴转动，转盘边缘焊接有一金属金伞。圆柱面边缘有如图所示的竖直圆盘，圆盘内部分镂空成弯曲的伞形，当转盘转动后金属伞恰好可通过该镂空的金属伞。下列说法正确的是（

）A．该摆件能将太阳能全部转化为电能，没有能量的耗散B．转盘转动过程中金属伞上各点角速度不同C．可以在金属伞上找到线速度相同的点D．该金属伞与镂空伞形的形状相同6．（2023秋·浙江绍兴·高二统考期末）2022年6月30日位于浙江安吉的长龙山抽水蓄能电站全部机组正式投产发电。该项目是华东地区最大的抽水蓄能电站，主要承担整个华东电网调峰、填谷的双倍调峰功能。电站在电网用电低谷时将水抽到高处，在电网用电高峰时再利用水能发电，平均用4度谷电能换3度峰电。电站每年可生产清洁电能2.435×109kwh。已知峰电价格0.50元，谷电价格0.30元。下列说法正确的是（）A．水能是不可再生能源B．该电站产生的电能小于消耗的电能，从经济的角度没有实际意义C．电站实现电能转化为势能储存，需要时再转化为电能，说明能量不仅数量上守恒，在可利用的品质上也不变D．电站每年发电直接产生的经济效益约为2.435×104万元【双基达标】一、单选题7．（2023秋·高二单元测试）关于能源的利用，下列说法不正确的是（）A．因为自然界的能量是守恒的，所以不需要节约能源B．一座城市的能量耗散使其环境温度略高于其周围农村的环境温度C．煤炭和石油产品燃烧会造成空气污染和温室效应D．能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的8．（2023秋·高二课时练习）PM2.5主要来自化石燃料、生活物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用资源。关于能源和能量，下列说法正确的是（）A．自然界的石油、煤炭等资源可供人类永久使用B．能量被使用后就消灭了，所以要节约资源C．人类应多开发与利用太阳能、风能等新资源D．能量耗散说明自然界的能量正在不断减少9．（2023秋·安徽黄山·高二统考期末）下列说法正确的是（）A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关B．工人进行超高压带电作业，所穿的工作服是由绝缘的丝织品制成，起静电屏蔽的作用C．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了D．电场随时间变化时一定产生电磁波10．（2023秋·高二课时练习）关于能量耗散，下列说法正确的是（）A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了B．能量耗散表明能量守恒定律具有一定的局限性C．能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上越来越少D．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性11．（2023秋·湖北·高二校联考期末）北京时间2022年11月1日4时27分，梦天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口，形成“T”字基本构型。12块太阳能电池板为中国空间站的正常工作提供能量。下列说去正确的是（）A．太阳能电池板能将太阳能100%转化为电能B．能量守恒的过程不一定能自发地发生C．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机12．（2023春·广东广州·高二广州市真光中学校考期中）如图是一种新型“风光互补”节能路灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板，“腰挎”节能灯。下列说法正确的是（

）A．节能路灯利用的风能属于不可再生能源 B．小风扇利用风力发电，将电能转化为机械能C．太阳能电池板是将光能转化为电能 D．太阳能电池板只能白天工作，风力发电机只能夜间工作13．（2023秋·广东汕头·高二汕头市聿怀中学校考期末）“风光互补路灯”系统在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，二者皆具备时则同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用。该系统（）A．只可以实现风能转化为电能 B．只可以实现太阳能转化为电能C．可以实现电能转化为风能 D．可以同时实现风能、太阳能转化为电能14．（2023秋·上海浦东新·高二校考期末）关于能量转化的下列说法中正确的是（）A．对蓄电池充电时化学能转化为电能 B．光合作用把光能转化为化学能C．人运动是把内能转化为机械能 D．太阳能电池把太阳能转化为内能15．（2022秋·浙江杭州·高二萧山中学期中）风能是可再生资源中发展最快的清洁能源，我国目前正逐步采用变桨距控制风力发电机替代定桨距控制风力发电机，来提高风力发电的效率。具体风速对应的功率如下图所示，设下图中风力发电机每片叶片长度为30米，所处地域全天风速均为，空气的密度为，圆周率取3.14，下列选项不正确的是（）A．变桨距控制风力发电机将风能转化成电能的效率为B．用变桨距控制风力发电机替换定浆距控制发电机后，每台风力发电机每天能多发电C．无论采用变桨距控制风力发电机还是定浆距控制风力发电机，每台发电机每秒钟转化的空气动能均为D．若煤的热值为，那么一台变浆距控制风力发电机每小时获得的风能与完全燃烧45千克煤所产生的内能相当【高分突破】一、单选题16．（2022秋·浙江宁波·高二效实中学校考期中）太阳能汽车是利用太阳能电池板将太阳能转化为电能工作的一种新型汽车。已知太阳辐射的总功率约为，太阳到地球的距离约为，假设太阳光传播到达地面的过程中约有40%的能量损耗，某太阳能汽车所用太阳能电池板接收到的太阳能转化为机械能的转化效率约为15%。如果驱动该太阳能汽车正常行驶所需的机械功率为5kW，且其中的来自于太阳能电池，则所需的太阳能电池板的面积至少约为（）A． B． C． D．17．（2023春·上海闵行·高二上海市七宝中学校考期末）在能源消耗的过程中，我们无法把一些能源消耗产生的内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗散。对于能量耗散理解正确的是（）A．能量耗散说明能量在不断的减少B．能量耗散不遵循能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但能量却可以凭空消失D．能量耗散从能量的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性18．（2022秋·湖北·高二校联考阶段练习）在学习能量守恒定律时，有同学对“能量耗散”有了新的理解。下列对“能量耗散”理解正确的是（）A．能量在转化过程中变少的现象叫能量的耗散B．能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量的数量不但减少，而且可利用的品质降低了D．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，这种现象叫作能量的耗散19．（2022·高二课时练习）关于能量和能源，下列说法中正确的是（）A．化石能源是清洁能源；水能是可再生能源B．能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性C．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源D．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减小，但能量品质降低了二、多选题20．（2023春·全国·高二学业考试）下列关于能量转化的说法中正确的是（）A．电灯主要是将电能转化为机械能B．电风扇主要是将电能转化为机械能C．电热水器主要是将电能转化为机械能D．太阳能热水器主要是将太阳能转化为内能21．（2023秋·甘肃天水·高二校考期末）电动汽车是近几年国家提倡的流行汽车，其电池包括铅酸蓄电池、镍基电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池等，现有一辆汽车装有镍基电池，对于其工作原理，下列说法正确的是（）A．工作时化学能转化为电能和内能 B．充电时化学能转化为电能和内能C．工作时电能转化为化学能和内能 D．充电时电能转化为化学能和内能22．（2023秋·浙江·高二期末）如图为装在屋顶上的太阳能电池板，每块电池板的面积为2m2。晴天时，电池板每平方米每分钟接收到的太阳能为6×104J，电池板的光电转化效率为25%。以下说法不正确的是（）A．太阳能为可再生能源B．电池板的光电转化效率25%表示此过程能量不守恒C．晴天时太阳照射2h，每块电池板的产生的电能1.44×107JD．晴天时的一天，一块电池板产生的电能可以提供十盏60W的白炽灯正常工作20小时23．（2022秋·辽宁鞍山·高二校联考阶段练习）下列关于能量转化或转移过程的说法中不正确的是（）A．所有能量守恒的过程都能自发地发生B．摩擦生热的过程是不可逆过程C．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机24．（2022·高二课时练习）煤炭是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境。某企业利用“煤粉加压气化制备合成气”新技术，让煤变成合成气（一氧化碳及氢气总含量≥90%），把煤“吃干榨尽”。下列有关说法正确的是（）A．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化B．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化C．该技术实现了煤的清洁利用D．该技术实现了煤的高效利用25．（2022·高二课时练习）在能源消耗的过程中，我们无法把一些能源消耗产生的内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗散。对于能量耗散理解正确的是（）A．能量耗散说明能量在不断的减少B．能量耗散遵循能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但能量却可以凭空消失D．能量耗散从能量的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性26．（2022·高二课时练习）关于“能量耗散”的下列说法中，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，这种现象叫作能量耗散B．能量在转化过程中变少的现象叫能量耗散C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量的数量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源，而自然界的能量是守恒的D．能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的27．（2022·高二课时练习）二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用，地球表面发出的长波辐射到大气层以后被二氧化碳截获，最后使大气升温。大气中的二氧化碳像温室的玻璃一样，只准太阳的热辐射进来，不让室内的长波辐射出去，大气中的二氧化碳的这种效应叫温室效应。这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点，根据这种观点，以下说法能成立的是（）A．在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量二氧化碳，当时地球的温度很高B．经过漫长的时间，地壳的岩石和二氧化碳发生了化学反应，导致二氧化碳减少，地球上出现了生命C．由于工业的发展和人类的活动，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高D．现在地球正在变暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增加，