12.4能源与可持续发展 （含答案）高二物理人教版（2019）必修第三册课前导学

12.4能源与可持续发展—2023-2024学年高二物理人教版（2019）必修第三册课前导学
基础知识导学
一、能量守恒定律
1.能量的形式:机械能、内能、光能、电能、化学能和核能等。
2.能量的转化:做机械运动的物体具有动能和势能,相互之间可以转化;在电路中,电源将其他形式的能转化为电能,负载又将电能转化为内能、光能、机械能等。
3.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另一种形式,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。
二、能量转移或转化的方向性
1.能量转化的不可逆性:科学家对有关自然现象和经验事实进行大量研究后发现:一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
2.能量的耗散:
(1)定义:电池中的化学能转化为电能,电能又通过灯泡转化为内能和光能,热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能,我们很难把这些内能收集起来重新利用,这种现象叫作能量的耗散。
(2)能量的耗散表明:能量的数量是守恒的，但是能量可利用的品质降低了。
(3)能量的耗散从能量转化的角度反映出自然中与热现象有关的宏观过程具有方向性。
三、能源的分类与应用
1.可再生能源和不可再生能源：
(1)煤、石油、天然气等化石能源,短期内无法恢复的能源,称为不可再生能源。
(2)水能、风能、潮汐能等能源,归根结底来源于太阳能,这些能源在自然界可以再生,称为可再生能源。
2.选择:为了解决能源问题,我国在能源开发方面取得了巨大的成就,下列关于能源的说法中正确的是①③。
①通过太阳能电池可以直接将太阳能转化为电能。
②风能很不稳定,风力发电的功率很小,风力无法实现并网发电。
③一些质量较大的原子核在裂变成较轻的原子核时会释放出能量,核电站就是利用可控裂变来发电的。
④核能是通过核反应释放的能量。因为核能的获得不燃烧煤炭、焦炭等燃料,不会排放二氧化碳,所以被人们认为是一种最清洁、无污染的能源。
⑤质量较小的原子核聚合在一起发生聚变时,也会释放出能量,核电站就是利用核聚变来发电的。
四、能源与社会发展
1.能源利用的三个时期是柴薪时期、煤炭时期、石油时期。
2.煤炭和石油的燃烧对环境的危害:
(1)燃烧时增加了大气中二氧化碳的含量,加剧了温室效应。
(2)因为煤炭和石油中含有硫,燃烧时形成二氧化硫等物质使雨水的酸度升高,形成“酸雨”。
(3)内燃机工作时的高温使空气和燃料中的多种物质发生化学反应,产生氮的氧化物和碳氢化合物。这些化合物在大气中受到紫外线的照射,产生二次污染物质——光化学烟雾。
3.能源的开发与环境的关系:
(1)人类的生存与发展需要能源,能源的开发与使用又会对环境造成影响。
(2)一方面要大力提倡节能,另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源。
重难问题探究
1、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另一种形式,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。
基础小题试练
1.下列关于能源的说法中，正确的是( )
A.煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
B.由于能量不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源的意义不大
C.节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关
D.水能是不可再生能源
2.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的说法正确的是( )
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
3.下列说法正确的是( )
A.水能和风能属于可再生能源
B.化石能源属于可再生能源
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.在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，在可利用的品质上也不变
4.下列属于能量单位的是( )
A. B. C. D.u
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答案以及解析
1.答案：A
解析：煤、石油、天然气等属于石化燃料，最初来源可追溯到太阳能，故A正确；能量是守恒的，但能量的品质降低了，由便于利用的变成不便于利用的，所以需要节约能源，B错误；科技进步能提高能源的利用率，能更充分地利用有限的能源，故C错误；水能是可以重复利用的，是可再生能源，D错误.
2.答案：C
解析：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，且随着能量的转化，能源的品质会降低，所以人类可利用的能源是有限的，人类需要节约能源，A、B错误，C正确；核能是不可再生能源，D错误.
3.答案：A
解析：A.水能和风能可以在自然界里源源不断地得到补充的能源，可知水能和风能属于可再生能源，A正确；
B.化石能源不可能在短时间从自然界得到补充的能源，可知化石能源属于不可再生能源，B错误；
C.能量耗散是指在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，C错误；
D.根据上述可知，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，D错误。
故选A。
4.答案：B
解析：A.是冲量（或动量）的单位，故A错误；
B.根据电场中的电荷，电势能为，电势的单位为V，则为能量的单位，故B正确；
C.是热值的单位，故C错误；
D.u是原子质量单位，故D错误。
故选B。