4．能源与可持续发展
探究点一 能量守恒定律 能量转移或转化的方向性
1．能量守恒定律：能量既不会凭空________，也不会凭空________，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________保持不变．
2．能量转移或转化的方向性
(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是________的．
(2)能量的耗散：其他形式的能转化为内能后很难再重复利用，这种现象叫作能量的耗散．
不违背能量守恒定律
(3)能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有________性．
【情境思考】有人发明了一种“自发电电动车”(如图所示)，基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处，车轮转动时，带动发电机运转，发出的电又继续供给电动车．
思考：你认为仅靠这种方式，电动车能持续运动下去吗？
【思维提升】
1．能量守恒定律的重要意义
(1)能量守恒定律是普遍适用的，对宏观世界与微观世界、高速运动与低速运动等都成立．
(2)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系，对人类认识自然、改造自然起着重要的指导作用．
(3)能量守恒定律彻底否定了第一类永动机的存在，即不需要任何动力和燃料，却能不断对外做功的机械是不可能存在的．
2．表达式
(1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和．
(2)ΔE增＝ΔE减，能量的增加量等于能量的减少量．
例1 能量守恒定律的建立是人类认识自然的一次重大飞跃，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一．下列说法正确的是( )
A．因为能量守恒，所以能量可以随意使用
B．不同形式的能量之间可以相互转化
C．因为能量不会消失，所以不可能有能源危机
D．能量可以被消灭，也可以被创生
[解题心得]
例2(多选)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作能量耗散
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
[解题心得]
例3 弹跳杆运动是一项广受青少年欢迎的运动，弹跳杆的结构如图甲所示，一根弹簧的下端固定在跳杆的底部，上端固定在一个套在跳杆上的脚踏板底部，质量为5 m的小明站在脚踏板上，当他和跳杆处于竖直静止状态时，弹簧的压缩量为x0，小明保持稳定姿态竖直弹跳．某次弹跳中，从弹簧处于最大压缩量为5x0开始计时，如图乙(a)所示；上升到弹簧恢复原长时，小明抓住跳杆，使得他和弹跳杆瞬间达到共同速度，如图乙(b)所示；紧接着他保持稳定姿态竖直上升到最大高度，如图乙(c)所示．已知弹簧始终处于弹性限度内，弹簧弹性势能满足Ep＝kx2，k为弹簧劲度系数，x为弹簧形变量，跳杆的质量为m，重力加速度为g，空气阻力、弹簧和脚踏板的质量以及弹簧和脚踏板与跳杆间的摩擦均可忽略不计．求：
(1)弹跳杆中弹簧的劲度系数k；
(2)从开始计时至竖直上升到最大高度过程中小明的最大速度vm.
[试答]
练1 热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把耗散的能量收集起来重新利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是( )
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，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了
D．能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量转化的宏观过程可以有任意的方向性
练2 某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8 kW·h.为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1 ℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能．那么这样做能使该市节省多少电能？已知标准煤的热值是 2.92×107 J/kg.发电厂的发电效率是30%.请计算一下，这项节能建议的实现每个夏季能为我们后辈留下多少吨标准煤？(结果保留两位有效数字)
探究点二 能源的分类与应用 能源与社会发展
1．能量的分类与应用
(1)能源的分类
①不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作________能源．化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源．
②可再生能源：水能和风能等能源，归根结底来源于太阳能．这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源．
(2)能源的开发与应用
近年来，我国在能源开发方面取得了很大的成就．如：__________发电、水力发电、__________发电、__________发电．
2．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________时期、________时期、________时期．
(2)人类社会可持续发展的核心是追求发展与________、________的平衡．人类要树立新的能源________，并转变能源的供需模式：既要提倡________，又要发展________能源以及天然气、清洁煤和核能等________能源．
【情境思考】
说明下列能源利用方式中的能量转化过程是怎样的？
(1)水力发电；
(2)电动水泵抽水；
(3)柴油机牵引列车前进；
(4)火箭发射人造卫星．
【思维提升】
1．能源的开发与利用关系图
2．能源与社会发展
要实现可持续发展就要树立新的能源安全观，并转变能源的供需模式．一方面要大力提倡节约能源，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明．
例4 关于能源、能量，下列说法正确的是( )
A．可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向
B．核能的利用会造成放射性污染，所以应该关闭核电站
C．能量是守恒的，不会发生能源危机
D．化石能源、水能、核能，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源
[解题心得]
例5 现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式．下列做法不符合节能要求的是( )
A．电脑使用完毕后关机并切断电源
B．长时间外出需要切断热水器电源
C．电视机长时间处于待机状态
D．手机充电结束后拔掉充电器
[解题心得]
练3 (多选)以下说法正确的是( )
A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
B．汽油是一种清洁能源
C．水能是可再生能源
D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的
练4 (多选)关于“温室效应”，下列说法中正确的是( )
A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”
B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”
C．“温室效应”使得地面气温上升，两极冰雪融化
D．“温室效应”使得土壤酸化
练5 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
1.(多选)为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有( )
A．禁止使用煤、石油和天然气
B．开发利用核能、太阳能
C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气
D．植树造林
2．如图是水电站的发电原理图，由图可知下列说法错误的是( )
A．水力发电不会造成污染
B．该装置将机械能转化为电能
C．要加大发电的功率，可采用仅“增大水落差”的方法
D．该装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能
3.能源危机是当前全人类需要共同面对的问题，2022年5月20日，世界上规模最大的水电工程——白鹤滩水电站机组总装工作全部完成，总装机容量1 600万千瓦，下列说法正确的是( )
A．水电站发电过程中机械能转化为电能
B．水电站发电过程中凭空产生了能量
C．水能是可再生能源，不需要节约能源
D．水电站发电过程中能量是守恒的，不需要节约能源
4.太阳能及风能是清洁能源，我国已经建成众多的太阳能及风力发电场．风力发电是利用风的动能推动风力发电机的叶片转动而产生电能的．某地区安装有20台超大型风力发电机，每片扇叶长达80 m，该地区常年的平均风速v＝5.0 m/s，风向跟叶片转动的圆面垂直，空气的密度ρ＝1.25 kg/m3，风力发电机的叶片转动时可形成半径R＝80 m的圆面．已知风力发电机能将通过圆面的空气的动能的10%转化为电能．则每台风力发电机的发电功率为( )
A．1.57×103 W B．1.57×104 W
C．1.57×105 W D．1.57×106 W
5．(2024·全高二课时练习)如图所示是我国古代的一种农业机械，它叫做水碾，是利用水的动能来做功的装置．当水冲击下部水轮时，转动的轮子会带动上部的碾来碾米．假若每秒冲击叶片的水量为10 kg，水速从5 m/s减小为1 m/s，则水碾每秒从水流中获得能量为多少？这些能量是否都被用来碾米？
温馨提示：请完成分层训练素养提升(二十五)
单元素养检测(四)(第十二章)
4．能源与可持续发展
导学 掌握必备知识 强化关键能力
探究点一
1．产生 消失 总量
2．(1)不可逆 (3)方向
情境思考
提示：仅靠这种方式，不能使电动车持续运动下去．因为靠这种方式，只能将电动车的一部分能量收集起来，但电动车运动时受到的摩擦力不断把电动车的机械能转化为内能，而内能不能再转化为机械能，根据能量守恒定律，要想使电动车持续运动下去，必须给电动车补充新的能量．
[例1] 解析：能量是守恒的，但在利用能量的过程中有能量耗散，耗散的能量不可再利用，自然界中一切与热现象有关的宏观过程都有方向性，是不可逆的，应节约能源，故A、C错误；自然界中的能量可以从一种形式转化为另一种形式，不同形式的能量间可以相互转化，故B正确；能量不能被创生，也不能被消灭，故D错误．
答案：B
[例2] 解析：由能量耗散的定义可知A项说法正确；能量耗散是指能源的可利用品质下降，但能量仍然是守恒的，C项说法正确．
答案：AC
[例3] 解析：(1)小明和跳杆处于竖直静止状态时受力平衡，重力与弹簧弹力等大反向，有5mg＝kx0，解得k＝.
(2)小明受到的合力为零时，速度最大，此时小明上升高度为4x0.
根据系统能量守恒定律可知，k(5x0)2＝5mg·4x0＋，解得vm＝4.
答案：(1) (2)4
练1 解析：能量耗散的过程中能量的可利用品质降低了，但是总的能量是守恒的，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，但能量的转化有方向性，故A、B错误，C正确；能量耗散是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，故D错误．
答案：C
练2 解析：设可节省的电能为E，则E＝8×6%×60×20×104 kW·h＝5.76×106 kW·h≈2.1×1013 J.
设每个夏季可为后辈留下标准煤m t，则由能量守恒定律有
2．92×107×m×103×30%＝E，
解得m≈2.4×103 t.
答案：2.1×1013 J 2.4×103 t
探究点二
1．(1)①化石 (2)太阳能 风能 核能
2．(1)柴薪 煤炭 石油 (2)资源 环境 安全观 节能 可再生 清洁
情境思考
提示：(1)水力发电是将水的机械能转化为电能．
(2)电动水泵抽水是将电能转化为水的机械能．
(3)柴油机牵引列车前进是将柴油的化学能先转化为内能，再转化为列车的机械能．
(4)火箭发射人造卫星是将燃料的化学能转化为卫星的机械能．
[例4] 解析：可再生能源足够清洁、无污染，可以保证不会严重影响环境，是未来理想能源的一个重要发展方向，选项A正确；核电站的建设与运行若有疏漏会造成环境污染，同时核废料具有放射性，但不应该关闭核电站，应该合理地利用，选项B错误；由于能量的转化具有方向性，所以无节制地消耗能源会造成能源危机，选项C错误；化石能源、核能不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再生能源，而水能可以从自然界不断地得到，属于可再生能源，选项D错误．
答案：A
[例5] 解析：电脑使用完毕后关机并切断电源符合现代社会所倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故A错误；长时间外出需要切断热水器电源符合现代社会所倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故B错误；电视机长时间处于待机状态，也会耗电，不节能，不符合现代社会所倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故C正确；手机充电结束后拔掉充电器符合现代社会所倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故D错误．
答案：C
练3 解析：煤、石油、天然气等燃料是动植物转化成的，其最初来源可追溯到太阳能，选项A正确；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，选项B错误；水能是可再生能源，选项C正确；煤、石油、天然气等常规能源，无法在短时间内再生，是不可再生能源，选项D错误．
答案：AC
练4 解析：“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量．它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水河流倒灌、耕地盐碱化等，故B、C正确．
答案：BC
练5 解析：风能是可再生资源，故A错误；小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能，故B错误；太阳能电池板是将光能转化为电能，故C正确；风力发电机既可以在白天工作也可以在夜间工作，故D错误．
答案：C
导练 落实创新应用 提升学科素养
1．解析：能源与环境是相互制约的，在目前能源比较短缺的情况下还不能禁止使用常规能源，选项A、C错误，B正确；通过植树造林，可以把太阳辐射到地球的能量转化为生物的能量储存起来，又能吸收大气中的CO2，释放出O2，选项D正确．
答案：BD
2．解析：水力发电不会有污染，能将水的机械能转化为电能，故选项A、B正确；如果将水落差增大，那么水流到发电机处的速度就增大，这一方法可加大发电的功率，故选项C正确；由于水下落过程以及发电机装置都有摩擦，故该装置不可能将水库中储存的水的机械能全部转化为电能，因此选项D错误．
答案：D
3．解析：水电站发电的过程中，水从高处冲下来，由重力势能转化为动能，然后冲动水轮机带动发电机发电，把水的机械能转化为电能，故A正确；根据能量守恒定律可知，能量不会凭空产生，也不会凭空消失，故B错误；水是可再生资源，可循环利用，但是地球上可以利用的淡水资源是有限的，因此需要节约水资源，故C错误；水电站在发电过程中能量是守恒的，但不是所有的能量都能被人类利用，自然资源也是有限的，因此需要节约能源，故D错误．
答案：A
4．解析：设单位时间(t0＝1 s)内通过每台风力发电机叶片转动形成圆面的空气的体积为V、动能为Ek，则有V＝πr2v，Ek＝，故C正确．
答案：C
5．解析：水碾每秒从水流中获得能量等于水流动能的变化量的大小，即E＝|ΔEk|＝＝ J＝120 J.
这些能量会有一部分损耗，不能都被用来碾米．
答案：120 J 不能
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共76张PPT)
4．能源与可持续发展
核 心 素 养 学 习 目 标
物理观念 (1)列举各种实例，说明能量是如何转化的，解释能量守恒的含义．
(2)知道人类利用的能量来自可再生能源和不可再生能源．
科学思维 通过实例加深对能量守恒定律的理解，掌握应用能量守恒定律分析、解释实际问题的一般步骤．
科学探究 通过实例分析知道能量耗散、认识自然界中能量转化的方向性．
科学态度与责任 收集资料，讨论能源的开发与利用所带来的环境污染问题，认识环境污染的危害性，思考科学、技术、社会、环境协调发展的关系，具有保护环境的意识和行动．
探究点一 能量守恒定律 能量转移或转化的方向性
1．能量守恒定律：能量既不会凭空____，也不会凭空_____，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_____保持不变．
产生
消失
总量
2．能量转移或转化的方向性
(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是________的．
(2)能量的耗散：其他形式的能转化为内能后很难再重复利用，这种现象叫作能量的耗散．
不违背能量守恒定律
(3)能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有____性．
不可逆
方向
【情境思考】有人发明了一种“自发电电动车”(如图所示)，基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处，车轮转动时，带动发电机运转，发出的电又继续供给电动车．
思考：你认为仅靠这种方式，电动车能持续运动下去吗？
提示：仅靠这种方式，不能使电动车持续运动下去．因为靠这种方式，只能将电动车的一部分能量收集起来，但电动车运动时受到的摩擦力不断把电动车的机械能转化为内能，而内能不能再转化为机械能，根据能量守恒定律，要想使电动车持续运动下去，必须给电动车补充新的能量．
【思维提升】
1．能量守恒定律的重要意义
(1)能量守恒定律是普遍适用的，对宏观世界与微观世界、高速运动与低速运动等都成立．
(2)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系，对人类认识自然、改造自然起着重要的指导作用．
(3)能量守恒定律彻底否定了第一类永动机的存在，即不需要任何动力和燃料，却能不断对外做功的机械是不可能存在的．
2．表达式
(1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和．
(2)ΔE增＝ΔE减，能量的增加量等于能量的减少量．
例1 能量守恒定律的建立是人类认识自然的一次重大飞跃，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一．下列说法正确的是( )
A．因为能量守恒，所以能量可以随意使用
B．不同形式的能量之间可以相互转化
C．因为能量不会消失，所以不可能有能源危机
D．能量可以被消灭，也可以被创生
答案：B
解析：能量是守恒的，但在利用能量的过程中有能量耗散，耗散的能量不可再利用，自然界中一切与热现象有关的宏观过程都有方向性，是不可逆的，应节约能源，故A、C错误；自然界中的能量可以从一种形式转化为另一种形式，不同形式的能量间可以相互转化，故B正确；能量不能被创生，也不能被消灭，故D错误．
例2(多选)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作能量耗散
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
答案：AC
解析：由能量耗散的定义可知A项说法正确；能量耗散是指能源的可利用品质下降，但能量仍然是守恒的，C项说法正确．
例3 弹跳杆运动是一项广受青少年欢迎的运动，弹跳杆的结构如图甲所示，一根弹簧的下端固定在跳杆的底部，上端固定在一个套在跳杆上的脚踏板底部，质量为5 m的小明站在脚踏板上，当他和跳杆处于竖直静止状态时，弹簧的压缩量为x0，小明保持稳定姿态竖直弹跳．某次弹跳中，从弹簧处于最大压缩量为5x0开始计时，如图乙(a)所示；上升到弹簧恢复原长时，小明抓住跳杆，使得他和弹跳杆瞬间达到共同速度，如图乙(b)所示；
练1 热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把耗散的能量收集起来重新利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是( )
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，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了
D．能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量转化的宏观过程可以有任意的方向性
答案：C
解析：能量耗散的过程中能量的可利用品质降低了，但是总的能量是守恒的，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，但能量的转化有方向性，故A、B错误，C正确；能量耗散是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，故D错误．
练2 某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8 kW·h.为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1 ℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能．那么这样做能使该市节省多少电能？已知标准煤的热值是 2.92×107 J/kg.发电厂的发电效率是30%.请计算一下，这项节能建议的实现每个夏季能为我们后辈留下多少吨标准煤？(结果保留两位有效数字)
解析：设可节省的电能为E，则E＝8×6%×60×20×104 kW·h＝5.76×106 kW·h≈2.1×1013 J.
设每个夏季可为后辈留下标准煤m t，则由能量守恒定律有
2．92×107×m×103×30%＝E，
解得m≈2.4×103 t.
答案：2.1×1013 J 2.4×103 t
探究点二 能源的分类与应用 能源与社会发展
1．能量的分类与应用
(1)能源的分类
①不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作____能源．化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源．
化石
②可再生能源：水能和风能等能源，归根结底来源于太阳能．这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源．
(2)能源的开发与应用
近年来，我国在能源开发方面取得了很大的成就．如：______发电、水力发电、____发电、_____发电．
太阳能
风能
核能
2．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_____时期、_____时期、_____时期．
柴薪
煤炭
石油
(2)人类社会可持续发展的核心是追求发展与_____、_____的平衡．人类要树立新的能源________，并转变能源的供需模式：既要提倡____，又要发展_____能源以及天然气、清洁煤和核能等_____能源．
资源
环境
安全观
节能
可再生
清洁
【情境思考】
说明下列能源利用方式中的能量转化过程是怎样的？
(1)水力发电；
(2)电动水泵抽水；
(3)柴油机牵引列车前进；
(4)火箭发射人造卫星．
提示：(1)水力发电是将水的机械能转化为电能．
(2)电动水泵抽水是将电能转化为水的机械能．
(3)柴油机牵引列车前进是将柴油的化学能先转化为内能，再转化为列车的机械能．
(4)火箭发射人造卫星是将燃料的化学能转化为卫星的机械能．
【思维提升】
1．能源的开发与利用关系图
2．能源与社会发展
要实现可持续发展就要树立新的能源安全观，并转变能源的供需模式．一方面要大力提倡节约能源，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明．
例4 关于能源、能量，下列说法正确的是( )
A．可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向
B．核能的利用会造成放射性污染，所以应该关闭核电站
C．能量是守恒的，不会发生能源危机
D．化石能源、水能、核能，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源
答案：A
解析：可再生能源足够清洁、无污染，可以保证不会严重影响环境，是未来理想能源的一个重要发展方向，选项A正确；核电站的建设与运行若有疏漏会造成环境污染，同时核废料具有放射性，但不应该关闭核电站，应该合理地利用，选项B错误；由于能量的转化具有方向性，所以无节制地消耗能源会造成能源危机，选项C错误；化石能源、核能不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再生能源，而水能可以从自然界不断地得到，属于可再生能源，选项D错误．
例5 现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式．下列做法不符合节能要求的是( )
A．电脑使用完毕后关机并切断电源
B．长时间外出需要切断热水器电源
C．电视机长时间处于待机状态
D．手机充电结束后拔掉充电器
答案：C
解析：电脑使用完毕后关机并切断电源符合现代社会所倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故A错误；长时间外出需要切断热水器电源符合现代社会所倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故B错误；电视机长时间处于待机状态，也会耗电，不节能，不符合现代社会所倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故C正确；手机充电结束后拔掉充电器符合现代社会所倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故D错误．
练3 (多选)以下说法正确的是( )
A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
B．汽油是一种清洁能源
C．水能是可再生能源
D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的
答案：AC
解析：煤、石油、天然气等燃料是动植物转化成的，其最初来源可追溯到太阳能，选项A正确；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，选项B错误；水能是可再生能源，选项C正确；煤、石油、天然气等常规能源，无法在短时间内再生，是不可再生能源，选项D错误．
练4 (多选)关于“温室效应”，下列说法中正确的是( )
A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”
B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”
C．“温室效应”使得地面气温上升，两极冰雪融化
D．“温室效应”使得土壤酸化
答案：BC
解析：“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量．它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水河流倒灌、耕地盐碱化等，故B、C正确．
练5 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
答案：C
解析：风能是可再生资源，故A错误；小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能，故B错误；太阳能电池板是将光能转化为电能，故C正确；风力发电机既可以在白天工作也可以在夜间工作，故D错误．
1.(多选)为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有( )
A．禁止使用煤、石油和天然气
B．开发利用核能、太阳能
C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气
D．植树造林
答案：BD
解析：能源与环境是相互制约的，在目前能源比较短缺的情况下还不能禁止使用常规能源，选项A、C错误，B正确；通过植树造林，可以把太阳辐射到地球的能量转化为生物的能量储存起来，又能吸收大气中的CO2，释放出O2，选项D正确．
2．如图是水电站的发电原理图，由图可知下列说法错误的是( )
A．水力发电不会造成污染
B．该装置将机械能转化为电能
C．要加大发电的功率，可采用仅“增大水落差”的方法
D．该装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能
答案：D
解析：水力发电不会有污染，能将水的机械能转化为电能，故选项A、B正确；如果将水落差增大，那么水流到发电机处的速度就增大，这一方法可加大发电的功率，故选项C正确；由于水下落过程以及发电机装置都有摩擦，故该装置不可能将水库中储存的水的机械能全部转化为电能，因此选项D错误．
3.能源危机是当前全人类需要共同面对的问题，2022年5月20日，世界上规模最大的水电工程——白鹤滩水电站机组总装工作全部完成，总装机容量1 600万千瓦，下列说法正确的是( )
A．水电站发电过程中机械能转化为电能
B．水电站发电过程中凭空产生了能量
C．水能是可再生能源，不需要节约能源
D．水电站发电过程中能量是守恒的，不需要节约能源
答案：A
解析：水电站发电的过程中，水从高处冲下来，由重力势能转化为动能，然后冲动水轮机带动发电机发电，把水的机械能转化为电能，故A正确；根据能量守恒定律可知，能量不会凭空产生，也不会凭空消失，故B错误；水是可再生资源，可循环利用，但是地球上可以利用的淡水资源是有限的，因此需要节约水资源，故C错误；水电站在发电过程中能量是守恒的，但不是所有的能量都能被人类利用，自然资源也是有限的，因此需要节约能源，故D错误．
4.太阳能及风能是清洁能源，我国已经建成众多的太阳能及风力发电场．风力发电是利用风的动能推动风力发电机的叶片转动而产生电能的．某地区安装有20台超大型风力发电机，每片扇叶长达80 m，该地区常年的平均风速v＝5.0 m/s，风向跟叶片转动的圆面垂直，空气的密度ρ＝1.25 kg/m3，风力发电机的叶片转动时可形成半径R＝80 m的圆面．
已知风力发电机能将通过圆面的空气的动能的10%转化为电能．则每台风力发电机的发电功率为( )
A．1.57×103 W B．1.57×104 W
C．1.57×105 W D．1.57×106 W
答案：C
5．(2024·全高二课时练习)如图所示是我国古代的一种农业机械，它叫做水碾，是利用水的动能来做功的装置．当水冲击下部水轮时，转动的轮子会带动上部的碾来碾米．假若每秒冲击叶片的水量为10 kg，水速从5 m/s减小为1 m/s，则水碾每秒从水流中获得能量为多少？这些能量是否都被用来碾米？
1．(多选)关于能量转化，下列说法正确的是( )
A．太阳能热水器把太阳能转化为水的内能
B．电热水器把电能转化为水的内能
C．燃气热水器把电能转化为水的内能
D．空调把空气的内能转化为电能
答案：AB
解析：太阳能热水器使水温度升高，把太阳能转化为水的内能，故A正确；热水器使水温度升高，把电能转化为水的内能，故B正确；燃气热水器把燃气的化学能转化为水的内能，故C错误；空调消耗电能，使得内外空气的内能发生转移，故D错误．
2.市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)．在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽．该装置的能量转化情况是( )
A．太阳能→电能→机械能
B．太阳能→机械能→电能
C．电能→太阳能→机械能
D．机械能→太阳能→电能
答案：A
解析：帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作，小电扇工作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能．
3．为了节能减排，我国大力发展新能源汽车．如图所示电源正在给电动汽车中的锂电池充电，下列说法正确的是( )
A．充电时电能全部转化为汽车的机械能
B．充电时电能全部转化为锂电池的化学能
C．汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能
D．汽车匀速运动时锂电池减少的化学能全部转化为汽车动能
答案：C
解析：充电时电能转化为锂电池的化学能，但不是全部转化，选项A、B错误；汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能，部分转化为其他形式的能，选项C正确；汽车匀速运动时动能不变，锂电池减少的化学能全部转化为其他形式的能，选项D错误．
4．(多选)关于能源的开发和利用，下列观点正确的是( )
A．能源是有限的，无节制地使用常规能源，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的
C．能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响
D．不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要途径
答案：ACD
解析：能源是有限的，比如常规能源，所以无节制地利用常规能源是一种盲目的短期行为，故A正确；能量都转化为不能利用或不易利用的能源，所以这样会减少可利用资源的数量，因此应该节约能源，故B错误；能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响，故C正确；不断开发新能源是缓解能源危机，加强环境保护的重要途径也是根本途径，故D正确．
5．(多选)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
解析：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火焰，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，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，故是把机械能转化为其他形式能的过程，A、D正确．
6．(多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，下列说法正确的是( )
A．热量能自发地从低温物体传到高温物体
B．在一定条件下，热量可以从低温物体传到高温物体
C．热量的传递过程不具有方向性
D．在自发的条件下热量的传递过程具有方向性
答案：BD
解析：自然界一切自发过程都有方向性，如热传导，热量总是由高温物体自发地传向低温物体；热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体传向高温物体，B、D正确．
7．潮汐能是海水周期性涨落运动中所具有的能量，是一种可再生能源．现建立一个简化模型，某发电站大坝内储水水库的有效面积为S＝4×106 m2，涨潮时，当大坝外侧海平面高度为h＝4 m时(以海水流入前的水库水面为参考平面)，打开大坝下面通道的闸门海水流入，此过程中通道处的水轮机利用水流的动能发电，直至大坝内外水面等高，关闭闸门．
等到完全退潮后，开闸放水，再次发电，直至大坝内外水面再次相同，关闭闸门，等待下一次涨潮发电(此时的水库水面高度即为涨潮前的水库水面高度)．由于海洋很大，大坝外的海平面高度在海水流入、流出水库过程中几乎不变，潮水一天涨落两次，海水的势能有25%转化为电能，则这个发电站一天的发电量约为( )
A.4.0×1010 J B．1.5×1010 J C．3.0×1011 J D．1.5×1011 J
答案：C
解析：根据题意可得电能为E电＝Ep×25%＝4×106×4×4×1.0×103×10×2×25% J＝3.2×1011 J，故日发电量约为3.0×1011 J，A、B、D错误，C正确．
8．(多选)(2024·全国高二课时练习)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
答案：BD
解析：能量耗散是能量变成了无法收集利用的内能，能量不会减少，A错误；能量守恒定律适用于整个自然界，物质能量变化必须遵循能量守恒定律，B正确；能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，C错误；能量耗散是一个宏观过程，代表着能量向不可收集利用的方向转化，反映出自然界中的宏观过程具有方向性，D正确．
9.如图为装在屋顶上的太阳能电池板，每块电池板的面积为2 m2.晴天时，电池板每平方米每分钟接收到的太阳能为6×104 J，电池板的光电转化效率为25%.以下说法正确的是( )
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2 h，每块电池板产生的电能为1.44×107J
D．晴天时的一天，一块电池板产生的电能可以提供十盏60 W的白炽灯正常工作20小时
答案：A
10.如图所示是具有更高平台的消防车，具有一定质量的伸缩臂能够在5 min内使承载4人的登高平台(人连同平台的总质量为400 kg)上升60 m到达灭火位置，此后，在登高平台上的消防员用水炮灭火，已知水炮的出水量为3 m3/min，水离开炮口时的速率为20 m/s，则用于( )
A．水炮工作的发动机输出功率为1×104W
B．水炮工作的发动机输出功率为4×104W
C．水炮工作的发动机输出功率为2.4×106W
D．伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800 W
答案：B
11．目前，共享单车作为绿色出行的交通工具，成为时尚．甲、乙两种共享单车都采用了电子锁，车锁内集成了GPS模块与联网模块等，这些模块工作时需要电能．这两种共享单车采用了不同的方式获取电能：甲车靠小型发电机——踩动单车时，线圈在磁场中转动，产生电能，如图①所示；乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时，产生电能，如图②所示．这两种共享单车获取电能时，都是把其他形式的能转化为电能．
关于它们的能量转化，下列说法中正确的是( )
A．都是把机械能转化为电能
B．都是把光能转化为电能
C．甲车把机械能转化为电能，乙车把光能转化为电能
D.甲车把光能转化为电能，乙车把机械能转化为电能
答案：C
解析：甲车靠小型发电机——踩动单车时，线圈在磁场中转动，产生电能，故是将机械能转化为电能；乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时，产生电能，故是将光能转化为电能．故C项正确．
12.构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面．自动充电式电动车就是很好的一例，电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接．当骑车者用力蹬车或电动车自动滑行时，电动车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来．
某人骑车以500 J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化的关系如图中图线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化的关系如图中图线②所示．则第二次向蓄电池所充电的电能是( )
A．200 J B．250 J C．300 J D．500 J
答案：A
