4 能源与可持续发展
[教材链接] (1)消失 转移到 不变 (2)①不可逆 ②内能 光能 内能 ③方向 ④品质 高品质 低品质
例1 BD [解析] 在发生能量转化的宏观过程中,当其他形式的能量转化为周围环境的内能时,很难再回收利用,这种现象叫能量的耗散.能量的耗散并不违反能量守恒定律,宇宙的能量既没有减少,也没有消失,它只是从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性,故选项A、C错误,选项B、D正确.
变式1 D [解析] 能量的耗散是有序度较高(集中度较高)的能量转化为内能,流散到环境中很难重新收集起来加以利用的现象,利用水能发电转变成电能、利用太阳能发电转变成电能、电池的化学能转变成电能都是能量相互转化,而火炉把房间的温度升高属于能量耗散,故A、B、C错误,D正确.
[教材链接] (1)不可再生 (2)可再生 (3)太阳能发电 核能发电
例2 AC [解析] 煤、石油、天然气等燃料是动植物转化成的,其来源可追溯到太阳能,选项A正确;汽油燃烧会产生一些化合物,进而导致有毒气体的生成,选项B错误;水是可再生能源,选项C正确;煤、石油等常规能源储量是有限的,是不可再生能源,选项D错误.
变式2 B [解析] 照明灯利用的风能属于可再生能源,故A错误;夜晚蓄电池放电,将化学能转化为电能,故B正确;小风扇利用风力发电,将机械能转化为电能,故C错误;太阳能为可再生能源,光电池板将光能转化为电能,故D错误.
[教材链接] (1)可再生 (2)有限 (3)温室 (4)环境
例3 ACD [解析] 煤粉加压气化制备合成气过程中既有物理变化,又有化学变化,A正确,B错误;该技术使煤得以良好利用又环保,C、D正确.
变式3 BD [解析] 可行且有效的措施是开发新能源以便减少对常规能源的利用,减少CO2的排放,植树造林可以吸收空气中的CO2,所以选项B、D正确;选项A、C措施虽然有效,但并不可行,所以选项A、C错误.
随堂巩固
1.D [解析] 根据能量守恒定律知,某种形式的能量减少,必然有其他形式的能量增加,故A正确;根据能量守恒定律知,某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加,故B正确;不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机不可能制成,故C正确;石子从空中落下,到最后静止在地面上的过程中,机械能转化为石子及周围物体的内能,能量并没有消失,故D错误.
2.BC [解析] 能源是有限的,特别是常规能源,尽管能量的总量没有减少,但能量耗散后无法重新收集利用,所以提倡开发利用新能源,A错误,B正确;常规能源的利用比核能的利用对环境的影响大,C正确,D错误.
3.C [解析] 水泵的输出功率为P= W=1200 W,选项A错误;电动机的输出功率为P机出=IU-I2r=1500 W,选项B错误; 水泵的效率为η=×100%=80%,选项C正确;电动机每小时产生的焦耳热为Q=I2Rt=102×7×3600 J=2.52×106 J,选项D错误.4 能源与可持续发展
1.B [解析] 发电机可以把机械能转化为电能,电动机可以将电能转化为机械能,电饭锅可以把电能转化为内能,电热毯可以把电能转化为内能,故A、C、D错误,B正确.
2.C [解析] 给蓄电池充电的过程中,蓄电池的化学能增加,电能转化为化学能,故A错误;电动机运转的过程中,电能转化为机械能,故B错误;风力发电的过程中,把风蕴藏的一部分机械能转化为电能,故C正确;太阳能发电过程中,太阳能转化为电能,故D错误.
3.BD [解析] 电能转化为光能,化学能转化为内能,无法再加以收集利用,选项B、D均为能量耗散.
4.B [解析] 因为不可避免地存在损耗,能量的转化达不到100%,A错误; 能量守恒的过程不一定能自发地发生,比如摩擦生热就不能自发转化成机械能,B正确; 能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,能量可以相互转化,C错误; 能量在利用和转化的过程中是有方向性的,有些能量很难被重新利用,所以还是存在能源危机,D错误.
5.BCD [解析] 煤、石油、天然气等不可再生能源是有限的,在短时间内不可再生,不是取之不尽的,选项A错误;能源危机是指非再生能源资源枯竭可能带来的危机,选项B正确;大量消耗常规能源会使环境恶化,因此提倡开发利用太阳能、地热能、风能、海洋能、核能以及生物质能等存在于自然界中的新能源,选项C、D正确.
6.D [解析] 在能源的利用过程中,虽然能量在数量上并未减少,但可利用率越来越小,故仍需节约能源,故A错误;能量耗散表明自然界的能量在转化的过程中可利用率越来越小,但总量不会减小,故B错误;自然界中石油、煤炭指的是亿万年前的大量生物的遗体在地层中经过一系列生物化学变化而生成的,在短时间内不能再生,是不可再生能源,故C错误;风能、太阳能、潮汐能是可再生能源,人类应多开发与利用,故D正确.
7.C [解析] 从环保的角度看,氢气燃烧后生成物是水,没有污染,选项C正确.
8.A [解析] 能源不是能量,自然界的能量是守恒的,但是能源是有限的,故需要节约能源,故A错误;根据能源消耗后是否造成环境污染可将能源分为污染型能源和清洁型能源,污染型能源包括煤炭、石油等,燃烧后产生的大量含硫化合物和二氧化碳会造成空气污染和温室效应,故B正确;能量耗散表明能源的利用是有条件的,也是有代价的,故C正确;能量耗散使除内能外的其他能转化为内能,故一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的环境温度,故D正确.
9.C [解析] 停用空调时,可以通过遥控器关机,但对节约用电无作用,因为待机状态要消耗电能,故A错误;使用空调时总将其自动温度控制器设定在16 ℃会多耗电,故B错误;看完电视不只通过遥控器关机,而是及时关闭电源总开关,待机电路断电,可以节约用电,故C正确;使用电风扇时,不管温度多高,都将风扇开到最高风速挡,这将导致耗电增多,故D错误.
10.ABC [解析] 地球形成的早期,地壳不如现在牢固,地球不如现在稳定,火山活动频繁,符合地质的发展规律,由于火山的喷发,排出大量的二氧化碳,进而导致当时的地球气温升高,选项A正确;由于多种原因,其中包括岩石中的矿物成分与水、氧气、二氧化碳发生化学反应,使地球上的岩石进一步分化,最后形成土壤,二氧化碳减少,形成了适合生命生存的条件,选项B正确;由于工业的发展和人类的活动,大量地使用常规能源,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,选项C正确;生活用电和工业用电是电能向其他形式的能的转化,会产生热,但不是温室效应的主要原因,选项D错误.
11.BCD [解析] 太阳能可以从自然界里源源不断地得到补充,属于可再生能源,A正确,不符题意;电池板的光电转化效率为25%只是表示太阳能有25%能转化成电能,并不代表能量不守恒,B错误,符合题意;由题意可知晴天时太阳照射2 h,每块电池板产生的电能E=2×6×104×2×60×25% J=0.36×107 J,C错误,符合题意;晴天时的一天,日照按8 h计算,一块电池板产生的电能为E'=4E=1.44×107 J,能让十盏60 W的白炽灯工作的时间t==2.4×104 s≈6.7 h,D错误,符合题意.
12.A [解析] 由题图可知地表单位面积吸收热量的功率为P吸=168 W/m2+324 W/m2=492 W/m2,地表单位面积放出热量的功率P放=X+40 W/m2,地表温度不变,内能不变,则P吸=P放,解得X=452 W/m2,故A正确,B、C、D错误.
13.(1)7536 m3 (2)162 777.6 J (3)16 277.76 W
[解析] (1)每秒冲击风力发电机叶片圆面的气体体积为V=SL=Svt=πR2vt=π×400×6×1 m3=7536 m3
(2)气体质量m=ρV=1.2×7536 kg=9043.2 kg
气体的动能Ek=mv2=×9043.2×62 J=162 777.6 J
(3)每秒风的动能转化的电能
E电=ηEk=10%×162 777.6 J=16 277.76 J
此风力发电机发电的功率为
P= W=16 277.76 W
14.1.5×104度
[解析] 一次涨潮水增加的重力
G=mg=ρVg=1.0×103 kg/m3×2.7×106 m3×10 m/s2=2.7×1010 N
一天内水的重力做功为
W=4G·Δh=4×2.7×1010 N××5 m=2.7×1011 J
水的势能变为电能
W电=ηW=20%×2.7×1011 J=5.4×1010 J=1.5×104 kW·h=1.5×104度4 能源与可持续发展
学习任务一 能量守恒定律、能量转移或转化的方向性
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
(1)能量守恒定律:能量既不会凭空产生,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 别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持 .
(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能量耗散: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为 和 ,热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的 ,我们很难把这些内能收集起来重新利用.
③能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有 性.
④能量的耗散虽然不会导致能量总量的减少,却会导致能量 的降低,它实际上是将能量从高度有用的 形式降级为不大可用的 形式.
例1 (多选)下列对能量的耗散理解正确的是 ( )
A.能量的耗散说明能量在不断减少
B.能量的耗散遵守能量守恒定律
C.能量的耗散说明能量不能凭空产生,但可以凭空消失
D.能量的耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
[反思感悟]
变式1 [2024·山西大同一中月考] 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方向性,下列哪些现象属于能量的耗散 ( )
A.利用水能发电转变成电能
B.利用太阳能发电转变成电能
C.电池的化学能转变成电能
D.火炉把房间的温度升高
[反思感悟]
学习任务二 能源的分类与应用
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
(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,这类能源又叫作化石能源.化石能源无法在短时间内再生,所以这类能源被叫作 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 能源.
(3)近年来,我国在 、水力发电、风能发电、 等能源开发方面取得了很大的成就.
例2 (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
[反思感悟]
变式2 [2024·浙江效实中学月考] 如图所示是新型“风光互补”景观照明灯,它“头顶”小风扇,“肩扛”光电池板,“腰挎”照明灯,“脚踩”蓄电池.下列说法正确的是 ( )
A.照明灯利用的风能属于不可再生能源
B.夜晚蓄电池放电,将化学能转化为电能
C.小风扇利用风力发电,将电能转化为机械能
D.太阳能为可再生能源,光电池板将电能转化为光能
[反思感悟]
学习任务三 能源与社会发展
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
(1)新能源的优点:新能源多为 能源,且污染较小.
(2)化石能源的资源是 的,而且对环境有很大的破坏.
(3)环境问题:化石能源的大量消耗带来的环境问题有 效应、酸雨、光化学烟雾等.
(4)可持续发展的核心是追求发展与资源、 的平衡.
例3 (多选)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
变式3 (多选)CO2气体有个“怪脾气”,它几乎不吸收太阳的短波辐射,大气中CO2浓度增加能使地表温度因受太阳的辐射而上升;另外,它还有强烈吸收地面红外线辐射的作用,阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放,使整个地球就像一个大温室一样,因此,大气中二氧化碳气体浓度的急剧增加会导致气温的逐步上升,使全球气候变暖.为了减缓大气中CO2浓度的增加,以下措施中可行且有效的是 ( )
A.禁止使用煤、石油和天然气
B.开发使用核能、太阳能
C.将汽车燃料由汽油改为液化石油气
D.植树造林
[反思感悟]
1.(能量守恒定律)下列对能量守恒定律的认识错误的是 ( )
A.某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加
B.某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加
C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D.石子从空中落下,最后静止在地面上,说明能量消失了
2.(能源与环境)(多选)下列关于能源的说法中正确的是 ( )
A.能源是取之不尽、用之不竭的
B.能源是有限的,特别是常规能源,如煤、石油、天然气等
C.大量消耗常规能源会使环境恶化,故提倡开发利用新能源
D.核能的利用比燃烧石油、煤炭对环境的影响大
3.(能量守恒定律的应用)[2024·河北石家庄二中月考] 一台电动机带动水泵,每小时将72 t的水竖直提升6 m.已知电动机的绕线电阻为7 Ω,工作电压为220 V,工作电流为10 A,重力加速度g取10 m/s2.下列说法正确的是 ( )
A.水泵的输出功率为1500 W
B.电动机的输出功率为1200 W
C.水泵的效率为80%
D.电动机每小时产生的焦耳热为700 J4 能源与可持续发展建议用时:40分钟
◆ 知识点一 能量守恒定律 能量转移或转化的方向性
1.下列装置中可以将电能转化为机械能的是 ( )
A.发电机 B.电动机 C.电饭锅 D.电热毯
2.能量守恒定律是自然界的基本规律之一.下列过程中属于机械能转化为电能的是 ( )
A.给蓄电池充电 B.电动机运转
C.风力发电 D.太阳能发电
3.(多选)下列现象属于能量耗散的是 ( )
A.利用水流能发电
B.电能通过灯泡中的电阻丝变为光能
C.电池的化学能变为电能
D.火炉把屋子烤暖
4.[2024·湖北荆州中学月考] 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.太阳能电池板为中国空间站的正常工作提供能量.下列说法正确的是( )
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
◆ 知识点二 能源的分类与应用
5.(多选)下面关于能源的说法中正确的是 ( )
A.一切能源都是取之不尽、用之不竭的
B.能源危机是指非再生能源资源枯竭可能带来的危机
C.大量消耗常规能源会使环境恶化,故提倡开发利用新能源
D.存在于自然界中的太阳能、地热能、风能、海洋能、核能以及生物质能等能源被称作“新能源”
6.[2024·宁夏银川一中月考] 低碳生活是一种绿色而又环保的新型生活方式,日常生活注意节电、节油、节气、节水,从点滴做起,保护环境,保护地球.下列关于能源与能量的理解正确的是 ( )
A.能量是守恒的,没有必要提倡节约能源
B.能量耗散表明自然界的能量在利用过程中正在不断地消失
C.自然界中石油、煤炭等能源取之不尽、用之不竭,只需不断开发
D.人类应积极开发与利用风能、太阳能、潮汐能等可再生的新能源
7.[2024·山东枣庄八中月考] 作为新能源,从环保角度来看,氢气具有的突出特点是 ( )
A.在自然界里存在氢气
B.氢气轻,便于携带
C.燃烧氢气无污染
D.氢气燃烧发热量高
◆ 知识点三 能源与社会发展
8.关于能源的利用,下列说法不正确的是 ( )
A.自然界的能量守恒,所以不需要节约能源
B.煤炭和石油产品燃烧会造成空气污染和温室效应
C.能量耗散表明能源的利用是有条件的,也是有代价的
D.一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的温度
9.[2024·湖南浏阳一中月考] 使用家电时,以下做法中有利于节约用电的是 ( )
A.停用空调时,只通过遥控器关机
B.使用空调时总将其自动温度控制器设定在16 ℃
C.看完电视不只通过遥控器关机,而是及时关闭电源总开关
D.使用电风扇时,不管温度多高,都将风扇开到最高风速挡
10.(多选)[2024·广东深圳中学月考] 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,地壳中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,使电能和其他形式的能转化为内能
11.(多选)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为25%表示此过程能量不守恒
C.晴天时太阳照射2 h,每块电池板的产生的电能为1.44×107 J
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
12.[2024·湖北沙市中学月考] 温室效应是全球变暖的重要原因之一,图为温室效应的简化图(图中数据单位为W/m2),它展现了自然界,包括太空、大气与地表(水、陆平均)之间的能量流向与功率以及温室效应.图中X为地表每单位面积转移给大气的热量功率,依据图中的资料,X的数值为 ( )
A.452 B.492
C.519 D.586
13.[2024·广西南宁三中月考] 某地有一风力发电机,它的叶片转动时可形成半径为R=20 m的圆面.某时间内该地区的风速v=6.0 m/s,风向恰好跟叶片转动形成的圆面垂直,已知空气的密度ρ=1.2 kg/m3,若该风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能,π取3.14.求:
(1)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气体的体积V;
(2)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气体的动能Ek;
(3)此风力发电机发电的功率P.
14.[2024·浙江台州中学月考] 潮汐电站是利用潮汐,将海洋潮汐能转换成电能的装置.浙江省温岭县的江厦潮汐电站,是世界上已建成的较大的双向(涨潮、落潮时都能发电)潮汐电站之一.如图所示,该电站拦潮坝全长670 m,水库有效库容270万立方米,平均潮差5.0 m.每天有两次涨潮,假设每次到高潮位时开闸发电,直至将水库灌满.等到低潮位时再次开闸发电,直至将水库清空.通过水的重力做功转化为电能,效率为20%,问该电站平均一天能发出多少度电 (g取10 m/s2)(共47张PPT)
4 能源与可持续发展
学习任务一 能量守恒定律、能量转移或转化的方向性
学习任务二 能源的分类与应用
学习任务三 能源与社会发展
备用习题
练习册
◆
随堂巩固
学习任务一 能量守恒定律、能量转移或转化的方向性
［教材链接］ 阅读教材，完成下列填空：
(1) 能量守恒定律：能量既不会凭空产生,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________别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持______.
消失
转移到
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.
不可逆
② 能量耗散：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为______和______,热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的______,我们很难把这些内能收集起来重新利用.
内能
光能
内能
③ 能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有______性.
④ 能量的耗散虽然不会导致能量总量的减少,却会导致能量______的降低,它实际上是将能量从高度有用的________形式降级为不大可用的________形式.
方向
品质
高品质
低品质
例1 (多选)下列对能量的耗散理解正确的是( )
BD
A.能量的耗散说明能量在不断减少
B.能量的耗散遵守能量守恒定律
C.能量的耗散说明能量不能凭空产生,但可以凭空消失
D.能量的耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
[解析] 在发生能量转化的宏观过程中,当其他形式的能量转化为周围环境的内能时,很难再回收利用,这种现象叫能量的耗散.能量的耗散并不违反能量守恒定律,宇宙的能量既没有减少,也没有消失,它只是从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性,故选项A、C错误,选项B、D正确.
变式1 [2024·山西大同一中月考] 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方向性，下列哪些现象属于能量的耗散( )
D
A.利用水能发电转变成电能 B.利用太阳能发电转变成电能
C.电池的化学能转变成电能 D.火炉把房间的温度升高
[解析] 能量的耗散是有序度较高(集中度较高)的能量转化为内能，流散到环境中很难重新收集起来加以利用的现象，利用水能发电转变成电能、利用太阳能发电转变成电能、电池的化学能转变成电能都是能量相互转化，而火炉把房间的温度升高属于能量耗散，故A、B、C错误，D正确.
学习任务二 能源的分类与应用
［教材链接］ 阅读教材，完成下列填空：
(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,这类能源又叫作化石能源.化石能源无法在短时间内再生,所以这类能源被叫作__________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________能源.
(3) 近年来,我国在____________、水力发电、风能发电、__________等能源开发方面取得了很大的成就.
不可再生
可再生
太阳能发电
核能发电
例2 (多选)以下说法正确的是( )
AC
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
[解析] 煤、石油、天然气等燃料是动植物转化成的,其来源可追溯到太阳能,选项A正确;汽油燃烧会产生一些化合物,进而导致有毒气体的生成,选项B错误;水是可再生能源,选项C正确;煤、石油等常规能源储量是有限的,是不可再生能源,选项D错误.
变式2 [2024·浙江效实中学月考] 如图所示是新型“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池.下列说法正确的是( )
B
A.照明灯利用的风能属于不可再生能源
B.夜晚蓄电池放电，将化学能转化为电能
C.小风扇利用风力发电，将电能转化为机械能
D.太阳能为可再生能源，光电池板将电能转化为光能
[解析] 照明灯利用的风能属于可再生能源，故A错误；夜晚蓄电池放电，将化学能转化为电能，故B正确；小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能，故C错误；太阳能为可再生能源，光电池板将光能转化为电能，故D错误.
学习任务三 能源与社会发展
［教材链接］ 阅读教材，完成下列填空：
(1) 新能源的优点：新能源多为________能源,且污染较小.
(2) 化石能源的资源是______的,而且对环境有很大的破坏.
(3) 环境问题：化石能源的大量消耗带来的环境问题有______效应、酸雨、光化学烟雾等.
(4) 可持续发展的核心是追求发展与资源、______的平衡.
可再生
有限
温室
环境
例3 (多选)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)，把煤“吃干榨尽”.下列有关说法正确的是( )
ACD
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
[解析] 煤粉加压气化制备合成气过程中既有物理变化，又有化学变化，A正确，B错误；该技术使煤得以良好利用又环保，C、D正确.
变式3 (多选)气体有个“怪脾气”，它几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中浓度增加能使地表温度因受太阳的辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外线辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样，因此，大气中二氧化碳气体浓度的急剧增加会导致气温的逐步上升，使全球气候变暖.为了减缓大气中浓度的增加，以下措施中可行且有效的是( )
BD
A.禁止使用煤、石油和天然气 B.开发使用核能、太阳能
C.将汽车燃料由汽油改为液化石油气 D.植树造林
[解析] 可行且有效的措施是开发新能源以便减少对常规能源的利用，减少的排放，植树造林可以吸收空气中的，所以选项B、D正确；选项A、C措施虽然有效，但并不可行，所以选项A、C错误.
1. (多选)如图所示是流星在夜空中发出明亮的光焰.此时会有人在内心里许下一个美好的愿望.有些流星是外太空物体被地球强大引力吸引坠落到地面的过程中同空气发生剧烈摩擦造成的.下列相关说法正确的是 ( )
A.流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能
B.引力对流星做正功则其动能增加,机械能守恒
C.当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时,流星做曲线运动
D.流星进入大气层后做斜抛运动
AC
[解析]流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能,A正确;
引力对流星做正功,除了重力之外还有其他力做功,机械能不守恒,B错误;
当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时,流星做曲线运动,C正确;
做斜抛运动的物体只受重力作用,而流星除受重力作用外,还要受到空气阻力,D错误.
2.流动的水带动水磨做功,由于磨盘之间的摩擦、磨盘和粮食之间的摩擦和挤压,使磨盘和粮食的温度升高,水流的一部分机械能转变成了内能,这些内能最终流散到周围的空气中,我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用.请问内能与机械能相比,哪种能量的品质低
[答案] 内能.能量的耗散虽然不会使能量减少,却会导致能量品质的降低.机械能转变成内能实际上将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式,故内能相对于机械能来说是一种低品质的能量.
3.如图所示是一种太阳能草坪节能灯,太阳能电池板负责供给“10 V 9 W”的电子节能灯工作.若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m2,平均1小时得到的太阳辐射能为4×105 J,太阳光照射时间平均一天按8 h计算,恰好可以供一电子节能灯正常工作10 h.
(1)请说出太阳能节能灯工作过程中的能量转化情况;
[解析] 能量转化:从太阳能转化为电能再转化为光能和热能.
(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率大约是多少
[答案] 370 W
[解析] 太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率
P= W≈370 W.
(3)太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少
[答案] 10%
[解析] 节能灯利用太阳能的效率
η=×100%≈10%.
4.风能是一种很好的再生能源,而且对环境的污染较小,近年来我国在西北地区建立了许多风力发电厂.如图所示为风力发电的情景.通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面积的风能为可利用风能.已知空气的密度为ρ,风轮机叶片的长度为r,若风速为v0,每台风力发电机输出电功率为P,求此过程中:
(1)单位时间内每台风力发电机获得的风能;
[答案] πr2ρ
[解析] 由能量守恒定律可知m=P总t
而m=πr2v0tρ
解得P总=πr2ρ
则单位时间内每台风力发电机获得的风能E=P总=πr2ρ.
(2)风力发电机利用风能的效率.
[答案]
[解析] η==.
5. “天宫一号”两侧装有巨大的太阳能电池板,为中国空间站的正常工作提供足够的能量.下列说法正确的是 ( )
A.太阳能是不可再生能源
B.太阳能主要以热传导的方式传到地球
C.太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置
D.太阳能电池板能源源不断地产生电能,说明能量可以创生
[解析]太阳能是可再生能源,A错误;
太阳能主要以热辐射的方式传到地球,B错误;
太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置,C正确;
太阳能电池板能源源不断地产生电能,并不是能量创生了,而是通过能量转化得到的,D错误.
C
1.(能量守恒定律)下列对能量守恒定律的认识错误的是( )
D
A.某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加
B.某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加
C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D.石子从空中落下,最后静止在地面上,说明能量消失了
[解析] 根据能量守恒定律知,某种形式的能量减少,必然有其他形式的能量增加,故A正确;根据能量守恒定律知,某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加,故B正确;不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机不可能制成,故C正确;石子从空中落下,到最后静止在地面上的过程中,机械能转化为石子及周围物体的内能,能量并没有消失,故D错误.
2.(能源与环境)(多选)下列关于能源的说法中正确的是( )
BC
A.能源是取之不尽、用之不竭的
B.能源是有限的,特别是常规能源,如煤、石油、天然气等
C.大量消耗常规能源会使环境恶化,故提倡开发利用新能源
D.核能的利用比燃烧石油、煤炭对环境的影响大
[解析] 能源是有限的,特别是常规能源,尽管能量的总量没有减少,但能量耗散后无法重新收集利用,所以提倡开发利用新能源,A错误,B正确;常规能源的利用比核能的利用对环境的影响大,C正确,D错误.
3.(能量守恒定律的应用)[2024·河北石家庄二中月考] 一台电动机带动水泵，每小时将的水竖直提升.已知电动机的绕线电阻为 ，工作电压为，工作电流为，重力加速度取.下列说法正确的是( )
C
A.水泵的输出功率为 B.电动机的输出功率为
C.水泵的效率为 D.电动机每小时产生的焦耳热为
[解析] 水泵的输出功率为，选项A错误；电动机的输出功率为，选项B错误； 水泵的效率为，选项C正确；电动机每小时产生的焦耳热为，选项D错误.
知识点一 能量守恒定律 能量转移或转化的方向性
1.下列装置中可以将电能转化为机械能的是( )
B
A.发电机 B.电动机 C.电饭锅 D.电热毯
[解析] 发电机可以把机械能转化为电能，电动机可以将电能转化为机械能，电饭锅可以把电能转化为内能，电热毯可以把电能转化为内能,故A、C、D错误，B正确.
2.能量守恒定律是自然界的基本规律之一.下列过程中属于机械能转化为电能的是( )
C
A.给蓄电池充电 B.电动机运转 C.风力发电 D.太阳能发电
[解析] 给蓄电池充电的过程中,蓄电池的化学能增加,电能转化为化学能,故A错误;电动机运转的过程中,电能转化为机械能,故B错误;风力发电的过程中,把风蕴藏的一部分机械能转化为电能,故C正确;太阳能发电过程中,太阳能转化为电能,故D错误.
3.(多选)下列现象属于能量耗散的是( )
BD
A.利用水流能发电 B.电能通过灯泡中的电阻丝变为光能
C.电池的化学能变为电能 D.火炉把屋子烤暖
[解析] 电能转化为光能,化学能转化为内能,无法再加以收集利用,选项B、D均为能量耗散.
4.[2024·湖北荆州中学月考] 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“”字基本构型.太阳能电池板为中国空间站的正常工作提供能量.下列说法正确的是( )
B
A.太阳能电池板能将太阳能转化为电能
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
[解析] 因为不可避免地存在损耗，能量的转化达不到，A错误； 能量守恒的过程不一定能自发地发生，比如摩擦生热就不能自发转化成机械能，B正确； 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，能量可以相互转化，C错误； 能量在利用和转化的过程中是有方向性的，有些能量很难被重新利用，所以还是存在能源危机，D错误.
知识点二 能源的分类与应用
5.(多选)下面关于能源的说法中正确的是( )
BCD
A.一切能源都是取之不尽、用之不竭的
B.能源危机是指非再生能源资源枯竭可能带来的危机
C.大量消耗常规能源会使环境恶化,故提倡开发利用新能源
D.存在于自然界中的太阳能、地热能、风能、海洋能、核能以及生物质能等能源被称作“新能源”
[解析] 煤、石油、天然气等不可再生能源是有限的,在短时间内不可再生,不是取之不尽的,选项A错误;能源危机是指非再生能源资源枯竭可能带来的危机,选项B正确;大量消耗常规能源会使环境恶化,因此提倡开发利用太阳能、地热能、风能、海洋能、核能以及生物质能等存在于自然界中的新能源,选项C、D正确.
6.[2024·宁夏银川一中月考] 低碳生活是一种绿色而又环保的新型生活方式，日常生活注意节电、节油、节气、节水，从点滴做起，保护环境，保护地球.下列关于能源与能量的理解正确的是( )
D
A.能量是守恒的，没有必要提倡节约能源
B.能量耗散表明自然界的能量在利用过程中正在不断地消失
C.自然界中石油、煤炭等能源取之不尽、用之不竭，只需不断开发
D.人类应积极开发与利用风能、太阳能、潮汐能等可再生的新能源
[解析] 在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但可利用率越来越小，故仍需节约能源，故A错误；能量耗散表明自然界的能量在转化的过程中可利用率越来越小，但总量不会减小，故B错误；自然界中石油、煤炭指的是亿万年前的大量生物的遗体在地层中经过一系列生物化学变化而生成的，在短时间内不能再生，是不可再生能源，故C错误；风能、太阳能、潮汐能是可再生能源，人类应多开发与利用，故D正确.
7.[2024·山东枣庄八中月考] 作为新能源,从环保角度来看,氢气具有的突出特点是( )
C
A.在自然界里存在氢气 B.氢气轻,便于携带
C.燃烧氢气无污染 D.氢气燃烧发热量高
[解析] 从环保的角度看,氢气燃烧后生成物是水,没有污染,选项C正确.
知识点三 能源与社会发展
8.关于能源的利用,下列说法不正确的是( )
A
A.自然界的能量守恒,所以不需要节约能源
B.煤炭和石油产品燃烧会造成空气污染和温室效应
C.能量耗散表明能源的利用是有条件的,也是有代价的
D.一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的温度
[解析] 能源不是能量,自然界的能量是守恒的,但是能源是有限的,故需要节约能源,故A错误;根据能源消耗后是否造成环境污染可将能源分为污染型能源和清洁型能源,污染型能源包括煤炭、石油等,燃烧后产生的大量含硫化合物和二氧化碳会造成空气污染和温室效应,故B正确;能量耗散表明能源的利用是有条件的,也是有代价的,故C正确;能量耗散使除内能外的其他能转化为内能,故一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的环境温度,故D正确.
9.[2024·湖南浏阳一中月考] 使用家电时,以下做法中有利于节约用电的是( )
C
A.停用空调时,只通过遥控器关机
B.使用空调时总将其自动温度控制器设定在
C.看完电视不只通过遥控器关机,而是及时关闭电源总开关
D.使用电风扇时,不管温度多高,都将风扇开到最高风速挡
[解析] 停用空调时,可以通过遥控器关机,但对节约用电无作用,因为待机状态要消耗电能,故A错误;使用空调时总将其自动温度控制器设定在会多耗电,故B错误;看完电视不只通过遥控器关机,而是及时关闭电源总开关,待机电路断电,可以节约用电,故C正确;使用电风扇时,不管温度多高,都将风扇开到最高风速挡,这将导致耗电增多,故D错误.
10.(多选)[2024·广东深圳中学月考] 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( )
ABC
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，地壳中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，使电能和其他形式的能转化为内能
[解析] 地球形成的早期，地壳不如现在牢固，地球不如现在稳定，火山活动频繁，符合地质的发展规律，由于火山的喷发，排出大量的二氧化碳，进而导致当时的地球气温升高，选项A正确；由于多种原因，其中包括岩石中的矿物成分与水、氧气、二氧化碳发生化学反应，使地球上的岩石进一步分化，最后形成土壤，二氧化碳减少，形成了适合生命生存的条件，选项B正确；由于工业的发展和人类的活动，大量地使用常规能源，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，选项C正确；生活用电和工业用电是电能向其他形式的能的转化，会产生热，但不是温室效应的主要原因，选项D错误.
11.(多选)如图为装在屋顶上的太阳能电池板，每块电池板的面积为.晴天时，电池板每平方米每分钟接收到的太阳能为，电池板的光电转化效率为.以下说法不正确的是( )
BCD
A.太阳能为可再生能源
B.电池板的光电转化效率为表示此过程能量不守恒
C.晴天时太阳照射，每块电池板的产生的电能为
D.晴天时的一天，一块电池板产生的电能可以提供十盏的白炽灯正常工作20小时
[解析] 太阳能可以从自然界里源源不断地得到补充，属于可再生能源，A正确，不符题意；电池板的光电转化效率为只是表示太阳能有能转化成电能，并不代表能量不守恒，B错误，符合题意；由题意可知晴天时太阳照射，每块电池板产生的电能
,C错误，符合题意；晴天时的一天，日照按计算，一块电池板产生的电能为，能让十盏的白炽灯工作的时间，D错误，符合题意.
12.[2024·湖北沙市中学月考] 温室效应是全球变暖的重要原因之一，图为温室效应的简化图(图中数据单位为)，它展现了自然界，包括太空、大气与地表(水、陆平均)之间的能量流向与功率以及温室效应.图中为地表每单位面积转移给大气的热量功率，依据图中的资料，的数值为( )
A
A.452 B.492 C.519 D.586
[解析] 由题图可知地表单位面积吸收热量的功率为，地表单位面积放出热量的功率，地表温度不变，内能不变，则，解得，故A正确，B、C、D错误.
13.[2024·广西南宁三中月考] 某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为的圆面.某时间内该地区的风速，风向恰好跟叶片转动形成的圆面垂直，已知空气的密度，若该风力发电机能将此圆内的空气动能转化为电能， 取3.14.求：
(1) 单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气体的体积；
[答案]
[解析] 每秒冲击风力发电机叶片圆面的气体体积为
(2) 单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气体的动能；
[答案]
[解析] 气体质量
气体的动能
(3) 此风力发电机发电的功率.
[答案]
[解析] 每秒风的动能转化的电能
此风力发电机发电的功率为
14.[2024·浙江台州中学月考] 潮汐电站是利用潮汐，将海洋潮汐能转换成电能的装置.浙江省温岭县的江厦潮汐电站，是世界上已建
[答案] 度
成的较大的双向(涨潮、落潮时都能发电)潮汐电站之一.如图所示，该电站拦潮坝全长，水库有效库容270万立方米，平均潮差.每天有两次涨潮，假设每次到高潮位时开闸发电，直至将水库灌满.等到低潮位时再次开闸发电，直至将水库清空.通过水的重力做功转化为电能，效率为，问该电站平均一天能发出多少度电？(取)
[解析] 一次涨潮水增加的重力
一天内水的重力做功为
水的势能变为电能
度
