22.1 能源利用的现状和面临的挑战 学案

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【学习目标】
1. 了解人类利用能源的历程
2. 知道可再生能源和不可再生能源
3. 能区分一次能源和二次能源
4. 了解能源利用面临的挑战
5. 了解清洁能源
【自主学习】
一、人类利用能源的历程
能够提供热、光、机械能和电能等各种形式的能量来源就叫能源。
由于电能无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到，所以称电能这样的能源为二次能源。
二、能源利用面临的挑战
热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。如果要使热量从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量，例如电冰箱就需要消耗电能。实际上，涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的。运用燃煤发电的清洁技术能减少对环境的污染。
清洁能源：太阳能、风能、水能、核能、氢能、生物能和地热能。
【例1】如图，两个圆圈表示两种能源分类方式，下列能源中，属于A处的是（ ）
A．电能
B．风能
C．石油
D．天然气
【例2】关于全球变暖与水资源危机，下列说法不正确的是（ ）
A．全球变暖会导致冰川加速熔化，使得海平面上升，一些沿海地区可能被淹没
B．水资源危机仅指淡水资源短缺，海水不属于水资源，因此与全球变暖有关
C．全球变暖会改变降水模式，导致某些地区暴雨增多，而另一些地区干旱加剧
D．为应对水资源危机，我们日常生活中应尽量减少水的使用，比如少洗澡、少洗衣
【例3】2025年9月29日，长征二号丁运载火箭，成功将试验三十号卫星01、02星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。该火箭使用的燃料偏二甲肼属于化石燃料。如图是火箭发射的场景，下列有关说法正确的是（　　）
A．火箭在加速升空过程中，卫星的机械能增大
B．偏二甲肼属于可再生能源
C．偏二甲肼在常温下内能为零
D．偏二甲肼燃烧越充分热值越大
【例4】从20世纪初至今，燃气灶的加热效率从30%增加到60%以上。以下做法能节约不能源的是（　　）
A．使用智能燃气灶根据烹饪需求实时调整火力大小 B．优化燃烧室设计，确保燃料与空气的混合更加充分
C．使用热值更小的燃料 D．回收烟气中的热量，用于预热进入燃烧室的空气
【课后巩固】
1．下列事例中，可以表示能量转化或转移具有方向性的是（　　）
A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能
B．内能可以自发地从高温物体传递给低温物体，但不能自发地从低温物体传递给高温物体
C．动能可以和重力势能相互转化
D．电能可以转化为内能，内能的一部分也可以转化为电能
2．防城港海上风电示范项目有望成为北部湾千亿级海上风电产业群，风能属于（　　）
A．化石能源 B．清洁能源
C．不可再生能源 D．二次能源
3．保护地球家园，减少能源消耗与碳排放，下列措施不合理的是（　　）
A．将家里的旧灯泡全部更换为LED灯 B．外出优先选择绿色出行，步行或骑行
C．燃煤发电可通过技术革新，提高燃煤的效率 D．手机充电结束后，充电器可长期插在电源插座上
4．爱护地球是每一个地球人的责任。以下行为不利于保护地球的是（　　）
A．多走路或骑行，尽量不开车 B．随手关灯，节约用电
C．夏天时，空调温度尽量调低一点 D．垃圾分类，回收利用
5．在我国提出“碳达峰，碳中和”的双碳目标下，如图所示为燃煤电厂氮氧化物排放标准的变化情况。关于此图及相关背景知识的分析，说法正确的是（ ）
A．燃煤电厂是利用了电动机生产电能
B．氮氧化物的排放不会造成酸雨污染
C．继续使用燃煤就不能实现双碳目标
D．提升排放标准助推了绿色能源利用
6．为践行绿色低碳理念，下列行为可以节约用电的是（　　）
A．冰箱门长时间敞开 B．洗衣机每次只洗一件衣服
C．及时关闭不使用的家用电器 D．夏天将空调温度设置为16℃
7．如图所示是一种利用海水盐差能发电的装置，甲、乙两块渗透膜将容器隔成三个区域，分别加入海水和纯水，甲渗透膜只能让带正电的钠离子通过，乙渗透膜只能让带负电的氯离子通过，容器就变成了电池，电流从左向右通过小灯泡，则容器左端是电池的______极，根据对环境污染的大小来判断这种能源______（选填“是”或“不是”）清洁能源。
8．小明家在陕北，冬季气温较低，能量消耗较高，小明统计了家中一个冬天采暖和做饭的能耗，如下表所示。（天然气的热值为）
能源用途 采暖 做饭
能源名称 天然气 天然气 电
消耗量 2000m3 300m3 500kW·h
(1)天然气属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。
(2)已知小明家中做饭用的电器加热效率为90%，天然气灶的热效率为60%，若完全用天然气灶替代电器，则一个冬天需要多消耗天然气的体积是多少？
(3)如图是供暖系统的能量流向图，为了保持冬季室内的温度恒定，壁挂炉需长时间处于工作状态；小明查阅资料了解到，采暖系统产生的热量主要通过窗户和墙壁散失到外界空气中，为了降低采暖能量损耗，小明建议改造家中的墙壁，改造后使家中的平均传热率（N）由2W/（m2·℃）降至1.65W/（m2·℃）（传热率指每平方米的窗户和墙壁向外传热的功率与室内外温差的比值）。已知家中墙壁和窗户与外界冷空气接触的总面积为200m2，冬季室内外平均温差保持30℃不变。
①相比于改造前，冬季室内每小时向外传递的热量减少了多少？
②已知壁挂炉每小时流出水的质量为450kg，在回水温度不变的情况下，出水温度相较于改造前降低了多少℃？[假设管道中水放出的热量全部被房间吸收，水的比热容]
9．阅读短文，回答问题。
垃圾发电
传统的垃圾处理方式是将垃圾集中填埋，让其自行发酵。垃圾在发酵过程中会产生二氧化碳和甲烷等气体，易造成污染，还可能加剧温室效应，甚至有爆炸的危险。
某市的垃圾填埋气发电厂将垃圾填埋后，采用科学方法使其发酵，并把产生的填埋气收集起来用于发电，不仅解决了填埋厂的安全和污染问题，还可产生显著的经济效益，同时可减少温室气体的排放。
目前，该市的垃圾填埋气发电厂和前期投产的垃圾焚烧厂的年总发电量大约可供4万个年用电量为2800度的家庭使用。
(1)传统的垃圾填埋处理方法的缺陷有：________。（写出一点）
(2)将填埋气收集起来用于发电，是将这些垃圾的化学能最终转化为__________能。
(3)作为中学生，你可以在节能减排、环境保护方面做些什么？________。（写出两点）
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。试卷第1页，共3页
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【参考答案】
【例1】B 【例2】D 【例3】A 【例4】C
课后巩固
基础过关
1．B
2．B
3．D
4．C
5．D
6．C
7．正 是
8．(1)不可再生；(2)67.5m3；(3)，4℃
9．(1)会造成常规污染（合理即可）；(2)电；(3)随手关灯、植树造林等（合理即可）
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