【新教材】教科版11.5 能源与可持续发展 学案 及 答案

/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
【学习目标】
1.从能量守恒和能量转化的角度，了解节约能源与可持续发展的重要性，初步形成能量与能源观念；
2.通过分析当前能源使用中的问题，思考替代能源的可行性和未来发展；
3.能够从不同角度探讨如何在满足社会需求的同时，减少对环境的负面影响，培养批判性思维。
重点：了解能源结构的变迁，认识到碳达峰、碳中和的意义和重要性。
难点：从各个方面认识新能源战略与绿色发展的途径。
【自主学习】
1.能源结构的变迁：人类利用能源的历史，也就是人类的文明史。
时间 主要能源 相关知识
农耕时代 柴薪 人力、畜力以及部分水力、风力为辅助动力来源
第一次工业 革命时期 煤炭 蒸汽机：(1)________转化为内能转化为机械能
燃油 内燃机：化学能转化为(2)转化为____转化为(3)____
第二次工业 革命时期 (4)________ 发电机：其他形式能转化为(5)________ 电动机：电能转化为(6)________ 其他用电器：电能转化为(7)________
现代 多元能源结构 要避免危机的发生，一方面要(8)____；另一方面要调整能源结构，寻找(9)____能源，减少对化石能源的依赖
2.设定一个目标，在某个时间点二氧化碳的排放达到峰值，之后逐渐回落，这就是________。同时，如果我们降低化石能源消费占比、节能减排，并通过植树造林等方式吸收二氧化碳，在某一天排放量与吸收量相互抵消，达到相对“零排放”，便实现了________。
【归纳整理】
【课堂练习】
1.“中国环流三号”是我国目前设计参数最高、规模最大的核聚变大科学装置，也被称为中国的新一代“人造太阳”。下列说法正确的是（　　）
A.核聚变产生的核能是不可再生能源
B.核聚变的原料是相对原子质量较大的铀核
C.核反应中辐射出的射线是一种波长很短的超声波
D.“人造太阳”运行时，同原子弹爆炸时所发生的核反应相同
2.图为近两个多世纪以来人类能源消耗曲线图，由图可知，自1950年以来，人类能源消耗的情况（　　）
A.显著增长 B.平稳增长
C.稳中有降 D.显著减少
3.2022年3月23日下午，王亚平等三位宇航员在我国空间站进行了天宫课堂授课，下列有关说法正确的是（　　）
A.王亚平授课的声音可以直接传回地球
B.天宫和地面间是利用电磁波传递信息的
C.电磁波的传播需要介质
D.天宫实验室的能量是取之不尽用之不竭的
4.我国坚定不移走绿色低碳的高质量发展之路，以新发展理念引领建设人与自然和谐共生的现代化。关于能量和能源，下列说法正确的是（　　）
A.核能、风能、海洋能、地热能和生物能等绿色能源都是可再生能源
B.氢燃料发动机技术的突破，可望实现氢能全部转化为机械能
C.新能源、绿色能源的能量转化效率越高说明能量转化的速度越快
D.绿色低碳环保生活就是尽力减少能量消耗，降低碳元素类的排放量
5.“十四五”开局之年，我国重大科技成果竞相涌现，创新能力持续提升，创新的“脉动”持续强劲。图中有关信息、能源和材料的说法中正确的是（　　）
A.“东方超环”（EAST）的反应原理与太阳类似，即通过核裂变反应释放巨大的核能
B.“深海一号”能源站的无人无缆潜水器在下潜的过程中，受到海水产生的压强逐渐变小
C.“纤维锂离子电池”的规模化制备，与已经应用的氢燃料电池都属于绿色能源
D.“量子U盘”将光存储时间从分钟量级推进至小时量级，其存储介质光不属于电磁波
【课后巩固】
知识点1：能源结构的变迁
1.钻木取火在人类利用能量的历史上非常重要，从能的转化角度来看，钻木取火过程是将________能转化为_______能的过程。蒸 汽 机 的 发 明是人类利用能量的里程碑，蒸汽机工作时存在的能量转化是________能转化为_______能，最终转化为________能。
2.火是人类最早利用的__________，火的使用宣告了人类___________历史的结束，是人类文明的一大进步。
3. ________是人类第一代主体能源。在漫长的农耕时代，人力、畜力以及部分水力、风力，为生产提供了___________。300多年前，_________的发明，使生产力发生了划时代的革命。由此，以________为动力的时代到来，也使________成为主要能源。100多年前，_________的发明，开创了以________为主体燃料的时代。
4.判断正误：人类的生产、生活都离不开能源，现代社会对能源的需求越来越大。（　　　）
5.阅读下面的材料，并回答提出的问题：
可以说人类史就是一部能源开发史。火的应用是第一个大突破，但真正把热变成动力是从蒸汽机开始的，电的发明又使能的开发扩展到各个方面，原子能的应用一下子把物质能的释放量提高了数百万倍，现在有人又在探索新的“反物质”能，据称正、反物质“湮灭”放出惊人的能量，一个0.5吨的物质与其0.5吨的反物质“湮灭”放出的能量足够人类一个季度的需要，当然这只是一种大胆的设想，然而伟大的创举不都是从大胆的设想开始的吗？当今能源的开发集中在再生能、核能和地热。这些能源的开发将大大节省煤、油、气等化工原料的消耗，门捷列夫说：“烧掉煤和石油等于烧掉钞票。”再过50年，石油、天然气将所剩无几，因此新能源的开发迫在眉睫，现在各国都集中各种力量进行大规模开发，有些还联合世界的尖端科学综合攻关。在综合开发的同时都非常注意环保，因为人类需要一个舒适的环境。
（1）蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑，蒸汽机工作时存在的能量转化是_______能转化为_______能，最终又转化为________能。
（2）能源通常可分成_______能源和_______能源两类，上述提到的原子能属于_______能源，新的能源中最引人注目的是_______。解决能源问题的根本出路是大规模开发利用__________能和__________能。
（3）请你提出一个人类在开发新能源时值得注意的一个问题。
知识点2：碳达峰 碳中和
6.为什么要实现人与自然和谐共生？大自然是人类赖以生存发展的___________，自然不仅给人类提供了__________来源、也给人类提供了生产资料来源。大自然孕有抚养了人类，人类应该以________为根，尊重自然，顺应自然，保护白然。
7.由于化石燃料的大量使用，造成大气中CO2浓度增加，由此导致（ ）
A.温室效应 B.臭氧空洞 C.酸雨 D.白色污染
8.碳达峰是指二氧化碳排放总量在某一个时间点达到________，之后碳排放总量会慢慢稳步回落。
A.历史峰值 B.全球减排一半
C.没有温室气体排放 D.相对“零排放”
9.“碳达峰”是指在某一个时点，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值，之后逐步回落；针对排放的二氧化碳，采取植树、节能减排等方式抵消掉，这就是“碳中和”。（如图）2020年中央经济工作会议以及2021年政府工作报告，均将“做好碳达峰、碳中和工作”列入2021年的重点任务。做好这一工作（ ）
①是基于生态文明这一国家发展的根本目标 ②是贯彻落实绿色发展理念的要求
③必须加快淘汰传统产业的步伐 ④应发挥科技创新的战略支撑作用
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
知识点3：能源安全
10. ________是工业的粮食、国民经济的命脉，关 系人类生存和发展，攸关国计民生和国家安全。
A.能源 B.金钱 C.人才 D.土地
11.安全是发展的前提。________保障与________使用，是能源安全的两大方面。20世纪下半叶的三次石油危机，2003年的美加大停电——战争会引起采矿受阻，自然灾害会导致区域供电中断，一旦能源保障被破坏，社会将失去安全感，甚至陷人混乱。作为世界最大的能源消费国，如何有效保障国家能源安全、有力保障国家经济社会发展，始终是我国能源发展的首要问题。
知识点4：新能源战略与绿色发展
12.“__________、__________、___________”，已纳入我国经济社会发展全局。为推动绿色发展，促进人与自然和谐共生，我国要加快推动产业结构、能源结构、交通运输结构等的调整优化，加快规划建设新型能源体系。
13.电力是非常重要的_______次能源，我国发电量长期稳居世界第_______位。经过几十年的不懈努力，我国在核能发电、太阳能发电、风力发电、水力发电等领域，技术水平均居世界前列。在地热能、潮汐能、氢能的利用上，我国也在不断尝试与创新。
14.太阳能、风能是产生电力的主要可再生新能源，但都具有随机性、________、波动性等特点。太阳 能光板在晴天、白天时能发电，阴天、夜晚时就“罢工”了，风能发电也跟风力和天气息息相关。因此，目前迫切需要大规模储能装置，将富余的电能储存起来，在发电不足的时间用，以保证电力的________供给。
依次填入画横线部分最恰当的一项是（ ）
A.周期性；高效 B.间歇性；平稳
C.地域性；持续 D.阶段性；弹性
1.下列不属于全球变暖造成的影响的是（　　）
A.海平面上升 B.使北极熊无家可归
C.传染病发病率增加 D.提高粮食产量
2.新一代“人造太阳”——中国环流三号实现等离子体电流150万安培、等离子体温度1.17亿摄氏度、高约束模式（H模）持续1066秒的突破性进展，标志着我国可控核聚变技术全面达到国际领先水平。下列说法正确的是（　　）
A.核聚变又称为链式反应
B.目前核电站已经普遍利用核聚变反应发电
C.新一代“人造太阳”的原理与原子弹的原理相同
D.可控核聚变可为人类提供巨大的理想洁净能源
3.2020年世界环境日中国宣传主题是“美丽中国，我是行动者”。下列做法与这一主题不相符的是（　　）
A.垃圾分类投放 B.野炊明火烧烤
C.节约用电 D.坚持绿色出行
4.全球变暖的主要原因是二氧化碳气体排放引起的温室效应。下列措施不能减轻温室效应的是（　　）
A.植树造林
B.利用太阳能发电代替燃煤发电
C.发展水力发电
D.垃圾采用焚烧处理
5.下列做法不利于减少空气污染的是（　　）
A.积极推广使用新能源公交车 B.限制或禁止燃放烟花爆竹
C.田间焚烧秸秆，净化环境 D.火力发电厂进行脱硫、控尘处理
6.能源的开发和利用在社会的建设中起着很重要的作用。下列能源中，在使用时最安全、最清洁的是（ ）
A.煤气 B.电能 C.太阳能 D.天然气
7.我们在节约能源的同时，还应开发和利用新的能源.作为未来的理想能源应满足一定的条件。下列不符合理想能源必要条件的是（　　）
A.必须足够丰富，可以保证长期使用
B.必须足够便宜，可以保证多数人用得起
C.必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境
D.必须足够昂贵，可以保证节约使用
8.能源是人类一切物质生活、社会经济发展的基础，从古至今，人类对能量与能源的研究从未停止。近期，我国的风力发电技术得到了较大的发展。下列说法正确的是（　　）
A.风能是一种不可再生能源
B.风力发电机可以将机械能转化为电能
C.风能与煤都属于清洁能源
D.风力发电机的能量转化效率能达到
9.下列关于全球变暖的说法正确的是（　　）
A.造成全球变暖的主要原因是等多种温室气体大量排放
B.汽车排放的尾气是造成全球变暖的主要原因
C.温室气体主要是由于大量使用煤炭、石油和天然气产生的
D.太阳能不断地辐射到地球上使地球温度不断升高，导致全球变暖
10.推动“节能减排”工作，有助于实现国家提出的“碳中和、碳达标”的目标。下列做法可取的是（　　）
A.实行垃圾分类回收利用
B.出行时尽量选择驾驶私家车
C.就餐时选择使用一次性餐具
D.大力发展火力发电
11.水是生命之源，保护水资源是每个公民应尽的义务。
（1）如图甲所示为水循环示意图，图中各序号表示水循环中相应的环节，其中③表示 。人们常常通过对地表的改造，影响地球上水循环的过程，我国实施的南水北调工程可以缓解北方的缺水问题，南水北调工程是对水循环环节中的 （选填序号）施加影响。
（2）如图乙是我国东部地区人均水资源拥有量随纬度变化的图像，由图可知我国东部地区人均水资源拥有量的分布规律是 。
（3）想要了解工厂排放的废水对河流水质的影响，需要进行对照比较，如图丙所示的7个可能的水样采集点（箭头表示水流方向），其中最重要的采集点是 （选填字母）。
A.②⑤⑥⑦ B.①②⑤⑦ C.②③④⑥ D.①③④⑦
2024年1月17日搭载天舟七号货运飞船的长征七号遥八运载火箭，在我国文昌航天发射场成功发射，升空之后飞船太阳能帆板顺利展开，请运用物理知识，完成下面小题。
12.火箭发射时产生的大量“白气”是 现象，火箭加速升空过程，燃料燃烧时将内能转化为火箭的 能。
13.太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能帆板的核心部件是太阳能电池，其主要材料为 （选填“半导体”、“纳米”或“超导体”）。
14.我国发射的“天舟二号”货运飞船与“天和”核心舱进行了自主交会对接。对接后若以核心舱为参照物，“天舟二号”货运飞船是 的；发射时使用液态氢作为燃料是因为氢的 大；在太空中还可以用太阳能电池板提供电能，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
15.生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，符合绿色发展理念的能源是 ；请你提出一种为了节约能源的绿色出行方式： （合理即可）。
16.国际热核聚变实验堆（ITER）计划俗称“人造太阳”。“人造太阳”的核聚变原料是地球上储量丰富的氘和氚，同时生成物没有危害，被称为“终极能源”。
(1)“人造太阳”与我国正在运行的核电站获得核能的方式是否相同 ；核能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
(2)在核反应过程中产生的内能不能再自动转化为核能，这说明能量的转化和转移具有 性。
(3)“人造太阳”工作时主要用水进行冷却，这是利用水的 的特点。
17.下表列出了从1973年到1995年世界能源生产的变化情况，利用表中的信息回答下面的问题：
能原 生产的能源单位（1973年） 生产的能源单位（1995年）
煤 1498 2179
天然气 964 1775
水电 107 242
核能 54 646
石油 2730 3228
总能原合计 5353 8070
（1）从1973~1995年，能源总产量是如何变化的？
（2）1973年核能生产占能源总产量的百分之几？
（3）根据能源是否可再生，给能源分类。1995年可再生能源相对世界能源总产量的重要性怎样？
（4）1995年哪一种能源最重要？
（5）分析表中提供的数据，你还有哪些发现？
18.6月5日是世界环境日，人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出，如何合理利用和开发能源，提高能源的利用率，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题。
（1）如图甲为近两个多世纪以来人类能源消耗曲线图，由图可知，自1950年以来，人类能源消耗的情况是 ；
A.显著增长 B.平稳增长 C.稳中有降 D.显著减少
（2）为实现减排目标，国家大力推广风力发电。江苏省沿海地区风力发电项目已全面启动，沿海壮观的风电场即将形成（如图乙）。假如1.2×106kW的风电场项目全面建成之后，所有机组发电1h，可提供多少kW·h的电能？( )这些电能相当于多少千克煤炭完全燃烧所释放出来的能量？( )（煤的热值为3.0×107J/kg，1kW·h=3.6×106J）
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
自主学习
1.(1)化学能；(2)内能；机械能；(3)机械能；(4)电能；(5)电能；(6)机械能；(7)其他形式的能；(8)节约能源；(9)新能源
2.碳达峰；碳中和
课堂练习
1.A
2.A
3.B
4.D
5.C
课后巩固
知识点1：能源结构的变迁
1.机械；内；化学；内；机械
2.能源；茹毛饮血
3.柴薪；辅助动力；蒸汽机；蒸汽；煤炭；内燃机；燃油
4.√
5.(1)化学；内；机械
(2)一次；二次；一次；核能；再生；核
(3)示例：开发新能源时要注重环境保护，避免造成二次污染（合理即可）
知识点2：碳达峰 碳中和
6.物质基础；生活资料；自然
7.A
8.A
9.C
知识点3：能源安全
10.A
11.能源供应；能源清洁
知识点4：新能源战略与绿色发展
12.碳达峰；碳中和；绿色发展
13.二；一
14.B
综合习题
1.D
2.D
3.B
4.D
5.C
6.C
7.D
8.B
9.C
10.A
11.(1)蒸发；①（合理即可）
(2)纬度越高，人均水资源拥有量越少
(3)B
12.液化；机械
13.可再生；半导体
14.静止；热值；可再生
15.太阳能；骑自行车出行（或乘坐公共交通工具等，合理即可）
16.(1)不同；不可再生
(2)方向
(3)比热容大
17.(1)显著增长
(2)约1.01%
(3)可再生能源：水电；不可再生能源：煤、天然气、核能、石油；1995年可再生能源（水电）占比低，重要性较低
(4)石油
(5)示例：核能生产的增长幅度最大；化石能源（煤、石油、天然气）仍占能源生产的主导地位（合理即可）
18.(1)A
(2)1.2×106 kW·h；1.44×105 kg
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)