【整合】人教版九年级 中考复习第二十二章 能源与可持续发展教案

第二十二章
能源与可持续发展
考点1　能源的分类
能源：为人们提供能量的物质资源。
(1)按转换条件分
一次能源：自然界中天然形成的能源。如____、______、________、太阳能、核能、水能、风能、地热能、海洋能、潮汐能等。
二次能源：由一次能源经人工方法转换来的能源。如煤气、汽油、柴油、电、酒精等等。
(2)按性质分
可再生能源：能重复产生的天然能源。如______能、____能、______能、海洋能、潮汐能等。
不可再生能源：短期内不可重复产生的天然能源。如____、______、________。
考点2　核能
(1)原子的结构
原子由__________和__________组成，原子核由质子和中子构成，质子带一个单位正电荷，中子不带电。
(2)核能
原子核在发生改变时会释放出巨大的能量——
( http: / / www.21cnjy.com )核能，又称原子能。获得核能有两种途径：一种是由原子核的裂变释放出的______能；另一种是原子核的聚变释放出的______能。
(3)核裂变
核裂变是指一个重原子核分裂成两个或多个中等质量的原子核，引起链式反应，从而释放出巨大的能量的过程。1
kg铀235全部裂变放出的能量相当于2
500
t
标准煤完全燃烧放出的能量。
(4)核聚变
轻原子核结合成较重原子核的现象叫聚变，聚变时也会放出巨大的核能。
(5)核能的利用
核反应堆：核电站的核心装置。
反应：核裂变链式反应。
核燃料：低浓度铀或天然铀。
能的转化：____能→____能→______能→____能。
考点3　太阳能及其利用
太阳能的优点。如：普遍，不需要开采和运输，______、__________等。
直接利用太阳能有两种途径：
把太阳能转化为______以供应用。如太阳炉、太阳能热水器、太阳能发电站。
通过光电转换装置把太阳能直接转化为______。如太阳能电池。
考点4　能源与可持续发展
21世纪的能源趋势
21世纪的能源趋势有以下特点：①由于世界人
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能源消耗对环境的影响
人类在耗用各种能源时，不可避免地对环境造成
( http: / / www.21cnjy.com )了影响：大量燃烧化石能源势必造成__________和__________的加剧；欠发达国家对柴薪能源的过分依靠，加剧了水土流失和沙漠化。
未来的理想能源
(1)未来的理想能源必须满足的条件
第一，必须__________，可以保证长期使用；第二，必须__________，可以保证多数人用得起；第三，相关技术必须______，可以保证大规模使用；第四，必须足够______、______，可以保证不会严重影响环境。
(2)未来可能广泛利用的能源
主要有：______能、____能(可控核聚变)、______能、______能、________等。
自主测试
1．地球内部蕴藏着石油、煤、天然气等物
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2．如图为核电站发电流程图。在核电站发电过程中，能量转化的先后顺序是(　　)
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A．核能，化学能，机械能，电能
B．核能，机械能，内能，电能
C．核能，内能，机械能，电能
D．核能，内能，化学能，电能
3．利用太阳能的方式之一是用太阳电池把______能转化成______能；另一种方式是用集热器加热。从改变物体内能的途径来看，太阳能热水器是通过________来增加水的内能，一台太阳能热水器储有300
kg的水，若水温从20
℃升到70
℃，这些水吸收了________J的热量。〔水的比热容4.2×103
J/(kg·℃)〕
4．如图所示是太阳能LED照明路灯
( http: / / www.21cnjy.com )，它主要由太阳能电池板、LED灯头等部分构成。LED是一种发光二极管，通过电流可以把电能直接转化成______能。太阳能清洁无污染，是在太阳内部氢原子核发生______(选填“裂变”或“聚变”)时释放出的核能。
重难突破
1．巧解能源的分类问题
对于能源问题，一般考查能源的分类问
( http: / / www.21cnjy.com )题。能源的分类方法很多：按产生方式分为一次能源和二次能源；按时间和开发情况可分为常规能源和新能源。煤、石油、天然气这些化石能源以及核能使用后很难得到补充，属于不可再生能源；风能、水能、太阳能使用后可以得到补充，属于可再生能源。解答此类问题的关键在于牢记定义，正确认识常见能源的分类。
【例1】以下能源属于可再生能源的是(　　)
A．风能　　　B．石油　　　C．煤　　　D．核能
方法归纳
根据不可再生能源和可再生能源的概念进行分析。有些能源越用越少，短期内不可能从自然界得到补充，属于不可再生能源；有些能源可以在自然界中源源不断地得到，属于可再生能源。
2．能源的利用综合题解法探究
以能源为切入点的综合计算问题主要涉及以下几个方面：能源的分类、能量的转化、能源问题、环境污染问题等。以太阳能的利用为载体的综合：一是以太阳能热水器为载体的太阳能的转化、热量公式和电能的综合；二是以太阳能电池的应用为载体的光电转换。电学和力学的综合，主要运用热量公式Q＝cmΔt、W＝Pt、功的公式W＝Fs和效率公式η＝×100%或η＝×100%求解。
【例2】
使用太阳能汽车是开发新能源的途径之一。有一款太阳能汽车，太阳光照射到该车电池板上的总功率为8×103
W时，电池产生的电压是120
V，该电压对车上电动机提供的电流是10
A。问：
(1)此时电动机每分钟消耗的电能是多少焦耳？
(2)电动机线圈的电阻为4
Ω，这种情况下，太阳能汽车将太阳能转化为电动机机械能的效率多大？(机械摩擦忽略不计)
(3)使用太阳能有许多优点，但也有不足之处。请你写出使用太阳能的优点和不足之处各一点。
方法归纳
能源的效率问题，关键是分清哪是有效利用的能量，哪是总能量。
易错剖析：易错点　能量转化和转移的方向性与能量守恒的关系
【例3】
下列说法正确的是(　　)
A．既然能量是守恒的，那么任何能量我们都可以利用
B．能量是守恒的，所以我们有用不尽的能量
C．在能量的转化和转移过程中，虽然能量的总量保持不变，但有些能量却是无法利用的
D．以上说法都不对
经典考题
1．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱。关于能源、信息和材料，下列说法正确的是(　　)
A．太阳能是不可再生能源
B．雷达是利用电磁波进行定位和导航的
C．卫星通信、移动通信是利用超声波传递信息
D．LED灯的核心元件发光二极管是由超导材料制成的
2．
“低碳生活”是指减少能源消耗、节约资源
( http: / / www.21cnjy.com )，从而降低二氧化碳排放，保护环境，“低碳生活”让我们生活更美好。下列符合“低碳生活”这一主题的做法是(　　)
A．用一次性塑料袋代替布袋购物
B．使用一次性筷子，讲究公共卫生
C．大力发展风力发电，减少火力发电
D．增加私家车用量，提高生活质量
3．下列有关能量转化或转移的说法中正确的是(　　)
A．电动机通过热传递的方式将电能转化为机械能
B．古人钻木取火是通过做功将机械能转化为内能
C．内燃机是通过做功的方式将机械能转化为内能
D．冷天搓手感到手掌发热，这是通过热传递的方式将机械能转移为内能
4．
“神舟”八号和“天宫
( http: / / www.21cnjy.com )”一号第一场成功对接，“天宫”一号两侧太阳能电池板将太阳能转化为电能。太阳能属于________________(选填“可再生能源”或“不可再生能源”)。
5．
广深高铁与武广高铁
( http: / / www.21cnjy.com )连线运营。已知高铁列车行驶的速度约为350
km/h，从株洲乘高铁列车直达深圳只需3
h，则株洲与深圳的距离约为________km。高铁列车行驶时由电网供电，把电能转化为__________能。
6．如图所示是娄底珠山公园的太阳能路灯
( http: / / www.21cnjy.com )，灯杆顶端是太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明。若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板上的能量为2.7×107
J，这些能量经转化后，可供额定功率为30
W的路灯正常工作70
h，那么该太阳能路灯的能量转化效率是______%。
预测试题
1．下列能源中属于可再生能源的是(　　)
A．太阳能　　　B．石油
C．天然气
D．煤炭
2．关于能源的利用，下列说法正确的是(　　)
A．大量使用石油产品会造成大气污染，所以应该停止开采石油
B．和平利用核能特别要注意防止核泄漏，以免造成环境污染
C．修筑拦河坝建造水电站利用水能发电，有百利而无一害
D．天然气是一种清洁能源，人类可以无穷无尽地开发
3．下列关于放射现象、原子核和核能的说法中，正确的是(　　)
A．通过对放射现象的研究，物理学家确认，原子核由质子和电子组成
B．放射性有着广泛的应用，但是强剂量或长时间的辐射对人体有害
C．目前的核电站是利用核聚变释放的核能来发电的
D．核聚变的原料“铀”在地球上的储量非常有限
4．福州江滨大道缤纷园入口处，安装了两
( http: / / www.21cnjy.com )盏“风光互补”景观节能灯，如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能灯的设计解释合理的是(　　)
A．太阳能电池板是将太阳能转化为电能
B．小风扇是用来给太阳能电池板散热的
C．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能
D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能
5．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱。关于能源、信息和材料，下列说法错误的是(　　)
A．在倡导“节能环保”“低碳生活”的今天，人类特别重视太阳能的利用
B．超导材料可应用于电饭锅和远距离输电线
C．卫星导航在传递信息过程中主要依靠电磁波
D．光纤具有抗干扰、信号衰减小的特点，适用于远距离、大容量信息传输
6．在石油、木柴、太阳能中，有可能成为今后的理想能源的是____，大量耗用会造成水土流失和沙漠化的是______。
7．目前释放核能的方式有两种：一是使原子核裂变，二是使原子核______。1938年，科学家首次用________(选填“电子”“中子”或“质子”)轰击比较大的原子核，使其发生裂变，变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。1
kg铀全部裂变释放的能量超过2
000
t煤完全燃烧时释放的能量。如果煤的热值3×109
J/kg，那么1
kg铀全部裂变释放的能量至少为________
J。
8．为发展“低碳”经济，很多地区采
( http: / / www.21cnjy.com )用风力发电。风能属于__________能源(选填“可再生”或“不可再生”)；若风力发电机一天发电7.2×109
J，这相当于完全燃烧________kg的煤放出的热量。(煤的热值为3×107
J/kg)
第二十二章
能源与可持续发展
【例1】解析：煤炭、石油、天然气等化石能源，能源在使用时越用越少，短期内不可能从自然界得到补充，属于不可再生能源。答案：A
【例2】解析：(1)t＝1
min
＝60
s
W电＝UIt＝120
V×10
A×60
s＝7.2×104
J。
(2)P电＝UI＝120
V×10
A＝1
200
W
P热＝I2R＝(10
A)2×4
Ω＝400
W
P机械＝P电－P热＝1
200
W－400
W＝800
W
η＝×100%＝×100%＝10%。
(3)优点：清洁无污染；取之不尽，用之不竭；不受地域限制等。
缺点：能量密度小；装置占用面积大；成本高
( http: / / www.21cnjy.com )；效率低；获取能量受四季、昼夜、阴晴条件限制等。答案：(1)7.2×104
J　(2)10%
(3)优点：清洁无污染；取之不尽，用
( http: / / www.21cnjy.com )之不竭；不受地域限制等。缺点：能量密度小；装置占用面积大；成本高；效率低；获取能量受四季、昼夜、阴晴条件限制等。
【例3】错解：A或B错因：易错选A或B，以能量守恒为依据，认为各种形式的能量之间可以相互转化，不同物体之间可以发生能量转移，从而得出什么能量都可以利用的错误结论。解析：自然界存在着各种形式的能，能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式能量间相互转化，能量的利用过程就是能量的转化和转移过程，但能量的转移、转化都是有方向性的，不是什么能量都可以利用。答案：C
参考答案
考点1
(1)煤　石油　天然气　(2)太阳　风　水　煤　石油　天然气
考点2
(1)原子核　核外电子　(2)裂变　聚变　(5)核　内　机械　电
考点3
无污染　能量巨大　内能　电能
考点4
化石能源　空气污染　温室效应(1)足够丰富　足够便宜　成熟　安全　清洁
(2)太阳　核　地热　潮汐　可燃冰
自主测试1．解析：石油、煤、天然气等物质会越用越少，不可能在短期内从自然界中得到补充，所以它们属于不可再生能源。答案：不可
2．C　由题图可知，在核电站发电过程中
( http: / / www.21cnjy.com )，首先核能转化为内能，然后内能转化为蒸汽轮机的机械能，最后蒸汽轮机带动发电机转动，由机械能转化为电能。所以正确的选项是C。
3．解析：太阳能电池把太阳能转
( http: / / www.21cnjy.com )化为电能；太阳能热水器是通过热传递的方式增加水的内能；水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103
J/(kg·℃)×300
kg×(70
℃－20
℃)＝6.3×107
J。答案：太阳　电　热传递　6.3×107
4．解析：LED是一种发光二极管，通过电流可以把电能直接转化成光能；在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。答案：光　聚变
经典考题1．B　A项，太阳能能从自然界里源源不断地得到，是可再生能源；B项，雷达就是利用电磁波的发射、传播、反射、接收来工作的；C项，移动电话、卫星通信都是利用电磁波传递信息的；D项，发光二极管是由半导材料制成的。2．C　所谓“低碳生活”就是把生活作息时间中所耗用的能量尽量减少，从而减低二氧化碳的排放量。用一次性塑料袋、使用一次性筷子、增加私家车用量增加了能量的消耗，不符合低碳生活的要求。3．B　电动机工作时，消耗了电能，得到了机械能，是通过做功将电能转化为机械能；人钻木取火是消耗了机械能，得到了内能，是通过做功的方式将机械能转化为内能的；内燃机工作时是将燃料燃烧释放出的内能通过燃气膨胀对外做功，转化成机械能；冷天搓手感到手掌发热，是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能。4．答案：可再生能源
5．解析：已知高铁列车行驶的速度和所用
( http: / / www.21cnjy.com )的时间，利用s＝vt得出s＝vt＝350
km/h×3
h＝1
050
km；高铁列车行驶时由电网供电，因此消耗了电能，但是列车高速行驶，得到了机械能，把电能转化为了机械能。答案：1
050　机械
6．解析：路灯的额定功率是30
W，工作的时间是t＝70
h＝2.52×105
s，所以路灯消耗的电能为：W＝Pt＝30
W×2.52×105
s＝7.56×106
J；
太阳能路灯的能量转化功率为：η＝×100%＝×100%＝28%。答案：28
预测试题
1．A　石油、天然气和煤炭是埋藏在地下的动植物遗体经千百万年地质变化而形成的，不可能在短期内得到补充，属于不可再生能源，而太阳能是可再生能源，A选项正确。
2．B　石油现在还是主要的能源，选项A中停止开采石油不合理，可以节能减排提高能源的利用率或使用新能源；水电站也有其不利的一面，如生态环境等会受影响；天然气属于不可再生能源，因此选项B正确，选项A、C、D均不正确。
3．B　原子核由质子和中子组成，选项A错误
( http: / / www.21cnjy.com )；目前的核电站是利用核裂变释放的核能来发电的，选项C错误；“铀”是核裂变的材料，不是核聚变的材料，选项D错误。选项B中的描述是正确的。
4．A　太阳能电池板将太阳能
( http: / / www.21cnjy.com )转化为电能，故A选项正确；“小风扇”是利用风力带动发电机转动，将机械能转化为电能，故B、C选项错误；蓄电池在放电(使用)的过程中将化学能转化为电能，故D选项错误。
5．B　超导材料是指当温度降到很低时，
( http: / / www.21cnjy.com )电阻变为零的材料，用超导材料做远距离输电导线，可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。电饭锅是利用电流的热效应来工作的，如果电阻变为零，电饭锅就不能工作了，所以超导材料不能用于电饭锅。因此选项B的描述是错误的。
6．解析：太阳能来源广泛，取之不尽，用之不竭，会成为今后的理想能源；而大量耗用木柴会造成水土流失和沙漠化。答案：太阳能　木柴
7．解析：人类目前获取核能的途径有两种：一是重原子核的裂变，二是轻原子核的聚变，重原子核的裂变需要用中子轰击原子核，发生链式反应，产生巨大的能量，根据题中提供的等量关系可知1
kg铀全部裂变释放的能量至少为：Q＝mq＝2×106
kg×3×109
J/kg＝6×1015
J。答案：聚变　中子　6×1015
8．解析：风能能够源源不断地产生，属于可再生能源，根据燃料燃烧放出热量的公式Q＝mq可得m＝＝＝240
kg。答案：可再生　240