22.1 能源

6.能源
能源是能够提供能量的物质资源。通过本节的学习清楚能源的分类及核能、太阳能的相关问题。
【题文1】最近国家出台了许多有关新能源开发与利用的政策，以保护环境．下列各组
能源中，均为不可再生能源的是（　　）
A．核能、水能、天然气
B．太阳能、地热能、石油
C．电能、地热能、风能
解析：
A、核能、天然气是不可再生能源，水能是可再生能源，故A错误；
B、石油是不可再生能源，太阳能、地热能是可再生能源，故B错误；
C、电能是二次能源，由其它能量转化而来，地热能、风能是可再生能源，故C错误；
D、煤、石油、天然气都是不可再生能源，故D正确；
答案:D
【题文2】2011年我国核能技术取得重大
( http: / / www.21cnjy.com )突破，铀利用率提升60倍．我国已经探明的铀资源从大约只能使用50年到70年变成了足够用上3000年．关于核能的获得，下列说法中正确的是（　　）
A．核反应堆是原子核裂变时，在极短时间内释放出大量核能的装置
B．在核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变
C．核电站是使核能转化为内能，再通过汽轮发电机转化为电能的装置
D．当原子核内部变化时会释放出巨大的能量，核裂变和核聚变是获得核能的两种方式
解析：核能是人们在近几十年里发现和利用的新
( http: / / www.21cnjy.com )能源，虽然各种物质的原子里都有原子核，但在通常情况下并不能释放能量，只有当原子核发生改变--裂变和聚变时才伴随巨大的能量变化．核电站和原子弹都是利用裂变的链式反应释放出巨大能量的原理制成的，其中在核电站中链式反应的速度和规模是人为控制的，而原子弹的裂变过程是不加控制的；氢弹是利用轻核的聚变制成的，目前还不能实现人为控制反应速度．
A、核反应堆是利用原子核裂变的链式反应产生的能量，其过程是可控的，因此不是极短时间内释放出大量内能，故A错误；
B、在核电站的反应堆中发生的是可控核裂变，这种反应称为链式反应，故B错误；
C、核电站发电的过程是将核裂变产生的核能转化为内能，再通过汽轮发电机转化为电能，故C正确；
D、目前人类利用核能的两种方式是核裂变和核聚变，即是利用了原子核内部发生变化时释放出的巨大的能量，故D正确
答案：CD
【题文3】人类利用太阳能的实质，是将太阳能
( http: / / www.21cnjy.com )转化为其他形式的能量．如图画出了太阳能三种转化的方框图．其中椭圆表示转化的装置或物体，菱形表示由太阳能所转化的另一种能量形式．请在图中的三个空白处填入相关的文字．
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解析：
光热转换是指把太阳能转化为内能，比如太阳能热水器可以通过光热转换把太阳能转化为水的内能．
光电转换是指把太阳能转化为电能，比如太阳能电池可以把太阳能转化为电能．
光化转换是指把太阳能转化为化学能，比如绿色植物的生长是将太阳能转化为化学能储存在体内．
答案：
阳能电池
②进行光合作用的植物
③内能
【总结】
1能源的分类
一次能源
可再生能源
水能、生物质能
太阳能、风能、地热能、潮汐能
不可再生能源
煤、石油、天然气、核能
二次能源
煤气、电能、酒精、汽油、柴油、液化石油气、沼气
同一能源可属于不同的能源类型，例如。水能既属于一次能源，也属于可再生能源，还属于常规能源，这是因为划分的角度不同。
从其产生的方式可分为一次能源和二次能源。
①一次能源：从自然界直接获取的能源叫一次能源，如水能、风能、太阳能。
②二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源，
如电能。
从能源是否可再生的角度可分为可再生能源和不可再生能源。
①可再生能源：可以在自然界里源源不断地得到的能源，如水能、风能、生物质能。
②不可再生能源：越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充的能源，如化石能源、核能
根据能源利用的早晚，又可把能源分为常规能源和新能源。
①常规能源：如煤、石油、天然气等人类已经利用了多年的能源叫常规能源。
②新能源：核能、太阳能、地热能是人类近期利用的能源，称为新能源
按生成年代分为化石能源和生物质能。
①化石能源：像煤、石油、天然气，是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。
②生物质能：由生命物质提供的能量称为生物质能，如木材、草类、肉类等。
2核能
（1）核能：质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，一旦使原子分裂或聚合，就可能释放出惊人的能量，这就是核能
（2）核裂变：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应称为核裂变。
应用：原子弹、核电站的能量都来源于核裂变。
（3）核聚变：较轻的原子核结合称为较重的原子核的一种反应。
应用：氢弹是利用核聚变原理制造的已汇总威力比原子弹还要大的核武器。
（4）核电站
①构成：核反应堆是产生核反应的装置，是核电站的核心。核反应堆一般由铀棒（核材料）、减速剂、控制棒、冷却剂、热交换器和屏蔽物（水泥）等组成。
②原理：核材料在反应堆内部
( http: / / www.21cnjy.com )发生核反应产生内能；用石墨或其他材料制成的减速剂使核反应产生的中子减速以提高很裂变的效率；控制棒的下部为阻挡中子的材料，用来控制链式反映的速度，如果希望加快反应速度就把控制棒拉出来一点，希望降低反应速度咋推进控制棒；冷却剂在反应堆中循环以将热量带入热交换器；水在热交换器中被加热成为蒸汽并输出用于推动汽轮机，再带动发电机发电。
③能量转换：核能----水和水蒸气的内能----蒸汽机的机械能----电能
3.太阳能
利用太阳能的三种方式
太阳能转化为内能
太阳能热水器
太阳能转化为电能
太阳能电池
太阳能转化为化学能
植物进行光合作用
太阳能的
优点
完全清洁、无污染、并且取之不尽、用之不竭
太阳能的
缺点
太阳能太分散，收集和转换系统过于庞大，因而造价高；随气候、季节变化，不稳定，转换率低
【练习题】
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.下列能源属于不可再生能源的是（　　）
A.风能
B.水能
C.太阳能
D.核能
3.为解决能源危机,实现可持续发展,开
( http: / / www.21cnjy.com )发利用新能源是当务之急,太阳能是一种新能源,它属于________(填“可再生”或“不可再生”)能源;核电站是利用核能(新能源)发电的,目前核电站的核反应堆中发生的是人工可以控制的核________(填“聚变”或“裂变”).
4.
我市建有全国沿海最大的太阳能电站,太阳能电池将太阳能直接转化为(
)
A.内能
B.化学能
C.电能
D.机械能
5.
在常规化石能源非常紧缺的今天
( http: / / www.21cnjy.com )，核能受到越来越高度的重视，如今美国电力的21%是来自核电．核电站的大体组成如图所示，核材料在原子反应堆中发生核反应产生大量的热能，冷却剂将这些热能带到热交换器将水变成水蒸汽，水蒸气推动蒸汽轮机带动发电机发电，最终实现了核能到电能的转换．
请在下面的空格中填上适当的内容：
（1）核电站是利用核__________，从能源的分类来看，核能是属于_______．（填“一次能源”或“二次能源”）
（2）发电机发电时是让线圈在_________中旋转而产生电流，这种现象在物理学中称之为____现象．
（3）核电站所需的核能是利用原子核_________（填“裂变”或“聚变”）所产生的．该变化是
________．（填“可控”或“不可控”）
（4）如果核电站每年需要50t的核
( http: / / www.21cnjy.com )燃料，而同等规模火电站每年需要6×106t的煤炭．则6×106t的煤炭完全燃烧放出的热量是
_______J
（煤炭的热值为3×107J/kg）．
（5）核电站的核废料具有_______性，对
( http: / / www.21cnjy.com )环境会造成相当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带，同时如何在开发新能源，又注意环境的保护，是人类面临的一大课题．
【参考答案】
A
D
可再生
裂变
C
5.
（1）能
一次能源
（2）磁场
电磁感应
（3）裂变
可控
（4）1.8×1017
（5）放射；
解析：
（1）核电站是利用核能为人类提供服务的，从能源的分类来看，核能是直接从自然界获取的，所以属于一次能源；
（2）发电机发电时是让线圈在磁场中旋转而切割磁感线运动，从而产生感应电流，这就是电磁感应现象；
（3）核电站是利用原子核裂变发生可控链式反应时释放的大量能量来发电的；
（4）6×106t的煤炭完全燃烧放出的热量：
Q=mq=6×109kg×3×107J/kg=1.8×1017J；
（5）核电站的核废料具有放射性，会对环境造成相当大的危害．