17．2 核能
1964年10月16日15时（北京时间），中国第一颗原子弹爆炸成功。你知道原子弹为什么会突然放出那么大的能量的呢？随后，1967年6月17日上午8时20分，我国西部地区新疆罗布泊上空，我国第一颗氢弹爆炸试验获得完全的成功，氢弹和原子弹的原理相同吗？
智 能 提 要
问：怎样认识核电站？
答：核电站与其他类的发电厂（如火力发电厂）的不同点，仅仅是汽轮发电机所用蒸汽产生的方法、“烧”的燃料不同而已．
核电站“烧”的核燃料，是只有小手指的大小的核燃料芯块，而它所释放出来的能量就相当于10t优质煤完全燃烧放出的内能．
反应堆工作时释放出大量的内能使水汽化，蒸汽推动汽轮发电机发电，实现了核能向电能的转化，这就是核电站的作用．
问：核电站会像原子弹那样发生爆炸吗？
答：核电站和原子弹都是应用链式反应将核能转变为其他形式的能的装置．不同的是：原子弹对链式反应过程不加控制，在极短的时间内放出巨大的能量，引起威力强大的爆炸；而核电站重的核反应堆是使链式反应在人工控制下缓慢地进行的．
核电站的核燃料重有效成分有铀-235，铀-235同样也是原子弹中的核炸药，那么核电站会不会像原子弹那样爆炸呢？不必担心，绝没有这种可能性！
核电站的核燃料中铀-235的含量约为3%，而原子弹中核炸药中的铀-235含量高达90%以上，正像啤酒和白酒都含有酒精，白酒因酒精含量高可以点燃，而啤酒则因酒精含量低却不能点燃一样．
应该看到，原子弹是一项高科技产品，形成核爆炸有非常严格的条件．原子弹必须用高浓度的铀-235或钚-239作核装料，并以一套精密复杂的系统引爆高能烈性炸药，利用爆炸力在瞬间精确地改变核装料的形状或位置，才能形成不可控制的链式裂变反应，发生核爆炸．这种苛刻的条件，在核电站里是不可能有的．
目前我国所采用的压水型反应堆的设计原理就具有内在安全的特性，更何况核反应堆还有多重的安全保护系统，确保反应堆不会失控．
中 考 撷 要
本节内容也是新课程新增的知识，以前的中考中没有出现过．按照中考新考纲的要求，主要是要了解核能的优点和可能带来的问题．
智 能 拓 展
核能的本质
质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或重新组合是极其困难的．但是，一旦使原子核分裂或聚合，就可能释放出惊人的能量，这就是核能．那么核能是从哪儿来的呢？
在居里夫人发现镭以后不久，物理学家卢瑟福就指出，放射性元素在释放看不见的射线后，会变成别的元素，在这个过程中，原子的质量会有所减轻．那么，这些失踪了的质量到哪里去了呢？大科学家爱因斯坦1905年在提出相对论时指出，物质的质量和能量是同一事物的两种不同形式，质量可以消失，但同时会产生能量．两者之间有一定的定量关系；转化成的能量E等于损失的质量m乘以光速c的平方，即．由于光速是一个非常大的数值，因此极小量的质量变化可以转化为极大的能量，这就是核能的本质．
当较重的原子核发生裂变时会发生质量亏损，损失的质量转换成巨大的能量．例如，1945年在日本广岛上空爆炸的原子弹，重440kg，铀-235含量为45kg，而其中仅有1kg发生核裂变反应，反应中又仅有1g的质量转化成能量，但它的威力却相当于16万吨黄色炸药发生爆炸，瞬间摧毁了整个城市，并造成十几万人当场死亡．
智 能 归 例
题型一 知道核能的概念，知道获得核能的两种途径
例 1 下列关于核能的说法正确的是（ ）
A．物质是由原子构成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能
B．到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变
C．原子弹和氢弹都是利用原子核裂变和聚变的原理制成的
D．自然界只有在人为的条件下才会发生裂变
闯关点拨 核能是人们在近几十年里发现和利用的新能源．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．原子弹则是利用裂变的链式反应中能在极短的时间内释放出巨大能量的原理制成的，而氢弹则是利用轻核的聚变制成的．自然界除了人为的聚变外，太阳和许多恒星内部都进行着大规模的聚变反映，并以光和热的形式将核能辐射出来．
答 选C
例2 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．当原子核内部发生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
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．目前，在核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变
闯关点拨 核反应堆是能够缓慢平稳地释放核在裂变时放出的核能的装置．可见在核电站的反应堆中发生的是可控制的裂变．反应堆中获得内能推动汽轮发电机发电，从而得到电能．目前，受控核聚变正在研究之中，尚未用于核电站发电．
答 选C
题型二 知道核能应用和可能带来的问题
例 一座功率为120万千瓦的核电站，年发电量约为60亿千瓦时．若建一座功率相同的火力发电站，用热值为2.93×107J/kg煤做燃料，化学能转化为电能的整体效率为25%，一年需供应多少吨煤？若每节车厢的装载量为60吨，一列火车由60节车厢组成，需要多少车次才能完成运输任务？
闯关点拨 先将年发电量的单位换算成J，然后根据能量的转化以及煤的热值可求出所需煤的总质量．
解 年发电量60亿千瓦时相当的焦耳数为
．
所需煤的总质量为
．
每列货车的运输量为 60t×60=3.6×103t
所需货车的车次为车次．
智 能 训 练
基础知识训练
1．经过科学家的不懈努力，找到了获取核能的两条途径：_____________和_____________。
（题型一）
2．____________________________________________________________叫裂变。为了有效、和平利用核裂变时所产生的能量，科学家们研制成了_______________，从而使链式反应可以在人工的控制下缓慢进行。核裂变除了可以用于发电外，在军事上还可以做成威力强大的______________。（题型一）
3．________________________________________________________叫聚变。由于聚变必须在极高的温度和压强下进行，所以也叫________________。（题型一）
4．站在阳光下，会感觉到暖洋洋的，这个能量主要来自于_____________，它能够不断地向外放出能量是靠______________。（题型一）
5．受控核聚变的核能作为一种新的能源，具有显著的优点：一是____________________________；二是_____________________________。（题型二）
综合提高训练
1．核电站是利用_______________发电的电站，目前已经的核电站都是利用_________________反应产生的能量来发电的，核电站的主要组成部分是反应堆、___________、____________、发电机等。 （题型二）
2．我国也在不断探索核能发电，并且自行设计制造了核电站。你能说出我国正在使用的一个核电站吗？_________________________。（题型二）
3．在利用核能发电时，是把________________能转化为_______________能。（题型二）
4．关于核能的下列说法中，不正确的是（ ）（题型一）
A．核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的
B．如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会释放出巨大的能量，发生猛烈爆炸
C．氢弹是利用轻核聚变制成的武器
D．原子弹是利用轻核聚变和重核裂变而制成的核武器
5．如图16-1所示是核电站原理的示意图，结合这张图，简要叙述核电站是如何工作的。
（题型二）
6．小明同学学过核能发现：现在建的核
电站是利用核能来发电；而原子弹也是利用核能放出的大量的能量达到摧毁的目的的。它们工作的过程相同吗？它们有什么异同点？（题型二）
7．俄罗斯的切尔诺贝利的核电站事故造成的辐射污染波及了白俄罗斯、俄罗斯及乌克兰的大片领土。各类辐射病、癌症、神经紧张、居民被迫疏散等后斯影响还深深的留在人们的心中。有的同学提出，既然核电站有这么大的危害，就不用建造核电站。你认为这种观点合理吗？提出你的看法。（题型二）
8．到2010年我国核电站的总功率可达3000～5000万千瓦，年发电量可达1500～2500亿千瓦时。如果用煤来发电（设火电站效率为30％）将要用煤多少呢？若一个煤矿每年产煤500万吨，需要多少这样的煤矿？（题型二）
习题解析与链接
基础知识训练 1．重核裂变 轻核聚变
2．比较大的原子核在中子的轰击下变成变成两个中等大小原子核的过程 核反应堆
原子弹
3．质量较小是原子核在超高温下结合成新的原子核的过程 热核反应
4．太阳能 核聚变
5．原料来源更丰富 对环境污染更小
综合提高训练 1．核能 链式 热交换器 汽轮机
2．秦山核电站（大亚湾核电站） 3．核能 电能
4．D
5．核反应堆产生的大量的核能使水汽化变成水蒸气，水蒸气带动汽轮机工作，汽轮机推动发电机发电，实现了核能向电能的转化．
6．它们都是利用链式反应工作的，但核电站的核反应堆中发生的链式反应，是可以控制的，而原子弹爆炸时发生的链式反应，是不加控制的．
7．不合理；看法：只要合理均正确．
8．解： ，煤的热值为，发电要耗煤的质量为，，年发电量为2500亿千瓦时，要用煤，需要每年产煤500万吨的煤矿个数为，个。
核 能
获取途径
裂 变
裂 变
优 缺 点
应 用
应 用
获取途径
由计算可知，核电站在运输量少这方面有突出的优点．
图16-1
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5第17章 能源与可持续发展
17．1 能源家族
中国能源资源的现状是人均能源占有量极低，优质能源资源（石油、天然气等）严重短缺，能源结构不合理。相当长的时间内还得以煤为主，以煤为主要能源有什么优缺点？未来的能源具有什么特征？
智 能 提 要
问：怎样区别能源的种类？
答：（1）辨别一次能源与二次能源的依据．
一次能源是从自然界中直接获得的天然能源．一次能源经过加转换成人们需要的另一种形式的能源叫做二次能源，如电力、蒸汽、焦炭、煤气等．
（2）常规能源和新能源的划分是相对的．
“常规”是通常使用的意思．“新”的含义有两层：一是20世纪中叶以来才被利用；二是以前利用过，现在又有新的利用方式．它们本质的区别是利用时间有差异．当然，随着时间推移和科技的进步，现在的新能源会逐步成为常规能源．例如，石油在19世纪下半叶，是一种了不起的新能源，现在也是常规能源了．又如核能在发展中国家还算新能源，而在发达国家已看成是常规能源了．
（3）可再生能源和不可再生能源都是对一次能源而言的．
我们所讲的“可再生能源”和“不可再生能源”，都是对一次能源而言的，即只有对自然界中现成存在，可直接取用的能源来讲，才能说其是属于“可再生能源”或“不可再生能源”．
（4）注意“煤—煤气”、“核能—核电”、“波浪能、风能与潮汐能”的区别．例如，煤是一次能源，而煤气是经过加工的，是二次能源；又如，波浪能和风能来自于太阳，而潮汐能的形成却与月球的引力有关．
中 考 撷 要
本节内容是新课程新增的知识，以前的中考中涉及较少．本节的内容不多，要求不高．在学习的过程中只要了解能源的分类情况即可，并要注意了解现在开发的新能源．
智 能 拓 展
我国的能源结构特点
我国能源资源的基本特点可概括为六个字：“富煤、贫油、少气”．
从储量看，我国现已探明的能源储量，煤炭约9.5×1012t(其中经济可开采量约1.2×109t)，石油约7.0×1010t（其中可开采量约占），天然气约8.0×1012m3．
从占世界总储量的比例看：我国煤炭储量占世界总储量的11%，石油约占2.4%，天然气仅占1.2%．
据报道，目前我国能源消耗总量已位居世界第二位，约占世界能源消耗总量的11%．2003年，我国能源消耗总量为16.8亿吨标准煤．其中煤炭占67.1%，原油占22.7%，天然气占2.8%，可再生能源占7.3%．由于我国人口众多，人均能源的占有量和消费量均处于较低水平．我国能源消耗以煤为主（我国煤炭消费量每年约占全世界煤炭消耗总量的26.6%，可以称为全球煤炭消费的第一大户，约占我国能源消耗总量的67%，世界平均水平是25%），且能源利用率低．专家预测，在本世纪30年内，煤炭在我国一次能源构成中仍将占主体地位，这种以煤炭为主的能源结构是环境污染的主要原因．
我国作为一个迅速崛起的发展中国家，面临着经济增长和环境保护的双重任务．为了保护环境并实现经济的持续增长，改变能源的生产和消费方式，开发和利用可再生、清洁的能源是必然的选择．
中考典题精析（略）
说明：由于本节内容是新教材新增的内容，以前的中考没有考过，所以该部分内容没有编写．（以下各节相同）
智 能 归 例
题型一 知道什么叫能源，能区分各种能源
例 判断下列说法是否正确？
（1）能量就是能源；
（2）电能是一种二次能源；
（3）石油是一种常规能源．
闯关点拨 能源是提供能量的物质资源．能源的利用过程，实质上是能量的转化和转移过程，但不能说能源就是能量，说法（1）是不正确的．能源的分类方法很多，所谓一次能源和二次能源是按能源是否由自然界直接提供来分的，如煤、石油、草木燃料、风、流水等都是属于一次能源；而电能是一种再造能源，是由自然界提供的能源转化而来的，属于二次能源，所以说法（2）是正确的．所谓常规能源和新能源是按人们发现和利用能源的进程来划分的，石油是人类已经利用多年的一种能源，属常规能源，因而说法（3）也是正确的．
解 （1）错误，（2）（3）正确．
题型二 能区分可再生能源和不可再生能源、一次能源和二次能源
例 下列能源中，属于可再生能源的是（ ）
A．石油 B．水能 C．天然气 D．煤
闯关点拨 所谓不可再生能源是指不可能在短时期内从自然界得到补充的能源，可再生能源是指可以在自然界里源源不断地得到的能源．
析 石油、天然气和煤等化石能源会越用越少，属于不可再生能源；水能属于可再生能源．
答 选B
智 能 训 练
基础知识训练
1．煤、石油、天燃气、水能、风能、太阳能、潮汐能、地热能中，属于新能源的是_____________、______________、______________、____________，其余的是__________________能源。
（题型一）
2．解决能源问题的主要出路是 和利用 能源，特别是 能
和 能．（题型一）
3．下列几个例子中不属于能源的是（ ）（题型一）
A．汽油 B．柴油机 C．流动的水 D．干木柴
4．下列能源中，属于二次能源的是（ ）（题型二）
A．煤 B．汽油 C．太阳能 D．石油
5．下列能源中，属于新能源的是（ ）（题型一）
A．电能 B．煤和石油 C．潮汐能 D．地热能
6．在下列能源中，属于化石能源的是（ ）（题型一）
A．核能、生物质能、水能 B．电能、汽油、柴油
C．太阳能、地热能、风能 D．煤、石油、天然气
综合提高训练
1．下列关于能源的说法正确的是（ ）（题型二）
A．煤、石油是当今人类利用的主要能源，它们是可再生能源
B．天然气是一种清洁的能源，人类可以无尽地开发利用
C．如果大量利用太阳能，可能使太阳能在短期内消耗殆尽
D．水能和风能可以从自然界里得到，是可再生能源
2．现代社会中，尤其是我国使用的能量主要来源于（ ）（题型一）
A．太阳能 B．风能 C．水能 D．燃料燃烧得到的内能
3．节约能源主要的措施是（ ）（题型一）
A．大力开发新能源
B．大量利用太阳能、地热能
C．大量利用水能、风能
D．采用新技术、新设备，更新落后的技术装备
4．如图甲、乙所示为各种能源的名称，填出其交叠区域的能源名称． （题型二）
A可以包括哪些能源？B可以包括哪些能源？
5．小明调查了自己家庭目前的能源使用状况和能源使用的变迁情况．请你帮他完成下表：
表一 上月能源使用状况
名称 主要用途 是否二次能源 是否可再生能源 使用量（填上单位） 单价 总价/元
电能 家用电器、照明 265 0.5元/kW·h
液化气 烧饭做菜 85.2 0.8元/m3
汽油 小汽车用油 126 3.3元/L
太阳能 热水器 / / /
表二 五年前某月能源使用状况
名称 主要用途 是否二次能源 是否可再生能源 使用量（填上单位） 单价 总价/元
电能 家用电器、照明 103 0.6元/kW·h
液化气 燃气热水器 平均1罐/月 40元/罐
煤球 烧饭做菜 平均4块/天 0.15元/块
习题解析与链接
基础知识训练 1．风能 太阳能 潮汐能 地热能 常规
2．开发 利用新 核 太阳
3．B 4．B 5．C、D 6．D
综合提高训练 1．D 2．D 3．D
4．A可以包括太阳能、水能、风能等；B可以包括太阳能．
5． 表一 上月能源使用状况
表二 五年前某月能源使用状况
名称 主要用途 是否二次能源 是否可再生能源 使用量（填上单位） 单价 总价/元
电能 家用电器、照明 是 否 265kW·h 0.5元/kW·h 132.5
液化气 烧饭做菜 是 否 85.2元/m3 0.8元/m3 68.16
汽油 小汽车用油 是 否 126L 3.3元/L 415.8
太阳能 热水器 否 是 / / /
名称 主要用途 是否二次能源 是否可再生能源 使用量（填上单位） 单价 总价/元
电能 家用电器、照明 是 否 103kW·h 0.6元/kW·h 61.8
液化气 燃气热水器 是 否 平均1罐/月 40元/罐 40
煤球 烧饭做菜 否 否 平均4块/天 0.15元/块 18
区别一次能源和二次能源的关键是看其是否经过加工转换．
能源的分类
一次能源和二次能源
可再生能源和不可再生能源
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517．4 能源革命
17．5 能源与可持续发展
人类利用能源经历了哪些过程？第一个过程中能源利用给社会带来了什么进步？
智 能 提 要
问：人类历史上的三次能源革命是什么？它们对人类社会的进步分别起到了什么作用？
答：钻木取火是人类的第一次能源革命，导致了以柴薪作为主要能源的时代；
蒸汽机的发明是人类的第二次能源革命，人类的主要能源变为化石能源，人类从此以机械动力大规模代替人力和畜力；
核能的利用是人类的第三次能源革命，核能正逐步成为常规能源．
问：既然能量是守恒的但为什么还会出现能源危机呢？
答：能量是守恒的，但由于能量的转化和转移是有
方向的， 能源却不是取之不尽、用之不竭的物质，化石能源、核能等是不可再生的能源，现在开采得越多，留给子孙后代的就越少．为了人类的未来，我们必须要节约能源．
问：怎样提高能源的利用率？
答：提高能源的利用率，主要靠科技进步，改进应用能源的技术，常采用以下措施：（1）让燃料充分燃烧；（2）采用保温隔热措施，减小热量的损失；（3）充分利用余热和减少有害摩擦；（4）减少能量转化的中间环节．
问：解决能源问题的主要途径有哪些？未来的理想能源应满足哪些条件？
答：解决能源问题的主要途径是提高能源的利用率节约能源、开发新能源．未来新能源应满足的条件：①贮量丰富；②价格便宜；③技术成熟；④安全清洁．
中 考 撷 要
这部分内容对知识和技能的要求不高，以前的中考很少出现．主要只是让大家了解一些能源的获取和使用、能源的多次利用等方面的知识．重点应放在通过对能源获取的发展史的了解后，建立起一些关爱自然、关注社会发展、将自己的理论知识与生活联系在一起的意识．
智 能 拓 展
水力发电对环境的影响
水库在建造的过程与建成之后，对环境的影响主要包括以下几个方面：
自然方面：巨大的水库可能引起地表的活动，甚至诱发地震．此外，还会引起流域水文上的改变，如下游水位降低或来自上游的泥沙减少等．水库建成后，由于蒸发量大，气候凉爽且较稳定，降雨量减少．
生物方面：对陆生动物而言，水库建成后，可能会造成大量的野生动植物被淹没死亡，甚至全部灭绝．对水生动物而言，水库建成后，由于上游生态环境的改变，会使鱼类受到影响，导致灭绝或种群数量减少．同时，由于上游水域面积的扩大，使某些生物（如钉螺）的栖息地点增加，为一些地区性疾病（如血吸虫病）的蔓延创造了条件．
物理化学性质方面：流入和流出水库的水在颜色和气味等物理化学性质方面发生改变，而且水库中各层水的密度、温度、甚至溶解度等有所不同．深层水的水温低，而且沉积库底的有机物不能充分氧化处于厌氧分解，水体的二氧化碳含量明显增加．
社会经济方面：修建水库可以防洪、发电，也可以改善水的供应和管理，增加农田灌溉，但同时亦有不利之处，如受淹地区城市搬迁、农村移民安置会对社会结构、地区经济发展等产生影响．如果整体、全局计划不周，社会生产和人民生活安排不当，还会引起一系列的社会问题．另外，自然景观和文物古迹的淹没与破坏，更是文化和经济上的一大损失．应当事先制定保护规划和落实保护措施．
智 能 归 例
题型一 知道能量的转化和转移是有方向性的，并认识到节能的重要性
例1 关于能源的利用和节能，下列说法正确的是（ ）
A．根据能量的守恒定律，能源的利用率应该是100%
B．由于能量不会消灭，也不会创生，总是守恒的，所以节约能源意义不大
C．节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关
D．在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失掉
闯关点拨 本题的考查涉及到能量转化的基本规律和可持续发展问题
析 能源的使用在任何情况下都不可能达到理想状态，做到没有任何损失．虽遵从能量守恒定律，但它指的是损失部分和被利用部分总和与原来能源总量相等，所以选项A错；根据能量转化的规律，能量在转化时，在遵循能量转化和守恒定律的同时，能量的转化和转移还具有方向性．在利用能源的过程中总会有一部分能量转化成热散失在周围环境中，这些能量虽然还在自然界中，但却无法转化为其他形式的能，因而很难或无法再利用．所以，能量经转化后，可利用的能，只可能减少，不可能增加，因此节能的意义重大；同时，只有节能意识是不够的，必须利用科技进步提高能源利用率，不断开发新能源，以满足人类社会可持续发展的需要．所以选项B、C错．
答 选D
例2 学习了“能源和能量守恒“的有关知识后，连云港市某班就该市利用和开发能源问题展开了热烈讨论，提出了如下几条建议和设想，其中永远做不到的是（ ）
A． 目前该市利用的能源主要是煤，应着力研究如何使煤充分燃烧以及减少热量损失的措施
B． 正在该市建设的田弯核电站，将解决该市乃至华东地区的电力紧张问题，但在输电过程中能量损失严重．若能用超导体输电，将大大提高输电效率
C． 连云港市位于黄海之滨，应尽早研究开发海洋能
D． 连云港市位于黄海之滨，应发明一种能把海水里的内能全部自行转化成我们所需要的机械功的机器
闯关点拨 能量转化和转移具有方向性，海水里D的内能不可能自行转化成机械能．D选项所提的设想是永远做不到的．
答 选D
题型二 认识到能源消耗对环境的影响，并有环保意识
例1 寒冷的冬天，温室里鲜花盛开。这是因为温室的玻璃允许太阳的热辐射通过却阻止室内热量和水分的散发。从某种意义上说，地球也是一个大温室，大气层的对流层中水蒸气和CO2等气体允许太阳的热辐射通过，阻止地表热量的散发，从而使地表温暖湿润。但是，现在的对流层中CO2的含量增加明显，引起了全球平均气温上升，即“温室效应”。
请你举例谈谈温室效应可能导致哪些变化？结合实际谈一谈如何控制温室效应。
闯关点拨 造成温室效应的主要原因是人类大量燃烧化石能源，所以控制温室效应的最有效方法是减少化石能源的使用量．
答 “温室效应”使原有的平衡失调，会导致冰川熔化，海平面上升；地表水分蒸发加快；加剧土地荒漠化；引起气候变化；影响农作物收成等。
可以采取植树造林；开发和使用新能源；减少煤等燃料的使用量等措施。
例2 乌鲁木齐是全国大气污染最严重的城市之一，每年的10月15日至次年的4月15日，在长达半年的采暖期内，遍布乌市城区和郊区的成千上万台大大小小的锅炉，便同时炉火升腾，每年都要烧掉800万吨煤炭，向天空排放出6万多吨烟尘，9万多吨二氧化硫……分摊到首府200万市民，每人可得到3公斤烟尘、4.5公斤二氧化硫等来自空中的“礼物”，再加上近万辆出租车、公交车排出的尾气……，为此市政府和环保部门付出了很大的努力，出台了许多政策，假如你是环保小卫士，你会提出哪些合理的建议改善这种状况 还首府一片蓝天。（至少答三种）
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________________
闯关点拨 本题是开放题性试题，我们要有保护环境和合理利用能源的意识．
答 ①提高锅炉效率和燃料的利用率． ②集中供暖，减少污染 ③加强消烟除尘设备的改造和使用 ④推广使用气、电、太阳能等清洁能源 ⑤多种树、种草、改变环境．
智 能 训 练
基础知识训练
1．“能源危机”是当今世界各国共同面临的问题。对此，以下措施可行的是（ ）（题型一）
A．人人都要自觉做到节约用水、节约用电，不浪费和人为毁坏物品
B．关闭现有的火力发电站
C．各地都要新建水力和风力发电站
D．停止使用石油资源，而以核能和太阳能取代
2．无锡市近年来城市面貌发生了很大变化，增加了许多绿地，在道路两旁栽种了大量树木，改善了城市环境。下列关于城市绿化作用的说法中，不正确的是 ( ) （题型二）
A. 植物的蒸腾作用，可以调节环境温度
B. 城市绿地面积的增加，可以改善空气质量
C. 在道路两旁栽种树木，可以减小车辆噪声对居民的影响
D．城市绿化后，可以减少工业废气和车辆尾气的排放
3．节约能源，提高能源的利用率，下列措施中可行的有（ ）（题型一）
A．采用新技术、新设备，更新改造落后的技术设备
B．集中供热
C．将家庭固体燃料改用气体燃料
D．不断地开采、开发常规能源
4．为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高效率的是（ ）（题型二）
A．尽量使燃料充分燃烧
B．尽量增加热机的工作时间
C．尽量减少废气带走的热量
D．尽量减少热机部件间的摩擦
综合提高训练
1．电力资源是整个国民经济的命脉。目前，我国城乡主要依靠燃煤供电。
（1）一个年发电量为30亿千瓦时的燃煤发电厂，每年需要燃烧约140万吨的原煤（含煤的质量分数约为1%）。这样发电厂每年约向大气中排放多少SO2？（题型二）
（2）燃煤过程中大量释放的SO2会导致 的出现，而水力发电取源于可再生能源，能减少环境污染。在水力发电的过程中，能量的转化是 。
（3）受大旱等影响，目前水力发电也面临严峻挑战。你知道还有哪些电力资源可以开发利用？请举出两例： 。
2．目前，化石燃料是人类生产、生活的主要能源。随着全球能量使用的增长，化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭。世界各国人民的节能意识正在日趋增强（图16-3是我国的节能标志），科学家也在开发新能源、研制节能产品、提高化学能的转化效率等方面，做着积极的努力。请你回答：
（1）有待继续开发、利用的能源有（至少答3种）：
。
（2）用化学方程式表示出一个由化学能转化为内能的例子：
。
（3）生产、生活中存在着化学能和电能的相互转化。请你举出一个在使用中由化学能转化为电能的例子： 。
（4）氢气具有热值高且 的特点，因此被认为是最清洁的燃料。（题型二）
3．随着人类社会的发展，能源与环境等问题显得日益突出，并引起广泛关注。
（1）目前，我市初中广泛开展的课外兴趣活动，对初中生的创新精神和实践能力的培养起到了积极的作用。某校课外兴趣小组选择“家庭能源消耗”这一问题展开调查与研究。该小组的一位同学从“不同的家庭年煤气消耗量”角度，对该问题进行调查与研究。其理由是①这项调查结合生活实践，便于开展；②掌握不同家庭煤气的消耗的状况，为政府的决策提供依据等。
若你也参加该课外兴趣小组的活动，你将从哪一角度进行调查？简单陈述理由。
时 间 电能表示数/千瓦时
4月6日上午8:00 115.8
4月8日上午10:00 116.3
（2）人们的生产和生活实践活动，产生了大量碳的氧化物和氮的氧化物，造成大气污染，因此新型能源的开发和利用引起了极大的关注。目前氢气最有希望成为未来的理想燃料，氢气作为燃料的主要优点是： 和
（3）在2000年11月《联合国气候变化框架公约》第6次缔约方大会上，发展中国家要求发达国家加强汽车尾气控制，而发达国家却要求发展中国家承担烟尘减排义务，会议最终未达成任何协议。你认为摆脱“发展中国家与发达国家未达成任何协议”这一困境的出路是什么？（题型二）
4．氢气是一种有巨大发展前景的绿色能源，有人设想用电解水的方法制取氢气开发氢能源．回答下列问题：
（1）用电解水的方法制取氢气，实现了由向能的转化．
（2）已知在220V、2A的条件下，通电36min可电解9.9g水，求电解这些水需要的电能是多少？
（3）若氢气的热值为1.43××107J/kg，则电解9.9g水所产生的氢气完全燃烧放出的热量是多少？
（4）根据以上计算，用电解水的方法开发氢能源是否可行？说明理由．
（5）请你提出一种由天然水开发氢能源的设想．（题型二）
习题解析与链接
基础知识训练
1．D 2．D 3．A 4．B
综合提高训练
1．（1）解：设每年向大气中释放SO2的质量为x
煤中含硫的质量为1.4×106×1%=1.4×104吨
S + O2 SO2
32 64
1.4×104吨 x
32：64 = 1.4×104吨 ：x
X=2.8×104吨
答：每年向大气释放SO2约2.8×104吨。
（2）酸雨 势能→动能→电能（或机械能→电能）
（3）风力发电、太阳能发电（或潮汐能发电、天然气发电、核能发电等）
2．（1）核能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、煤、石油、天然气、可燃冰等
（2）C+O2CO2 [开放答案，只要合理即可]
（3）干电池 [开放答案，只要合理即可]
（4）生成物是水，无污染
3．（1）选择角度：不同的家庭年电消耗量；家庭年电消耗量与其收入水平等（与调查问题有关的方案同样正确）
理 由：意义、兴趣、具备一定的研究条件等（理由与选择的方案相关，至少阐明2点，）
（2）无污染 热值大（或答可以用水作原料，来源广泛）
（其它合理答案同样也可）
（3）①西方发达国家是世界汽车生产量和拥有量最多的国家，在治理汽车尾气污染方面，理应承担更多的责任与义务；②建设新的国际政治经济秩序，发展中国家与发达国家就可持续发展达成共识；③使用新的环保节能型能源代替汽油和煤炭，从而解决汽车尾气和烟尘排放问题；④在新科技革命的条件下，走共同的可持续发展道路。（其它合理答案同样正确）
4．（1）电能 化学
（2）
（3）1.57×105J
（4）不可行．因为用清洁的电能电解水制取的氢气，完全燃烧后产生的热量Q远小于所用电能W．
（5）寻找有效的催化剂，利用太阳能分解水，得到氢气．
能源与社会
三次能源革命
能源与可持续发展
能量转化和转移的方向性
能源与环境
开发新能源
能源与环境
能源与环境
比如冰箱里的热量不会自动转移到外部，而必须消耗其他的能量（电能）才能把热量转移出来使变相内部变冷．
本题要求学生根据本地情况，运用所学物理知识，对本市的能源情况进行评价与提出建议，有利于激发学生关心家乡发展的责任心，体现了“情感态度和价值观”目标．
图16-3
PAGE
517．3 太阳能
如图16-2太阳是一个大“火球”，它的能量是从何而来的呢？地球上的物体在太阳的照射下繁衍生息，自然界有利用太阳能的实例吗？
智 能 提 要
问：太阳能有哪些优点？
答：太阳能的主要优点：十分巨大，供应时间长久，分布广阔，获取方便，使用安全，无污染等．
问：人类直接利用太阳能有哪些途径？
答：人类直接利用太阳能有两条途径：一是把太阳能转化为内能以供利用；二是通过光电转换装置把太阳能直接转化为电能，但太阳能转换效率低，太阳能虽然巨大，但太分散，由于地球自转、气候、季节等因素太阳能功率变化大，不稳定，这些都给广泛利用太阳能带来困难，只要我们不断努力，太阳能的直接利用将会不断 有新的进展，随着科学技术的进步，应用也将越来越广泛．太阳能将会成为人类的重要能源之一．
问：为什么说，太阳能是人类未来的理想能源？
答：由于煤炭、石油等资源日益减少，利用这些资源又对环境造成污染，因此人们十分重视对太阳能的利用，并积极探索各种利用太阳能的方式．地球所接受的太阳能，平均每平方米为1.353kW，这就是所谓的“太阳常量”．也就是说，太阳每秒照射到地球上的能量约为燃烧5×106t煤的能量．地球每年所接收的太阳能至少有6×1017kW·h，相当于燃烧74万亿吨标准煤所释放的能量．可见利用太阳能的潜力很大，而且开发太阳能不污染环境．太阳能将成为未来能源的主流，这已成为人们的共识．怎样有效地利用太阳所赋予的能量，使其成为本世纪的一大可利用能源，是新能源开发 中的一个重要课题．
中 考 撷 要
本节对知识和技能的要求不高，以前的中考中很少出现．主要只是让大家了解一些与太阳能相关的科普知识．重点应放在通过对太阳能的应用的了解后，建立起一些关爱自然、参与社会实践的意识．
智 能 拓 展
有趣的生物力能学
尽管生命是自然界的高级运动形式，也仍然在自然界三个量（质量、能量和信息）综合运动的表现．自然界所发生的一切运动，都伴随着能量的变化，生命过程也不例外．机体生活在一定的环境之中，它必须不断地从外界获得能量，才能维持生命和进行必要的生命过程，这是能量的吸收；把从外界所吸收的能量转变成为适于在体内储存的能量形式，这是能量的储存；在合适的条件下，被吸收的能量将在体内转移到需要能量来启动某种反应的部位，这种过程就是能量的转移．
被吸收或转移的能量在生命过程种经常发生能量形式的变．例如，肌肉收缩时，化学能转变为机械能而做功；光合作用中光能转变为化学能；视觉过程中光能转变为电能而产生视觉，这些都是能量的转化和利用．
生物力能学的研究可以从两个不同的角度进行，即宏观的角度和微观的角度．宏观的生物力能学从整个体系的能量形式和变化进行研究，而不追究体系本身结构的变化细节．微观的生物力能学把能量状态及变化和分子的结构于运动结合在一起，具体研究能量从吸收到利用的全过程，这类研究对于弄清一个具体体系中的能量传递过程具有重要意义．
太阳能电池的开发
太阳能电池是一种有效地稀收太阳能辐射并使之转化为电能的半导体电子器件。下面介绍北京太阳能光电研究中心对太阳能电池的研究情况．晶体硅高效太阳电池和多晶硅薄膜太阳电池的研究开发以及研究成果向产业化转化。
⑴高效晶体硅太阳电池
光电中心高效晶体硅太阳电池研究开发项目有钝化发射区太阳电池(PESC)、埋栅太阳电池(BCSC)及多晶硅太阳电池。
钝化发射区太阳电池(PESC)光电中心研究钝化发射区太阳电池(PESC)的基本目的是探索影响电池效率的各种机制，为降低太阳电池成本提供理论和工艺依据，推动太阳电池理论的发展。实验中采用的材料为区熔(FZ)、p-型(掺硼)[100]单晶硅，电阻率0．2～1．2cm，厚度t=280～350m，双面抛光。电池工艺包括正面倒金字塔织构化、前后表面钝化、制备选择性发射区、减反射表面、背场、前后金属接触等。目前电池达到的水平见表1。
表1 PESC的电池的性能（测试条件AM1.5，25℃）
Vco(mV) Jsc(mA/cm2) FF (%) A(cm2) 测试单位
656.1 37.4 0.806 19.79 4.04 北京市太阳能研究所
*Voc 开路电压，Jsc 短路电流密度，FF 填充因子， 转换效率，A 太阳电池面积
⑵多晶硅薄膜太阳电池
多晶硅薄膜太阳电池既具有体材料晶体硅电池性能稳定、工艺成熟和高效的优点，又有大幅度减少材料用量从而大幅度降低成本的潜力，因而成为目前光伏界的研究热点。
光电中心采用快速热化学气相沉积(RTCVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)和a-Si／uc-Si迭层电池等不同工艺对多晶硅薄膜太阳电池进行了研究。RTCVD多晶硅薄膜SiH2C12或SiCl4为原料气体在石英管反应室内沉积而成。研究工作初期，以重掺杂非活性硅为衬底。
智 能 归 例
题型一 知道人们利用太阳能的方式
例 人们利用太阳能共有________种渠道，其中太阳能被直接利用的有________种方式，即太阳能转化为___________，如___________；太阳能转化为__________，如_______；太阳能转化为_________，如___________。
闯关点拨 太阳是一个巨大的天然能源，人类时刻离不开它，利用太阳能主要有四种渠道，其中被直接就有三种：太阳能转化为内能，如太阳灶、太阳能热水器等，太阳能转化为电能如太阳能电池；太阳能转化为化学能，如植物通过太阳进行光合作用，生长粮食、水果等为人类提供丰富的食物。
答 四，三，内能，太阳能热水器，电能，太阳能电池，化学能，植物进行光合作用。
题型二 通过实例，了解利用太阳能的优点
例 杨洋同学家原来是用液化石油气烧水的(每天至少用65℃的热水100kg)，参加“探究性学习”活动后，在老师的指导和同学们的帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器.这台热水器6月份平均每天可将100kg水从15℃升高到65℃.
(1)若液化石油气的热值为8.0×107J/kg，改用太阳能热水器后，6月份平均每天可节约液化石油气多少千克？[液化石油气燃烧放热的70%被水吸收，C水=4.2×103J/(kg·℃)]
(2)使用太阳能热水器比使用燃料烧水，除了节约能源外，还有哪些优点？(至少写出两点)
闯关点拨 先根据热量的计算公式求出水所需吸收的热量，然后根据效率和热值算出所需燃烧的液化石油气的质量，即为节约的液化石油气．
解 (1)Q吸=Cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(65℃-15℃) =2.1×107J
由题意得
=0.375kg
(2)优点有：①无污染 ②安全 ③光能取之不尽
说明：此问答案多种，只要回答合理均正确.
智 能 训 练
基础知识训练
1．关于太阳能的转化：太阳把空气和地面晒热，太阳能转化为________，晒热的空气上升，空气流动形成风，又转化为_________；太阳使地面上一部分水蒸发，蒸发的水汽升空形成云，云又以雨雪等形式落下，流入江河，太阳能转化为_________；植物吸收太阳能，进行光合作用，太阳能转化为__________，植物被动物吃掉，又转化为动物的_______。（题型一）
2．地球上的能量很大一部分来自于太阳能，利用太阳能的过程就是把太阳能转化为其它形式能的过程，现在主要利用太阳能的三种方式是_________________、_________________、___________________。（题型一）
3．下列能源中，不来源于太阳能的是（ ）（题型一）
A．石油 B．天然气 C．江河水流能 D．核能
4．太阳能来自于（ ）（题型一）
A．反射其它恒星的能量 B．裂变 C．链式反应 D．聚变
综合提高训练
1．人类利用太阳能的过程就是把太阳能转化为其它形式能的过程。如太阳能热水器是把太阳能转化为______________能；在太空运动的卫星它们的能源是靠太阳能电池板提供的，太阳能电池板是把太阳能转化为_____________能的装置；树在阳光的照射下把太阳能转化为___________能。（题型一）
2．有一些新闻媒体上，经常会看到房地产开发商关于阳光权的争论，主要是开发商在开发楼盘时侵占了当地居民直接使用________________的权利。 （题型一）
3．太阳能电池有哪些用途？（题型二）
4．现在社会大力提倡使用太阳能，但是太阳能还并没有被大量使用。据你了解，现在利用太阳能没有被大量使用的主要问题是什么？（题型二）
5．某同学自制了一个太阳能照明灯，当把太阳能电池板放到太阳下时，可以给灯充电，充电时的电压为6V，电流为80mA，则充电时的功率为多少W？如果充5h的电，可以供6V 3W的灯泡正常工作多长时间？ （题型二）
6．有一种太阳能热水器，接收太阳能的15根真空管总有效面积约为1.35m2，能把接收到太阳能的50%转变为水的内能，如果每平方米的面积在1h内得到的太阳能平均为3.6×106J，每天接收太阳能的时间以10h计算，则可以将质量100kg、初温为20℃的水加热到多少℃？（题型二）
7．阅读短文，回答短文后的问题．
储存太阳能的池塘
19世纪末，在罗马尼亚特兰西瓦地区，一名医生发现了一个奇怪的小湖．这个小湖一到冬天，湖面就结成冰，而湖底深处的温度却高达60℃．
这种热水湖的怪现象引起了许多科学家的好奇，他们取来湖水化验，发现这是一个咸水湖，而且不同深度的水含盐量不一样，即湖底的水中含盐量较高，密度大，而湖面则含盐量低，接近于淡水．
原来，淡水湖在白天经太阳晒后，夜晚会将积蓄的热量散发掉，即表面的湖水先冷却，密度就增大而下沉，下面的水温度高，相对来说密度小，热水就上浮，并把热量散发掉，这样循环的结果，湖水上下温度就逐渐趋同．而咸水湖则不同，表面的水即使温度下降也不下沉，因为下层湖水的含盐量高，密度大，不会上浮，这样，湖底的热量就带不到湖面．因此，咸水湖被太阳晒久了，就将太阳能储存起来，湖底的温度会越来越高．
（1）比较并简述咸水湖和淡水湖吸收太阳能后，上、下水温分布的特点．
（2）如果你想自制一个储存太阳能的水池，且希望尽可能储存太阳能，从上述事例你会得到什么启发？
习题解析与链接
基础知识训练
1．内能 机械能（或“风的动能”） 机械能（或“水的重力势能和动能”） 化学能 化学能
2．太阳能转化为内能 太阳能转化为电能 太阳能转化为化学能
3．D 4．D
综合提高训练 1．内 电 化学 2．太阳能
3．解：太阳能电池用途相当的广泛，天上的人造卫星所需能量由太阳能电池供给，有太阳时可产生电能，用不完的贮藏在蓄电池里，当见不着太阳时再释放出来，太阳能电池可作航标灯、铁路信号灯，在很少有人去的地方，用起来方便。还有用太阳能电池作能源的汽车，因为价格高，现在还在实验阶段。还有人设计住房，房内所有能源皆用太阳能供给。
4．因为太阳能有强度弱、不稳定、不连续等缺点．
5．解：充电时的功率：
充电5h储存的电能
可供灯泡正常工作的时间
6．解：每天水吸收的热量：
水升高的温度
水的末温t=t0+△t=20℃+57.9℃=77.9℃
答：可以将水加热到77.9℃．
7．（1）淡水湖吸收太阳能后，由于对流，上下温度就逐渐趋同；而咸水湖则不同，会将太阳能储存起来，湖底的温度会越来越高 （2）用咸水（盐水）作为储存太阳能的水池效果较好
太阳能
特 点
来源（能量的转化）
利 用 途 径
图16-2
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