第三章 第五、六节
一、选择题：在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～9题有多项符合题目要求．
1．下列属于新型能源，又是可再生能源的是( )
A．太阳能 B．石油
C．天然气 D．核能
【答案】A
2．关于能源的开发和利用，下列观点不正确的是( )
A．能源是有限的，无节制地利用能源，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的
C．能源的开发和利用，必须同时加强对环境保护
D．不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的主要途径
【答案】B [能量是守恒的，但由于能量的耗散，使得能利用的能源越来越少．]
3．(2017年厦门名校模拟)关于能量的转化，下列说法中不正确的是( )
A．水力发电机把机械能转化为电能
B．太阳能电池把太阳能转化为内能
C．洗衣机把电能转化为机械能
D．燃气热水器把化学能转化为水的内能
【答案】B [水力发电机把水的机械能转化为电能，故A正确；太阳能电池把太阳能转化为电能，故B错误；洗衣机把电能转化为机械能，故C正确；燃气热水器把化学能转化为水的内能，故D正确．本题选错误的，故选B．]
4．(2018年安徽模拟)煤、石油、天然气和生物资源的能量作为能源的共同特点是( )
A．可再生能源，取之不尽，用之不竭
B．不可再生能源，用一点，少一点
C．来自太阳辐射的能量
D．污染环境的能源
【答案】C [煤、石油、天然气是常规能源，生物资源是可再生能源，它们的共同特点是来自太阳辐射的能量，故选C．]
5．以下说法正确的是( )
A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
B．汽油是一种清洁能源
C．水能是可再生能源
D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的
【答案】AC [煤、石油、天然气等是动植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，A正确；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，B错误；水能是可再生能源，C正确；煤、石油等存量是有限的，是不可再生能源，D错误．]
6．下列对能量降退的理解正确的是( )
A．能量降退说明能量在不断减少
B．能量降退遵守能量守恒定律
C．能量降退说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失
D．能量降退从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
【答案】BD [能量降退并不违背能量守恒定律，宇宙的能量既没有减少，也没有消失，它只从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错误．]
7．(2018年湖南名校联考)下列叙述中不正确的是( )
A．我国酸雨主要是硫酸型酸雨，原因是煤燃烧以及机动车尾气排放
B．无氟冰箱的使用会使臭氧层受到不同程度的破坏
C．大气中CO2含量的增多是引起温室效应的主要原因
D．能量被使用后就被消灭了，所以要节约能源
E．机动车尾气的温度越高，机动车越节能
【答案】BDE [我国形成酸雨的主要原因是SO2气体，而煤和石油的大量使用就会产生大量的SO2气体，A正确；氟对臭氧层具有破坏作用，使用无氟冰箱是为了保护臭氧层，B错误；CO2的增多导致地球的温度升高，是温室效应的主要原因，C正确；根据能量守恒定律，能量不会被消灭，只是转化成其他的能量而存在，D错误；机动车尾气温度越高，浪费的热量越多，效率越低，E错误．]
8．下列关于能源的说法正确的是( )
A．能源是取之不尽，用之不竭的
B．能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等
C．大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源
D．核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大
【答案】BC [尽管能量守恒，但耗散能量无法重新收集利用，所以能源是有限的，特别是常规能源，A错，B对；常规能源的利用比新能源核能的利用对环境影响大，C对，D错．]
9．氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢做能源的燃料电池汽车备受青睐．我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进．氢能具有的优点包括( )
A．原料来源广 B．易燃烧、热值高
C．储存方便 D．制备工艺廉价易行
【答案】AB [氢能是易燃烧、热值高，原料来源广；但储存难、制备成本高，故A、B正确．]
二、非选择题
10．(1)远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃．随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法．“钻木取火”是通过________方式改变物体的内能，把________转变成内能．
(2)CO2气体有个“怪脾气”，它几乎不吸收太阳的短波辐射．大气中CO2浓度增加，能使地表温度因受太阳辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样．因此，大气中二氧化碳气体浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖．
①这种大气中以CO2为主的气体产生的效应称为( )
A．光热效应 B．光电效应
C．光气效应 D．温室效应
②导致大气中CO2浓度增加的主要原因是( )
A．大量植物和生物物种灭绝
B．大量燃料如石油、煤炭、天然气等的燃烧
C．人口剧增，呼出的二氧化碳增多
D．自然因素破坏了地球环境生态平衡
③为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有( )
A．禁止使用煤、石油和天然气
B．开发使用核能、太阳能
C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气
D．植树造林
【答案】(1)做功 机械能 (2)①D ②B ③BD
解析：(1)“钻木”的过程是做功的过程，是把机械能转化为内能的过程；要想“取到火”，必须使温度升高到木头的燃点．
(2)大气中CO2浓度的增加，导致了温室效应；为了缓解这种局面，一方面要尽量少使用煤、石油等常规能源，另一方面要开发利用新能源并植树造林改善环境．
11．(2018年四川名校模拟)“霾”主要指原因不明的因大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象．根据目前的认识，机动车尾气排放、煤炭燃烧和工业生产的燃烧过程中排放的二氧化硫和氮氧化物等是产生霾的主要来源．它会对人的呼吸系统、神经系统等产生影响．将汽车由燃烧汽油、柴油等改为使用电力，是从源头减少“霾”的重要措施．一辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，拥有30多个座位，其电池每次充电仅需3～5个小时，蓄电量可让客车一次性跑500 km，客车时速最高可达180 km.如果客车总质量为9×103 kg.当它在某城市快速公交路面上以v＝90 km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I＝150 A，电压U＝300 V．在此行驶状态下(取g＝10 m/s2)，求：
(1)驱动电机的输入功率；
(2)若驱动电机能够将输入功率的80%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力的大小；
(3)设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积．结合计算结果，简述你对该设想的思考．
(已知太阳辐射的总功率P0＝4×1026 W，太阳到地球的距离r＝1.5×1011 m，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%)
【答案】(1)4.5×104 W (2)1 440 N (3)303 m2 见解析
解析：(1)驱动电机的输入功率为
P电＝IU＝150×300 W＝4.5×104 W.
(2)在匀速行驶时有P机＝0.8P电＝Fv＝fv
f＝＝1 440 N.
(3)设太阳能电池板的面积是S，距太阳中心为r的球面面积为S0＝4πr2
若没有能量损耗，太阳能电池板接收到的太阳能功率为P′，则有P′＝ S
太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为P，有
P＝(1－30%)P′
由于P机＝1.5×103 W
所以电池板面积为S＝
解得S＝303 m2
由于需要的电池板面积过大，实际中无法操作．
课件32张PPT。第五、六节 能源与可持续发展研究性
学习——能源的开发利用与环境保护1．热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程( )
A．都具有方向性 B．只有部分具有方向性
C．没有方向性 D．无法确定
【答案】A
2．下列关于熵的有关说法正确的是( )
A．熵是系统内分子运动有序性的量度
B．一个孤立系统的熵不会减小
C．热力学第二定律也叫做熵减小原理
D．熵值越大代表越有序
【答案】B
3．(2017年绵阳期末)下列有关热力学第二定律的说法正确的是( )
A．气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程
B．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的
C．空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性
D．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小
【答案】B [气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故A错误．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违反了热力学第二定律，是制造不出来的，故B正确．热力学第二定律的内容可以表述为：热量不能自发地由低温物体传到高温物体而不产生其他影响，即只要产生其他影响，热量就能从低温物体传到高温物体，故C错误．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故D错误．故选B．]
4．两个温度不同的物体接触时，热量会自发地从高温物体传向低温物体，直到两者温度相等；一个温度处处相等的物体，不可能自发地变得一部分温度高、另一部分温度低．
怎样从分子热运动的角度解释热传递的这种方向性？
【答案】两个物体温度不同，分子热运动的平均动能不同，一个物体分子平均动能大，另一个物体分子平均动能小，总体上看，分子热运动的分布较为有序，能量适当集中，而热量由高温物体传到低温物体的过程中，能量变得分散和退降，分子热运动的分布较为无序．由于一切自然过程总是沿着分子热运动的无序程度增大的方向进行．所以热传递是由高温物体传向低温物体的，热传递具有方向性．一、能源与环境
1．常规能源：________、________、________．
2．大量消耗常规能源造成的危害
(1)空气质量恶化，危害__________．
(2)大气污染最突出的影响是：____________和_______．煤 石油 天然气 生态环境 温室效应 酸雨
二、温室效应
1．温室效应是人类过多地排放二氧化碳，干扰了地球的__________造成的．
2．控制全球变暖的对策：调整能源结构，控制__________的过量排放．热量平衡 二氧化碳 三、酸雨
1．定义：pH值小于______的降水．
2．酸雨形成原因：人为排放的__________和__________是酸雨形成的根本原因．
3．酸雨的危害：酸雨影响人的健康，危害生态系统，使土壤________和贫瘠，腐蚀________和艺术品．
4．防治酸雨的措施
(1)健全法规，强化管理，控制排放．
(2)发展________技术，减少燃烧过程SO2的排放．
(3)改造发动机，安装汽车尾气净化器．5.6 二氧化硫 氮氧化合物 酸化 建筑物 清洁煤
四、能量降退与节约能源
1．能量降退：能量可利用程度________的现象．
2．节约能源：由于常规能源是____________的能源，不是用之不竭的．降低 不可再生 五、新能源的开发和利用
1．化石能源的短缺和利用常规能源带来的环境污染，使得________的开发成为当务之急．
2．新能源主要有下列几种
(1)________；
(2)生物质能；
(3)________；
(4)水(河流、潮汐)能．
_________、__________、______、______是清洁能源．________________________________是可再生能源．新能源 太阳能 风能 生物质能 太阳能 风能 水能 太阳能、生物质能、风能和水能 试从微观角度分析能量降退的原因．
【答案】能量从微观领域内总是从无序程度较小向无序程度较大转化，是自动发生的能量耗散，虽然不会使能的总量减少，却会导致能量品质的降低．1．概念：能源是提供可利用能量的物质．
2．能源的分类 能源概念、分类
特别提醒：大量能量的使用虽然不会使能的总量减少，却会导致能量品质的降低，将能量从高度有用的形式降为不易利用的形式，所以要节约能源． 例1 凡是能够提供某种形式的能量的物质，或是物质运动，统称为能源．“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中，全部符合图中阴影部分的能源是( )
A．煤炭、石油、沼气
B．水能、生物能、天然气
C．太阳能、风能、海洋能
D．地热能、潮汐能、核能
解析：煤炭、石油、沼气不是可再生能源，A选项错误；天然气不是可再生能源，也不是新能源，B选项错误；核能不是来自太阳辐射的能源，D选项错误．
答案：C
【题后反思】理解能源和能源的分类是关键．1．水力发电站的电能最终来自于( )
A．太阳能 B．水的动能
C．水的势能 D．水的内能
【答案】A1．新能源的开发
(1)太阳能：有直接加热物体的太阳能热水器、太阳灶，有利用半导体材料把太阳能转化为电能的太阳能电池等，主要问题是只有白天工作，还要受天气影响，会妨碍大规模使用太阳能，要研究储存太阳能的方法．
(2)水能：水能有巨大的开发潜力，可以开发梯级电站．
(3)核能：是一个巨大的能源，通过原子反应堆进行核发电，主要应注意核泄露、控制核污染． 新能源的开发及环境保护(4)风能：为了增加风力发电的功率，通常把很多风车建在一起，成为“风车田”．我国的新疆、内蒙古等地已经开始大规模利用风力发电．
当前我国的几大能源工程：
①“西气东输”；
②“南水北调”；
③“西电东送”；
④“热电联产”；
⑤长江三峡水利枢纽工程，于2010年左右完全建成，它将每年提供8.47×1011 kW·h的电能．
2．做好环境保护工作
目前的任务是采用环境能源技术，解决突出的环境污染问题，例如：城市生活垃圾问题，变垃圾为能源；汽车尾气问题，达到废气“零”排放；环境污染的综合治理问题，解决废物、废水、废气等污染问题，要变废为宝． 例2 某地强风的风速约为v＝20 m/s，设空气密度为ρ＝1.3 kg/m3，如果能利用该强风进行发电，并将其动能的20%转化为电能，现考虑横截面积S＝20 m2的风车(风车车叶转动形成圆面面积为S)，求：
(1)利用上述已知量计算电功率表达式．
(2)电功率大小约为多少？(取1位有效数字)
【题后反思】1.先求出t时间内吹过风车的空气质量．
2．再求出空气的动能及发电功率． 例3 下面是晓阳在题为《能源利用和节约能源》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料：
太阳能是人类最基本的能源，它无污染、无费用，这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长，当太阳光照射地面时，在 1 m2 地面上1 s内平均得到的太阳辐射能约为1.0×103 J．太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经逐渐地出现在我们的生活中．晓阳在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告：
容积(V) 100 L
集热管的采光面积(S) 1.5 m2
效率(η) 40%
使用年限(z) 15年
(1)晓阳家每天大约需要100 kg热水，用这种热水器将这些水从25 ℃加热到45 ℃需要多长时间？
(2)与效率为80%的电热水器相比，晓阳家每天可节约多少电能？答案：(1)3.9 h (2)2.9 kW·h2．风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源．风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置．其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等，如下图所示．(1)利用总电阻R＝10 Ω的线路向外输送风力发电机产生的电能．输送功率P＝300 kW.输电电压U＝10 kV.求导线上损失的功率与输送功率的比值；
(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接收风能的面积．设空气密度为ρ，气流速度为v，风轮机叶片长度为R.求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm；在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接收的风能，简述可采取的措施．
