資源簡介

4．能源與可持續發展
探究點一　能量守恒定律　能量轉移或轉化的方向性
1．能量守恒定律：能量既不會憑空________，也不會憑空________，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的________保持不變．
2．能量轉移或轉化的方向性
(1)一切與熱現象有關的宏觀自然過程都是________的．
(2)能量的耗散：其他形式的能轉化為內能后很難再重復利用，這種現象叫作能量的耗散．
不違背能量守恒定律
(3)能量的耗散是從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有________性．
【情境思考】有人發明了一種“自發電電動車”(如圖所示)，基本原理是將一小型發電機緊靠車輪處，車輪轉動時，帶動發電機運轉，發出的電又繼續供給電動車．
思考：你認為僅靠這種方式，電動車能持續運動下去嗎？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【思維提升】
1．能量守恒定律的重要意義
(1)能量守恒定律是普遍適用的，對宏觀世界與微觀世界、高速運動與低速運動等都成立．
(2)能量守恒定律反映了自然現象的普遍聯系，對人類認識自然、改造自然起著重要的指導作用．
(3)能量守恒定律徹底否定了第一類永動機的存在，即不需要任何動力和燃料，卻能不斷對外做功的機械是不可能存在的．
2．表達式
(1)E初＝E末，初狀態各種能量的總和等于末狀態各種能量的總和．
(2)ΔE增＝ΔE減，能量的增加量等于能量的減少量．
例1 能量守恒定律的建立是人類認識自然的一次重大飛躍，它是最普遍、最重要、最可靠的自然規律之一．下列說法正確的是(　　)
A．因為能量守恒，所以能量可以隨意使用
B．不同形式的能量之間可以相互轉化
C．因為能量不會消失，所以不可能有能源危機
D．能量可以被消滅，也可以被創生
[解題心得]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例2(多選)關于“能量耗散”的下列說法中，正確的是(　　)
A．能量在轉化過程中，有一部分能量轉化為內能，我們無法把這些內能收集起來重新利用，這種現象叫作能量耗散
B．能量在轉化過程中變少的現象叫作能量耗散
C．能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉化過程中，能量的數量并未減少，但在可利用的品質上降低了，從便于利用的能源變成不便于利用的能源，而自然界的能量是守恒的
D．能量耗散表明，各種能量在不轉化時是守恒的，但在轉化時是不守恒的
[解題心得]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例3 彈跳桿運動是一項廣受青少年歡迎的運動，彈跳桿的結構如圖甲所示，一根彈簧的下端固定在跳桿的底部，上端固定在一個套在跳桿上的腳踏板底部，質量為5 m的小明站在腳踏板上，當他和跳桿處于豎直靜止狀態時，彈簧的壓縮量為x0，小明保持穩定姿態豎直彈跳．某次彈跳中，從彈簧處于最大壓縮量為5x0開始計時，如圖乙(a)所示；上升到彈簧恢復原長時，小明抓住跳桿，使得他和彈跳桿瞬間達到共同速度，如圖乙(b)所示；緊接著他保持穩定姿態豎直上升到最大高度，如圖乙(c)所示．已知彈簧始終處于彈性限度內，彈簧彈性勢能滿足Ep＝kx2，k為彈簧勁度系數，x為彈簧形變量，跳桿的質量為m，重力加速度為g，空氣阻力、彈簧和腳踏板的質量以及彈簧和腳踏板與跳桿間的摩擦均可忽略不計．求：
(1)彈跳桿中彈簧的勁度系數k；
(2)從開始計時至豎直上升到最大高度過程中小明的最大速度vm.
[試答]
練1　熱現象過程中不可避免地出現能量耗散的現象．所謂能量耗散是指在能量轉化的過程中無法把耗散的能量收集起來重新利用．下列關于能量耗散的說法中正確的是(　　)
A．能量耗散是指在一定條件下，能量在轉化過程中總量減少了
B．能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性
C．能量耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數量上雖未減少，但在可利用的品質上降低了
D．能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量轉化的宏觀過程可以有任意的方向性
練2　某市有20萬臺空調機，每臺空調機在夏季平均使用60天，每天耗電8 kW·h.為了節約能源，該市政府建議大家都把室內設定溫度提高1 ℃，這樣每臺空調機每天可節省6%的電能．那么這樣做能使該市節省多少電能？已知標準煤的熱值是 2.92×107 J/kg.發電廠的發電效率是30%.請計算一下，這項節能建議的實現每個夏季能為我們后輩留下多少噸標準煤？(結果保留兩位有效數字)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
探究點二　能源的分類與應用　能源與社會發展
1．能量的分類與應用
(1)能源的分類
①不可再生能源：煤炭、石油和天然氣是目前人類生產、生活中使用的主要能源，這類能源又叫作________能源．化石能源無法在短時間內再生，所以這類能源被叫作不可再生能源．
②可再生能源：水能和風能等能源，歸根結底來源于太陽能．這些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源．
(2)能源的開發與應用
近年來，我國在能源開發方面取得了很大的成就．如：__________發電、水力發電、__________發電、__________發電．
2．能源與社會發展
(1)人類對能源的利用大致經歷了三個時期，即________時期、________時期、________時期．
(2)人類社會可持續發展的核心是追求發展與________、________的平衡．人類要樹立新的能源________，并轉變能源的供需模式：既要提倡________，又要發展________能源以及天然氣、清潔煤和核能等________能源．
【情境思考】
　說明下列能源利用方式中的能量轉化過程是怎樣的？
(1)水力發電；
(2)電動水泵抽水；
(3)柴油機牽引列車前進；
(4)火箭發射人造衛星．
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【思維提升】
1．能源的開發與利用關系圖
2．能源與社會發展
要實現可持續發展就要樹立新的能源安全觀，并轉變能源的供需模式．一方面要大力提倡節約能源，另一方面要發展可再生能源以及天然氣、清潔煤和核能等清潔能源，推動形成人與自然和諧發展的生態文明．
例4 關于能源、能量，下列說法正確的是(　　)
A．可再生能源是未來理想能源的一個重要發展方向
B．核能的利用會造成放射性污染，所以應該關閉核電站
C．能量是守恒的，不會發生能源危機
D．化石能源、水能、核能，不能在短期內從自然界得到補充，這類能源稱為不可再生能源
[解題心得]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例5 現代社會倡導“綠色、低碳、節能”的新型生活方式．下列做法不符合節能要求的是(　　)
A．電腦使用完畢后關機并切斷電源
B．長時間外出需要切斷熱水器電源
C．電視機長時間處于待機狀態
D．手機充電結束后拔掉充電器
[解題心得]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
練3　(多選)以下說法正確的是(　　)
A．煤、石油、天然氣等燃料的最初來源可追溯到太陽能
B．汽油是一種清潔能源
C．水能是可再生能源
D．煤、石油等常規能源是取之不盡、用之不竭的
練4　(多選)關于“溫室效應”，下列說法中正確的是(　　)
A．太陽能源源不斷地輻射到地球上，由此產生了“溫室效應”
B．石油和煤炭燃燒時產生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量，由此產生了“溫室效應”
C．“溫室效應”使得地面氣溫上升，兩極冰雪融化
D．“溫室效應”使得土壤酸化
練5　如圖是一種新型“風光互補”節能路燈．它“頭頂”小風扇，“肩扛”太陽能電池板，“腰挎”節能燈．下列說法正確的是(　　)
A．節能路燈利用的風能屬于不可再生能源
B．小風扇利用風力發電，將電能轉化為機械能
C．太陽能電池板是將光能轉化為電能
D．太陽能電池板只能白天工作，風力發電機只能夜間工作
1.(多選)為了減緩大氣中CO2濃度的增加，可以采取的措施有(　　)
A．禁止使用煤、石油和天然氣
B．開發利用核能、太陽能
C．將汽車燃料由汽油改為液化石油氣
D．植樹造林
2．如圖是水電站的發電原理圖，由圖可知下列說法錯誤的是(　　)
A．水力發電不會造成污染
B．該裝置將機械能轉化為電能
C．要加大發電的功率，可采用僅“增大水落差”的方法
D．該裝置可以將水庫中儲存的水的機械能全部轉化為電能
3.能源危機是當前全人類需要共同面對的問題，2022年5月20日，世界上規模最大的水電工程——白鶴灘水電站機組總裝工作全部完成，總裝機容量1 600萬千瓦，下列說法正確的是(　　)
A．水電站發電過程中機械能轉化為電能
B．水電站發電過程中憑空產生了能量
C．水能是可再生能源，不需要節約能源
D．水電站發電過程中能量是守恒的，不需要節約能源
4.太陽能及風能是清潔能源，我國已經建成眾多的太陽能及風力發電場．風力發電是利用風的動能推動風力發電機的葉片轉動而產生電能的．某地區安裝有20臺超大型風力發電機，每片扇葉長達80 m，該地區常年的平均風速v＝5.0 m/s，風向跟葉片轉動的圓面垂直，空氣的密度ρ＝1.25 kg/m3，風力發電機的葉片轉動時可形成半徑R＝80 m的圓面．已知風力發電機能將通過圓面的空氣的動能的10%轉化為電能．則每臺風力發電機的發電功率為(　　)
A．1.57×103 W　　　　B．1.57×104 W
C．1.57×105 W D．1.57×106 W
5．(2024·全高二課時練習)如圖所示是我國古代的一種農業機械，它叫做水碾，是利用水的動能來做功的裝置．當水沖擊下部水輪時，轉動的輪子會帶動上部的碾來碾米．假若每秒沖擊葉片的水量為10 kg，水速從5 m/s減小為1 m/s，則水碾每秒從水流中獲得能量為多少？這些能量是否都被用來碾米？
溫馨提示：請完成分層訓練素養提升(二十五)
單元素養檢測(四)(第十二章)
4．能源與可持續發展
導學　掌握必備知識　強化關鍵能力
探究點一
1．產生　消失　總量
2．(1)不可逆　(3)方向
情境思考
提示：僅靠這種方式，不能使電動車持續運動下去．因為靠這種方式，只能將電動車的一部分能量收集起來，但電動車運動時受到的摩擦力不斷把電動車的機械能轉化為內能，而內能不能再轉化為機械能，根據能量守恒定律，要想使電動車持續運動下去，必須給電動車補充新的能量．
[例1]　解析：能量是守恒的，但在利用能量的過程中有能量耗散，耗散的能量不可再利用，自然界中一切與熱現象有關的宏觀過程都有方向性，是不可逆的，應節約能源，故A、C錯誤；自然界中的能量可以從一種形式轉化為另一種形式，不同形式的能量間可以相互轉化，故B正確；能量不能被創生，也不能被消滅，故D錯誤．
答案：B
[例2]　解析：由能量耗散的定義可知A項說法正確；能量耗散是指能源的可利用品質下降，但能量仍然是守恒的，C項說法正確．
答案：AC
[例3]　解析：(1)小明和跳桿處于豎直靜止狀態時受力平衡，重力與彈簧彈力等大反向，有5mg＝kx0，解得k＝.
(2)小明受到的合力為零時，速度最大，此時小明上升高度為4x0.
根據系統能量守恒定律可知，k(5x0)2＝5mg·4x0＋，解得vm＝4.
答案：(1)　(2)4
練1　解析：能量耗散的過程中能量的可利用品質降低了，但是總的能量是守恒的，能量不能憑空產生，也不能憑空消失，但能量的轉化有方向性，故A、B錯誤，C正確；能量耗散是從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性，故D錯誤．
答案：C
練2　解析：設可節省的電能為E，則E＝8×6%×60×20×104 kW·h＝5.76×106 kW·h≈2.1×1013 J.
設每個夏季可為后輩留下標準煤m t，則由能量守恒定律有
2．92×107×m×103×30%＝E，
解得m≈2.4×103 t.
答案：2.1×1013 J　2.4×103 t
探究點二
1．(1)①化石　(2)太陽能　風能　核能
2．(1)柴薪　煤炭　石油　(2)資源　環境　安全觀　節能　可再生　清潔
情境思考
提示：(1)水力發電是將水的機械能轉化為電能．
(2)電動水泵抽水是將電能轉化為水的機械能．
(3)柴油機牽引列車前進是將柴油的化學能先轉化為內能，再轉化為列車的機械能．
(4)火箭發射人造衛星是將燃料的化學能轉化為衛星的機械能．
[例4]　解析：可再生能源足夠清潔、無污染，可以保證不會嚴重影響環境，是未來理想能源的一個重要發展方向，選項A正確；核電站的建設與運行若有疏漏會造成環境污染，同時核廢料具有放射性，但不應該關閉核電站，應該合理地利用，選項B錯誤；由于能量的轉化具有方向性，所以無節制地消耗能源會造成能源危機，選項C錯誤；化石能源、核能不可能在短期內從自然界得到補充，所以它們屬于不可再生能源，而水能可以從自然界不斷地得到，屬于可再生能源，選項D錯誤．
答案：A
[例5]　解析：電腦使用完畢后關機并切斷電源符合現代社會所倡導“綠色、低碳、節能”的新型生活方式，故A錯誤；長時間外出需要切斷熱水器電源符合現代社會所倡導“綠色、低碳、節能”的新型生活方式，故B錯誤；電視機長時間處于待機狀態，也會耗電，不節能，不符合現代社會所倡導“綠色、低碳、節能”的新型生活方式，故C正確；手機充電結束后拔掉充電器符合現代社會所倡導“綠色、低碳、節能”的新型生活方式，故D錯誤．
答案：C
練3　解析：煤、石油、天然氣等燃料是動植物轉化成的，其最初來源可追溯到太陽能，選項A正確；汽油燃燒會引起一些化合物的產生，導致有毒氣體的生成，選項B錯誤；水能是可再生能源，選項C正確；煤、石油、天然氣等常規能源，無法在短時間內再生，是不可再生能源，選項D錯誤．
答案：AC
練4　解析：“溫室效應”的產生是由于石油和煤炭燃燒時產生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量．它的危害是使地面氣溫上升、兩極冰雪融化、海平面上升、淹沒沿海城市、海水河流倒灌、耕地鹽堿化等，故B、C正確．
答案：BC
練5　解析：風能是可再生資源，故A錯誤；小風扇利用風力發電，將機械能轉化為電能，故B錯誤；太陽能電池板是將光能轉化為電能，故C正確；風力發電機既可以在白天工作也可以在夜間工作，故D錯誤．
答案：C
導練　落實創新應用　提升學科素養
1．解析：能源與環境是相互制約的，在目前能源比較短缺的情況下還不能禁止使用常規能源，選項A、C錯誤，B正確；通過植樹造林，可以把太陽輻射到地球的能量轉化為生物的能量儲存起來，又能吸收大氣中的CO2，釋放出O2，選項D正確．
答案：BD
2．解析：水力發電不會有污染，能將水的機械能轉化為電能，故選項A、B正確；如果將水落差增大，那么水流到發電機處的速度就增大，這一方法可加大發電的功率，故選項C正確；由于水下落過程以及發電機裝置都有摩擦，故該裝置不可能將水庫中儲存的水的機械能全部轉化為電能，因此選項D錯誤．
答案：D
3．解析：水電站發電的過程中，水從高處沖下來，由重力勢能轉化為動能，然后沖動水輪機帶動發電機發電，把水的機械能轉化為電能，故A正確；根據能量守恒定律可知，能量不會憑空產生，也不會憑空消失，故B錯誤；水是可再生資源，可循環利用，但是地球上可以利用的淡水資源是有限的，因此需要節約水資源，故C錯誤；水電站在發電過程中能量是守恒的，但不是所有的能量都能被人類利用，自然資源也是有限的，因此需要節約能源，故D錯誤．
答案：A
4．解析：設單位時間(t0＝1 s)內通過每臺風力發電機葉片轉動形成圓面的空氣的體積為V、動能為Ek，則有V＝πr2v，Ek＝，故C正確．
答案：C
5．解析：水碾每秒從水流中獲得能量等于水流動能的變化量的大小，即E＝|ΔEk|＝＝ J＝120 J.
這些能量會有一部分損耗，不能都被用來碾米．
答案：120 J　不能
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共76張PPT)
4．能源與可持續發展
核 心 素 養 學 習 目 標
物理觀念 (1)列舉各種實例，說明能量是如何轉化的，解釋能量守恒的含義．
(2)知道人類利用的能量來自可再生能源和不可再生能源．
科學思維 通過實例加深對能量守恒定律的理解，掌握應用能量守恒定律分析、解釋實際問題的一般步驟．
科學探究 通過實例分析知道能量耗散、認識自然界中能量轉化的方向性．
科學態度與責任 收集資料，討論能源的開發與利用所帶來的環境污染問題，認識環境污染的危害性，思考科學、技術、社會、環境協調發展的關系，具有保護環境的意識和行動．
探究點一　能量守恒定律　能量轉移或轉化的方向性
1．能量守恒定律：能量既不會憑空____，也不會憑空_____，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的_____保持不變．
產生
消失
總量
2．能量轉移或轉化的方向性
(1)一切與熱現象有關的宏觀自然過程都是________的．
(2)能量的耗散：其他形式的能轉化為內能后很難再重復利用，這種現象叫作能量的耗散．
不違背能量守恒定律
(3)能量的耗散是從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有____性．
不可逆
方向
【情境思考】有人發明了一種“自發電電動車”(如圖所示)，基本原理是將一小型發電機緊靠車輪處，車輪轉動時，帶動發電機運轉，發出的電又繼續供給電動車．
思考：你認為僅靠這種方式，電動車能持續運動下去嗎？
提示：僅靠這種方式，不能使電動車持續運動下去．因為靠這種方式，只能將電動車的一部分能量收集起來，但電動車運動時受到的摩擦力不斷把電動車的機械能轉化為內能，而內能不能再轉化為機械能，根據能量守恒定律，要想使電動車持續運動下去，必須給電動車補充新的能量．
【思維提升】
1．能量守恒定律的重要意義
(1)能量守恒定律是普遍適用的，對宏觀世界與微觀世界、高速運動與低速運動等都成立．
(2)能量守恒定律反映了自然現象的普遍聯系，對人類認識自然、改造自然起著重要的指導作用．
(3)能量守恒定律徹底否定了第一類永動機的存在，即不需要任何動力和燃料，卻能不斷對外做功的機械是不可能存在的．
2．表達式
(1)E初＝E末，初狀態各種能量的總和等于末狀態各種能量的總和．
(2)ΔE增＝ΔE減，能量的增加量等于能量的減少量．
例1 能量守恒定律的建立是人類認識自然的一次重大飛躍，它是最普遍、最重要、最可靠的自然規律之一．下列說法正確的是(　　)
A．因為能量守恒，所以能量可以隨意使用
B．不同形式的能量之間可以相互轉化
C．因為能量不會消失，所以不可能有能源危機
D．能量可以被消滅，也可以被創生
答案：B
解析：能量是守恒的，但在利用能量的過程中有能量耗散，耗散的能量不可再利用，自然界中一切與熱現象有關的宏觀過程都有方向性，是不可逆的，應節約能源，故A、C錯誤；自然界中的能量可以從一種形式轉化為另一種形式，不同形式的能量間可以相互轉化，故B正確；能量不能被創生，也不能被消滅，故D錯誤．
例2(多選)關于“能量耗散”的下列說法中，正確的是(　　)
A．能量在轉化過程中，有一部分能量轉化為內能，我們無法把這些內能收集起來重新利用，這種現象叫作能量耗散
B．能量在轉化過程中變少的現象叫作能量耗散
C．能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉化過程中，能量的數量并未減少，但在可利用的品質上降低了，從便于利用的能源變成不便于利用的能源，而自然界的能量是守恒的
D．能量耗散表明，各種能量在不轉化時是守恒的，但在轉化時是不守恒的
答案：AC
解析：由能量耗散的定義可知A項說法正確；能量耗散是指能源的可利用品質下降，但能量仍然是守恒的，C項說法正確．
例3 彈跳桿運動是一項廣受青少年歡迎的運動，彈跳桿的結構如圖甲所示，一根彈簧的下端固定在跳桿的底部，上端固定在一個套在跳桿上的腳踏板底部，質量為5 m的小明站在腳踏板上，當他和跳桿處于豎直靜止狀態時，彈簧的壓縮量為x0，小明保持穩定姿態豎直彈跳．某次彈跳中，從彈簧處于最大壓縮量為5x0開始計時，如圖乙(a)所示；上升到彈簧恢復原長時，小明抓住跳桿，使得他和彈跳桿瞬間達到共同速度，如圖乙(b)所示；
練1　熱現象過程中不可避免地出現能量耗散的現象．所謂能量耗散是指在能量轉化的過程中無法把耗散的能量收集起來重新利用．下列關于能量耗散的說法中正確的是(　　)
A．能量耗散是指在一定條件下，能量在轉化過程中總量減少了
B．能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性
C．能量耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數量上雖未減少，但在可利用的品質上降低了
D．能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量轉化的宏觀過程可以有任意的方向性
答案：C
解析：能量耗散的過程中能量的可利用品質降低了，但是總的能量是守恒的，能量不能憑空產生，也不能憑空消失，但能量的轉化有方向性，故A、B錯誤，C正確；能量耗散是從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性，故D錯誤．
練2　某市有20萬臺空調機，每臺空調機在夏季平均使用60天，每天耗電8 kW·h.為了節約能源，該市政府建議大家都把室內設定溫度提高1 ℃，這樣每臺空調機每天可節省6%的電能．那么這樣做能使該市節省多少電能？已知標準煤的熱值是 2.92×107 J/kg.發電廠的發電效率是30%.請計算一下，這項節能建議的實現每個夏季能為我們后輩留下多少噸標準煤？(結果保留兩位有效數字)
解析：設可節省的電能為E，則E＝8×6%×60×20×104 kW·h＝5.76×106 kW·h≈2.1×1013 J.
設每個夏季可為后輩留下標準煤m t，則由能量守恒定律有
2．92×107×m×103×30%＝E，
解得m≈2.4×103 t.
答案：2.1×1013 J　2.4×103 t
探究點二　能源的分類與應用　能源與社會發展
1．能量的分類與應用
(1)能源的分類
①不可再生能源：煤炭、石油和天然氣是目前人類生產、生活中使用的主要能源，這類能源又叫作____能源．化石能源無法在短時間內再生，所以這類能源被叫作不可再生能源．
化石
②可再生能源：水能和風能等能源，歸根結底來源于太陽能．這些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源．
(2)能源的開發與應用
近年來，我國在能源開發方面取得了很大的成就．如：______發電、水力發電、____發電、_____發電．
太陽能
風能
核能
2．能源與社會發展
(1)人類對能源的利用大致經歷了三個時期，即_____時期、_____時期、_____時期．
柴薪
煤炭
石油
(2)人類社會可持續發展的核心是追求發展與_____、_____的平衡．人類要樹立新的能源________，并轉變能源的供需模式：既要提倡____，又要發展_____能源以及天然氣、清潔煤和核能等_____能源．
資源
環境
安全觀
節能
可再生
清潔
【情境思考】
說明下列能源利用方式中的能量轉化過程是怎樣的？
(1)水力發電；
(2)電動水泵抽水；
(3)柴油機牽引列車前進；
(4)火箭發射人造衛星．
提示：(1)水力發電是將水的機械能轉化為電能．
(2)電動水泵抽水是將電能轉化為水的機械能．
(3)柴油機牽引列車前進是將柴油的化學能先轉化為內能，再轉化為列車的機械能．
(4)火箭發射人造衛星是將燃料的化學能轉化為衛星的機械能．
【思維提升】
1．能源的開發與利用關系圖
2．能源與社會發展
要實現可持續發展就要樹立新的能源安全觀，并轉變能源的供需模式．一方面要大力提倡節約能源，另一方面要發展可再生能源以及天然氣、清潔煤和核能等清潔能源，推動形成人與自然和諧發展的生態文明．
例4 關于能源、能量，下列說法正確的是(　　)
A．可再生能源是未來理想能源的一個重要發展方向
B．核能的利用會造成放射性污染，所以應該關閉核電站
C．能量是守恒的，不會發生能源危機
D．化石能源、水能、核能，不能在短期內從自然界得到補充，這類能源稱為不可再生能源
答案：A
解析：可再生能源足夠清潔、無污染，可以保證不會嚴重影響環境，是未來理想能源的一個重要發展方向，選項A正確；核電站的建設與運行若有疏漏會造成環境污染，同時核廢料具有放射性，但不應該關閉核電站，應該合理地利用，選項B錯誤；由于能量的轉化具有方向性，所以無節制地消耗能源會造成能源危機，選項C錯誤；化石能源、核能不可能在短期內從自然界得到補充，所以它們屬于不可再生能源，而水能可以從自然界不斷地得到，屬于可再生能源，選項D錯誤．
例5 現代社會倡導“綠色、低碳、節能”的新型生活方式．下列做法不符合節能要求的是(　　)
A．電腦使用完畢后關機并切斷電源
B．長時間外出需要切斷熱水器電源
C．電視機長時間處于待機狀態
D．手機充電結束后拔掉充電器
答案：C
解析：電腦使用完畢后關機并切斷電源符合現代社會所倡導“綠色、低碳、節能”的新型生活方式，故A錯誤；長時間外出需要切斷熱水器電源符合現代社會所倡導“綠色、低碳、節能”的新型生活方式，故B錯誤；電視機長時間處于待機狀態，也會耗電，不節能，不符合現代社會所倡導“綠色、低碳、節能”的新型生活方式，故C正確；手機充電結束后拔掉充電器符合現代社會所倡導“綠色、低碳、節能”的新型生活方式，故D錯誤．
練3　(多選)以下說法正確的是(　　)
A．煤、石油、天然氣等燃料的最初來源可追溯到太陽能
B．汽油是一種清潔能源
C．水能是可再生能源
D．煤、石油等常規能源是取之不盡、用之不竭的
答案：AC
解析：煤、石油、天然氣等燃料是動植物轉化成的，其最初來源可追溯到太陽能，選項A正確；汽油燃燒會引起一些化合物的產生，導致有毒氣體的生成，選項B錯誤；水能是可再生能源，選項C正確；煤、石油、天然氣等常規能源，無法在短時間內再生，是不可再生能源，選項D錯誤．
練4　(多選)關于“溫室效應”，下列說法中正確的是(　　)
A．太陽能源源不斷地輻射到地球上，由此產生了“溫室效應”
B．石油和煤炭燃燒時產生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量，由此產生了“溫室效應”
C．“溫室效應”使得地面氣溫上升，兩極冰雪融化
D．“溫室效應”使得土壤酸化
答案：BC
解析：“溫室效應”的產生是由于石油和煤炭燃燒時產生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量．它的危害是使地面氣溫上升、兩極冰雪融化、海平面上升、淹沒沿海城市、海水河流倒灌、耕地鹽堿化等，故B、C正確．
練5　如圖是一種新型“風光互補”節能路燈．它“頭頂”小風扇，“肩扛”太陽能電池板，“腰挎”節能燈．下列說法正確的是(　　)
A．節能路燈利用的風能屬于不可再生能源
B．小風扇利用風力發電，將電能轉化為機械能
C．太陽能電池板是將光能轉化為電能
D．太陽能電池板只能白天工作，風力發電機只能夜間工作
答案：C
解析：風能是可再生資源，故A錯誤；小風扇利用風力發電，將機械能轉化為電能，故B錯誤；太陽能電池板是將光能轉化為電能，故C正確；風力發電機既可以在白天工作也可以在夜間工作，故D錯誤．
1.(多選)為了減緩大氣中CO2濃度的增加，可以采取的措施有(　　)
A．禁止使用煤、石油和天然氣
B．開發利用核能、太陽能
C．將汽車燃料由汽油改為液化石油氣
D．植樹造林
答案：BD
解析：能源與環境是相互制約的，在目前能源比較短缺的情況下還不能禁止使用常規能源，選項A、C錯誤，B正確；通過植樹造林，可以把太陽輻射到地球的能量轉化為生物的能量儲存起來，又能吸收大氣中的CO2，釋放出O2，選項D正確．
2．如圖是水電站的發電原理圖，由圖可知下列說法錯誤的是(　　)
A．水力發電不會造成污染
B．該裝置將機械能轉化為電能
C．要加大發電的功率，可采用僅“增大水落差”的方法
D．該裝置可以將水庫中儲存的水的機械能全部轉化為電能
答案：D
解析：水力發電不會有污染，能將水的機械能轉化為電能，故選項A、B正確；如果將水落差增大，那么水流到發電機處的速度就增大，這一方法可加大發電的功率，故選項C正確；由于水下落過程以及發電機裝置都有摩擦，故該裝置不可能將水庫中儲存的水的機械能全部轉化為電能，因此選項D錯誤．
3.能源危機是當前全人類需要共同面對的問題，2022年5月20日，世界上規模最大的水電工程——白鶴灘水電站機組總裝工作全部完成，總裝機容量1 600萬千瓦，下列說法正確的是(　　)
A．水電站發電過程中機械能轉化為電能
B．水電站發電過程中憑空產生了能量
C．水能是可再生能源，不需要節約能源
D．水電站發電過程中能量是守恒的，不需要節約能源
答案：A
解析：水電站發電的過程中，水從高處沖下來，由重力勢能轉化為動能，然后沖動水輪機帶動發電機發電，把水的機械能轉化為電能，故A正確；根據能量守恒定律可知，能量不會憑空產生，也不會憑空消失，故B錯誤；水是可再生資源，可循環利用，但是地球上可以利用的淡水資源是有限的，因此需要節約水資源，故C錯誤；水電站在發電過程中能量是守恒的，但不是所有的能量都能被人類利用，自然資源也是有限的，因此需要節約能源，故D錯誤．
4.太陽能及風能是清潔能源，我國已經建成眾多的太陽能及風力發電場．風力發電是利用風的動能推動風力發電機的葉片轉動而產生電能的．某地區安裝有20臺超大型風力發電機，每片扇葉長達80 m，該地區常年的平均風速v＝5.0 m/s，風向跟葉片轉動的圓面垂直，空氣的密度ρ＝1.25 kg/m3，風力發電機的葉片轉動時可形成半徑R＝80 m的圓面．
已知風力發電機能將通過圓面的空氣的動能的10%轉化為電能．則每臺風力發電機的發電功率為(　　)
A．1.57×103 W　B．1.57×104 W
C．1.57×105 W D．1.57×106 W
答案：C
5．(2024·全高二課時練習)如圖所示是我國古代的一種農業機械，它叫做水碾，是利用水的動能來做功的裝置．當水沖擊下部水輪時，轉動的輪子會帶動上部的碾來碾米．假若每秒沖擊葉片的水量為10 kg，水速從5 m/s減小為1 m/s，則水碾每秒從水流中獲得能量為多少？這些能量是否都被用來碾米？
1．(多選)關于能量轉化，下列說法正確的是(　　)
A．太陽能熱水器把太陽能轉化為水的內能
B．電熱水器把電能轉化為水的內能
C．燃氣熱水器把電能轉化為水的內能
D．空調把空氣的內能轉化為電能
答案：AB
解析：太陽能熱水器使水溫度升高，把太陽能轉化為水的內能，故A正確；熱水器使水溫度升高，把電能轉化為水的內能，故B正確；燃氣熱水器把燃氣的化學能轉化為水的內能，故C錯誤；空調消耗電能，使得內外空氣的內能發生轉移，故D錯誤．
2.市面上出售一種裝有太陽能電扇的帽子(如圖所示)．在陽光的照射下，小電扇快速轉動，能給炎熱的夏季帶來一絲涼爽．該裝置的能量轉化情況是(　　)
A．太陽能→電能→機械能
B．太陽能→機械能→電能
C．電能→太陽能→機械能
D．機械能→太陽能→電能
答案：A
解析：帽子上的太陽能電池板將太陽能轉化為電能，供小電扇工作，小電扇工作時消耗電能，將電能轉化為扇葉的機械能．
3．為了節能減排，我國大力發展新能源汽車．如圖所示電源正在給電動汽車中的鋰電池充電，下列說法正確的是(　　)
A．充電時電能全部轉化為汽車的機械能
B．充電時電能全部轉化為鋰電池的化學能
C．汽車加速運動時鋰電池減少的化學能部分轉化為汽車動能
D．汽車勻速運動時鋰電池減少的化學能全部轉化為汽車動能
答案：C
解析：充電時電能轉化為鋰電池的化學能，但不是全部轉化，選項A、B錯誤；汽車加速運動時鋰電池減少的化學能部分轉化為汽車動能，部分轉化為其他形式的能，選項C正確；汽車勻速運動時動能不變，鋰電池減少的化學能全部轉化為其他形式的能，選項D錯誤．
4．(多選)關于能源的開發和利用，下列觀點正確的是(　　)
A．能源是有限的，無節制地使用常規能源，是一種盲目的短期行為
B．根據能量守恒定律，能源是取之不盡、用之不竭的
C．能源的開發和利用，必須同時考慮其對生態環境的影響
D．不斷開發新能源，是緩解能源危機、加強環境保護的重要途徑
答案：ACD
解析：能源是有限的，比如常規能源，所以無節制地利用常規能源是一種盲目的短期行為，故A正確；能量都轉化為不能利用或不易利用的能源，所以這樣會減少可利用資源的數量，因此應該節約能源，故B錯誤；能源的開發和利用，必須同時考慮其對生態環境的影響，故C正確；不斷開發新能源是緩解能源危機，加強環境保護的重要途徑也是根本途徑，故D正確．
5．(多選)行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發出明亮的火焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產生電流．上述不同現象所包含的相同物理過程是(　　)
A．物體克服阻力做功
B．物體的動能轉化為其他形式的能量
C．物體的勢能轉化為其他形式的能量
D．物體的機械能轉化為其他形式的能量
答案：AD
解析：行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下來是由于受到摩擦力的緣故，即克服摩擦力做功，該過程中把機械能轉化為了內能；流星在夜空中墜落并發出明亮的火焰，把機械能轉化為了光能和熱能，其過程也是克服阻力做功；降落傘在空中勻速下降，該過程中，其動能不變，重力勢能減小，故機械能減小，即減小的機械能轉化為內能，也是克服阻力做功；
條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產生電流，該過程是電磁感應現象，將機械能轉化為電能，也是克服阻力做功的過程．據上面的分析不難看出，上述四個過程中均是克服阻力做功，均是消耗了機械能，即將機械能或轉化為內能，或轉化為光能，或轉化為電能，故是把機械能轉化為其他形式能的過程，A、D正確．
6．(多選)電冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內部傳給溫度較高的外界空氣，下列說法正確的是(　　)
A．熱量能自發地從低溫物體傳到高溫物體
B．在一定條件下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體
C．熱量的傳遞過程不具有方向性
D．在自發的條件下熱量的傳遞過程具有方向性
答案：BD
解析：自然界一切自發過程都有方向性，如熱傳導，熱量總是由高溫物體自發地傳向低溫物體；熱量可以從低溫物體傳向高溫物體，電冰箱就是借助外界做功把熱量從低溫物體傳向高溫物體，B、D正確．
7．潮汐能是海水周期性漲落運動中所具有的能量，是一種可再生能源．現建立一個簡化模型，某發電站大壩內儲水水庫的有效面積為S＝4×106 m2，漲潮時，當大壩外側海平面高度為h＝4 m時(以海水流入前的水庫水面為參考平面)，打開大壩下面通道的閘門海水流入，此過程中通道處的水輪機利用水流的動能發電，直至大壩內外水面等高，關閉閘門．
等到完全退潮后，開閘放水，再次發電，直至大壩內外水面再次相同，關閉閘門，等待下一次漲潮發電(此時的水庫水面高度即為漲潮前的水庫水面高度)．由于海洋很大，大壩外的海平面高度在海水流入、流出水庫過程中幾乎不變，潮水一天漲落兩次，海水的勢能有25%轉化為電能，則這個發電站一天的發電量約為(　　)
A.4.0×1010 J B．1.5×1010 J C．3.0×1011 J D．1.5×1011 J
答案：C
解析：根據題意可得電能為E電＝Ep×25%＝4×106×4×4×1.0×103×10×2×25% J＝3.2×1011 J，故日發電量約為3.0×1011 J，A、B、D錯誤，C正確．
8．(多選)(2024·全國高二課時練習)在能源消耗的過程中，我們無法把一些能源消耗產生的內能收集起來重新利用，這種現象叫作能量的耗散．對于能量耗散理解正確是(　　)
A．能量耗散說明能量在不斷的減少
B．能量耗散遵循能量守恒定律
C．能量耗散說明能量不能憑空產生，但能量卻可以憑空消失
D．能量耗散從能量的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性
答案：BD
解析：能量耗散是能量變成了無法收集利用的內能，能量不會減少，A錯誤；能量守恒定律適用于整個自然界，物質能量變化必須遵循能量守恒定律，B正確；能量既不能憑空產生，也不能憑空消失，C錯誤；能量耗散是一個宏觀過程，代表著能量向不可收集利用的方向轉化，反映出自然界中的宏觀過程具有方向性，D正確．
9.如圖為裝在屋頂上的太陽能電池板，每塊電池板的面積為2 m2.晴天時，電池板每平方米每分鐘接收到的太陽能為6×104 J，電池板的光電轉化效率為25%.以下說法正確的是(　　)
A．太陽能為可再生能源
B．電池板的光電轉化效率25%表示此過程能量不守恒
C．晴天時太陽照射2 h，每塊電池板產生的電能為1.44×107J
D．晴天時的一天，一塊電池板產生的電能可以提供十盞60 W的白熾燈正常工作20小時
答案：A
10.如圖所示是具有更高平臺的消防車，具有一定質量的伸縮臂能夠在5 min內使承載4人的登高平臺(人連同平臺的總質量為400 kg)上升60 m到達滅火位置，此后，在登高平臺上的消防員用水炮滅火，已知水炮的出水量為3 m3/min，水離開炮口時的速率為20 m/s，則用于(　　)
A．水炮工作的發動機輸出功率為1×104W
B．水炮工作的發動機輸出功率為4×104W
C．水炮工作的發動機輸出功率為2.4×106W
D．伸縮臂抬升登高平臺的發動機輸出功率約為800 W
答案：B
11．目前，共享單車作為綠色出行的交通工具，成為時尚．甲、乙兩種共享單車都采用了電子鎖，車鎖內集成了GPS模塊與聯網模塊等，這些模塊工作時需要電能．這兩種共享單車采用了不同的方式獲取電能：甲車靠小型發電機——踩動單車時，線圈在磁場中轉動，產生電能，如圖①所示；乙車靠車筐底部的太陽能電池板——有光照時，產生電能，如圖②所示．這兩種共享單車獲取電能時，都是把其他形式的能轉化為電能．
關于它們的能量轉化，下列說法中正確的是(　　)
A．都是把機械能轉化為電能
B．都是把光能轉化為電能
C．甲車把機械能轉化為電能，乙車把光能轉化為電能
D.甲車把光能轉化為電能，乙車把機械能轉化為電能
答案：C
解析：甲車靠小型發電機——踩動單車時，線圈在磁場中轉動，產生電能，故是將機械能轉化為電能；乙車靠車筐底部的太陽能電池板——有光照時，產生電能，故是將光能轉化為電能．故C項正確．
12.構建和諧型、節約型社會深得民心，遍布于生活的方方面面．自動充電式電動車就是很好的一例，電動車的前輪裝有發電機，發電機與蓄電池連接．當騎車者用力蹬車或電動車自動滑行時，電動車就可以通過發電機向蓄電池充電，將其他形式的能轉化成電能儲存起來．
某人騎車以500 J的初動能在粗糙的水平路面上滑行，第一次關閉自動充電裝置，讓車自由滑行，其動能隨位移變化的關系如圖中圖線①所示；第二次啟動自動充電裝置，其動能隨位移變化的關系如圖中圖線②所示．則第二次向蓄電池所充電的電能是(　　)
A．200 J B．250 J C．300 J D．500 J
答案：A

展開更多......

收起↑