10.4 能源与可持续发展-2021-2022学年高二物理同步多用途学案（人教版选修3-3）

人教版高中物理选修3-3学案 第十章：热力学定律 10.4 能源与可持续发展 预习+知识梳理 一、能量耗散和品质降低 1．能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为内能，流散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象． 2．各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态的转化，是能够自动发生、全额发生的． 3．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有方向性． 4．能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量品质的降低，它实际上是将能量从高度有用的高品质形式降级为不大可用的低品质形式． 二、能源与环境 1．常规能源：人们把煤、石油、天然气等化石能源叫做常规能源，人类消耗的能源主要是常规能源． 2．新能源：主要有太阳能、生物质能、风能、水能、核能等． 3．环境问题：化石能源的大量消耗带来的环境问题有温室效应、酸雨、光化学烟雾等．同步练习 1．能源的分类与应用 （1）可再生能源：在自然界中可以___________的能源，如：水能、风能、潮汐能等。 （2）不可再生能源：自然界中无法在短时间内再生的能源，如：煤炭、石油、天然气等。 （3）我国在能源的开发利用方面，有以下几种发电方式：太阳能发电、水力发电、___________发电、___________发电。 【答案】再生 风能 核能 【详解】 略 2．能源与社会发展 （1）人类对能源的利用大致经历了三个时期，即___________时期、___________时期、___________时期。 （2）人类社会可持续发展的核心是追求发展与___________、___________的平衡。人类要树立新的能源___________，转变能源的供需模式：既要提倡___________，又要发展___________能源以及天然气、清洁煤和核能等___________能源。 【答案】柴薪 煤炭 石油 资源 环境 安全观 节能 可再生 清洁 【详解】 略 3．阳光照射太阳能热水器吸收涂层，太阳能转化成______，水从涂层外吸热，水温升高，密度减小，热水向上运动，而比重大的冷水下降，热水始终位于______，即水箱中。 【答案】热能 上部 【详解】 [1][2]阳光照射太阳能热水器吸收涂层，太阳能转化成热能，水从涂层外吸热，水温升高，密度减小，热水向上运动，而比重大的冷水下降，热水始终位于上部，即水箱中。 4．如图所示是表示光电池工作原理的示意图：当太阳光照射到组成光电池的叠在一起的两片不同的半导体的表面时，将会产生光电效应，从而使电路中产生电流，从能量转化的角度看，光电池是将______能转化为______能的装置。太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一。太阳能动力车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机将______能转化为______能来驱动的一种新型机动车。 【答案】太阳 电 电 机械 【详解】 [1][2]从能量转化的角度看，光电池是将太阳能转化为电能的装置。 [3][4]太阳能动力车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机将电能转化为机械能来驱动的一种新型机动车。 5．能源利用的三个时期是____时期、_____时期、_____时期。 【答案】柴薪 煤炭 石油 【详解】 能源利用的三个时期是柴薪时期、煤炭时期、石油时期。 6．对于能量和能源，下列表述正确的是（　　） A．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的 B．人类在利用能源的过程中，能量在数量上没有减少，但能量品质降低了 C．自然界中的能量转移和转化是有方向性的 D．现在人类在不断地开发和利用一些新能源，由此可见能量是可以被创造的 【答案】BC 【详解】 ABC．能源是有限的，常规能源都是短期内不可再生的，在能源利用过程中，由于能量转化、转移是有方向性的，最终自然界中能源的能量将全部转化为内能，这些能量我们是无法再利用的，由此导致能量品质降低，故A错误，BC正确； D．根据能量守恒定律可知能量是不可能被创造的，故D错误。 故选BC。 7．下列说法正确的是（　　） A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律 B．第二类永动机违背了能量转化的方向性 C．自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源 D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，所以要节约能源 【答案】BD 【详解】 A．第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，但并不违背能量守恒定律，故A错误； B．第二类永动机违背了热力学第二定律，即违背了能量转化的方向性，故B正确； CD．自然界中的能