课时12.4 能源与可持续发展-2023-2024学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第三册）

第十二章 电能 能量守恒定律 课时12.4 能源与可持续发展 1. 知道不同形式的能量可互相转化，在转化过程中能量总量保持不变，能量转化是有方向性的。 2. 了解可再生能源和不可再生能源的分类。 3. 了解利用水能、风能、太阳能和核能的方式。初步了解核裂变与核聚变。 4. 认识能源的过度开发和利用对环境的影响，认识环境污染的危害。 一、能量守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 二、能量转移或转化的方向性 1．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 2．能量耗散：在能量转化过程中流散到周围环境中的内能很难再收集起来重新利用的现象。 3．节约能源的根本原因：在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，即从便于利用的能源变为不便于利用的能源。 4．自然界中的宏观过程具有方向性。 三、能源的分类与应用 1．能源的分类 (1)不可再生能源：像煤炭、石油和天然气这类无法在短时间内再生的能源，煤炭、石油和天然气也叫化石能源。 (2)可再生能源：像水能、风能、潮汐能这类在自然界可以再生的能源。 2．我国能源的开发 (1)太阳能发电；(2)水力发电；(3)风能发电；(4)核能发电。 四、能源与社会发展 1．人类利用能源的三个时期：柴薪时期、煤炭时期、石油时期。 2．利用不可再生能源带来的危害 (1)改变大气的成分，加剧气候的变化，如温室效应。 (2)形成“酸雨”，腐蚀建筑物，酸化土壤。 (3)产生光化学烟雾，产生浮尘。 基础过关练 题组一　能量守恒与能量耗散 1.(2022江苏扬州宝应期中)在阳光的照射下，悬挂在墙上的太阳能小风扇快速转动，这说明 (　　 )　　　　 　　　　 　　　　 A.动能可以凭空产生 B.不同形式的能可以相互转化 C.可以制造出不需要消耗能量的“永动机” D.太阳可以提供无穷无尽的能量，不需要节约能源 2.(2022江苏太仓高级中学月考)下列关于能量耗散的说法中不正确的是 (　　 ) A.能量耗散导致能量品质的降低 B.能量耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用 C.能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律 D.各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的 题组二　能源的分类与应用 3.凡是能够提供某种形式的能量的物质，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、潮汐能 D.地热能、海洋能、核能 题组三　能源与社会发展 4.(2022北京八一中学期中)关于能源的开发和节约，你认为以下观点错误的是 (　　 ) A.能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油，是一种盲目的短期行为 B.根据能量守恒定律，担心能源枯竭实在是一种杞人忧天的表现 C.能源的开发利用，必须要同时考虑对环境的影响 D.和平利用核能是目前开发新能源的一项有效途径 5.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，如图所示。 风力发电机示意图 (1)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。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。 (2)已知风力发电机的输出电功率P与Pm成正比。某风力发电机在风速v1=9 m/s时能够输出电功率P1=540 kW。我国某地区风速不低于v2=6 m/s的时间每年约为5 000小时。试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。 答案与解析 4　能源与可持续发展 基础过关练 1.B　在阳光的照射下，悬挂在墙上的太阳能小风扇快速转动，是由于太阳能转化为电能，电能再转化为小风扇的机械能，说明不同形式的能量可以相互转化，B正确。 2.C　能量耗散是能量在转化过程中有一部分内能被周围环境吸收，我们很难把这些内能收集起来重新利用。能量耗散遵守能量守恒定律，选项C错误。 3.C　煤炭、石油是不可再生能源，选项A错误；天然气不是可再生能源，也不是新能源，选项B错误；太阳能、风能、潮汐能符合图中阴影部分，选项C正确；核能不是来自太阳辐射的能源，选项D错误。 4.B　虽然能量是守恒的，但可利用的能源是有限的，我们应该节能能源，B观点错误。 5.答案　(1)πρr2v3　(2)8×105 kW·h 解析　(1)风垂直流向风轮机时，提供的风能功率最大。 单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量 m=ρvS，S=πr2 单位时间内流向风轮机的最大风能Pm=mv2=(ρvS)v2=ρvπr2v2=πρr2