第四节 能源与可持续发展（练习）（附教材课后题）-2023-2024学年高二物理同步精品课件及习题精练（含教材习题）（人教版2019必修第三册）

第十二章 第四节 能源与可持续发展 考点一：对能量转移或转化方向性的理解 【技巧与方法】 1．对能量转移或转化的方向性的理解 (1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 例如，把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会儿，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同，假设达到相同温度的鸡蛋和水能自发地变成原来的温度的热鸡蛋和冷水，那么原来的过程就是可逆的。但事实上这个现象是不可逆的。 (2)虽然能量是守恒的，但是，在自然界中，能量的转化过程有些是可以自然发生的，有些则不能。 例如，燃料燃烧时一旦把热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。又如，电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们很难把这些内能收集起来重新利用。 2．能量的耗散 (1)认识：其他形式的能转化为环境的内能后，很难把这些内能收集起来重新利用的现象叫作能量耗散。 (2)理解 ①能量的耗散表明，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，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。这是能源危机的深层次的含义，也是自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源的根本原因。 ②能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。能源的利用受这种方向性的制约，所以，能源的利用是有条件的，也是有代价的。 【例1】关于能量转化与守恒的理解，下列说法中正确的是（　　） A．能量是守恒的，不可能消失，所以不会发生能源危机 B．能量既会凭空产生，也会凭空消失 C．能量可以从一种形式转化为另一种形式 D．能量在转化的过程中，能量在数量上会减少 【针对训练1】下列对能量转化的描述正确的是（　　） A．电暖器工作时，电能转化为动能 B．雨滴下落过程中，动能转化为重力势能 C．汽油发动机运转时，电能转化为化学能 D．水力发电机工作时，水的机械能转化为电能 考点二：能源的分类与应用　能源与社会发展 【技巧与方法】 1．能源的分类 能源分类方法 能源分类名称 特点 举例 按利用技术分 常规能源 已大规模正常使用 煤、石油、天然气 新能源 正在开发，或有新的利用方式 太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能 按可否再生分 可再生能源 可循环使用、不断补充 水能、风能、生物质能、地热能 不可再生能源 短期内无法转换获得 煤、石油、天然气、核燃料 按对环境污染情况分 清洁能源 对环境基本上没有污染 太阳能、海洋能、风能、水能 非清洁能源 会严重污染环境 化石燃料(煤、石油、天然气) 2．开发新能源 常规能源的有限和其对环境的污染，都促使人类加紧新型能源的开发和利用，这些新型能源如水能、太阳能、风能、核能等的优点是能量丰富，环境污染小。 (1)太阳能发电：太阳能是一种清洁能源，太阳能的利用对环境的影响很小。利用太阳能最有前途的领域是通过太阳能电池直接将太阳能转化为电能。 (2)水力发电：水能是可再生能源，水电对环境的影响比火电小，发电成本低。 (3)风能发电：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”。我国风力资源丰富，尤其是西北、华北、华东、西南地区。 (4)核能发电：蕴藏在原子核内部的能量，也是一种重要的新能源。核电站就是利用可控核裂变来发电的。 3．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，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期。 (2)能源科技的每一次突破，都带来了生产力的巨大飞跃和社会进步。 4．能源与环境 化石能源的资源有限，而且对环境有很大的破坏。 (1)温室效应：石油和煤炭的燃烧增加了大气中二氧化碳的含量，由此加剧了温室效应，使得两极的冰雪融化，海平面上升…… (2)酸雨：石油和煤炭中常常含有硫，燃烧时形成的二氧化硫等物质使雨水的酸度升高，形成“酸雨”，腐蚀建筑物，酸化土壤。 (3)光化学烟雾：内燃机工作时的高温使空气中和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮的氧化物和碳氢化合物，这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——光化学烟雾。这些物质有毒，能引起人的多种疾病。 (4)燃烧时产生的浮尘也是主要的污染物。 5．可持续发展 (1)核心是追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求。 (2)要求：树立新的能源安全观，并转变能源的供需模式。一方面要大力提倡节能，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明。 【例2】如图所示是一款海上风力发电机，主要安装在近海。该型号风力发电机的叶轮直径长达200m，它运行起来可以自动调节使得叶轮转动的平面始终与风向垂直，把通