12.4 能源与可持续发展 -【划重点】2024-2025学年高二物理暑假预习强化之精细讲义（人教版2019必修第三册）

12.4 能源与可持续发展 ——划重点之高二暑假预习强化精细讲义 知识点1：能量 1.能量的概念 一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量. 2.能量的多样性 对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多样的，包括机械能、内能、电磁能、光能、化学能、核能、生物能等. 3.功是能量转化的量度 能量的转化是通过做功来实现的，力对物体做了多少功，就有多少能量发生转化，即功是能量转化的量度 功和能的区别与联系 (1)能是由物体状态决定的物理量，是一个状态量；而功则是和物体运动状态变化过程有关的物理量，是一个过程量.两者有着本质的区别； (2)做功可以使物体具有的能量发生变化，但功和能不能相互转化； (3)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是能量之间转化的过程。 知识点2：能量守恒定律 1.内容：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. 2.表达式 (1)守恒型：E初=E末；(2)转化型：△E增=△E减;(3)转移型：△EA=-△EB 3.能量的转化 各种形式的能量可以相互转化，也就是说，当某个物体的能量减少时，一定有其他物体能量增加，且减少的能量一定等于增加的能量；当某种形式的能量减少时，一定有其他形式的能量增加，且减少的能量一定等于增加的能量 ①能量守恒定律是贯穿整个物理学的基本规律之一，是学习物理学的一条主线，任何形式的能量之间都可以相互转化，但转化过程并不减少它们的总量. ②要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转化和转移.求解实际问题时对减少的某种能量要追踪它的去向；对增加的能量，要找到它的来源，可以按照“总的减少量=总的增加量”列出数学方程. 4.能量守恒定律的应用 (1)明确研究对象及研究过程 (2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化 (3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少. (4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式或初、末状态能量相等的守恒式 【典例1】庐山瀑布“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”瀑布高150m，水流量10m3/s，假设利用瀑布来发电，能量转化效率为70%，则发电功率为（   ） A．109 B．107 C．105 D．103 【答案】B 【详解】由题知，Δt时间内流出的水量为 m = ρQΔt = 1.0×104Δt 发电过程中水的重力势能转化为电能，则有 故选B。 【典例2】如图是一种新型“风光互补”节能路灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板，“腰挎”节能灯。下列说法正确的是（    ） A．节能路灯利用的风能属于不可再生能源 B．小风扇利用风力发电，将电能转化为机械能 C．太阳能电池板是将光能转化为电能 D．太阳能电池板只能白天工作，风力发电机只能夜间工作 【答案】C 【详解】A．风能是可再生资源，故A错误； B．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能，故B错误； C．太阳能电池板是将光能转化为电能，故C正确； D．风力发电机既可以在白天工作也可以在夜间工作，故D错误。 故选C。 【典例3】风力发电是指把风的动能转化为电能。某地有一风力发电机，它的叶片长度为。某时间内该地区的风速是，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，假如这个风力发电机能将的空气动能转化为电能。则该风力发电机发电的功率约为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】在t时间内空气动能为 则此风力发电机发电的功率约为 故选A。 【典例4】受寒潮南下影响，2024年2月21日晚间，浙江丽水等多地出现短时大冰雹。其中在丽水青田县，冰雹混杂着雨水，有的如鸡蛋大小。一粒冰雹自高空云层由静止竖直下落，下落过程中冰雹受到的空气阻力与其速度成正比，不计冰雹质量的变化，则加速下落过程中冰雹（　　） A．加速度变大 B．动能变大 C．机械能守恒 D．克服空气阻力做功的功率与其速度成正比 【答案】B 【详解】A．下落过程中冰雹受到的空气阻力与其速度成正比，则空气阻力 由牛顿第二定律得 解得 则加速下落过程中冰雹变小，故A错误； B．由冰雹的动能，可知加速下落过程中冰雹的速度增大，动能增大，故B正确； C．冰雹加速下落过程中，空气阻力做负功，冰雹的机械能减小，故C错误； D．克服空气阻力做功的功率 所以克服空气阻力做功的功率与其速度的平方成正比，故D错误。 故选B。 【典例5】构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面。自动充电式电动自行车就是很好的一例，电动自行车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以600J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图中的线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是（　　）    A．600J B．360J C．300J D．240J 【答案】D 【详解】设自行车的总质量为m，第一次关闭自动充电装置，由动能定理有 第二次启动自动充电装置，由功能关系有 代入数据解得 故选D。 知识点3：能量转移或转化的方向性 1.能量转化和转移的方向性 能量的转化和转移具有方向性，或者说，能量的转化和转移具有不可道性 (1)机械能和内能转化过程的方向性 机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化无论何种热机，都不可能百分之百地把内能变成机械能，即热机的效率一定小于1. (2)热传递的方向性 内能总是自发地从高温物体向低温物体转移、而不能自发地从低温物体向高温物体转移。 2.第二类永动机是不可能制造成功的 (1)有人想设计一合机器，该机器能自动地从低温热源吸引内能，向高温热源释放。高温热源将得到的能量通过另一合做功装置对外做功.这样，不需要任何其他动力机械不消耗任何其他能源，整个循环可永远进行下去.这样的机器被称为第二类永动机。 (2)第二类永动机并不违背能量守恒定律，但违背了能量转化和转移的方向性热量不可能不消耗其他能量而自发地从低温热源转移到高温热源.因此，第二类永动机也是不可能制成的。 3.能量的耗散：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 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. 4.能量的转化效率 (1)定义 转化为有用的能量跟输入能量的比值叫作能量的转化效率 (2)表达式：能量的转化效率= 说明：能量在转化和转移过程中总存在一定的损失，不可能100%地被利用。 知识点4：能源的分类与应用 1.能源 (1)概念 能源指能够提供可利用能量的物质，它是人类社会生活的物质基础。 (2)分类 煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作化石能源.化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源. 水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能.这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。 2.能源的开发与利用 (1)珍惜利用常规能源。 (2)常规能源的大量使用带来的环境问题。 (3)开发绿色新能源。 【典例6】关于能源的开发和利用，下列说法错误的是（　　） A．能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为 B．根据能量守恒定律，担心能源枯竭是一种杞人忧天的表现 C．能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响 D．通过核裂变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径 【答案】B 【详解】A．能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为，故A正确； B．能量虽然守恒，但有的资源容易利用，有的资源难以利用，资源短缺成为社会发展的阻碍，因而要合理开发利用，故B错误。 C．能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响，故C正确； D．通过核裂变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径，故D正确。 此题选择不正确的，故选B。 【点睛】能源是有限的，要有计划地使用，无限制使用常规能源会严重破坏环境。 【典例7】下列说法正确的是（　　） A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第二定律 B．能量耗散过程中能量不守恒 C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律 D．能量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 【答案】D 【详解】A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律，故A错误； B．能量耗散过程中能量是守恒的，故B错误； C．电冰箱的制冷系统地把冰箱内的热量传到外界，同时消耗了电能，它不违背热力学第二定律，故C错误； D．能量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，故D正确。 故选D。 【典例8】关于能源和能量，下列说法正确的是（　　） A．自然界中的石油、煤炭、天然气等能源储存着的是低品质的能量 B．自然界中的石油、煤炭、天然气等能源储存着的是高品质的能量 C．能量被使用后就消灭了，所以要节约能源 D．能量是守恒的，所以不需要节约能源 【答案】B 【详解】AB．自然界中的石油、煤炭、天然气等能源储存着的是高品质的能量，故A错误，B正确； C．能量既不会创生也不会消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，故C错误； D．在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但可利用率越来越小，故仍需节约能源，故D错误。 故选B。 【典例9】（多选）PM2.5主要来自化石燃料、生物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，我们要节约及高效利用能源。下列说法中正确的是（　　） A．我们应立即停止使用化石能源，控制污染 B．人类应多开发与利用地热能、风能等新能源 C．应发展新的发电技术，提高能源利用效率 D．对垃圾进行分类处理，变废为宝 【答案】BCD 【详解】化石能源目前不能够完全被替代，因此不能立即停止，为了控制污染，我们要节约及高效利用能源。人类应多开发与利用地热能、风能等新能源。应发展新的发电技术，提高能源利用效率。对垃圾进行分类处理，变废为宝。 故选BCD。 【典例10】（多选）新能源汽车在某些情况下可利用“动能回收”装置将机械能转化为电能。某次质量为的电动车以的初动能沿平直斜坡向下运动。若关闭发动机，让车自由滑行时，其动能—位移关系如图直线①所示：若关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能—位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，则（　　） A．图线①中，电动车受到的合外力大小为500N B．图线②中，电动车行驶到150m处的速度大小为16m/s C．图线②中，电动车行驶到150m处电能的回收转化功率为4000W D．图线②中，电动车行驶200m过程中回收转化了的电能 【答案】AD 【详解】A．根据图像的斜率表示物体所受合外力可知，图线①的斜率为 A正确； B．开启“动能回收”装置后从图线②读取动能数值，利用动能定义可知 解得速度为 B错误； C．在150m处，自由滑行时所受合外力为，动能回收时，匀速直线运动，即产生电能的力为 电能回收转化功率的计算应考虑效率90%，正确的回收转化功率为 C错误； D．回收转化的电能为两条图像的在200m处动能差值乘以效率90%，则 D正确。 故选AD。 一、单选题 1．关于能的转化与守恒定律，下列说法中错误的是（　　） A．能量能从一种形式转化为另一种形式，但不能从一个物体转移到另一个物体 B．能量的形式多种多样，它们之间可以相互转化 C．一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少 D．能的转化与守恒定律证明了能量既不会创生，也不会消失 【答案】A 【详解】A．能量能从一种形式转化为另一种形式，也能从一个物体转移到另一个物体，A错误； B．能量的形式多种多样，它们之间可以相互转化，B正确； C．根据能量守恒定律，一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少，C正确； D．能的转化与守恒定律证明了能量既不会创生，也不会消失，D正确。 本题选择错误的，故选A。 2．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接为移动设备充电的储能装置，充电宝的转换率是指充电宝放电总量占充电宝容量的比值，一般在0.6~0.7，如图为某一款移动充电宝，其参数见下表，下列说法正确的是（　　） 容量 20000mAh 兼容性 所有智能手机 边充边放 否 保护电器 是 输入 DC 5V 2A MAX 输出 DC 5V 0.1A-2.5A 尺寸 156*82*22mm 转换率 0.60 产品名称 索杨SY10-200 重量 约430g A．充电宝充电时将电能转化为内能 B．该充电宝最多能储存的能量为 C．该充电宝电量从零到完全充满所用时间约为2h D．用该充满电的充电宝给电量为零、容量为3000mAh的手机充电，理论上能充满4次 【答案】D 【详解】A．充电宝充电时将电能转化为电池的化学能，A错误； B．电池容量为 电池的电动势为，所以最多能储存的能量为 B错误； C．充电时以的电流充电到充满所需时间为 C错误； D．转化率为0.6，所以给容量为3000mAh的手机充电次数为 D正确。 故选D。 3．一辆汽车以80km/h的速度匀速行驶，每10km耗油约1L，根据汽油的热值进行简单的计算可知，此时消耗的功率约为70kW。如图为汽车行驶时功率分配的大致比例图，具体来说，在70kW中，约有1kW由于汽油的蒸发而“消失”，化学能无法利用成为化学污染源，大约只有17kW用于做功，而其余的52kW包括了排气管排出的废热和散热器的热量，两者约各占一半，用于做功的17kW也有不少损耗，约5kW用于发动机的水箱循环和空调，约3kW消耗于传动装置，最后只有9kW到达驱动轮。下列说法正确的是（　　） A．汽油属于可再生能源 B．整辆车的总效率仅有13%左右 C．汽车匀速行驶时所受的阻力约为3150N D．每1s中消耗的燃料最终转化为内能的大约5.2104J 【答案】B 【详解】A．汽油属于不可再生能源，故A错误； B．整辆车的总效率仅有 故B正确； C．汽车匀速行驶时所受的阻力等于牵引力 故C错误； D．每1s中消耗的燃料最终转化为内能的大约 E=70103J-9103J=61103J 故D错误。 故选B。 4．如图是水电站的发电原理图，由图可知，下列说法错误的是（　　） A．水力发电不会造成污染 B．该装置将机械能转化为电能 C．要加大发电的功率，可采用仅“增大水落差”的方法 D．该装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能 【答案】D 【详解】AB．水力发电不会有污染，同时将水的机械能转化为电能，故AB正确； C．如果仅将水落差增大，那么水流到水轮机处的速度就增大，这一方法可加大发电的功率，故C正确； D．由于水下落过程以及发电机装置都有摩擦，故该装置不可能将水库中储存的水的机械能全部转化为电能，故D错误。 该题选择错误选项，故选D。 5．图1是叶片长度为L的风力发电机，图2是该风力发电机的扫风面积示意图图，风叶旋转扫过的面积是截留风能的面积，并与风向垂直。已知空气的密度为ρ，风速为v，风动能转化为电能的效率为η，则该风力发电机的功率为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】则t时间内流向风轮机的最大风能为 可得发电机的风力发电的功率为 故选A。 6．杭州湾沿岸有一风力发电机，其叶片转动时可形成半径为20m的圆面，某时间内该地的风速为6.0m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，假如这个风力发电机将此圆面内10%的空气动能转化为电能，取，则下列说法正确的是（　　） A．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积 B．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为155.52kJ C．此风力发电机的发电功率约为155.52kW D．若风速变为原来2倍，则电功率将变为原来4倍 【答案】B 【详解】AB．单位时间内风力发电机叶片圆面的气流的体积为 每秒流经涡轮机空气的动能约为 故A错误，B正确； C．依题意，风力发动机产生的电功率约为 故C错误； D．风力发动机产生的电功率 若风速变为原来2倍，则电功率将变为8倍，故D错误。 故选B。 二、多选题 7．如图为装在屋顶上的太阳能电池板，每块电池板的面积为2m2。晴天时，电池板每平方米每分钟接收到的太阳能为6×104J，电池板的光电转化效率为25%。以下说法不正确的是（　　） A．太阳能为可再生能源 B．电池板的光电转化效率25%表示此过程能量不守恒 C．晴天时太阳照射2h，每块电池板的产生的电能1.44×107J D．晴天时的一天，一块电池板产生的电能可以提供十盏60W的白炽灯正常工作20小时 【答案】BCD 【详解】A．太阳能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源，故A正确，不符题意； B．电池板的光电转化效率25%只是表示太阳能有25%能转化成电能，并不代表能量不守恒，故B错误，符合题意； C．由题意可知晴天时太阳照射2h，每块电池板的产生的电能 故C错误，符合题意； D．晴天时的一天，日照按8h计算，一块电池板产生的电能为 能让十盏60W的白炽灯工作的时间 故D错误，符合题意。 本题选不正确的，故选BCD。 8．三峡水力发电站是我国最大的水力发电站，三峡水库蓄水后，平均水位落差约为100m，水的流量约为。船只通航需要约的流量，其余流量可全部用来发电。水流冲击水轮机发电时，水流减少的机械能有20%转化为电能。则三峡发电站（　　） A．最大功率约为 B．年发电量约为 C．天发电量能充满约辆新能源汽车 D．通航一天流失的能量 【答案】AB 【详解】A．三峡发电站的最大功率为 P=ρ（Q1-Q2）gh×20%=1.0×103×（1.35×104×-3500）×10×100×20%=2×109W 故A正确； B．年发电量约为 故B正确； C．一天的发电量为 每台新能源汽车需要的电量为 不符合实际，故C错误； D．通航一天流失的能量 W=ρQ2ght×20%=1.0×103×0.35×104×10×100×20%×24×3.6×106J =6×1016J 故D错误。 故选AB。 9．关于能量的品质，下列说法正确的是（　　） A．能量的品质，是指能源的清洁度 B．能量的品质，是指能源的利用效率 C．能量的品质，是指能量可被利用的价值 D．能量耗散会导致能量品质降低 【答案】CD 【详解】能量的品质，是指能量可被利用的价值，能量耗散会导致能量品质降低。 故选CD。 三、填空题 10．新疆达坂城风口的风速约为，设该地空气的密度为，把通过横截面积的风能转化为电能（转化效率），利用上述已知量推导计算电功率的公式为 ，代入数据得到电功率的大小为 。 【答案】 【详解】[1]设时间t内通过横截面积的风能为 电功率为 [2]代入数据得到电功率的大小为 学科网（北京）股份有限公司 $$ 12.4 能源与可持续发展 ——划重点之高二暑假预习强化精细讲义 知识点1：能量 1.能量的概念 一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量. 2.能量的多样性 对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多样的，包括机械能、内能、电磁能、光能、化学能、核能、生物能等. 3.功是能量转化的量度 能量的转化是通过做功来实现的，力对物体做了多少功，就有多少能量发生转化，即功是能量转化的量度 功和能的区别与联系 (1)能是由物体状态决定的物理量，是一个状态量；而功则是和物体运动状态变化过程有关的物理量，是一个过程量.两者有着本质的区别； (2)做功可以使物体具有的能量发生变化，但功和能不能相互转化； (3)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是能量之间转化的过程。 知识点2：能量守恒定律 1.内容：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. 2.表达式 (1)守恒型：E初=E末；(2)转化型：△E增=△E减;(3)转移型：△EA=-△EB 3.能量的转化 各种形式的能量可以相互转化，也就是说，当某个物体的能量减少时，一定有其他物体能量增加，且减少的能量一定等于增加的能量；当某种形式的能量减少时，一定有其他形式的能量增加，且减少的能量一定等于增加的能量 ①能量守恒定律是贯穿整个物理学的基本规律之一，是学习物理学的一条主线，任何形式的能量之间都可以相互转化，但转化过程并不减少它们的总量. ②要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转化和转移.求解实际问题时对减少的某种能量要追踪它的去向；对增加的能量，要找到它的来源，可以按照“总的减少量=总的增加量”列出数学方程. 4.能量守恒定律的应用 (1)明确研究对象及研究过程 (2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化 (3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少. (4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式或初、末状态能量相等的守恒式 【典例1】庐山瀑布“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”瀑布高150m，水流量10m3/s，假设利用瀑布来发电，能量转化效率为70%，则发电功率为（   ） A．109 B．107 C．105 D．103 【典例2】如图是一种新型“风光互补”节能路灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板，“腰挎”节能灯。下列说法正确的是（    ） A．节能路灯利用的风能属于不可再生能源 B．小风扇利用风力发电，将电能转化为机械能 C．太阳能电池板是将光能转化为电能 D．太阳能电池板只能白天工作，风力发电机只能夜间工作 【典例3】风力发电是指把风的动能转化为电能。某地有一风力发电机，它的叶片长度为。某时间内该地区的风速是，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，假如这个风力发电机能将的空气动能转化为电能。则该风力发电机发电的功率约为（　　） A． B． C． D． 【典例4】受寒潮南下影响，2024年2月21日晚间，浙江丽水等多地出现短时大冰雹。其中在丽水青田县，冰雹混杂着雨水，有的如鸡蛋大小。一粒冰雹自高空云层由静止竖直下落，下落过程中冰雹受到的空气阻力与其速度成正比，不计冰雹质量的变化，则加速下落过程中冰雹（　　） A．加速度变大 B．动能变大 C．机械能守恒 D．克服空气阻力做功的功率与其速度成正比 【典例5】构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面。自动充电式电动自行车就是很好的一例，电动自行车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以600J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图中的线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是（　　）    A．600J B．360J C．300J D．240J 知识点3：能量转移或转化的方向性 1.能量转化和转移的方向性 能量的转化和转移具有方向性，或者说，能量的转化和转移具有不可道性 (1)机械能和内能转化过程的方向性 机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化无论何种热机，都不可能百分之百地把内能变成机械能，即热机的效率一定小于1. (2)热传递的方向性 内能总是自发地从高温物体向低温物体转移、而不能自发地从低温物体向高温物体转移。 2.第二类永动机是不可能制造成功的 (1)有人想设计一合机器，该机器能自动地从低温热源吸引内能，向高温热源释放。高温热源将得到的能量通过另一合做功装置对外做功.这样，不需要任何其他动力机械不消耗任何其他能源，整个循环可永远进行下去.这样的机器被称为第二类永动机。 (2)第二类永动机并不违背能量守恒定律，但违背了能量转化和转移的方向性热量不可能不消耗其他能量而自发地从低温热源转移到高温热源.因此，第二类永动机也是不可能制成的。 3.能量的耗散：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 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. 4.能量的转化效率 (1)定义 转化为有用的能量跟输入能量的比值叫作能量的转化效率 (2)表达式：能量的转化效率= 说明：能量在转化和转移过程中总存在一定的损失，不可能100%地被利用。 知识点4：能源的分类与应用 1.能源 (1)概念 能源指能够提供可利用能量的物质，它是人类社会生活的物质基础。 (2)分类 煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作化石能源.化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源. 水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能.这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。 2.能源的开发与利用 (1)珍惜利用常规能源。 (2)常规能源的大量使用带来的环境问题。 (3)开发绿色新能源。 【典例6】关于能源的开发和利用，下列说法错误的是（　　） A．能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为 B．根据能量守恒定律，担心能源枯竭是一种杞人忧天的表现 C．能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响 D．通过核裂变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径 【典例7】下列说法正确的是（　　） A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第二定律 B．能量耗散过程中能量不守恒 C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律 D．能量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 【典例8】关于能源和能量，下列说法正确的是（　　） A．自然界中的石油、煤炭、天然气等能源储存着的是低品质的能量 B．自然界中的石油、煤炭、天然气等能源储存着的是高品质的能量 C．能量被使用后就消灭了，所以要节约能源 D．能量是守恒的，所以不需要节约能源 【典例9】（多选）PM2.5主要来自化石燃料、生物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，我们要节约及高效利用能源。下列说法中正确的是（　　） A．我们应立即停止使用化石能源，控制污染 B．人类应多开发与利用地热能、风能等新能源 C．应发展新的发电技术，提高能源利用效率 D．对垃圾进行分类处理，变废为宝 【典例10】（多选）新能源汽车在某些情况下可利用“动能回收”装置将机械能转化为电能。某次质量为的电动车以的初动能沿平直斜坡向下运动。若关闭发动机，让车自由滑行时，其动能—位移关系如图直线①所示：若关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能—位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，则（　　） A．图线①中，电动车受到的合外力大小为500N B．图线②中，电动车行驶到150m处的速度大小为16m/s C．图线②中，电动车行驶到150m处电能的回收转化功率为4000W D．图线②中，电动车行驶200m过程中回收转化了的电能 一、单选题 1．关于能的转化与守恒定律，下列说法中错误的是（　　） A．能量能从一种形式转化为另一种形式，但不能从一个物体转移到另一个物体 B．能量的形式多种多样，它们之间可以相互转化 C．一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少 D．能的转化与守恒定律证明了能量既不会创生，也不会消失 2．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接为移动设备充电的储能装置，充电宝的转换率是指充电宝放电总量占充电宝容量的比值，一般在0.6~0.7，如图为某一款移动充电宝，其参数见下表，下列说法正确的是（　　） 容量 20000mAh 兼容性 所有智能手机 边充边放 否 保护电器 是 输入 DC 5V 2A MAX 输出 DC 5V 0.1A-2.5A 尺寸 156*82*22mm 转换率 0.60 产品名称 索杨SY10-200 重量 约430g A．充电宝充电时将电能转化为内能 B．该充电宝最多能储存的能量为 C．该充电宝电量从零到完全充满所用时间约为2h D．用该充满电的充电宝给电量为零、容量为3000mAh的手机充电，理论上能充满4次 3．一辆汽车以80km/h的速度匀速行驶，每10km耗油约1L，根据汽油的热值进行简单的计算可知，此时消耗的功率约为70kW。如图为汽车行驶时功率分配的大致比例图，具体来说，在70kW中，约有1kW由于汽油的蒸发而“消失”，化学能无法利用成为化学污染源，大约只有17kW用于做功，而其余的52kW包括了排气管排出的废热和散热器的热量，两者约各占一半，用于做功的17kW也有不少损耗，约5kW用于发动机的水箱循环和空调，约3kW消耗于传动装置，最后只有9kW到达驱动轮。下列说法正确的是（　　） A．汽油属于可再生能源 B．整辆车的总效率仅有13%左右 C．汽车匀速行驶时所受的阻力约为3150N D．每1s中消耗的燃料最终转化为内能的大约5.2104J 4．如图是水电站的发电原理图，由图可知，下列说法错误的是（　　） A．水力发电不会造成污染 B．该装置将机械能转化为电能 C．要加大发电的功率，可采用仅“增大水落差”的方法 D．该装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能 5．图1是叶片长度为L的风力发电机，图2是该风力发电机的扫风面积示意图图，风叶旋转扫过的面积是截留风能的面积，并与风向垂直。已知空气的密度为ρ，风速为v，风动能转化为电能的效率为η，则该风力发电机的功率为（　　） A． B． C． D． 6．杭州湾沿岸有一风力发电机，其叶片转动时可形成半径为20m的圆面，某时间内该地的风速为6.0m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，假如这个风力发电机将此圆面内10%的空气动能转化为电能，取，则下列说法正确的是（　　） A．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积 B．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为155.52kJ C．此风力发电机的发电功率约为155.52kW D．若风速变为原来2倍，则电功率将变为原来4倍 二、多选题 7．如图为装在屋顶上的太阳能电池板，每块电池板的面积为2m2。晴天时，电池板每平方米每分钟接收到的太阳能为6×104J，电池板的光电转化效率为25%。以下说法不正确的是（　　） A．太阳能为可再生能源 B．电池板的光电转化效率25%表示此过程能量不守恒 C．晴天时太阳照射2h，每块电池板的产生的电能1.44×107J D．晴天时的一天，一块电池板产生的电能可以提供十盏60W的白炽灯正常工作20小时 8．三峡水力发电站是我国最大的水力发电站，三峡水库蓄水后，平均水位落差约为100m，水的流量约为。船只通航需要约的流量，其余流量可全部用来发电。水流冲击水轮机发电时，水流减少的机械能有20%转化为电能。则三峡发电站（　　） A．最大功率约为 B．年发电量约为 C．天发电量能充满约辆新能源汽车 D．通航一天流失的能量 9．关于能量的品质，下列说法正确的是（　　） A．能量的品质，是指能源的清洁度 B．能量的品质，是指能源的利用效率 C．能量的品质，是指能量可被利用的价值 D．能量耗散会导致能量品质降低 三、填空题 10．新疆达坂城风口的风速约为，设该地空气的密度为，把通过横截面积的风能转化为电能（转化效率），利用上述已知量推导计算电功率的公式为 ，代入数据得到电功率的大小为 。 学科网（北京）股份有限公司 $$