第二十二章 能源与可持续发展 训练提升课件 - 2024-2025学年物理九年级全一册 人教版

第1节 能 源 第二十二章 能源与可持续发展 知识点 人类利用能源的历程 知1－讲 1 1. 能源 (1)定义：能够提供能量的物质资源。 (2)常见的能源： ① 化石能源：千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的煤、石油、天然气等。 感悟新知 知1－讲 ②生物质能：以生物质为载体、由生物质产生的能量。 ③太阳能：由太阳辐射提供的能量。 ④地热能：由地球内部提供的一种内能。 ⑤电能：由其他形式的能转化为供各种用电器使用的能源。 感悟新知 知1－讲 2. 人类利用能源的历程 (1)柴薪能源时代：钻木取火是人类利用能量历史上的第一次能源革命。 (2)化石能源时代：蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑。 (3)电能时代：电能便于输送和转化。 (4)核能时代。 感悟新知 知1－讲 3. 能源的分类 (1)按照获取方式，可将能源分为一次能源和二次能源。 ① 一次能源：可以直接从自然界获得的能源。例如：煤、石油、天然气、风能、太阳能、地热能、核能。 感悟新知 知1－讲 ② 二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源。比如在产生电能时消耗了机械能、在用蒸馏法提取汽油时消耗了内能。常见的二次能源有电能、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、氢气、焦炭和木炭等。 感悟新知 知1－讲 (2)按照对环境的影响，可将能源分为清洁能源和非清洁能源。 (3)按照人类开发早晚和使用情况，可将能源分为常规能源和新能源。 感悟新知 知1－讲 深度理解 能量和能源对比： 能量 能源 定义 物体能够对外做功，就说该物体具有能量 能够提供能量的物质 本质 与物质及其运动相联系，对应不同形式的运动，有不同形式的能量，如电流做功对应电能 可以提供某种形式能量的物质 联系 能源的利用过程，实质上就是能量的转化和转移的过程 感悟新知 知1－讲 特别提醒 “隐身”的二次能源： (1)把石油蒸馏后得到汽油、柴油。汽油、柴油属于二次能源。 (2)煤气是以煤为主要原料，经化学反应制得的。煤气属于二次能源。 (3) 木炭是木材经过不完全燃烧后形成的深褐色或黑色多孔固体燃料。木炭属于二次能源。 感悟新知 知1－练 例 1 [母题 教材P169T1 ](多选)能源是人类生存和发展的保障，是人类文明进步的基础和动力，关乎国计民生、工业生产和国家安全。关于煤气、天然气，下列说法正确的是( ) A. 煤气是一次能源 B. 煤气是二次能源 C. 天然气是一次能源 D. 天然气是二次能源 感悟新知 知1－练 解题秘方：紧扣一次能源和二次能源的定义解题。 解析：天然气是直接从自然界中获得的，是一次能源；煤气是消耗一次能源生产出来的，是二次能源。 答案：B 、C 感悟新知 方法点评: 识别一次能源与二次能源用定义判断法。对于教材中没有提到的能源，要判断是属于一次能源还是属于二次能源，抓住定义中的“直接从自然界得到”的含义。煤气不能直接从自然界得到，属于二次能源。 知1－练 ••••• 感悟新知 知1－练 1. 我们现在所使用的能源分为“一次能源”和“ 二次能源”。根据能源的分类， 下列全部属于“一次能源”的是( ) A. 天然气 柴油 风力 B. 石油 流水 天然铀矿 C. 原煤 地热能 电力 D. 焦炭 酒精 潮汐能 B 感悟新知 知2－讲 知识点 21 世纪的能源趋势 2 1. 近年来世界能源消耗情况 由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消 耗持续增长。近几十年来，能源消耗增长速度明显加快。 感悟新知 知2－讲 2. 能源危机 (1)原因 ①化石能源储量并不丰富； ②化石能源开发利用后不能再生。 (2)应对措施：开发新能源、更好地利用已知能源。 感悟新知 知2－讲 特别提醒 节能是社会一直所倡导的公益性行为，是必要的，也是解决能源危机的一项措施。 感悟新知 知2－练 例 2 “能源危机”是当今世界共同面临的重大问题，下列缓解能源危机的措施切实可行的是( ) A.节约用水、用电 B.关闭所有的火力发电站 C.停止使用石油、煤炭资源，改用核能、太阳能 D.各地都要大力兴建水力和风力电站 感悟新知 解题秘方：联系生活经验判断一些做法的对与错。 知2－练 解析：关闭所有的火力发电站，会导致生产和生活受到严重影响，B 不可行；很多地方没有条件改用核能、太阳能，C 不可行；水力和风力电站，在一些地区不具备兴建条件，D不可行。 答案：A 感悟新知 知2－练 2. 目前已经大规模生产和广泛利用的能源称为__________；由于技术、经济等因素而迄今尚未大规模使用的能源称为_________，如_______、 _____ 、 _____等。 常规能源 新能源 太阳能 核能 风能 感悟新知 出行是人们工作、生活中必不可少的环节，出行的工 具多种多样，使用的能源也不尽相同。电动自行车和燃油汽车所消耗能量的类型分别是( ) ①内能 ②核能 ③电能 ④太阳能 ⑤化学能 A. ③⑤ B. ④⑤ C. ②③ D. ③④ 易错点 不能识别使用能源(或能量)的类型 例 3 感悟新知 解析：电动自行车和燃油汽车所消耗能量的类型分别是电能和化学能。 答案：A 感悟新知 诊误区： 借用能量的转化来分析所使用的能量类型： 例如电动自行车工作过程中，将电能转化为机械能，使用能量的类型是电能。 感悟新知 能 源 能源 几个相关概念 能源的分类 21 世纪的能源趋势 课堂小结 类型 对能源进行分类 1 太阳能电池板给人造地球卫星供电，以维持其正常 工作；汽车则依靠石油燃烧提供动力。下列关于太阳能和石油的说法正确的是( ) A. 太阳能既是一次能源又是清洁能源 B. 太阳能既是清洁能源又是常规能源 C. 石油既是一次能源又是清洁能源 D. 石油、太阳能既是清洁能源又是新能源 例 4 综合应用创新 解题秘方：熟记一些常见的能源划分标准。 解析：按不同标准划分，同一能源可归属于不同的能源类别。如太阳能是一次能源，还是清洁能源、新能源。石油是一次能源，还是非清洁能源、常规能源。 答案：A 综合应用创新 方法点拨：运用归类法认识常见的能源： ••• 清洁能源 太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能 非清洁能源 煤、石油、天然气、柴薪 常规能源 煤、石油、天然气、水能 新能源 核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能 综合应用创新 3 .[立德树人 环境保护]我国在能源利用方面一直努力践行绿色理念， 尽可能开发利用清洁能源。结合商丘市的地理条件， 请你推荐使用下列哪一组能源( ) A. 风能 太阳能 B. 核能 氢能 C. 地热能 天然气 D. 煤 石油 A 综合应用创新 类型 了解新能源的利用 2 下列哪组能源都属于新能源( ) A. 电能、水能、风能 B. 太阳能、地热能、核能 C. 液化气、沼气、酒精 D. 石油、天然气、煤 例 5 综合应用创新 解题秘方：分析时从“新”字入手，现阶段还没有大规模开发利用的能源。 解析：新能源是指尚未大规模使用、正在积极研究开发的能源，如太阳能、核能、潮汐能、风能、地热能等。化石能源、水能等属于常规能源。 答案：B 综合应用创新 4.“ 可燃冰” 是CH4与水在低温高压下形成的一种天然气水合物，是一种储量丰富、高热值、环保的新能源。它属于( ) A. 非清洁能源 B. 一次能源 C. 生物质能源 D. 二次能源 B 综合应用创新 风是地球上的一种自然现象。风能作为一种新型清洁能源，属于_____(填“一次” 或“二次”) 能源。风力发电首先是利用风力带动风车叶片旋转，把风的动能转化为风轮的机械能，风轮带动发电机发电，风力发电机的原理为_________。从能源利用等角度说说使用风能的优点：_____________________________ ___________________(写出一点即可)。 考法 能源利用与环境保护 1 例 6 一次 电磁感应 风能为清洁能源，风能的利用几乎 不会对环境产生影响 中考风向标 试题评析：本题考查了能源的分类及风能的特点，让学生在利用能源时有注重环保的意识，是一道基础题，难度小。 解析：风能是可以直接从自然界中获取的能源，属于一次能源；风力发电机借助风力带动发电机的风车叶片转动，从而产生电能，即消耗机械能产生电能，故是利用电磁感应的原理来工作的；风能为清洁能源，环保。 中考风向标 1. 我国到2025 年实现可再生能源年发电量达到3.3 万亿千瓦时的目标，为此需要逐步减小( ) A. 煤炭、天然气发电 B. 太阳能、风力发电 C. 潮汐发电 D. 水力发电 A 综合素养训练 2.下列能源中，其特性可以用图中阴影部分表示的是( ) A. 石油 B. 煤 C. 太阳能 D. 天然气 C 综合素养训练 3. 长期以来人们的生活能源离不开煤、石油、天然气这些①，由于这些能源在自然界中越用越少且有排放污染，人们正在寻找理想能源。因为太阳能可直接从自然界中获取，所以叫它②，太阳能取之不尽又清洁环保！ 我们期待太阳能的深度开发。以上叙述中①②分别是指 ( ) A. 化石能源、二次能源 B. 二次能源、一次能源 C. 一次能源、二次能源 D. 化石能源、一次能源 D 综合素养训练 4.[中考·嘉兴]嘉兴成为全国首批16 座“海绵城市”建设试点城市之一。“海绵城市”是指降雨时能吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。下列做法不符合建设“海绵城市”要求的是( ) A. 植树种草，增加城市绿地面积 B. 疏浚河道、沟渠，建设并保护湿地 C. 采用透水材料铺装城市的通道、广场 D. 大量建设水泥道路，改善城市交通 D 综合素养训练 5. [中考·无锡改编]我国的乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝水电站实现联合调度，标志着世界最大的“清洁能源走廊”已形成，水力发电是将水的_______能转化为电能，水能是_______(填“新”或“常规”)能源。水电站年均发电量可达1.08×1018J，若这些电量改用煤进行火力发电，效率为40 %，煤的热值为3.0×107J/k g ，则需要用煤_______kg 。 机械 常规 9×1010 综合素养训练 6.[中考·汕尾]汕尾市地处沿海，风力资源极为丰富，随着各项大型风力发电项目的建设，汕尾市成为广东省知名风力发电基地。如图甲是某地风力发电的外景。风力发电机组主要由风机叶片和发电机组成。 请回答下列问题： 综合素养训练 (1)风力发电利用的是风能，风能是清洁的______ ( 填“一次”或“二次”) 能源。 (2)风机叶片具有质量小、强度高、耐磨损等性能，通常用密度______ (填“大”或“小”)、硬度大的 复合材料制成；叶片形状像飞机的机翼，若 叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面 空气流速不同而产生______差，使风叶旋转。 一次 小 压力 综合素养训练 (3)风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，发电机是利用_________原理，把机械能转化为电能。 (4)某风力发电机的输出功率与风速的关系 如图丙所示，由图象可以知道，当风速 在v1 到v2 之间时，风速越大，发电机的 电功率 _______ 。 (5)请你根据图象判断，台风来临时，能否给风力发电带来更大的经济效益？ _______ (填“能” 或“不能”)。 电磁感应 越大 不能 综合素养训练 $$ 第2节 核 能 第二十二章 能源与可持续发展 知识点 核能 知1－讲 1 1. 原子结构 2. 核能：原子核分裂或结合时释放的能量。 感悟新知 知1－讲 3. 注意 (1)通常情况下，质子、中子依靠强大的核力紧密结合在一起，原子核十分牢固。若原子核发生分裂或结合，就会释放惊人的能量。 (2)核能来源于物质原子核的变化，与分子的运动情况无关，即核能不同于内能。 感悟新知 知1－讲 深度理解 用类比法理解原子的核式结构： 原子的核式结构与太阳系结构类似：太阳系的中心是太阳，各行星围绕太阳运动；原子的中心是原子核，在原子核周围有一定数量的电子在绕核运动。 感悟新知 知1－练 例 1 下列有关核能的说法正确的是( ) A. 使原子核分裂或结合需要惊人的能量，这些能量叫核能 B. 核能是原子核动能和势能的总和 C. 核能是质子和中子的动能和势能的总和 D. 原子核分裂或结合时释放出的能量就是核能 感悟新知 知1－练 解题秘方：本题利用定义辨析法和比较法解答。理解核能的定义和获得途径。 解析：核能是原子核分裂或结合时释放出来的巨大能量，不是使原子核分裂或结合所需要的能量；核能和机械能是两个完全不同的概念。机械能是宏观物体动能和势能的总和。 ••••• 答案：D ••• 感悟新知 知1－练 1. 关于原子核、核能， 下列说法正确的是( ) A. 夸克是不可再分的最小微粒 B. 原子核由中子和电子组成 C. 自然界核能的储量是有限的 D. 核能是二次能源 C 感悟新知 知2－讲 知识点 裂变 2 1. 定义 ：科学家发现用中子轰击质量比较大的铀2 3 5 原子核， 铀核会分裂成两个质量中等大小的原子核， 同时释放出巨大的能量，这种现象叫裂变。 2. 应用 (1)核电站：控制核裂变反应的速度。 (2)原子弹：不控制核裂变反应的速度。 感悟新知 知2－讲 3. 链式反应： 用中子轰击铀235 原子核，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。 使用核能要防止发生核泄漏。 感悟新知 知2－讲 4. 核电站的能量转化(图1) 感悟新知 知2－讲 知识拓展 核电站的优点： (1)只需要消耗很少的燃料，就可以产生大量的电能。 (2)核电站不排放烟尘和二氧化碳、二氧化硫等气体，对环境的污染较小。 (3) 从长远看，核电站的发电成本低于火力发电。 感悟新知 知2－练 例 2 关于原子弹和核电站，下列说法不正确的是( ) A. 原子弹和核电站都是利用核裂变原理来工作的 B. 原子弹爆炸时不控制核裂变的速度 C. 原子弹爆炸时控制核裂变的速度 D. 核电站工作时控制核裂变的速度 感悟新知 解题秘方：理解链式反应及其应用。 知2－练 解析：原子弹和核电站都是利用核裂变原理来工作的，但原子弹爆炸时，核裂变的速度不加控制，而核电站工作时，需要控制核裂变的速度。 答案：C 感悟新知 知2－练 ••• 方法导引：(对比法)通过对比认识裂变在核电站和原子弹两个方面的应用： 应用类型 应用原理 一般应用领域 核电站 控制裂变反应速度 发电供生活用电 原子弹 不控制裂变反应速度 应用于军事 感悟新知 知2－练 2.[中考·日照] 用中子轰击铀2 3 5 原子核， 铀核分裂时释放出核能， 同时还会产生几个新的中子， 这些中子又会轰击其他铀核⋯⋯ 于是就导致一系列铀核持续裂变， 并释放出大量的核能。这就是裂变中的__________。 链式反应 感悟新知 知3－讲 知识点 聚变 3 1. 定义：两个较轻的核聚合成一个较重的核，并释放出巨大能量的过程。 2. 氘核与氚核的聚变如图2所示。 感悟新知 知3－讲 3. 注意： (1)聚变也称热核反应。 (2)应用：氢弹。氢弹的威力比原子弹的威力更大。 (3)科学家正在不断地探索如何实现可控聚变，如何利用可控聚变释放的核能。 感悟新知 知3－讲 特别提醒 聚变和裂变释放的能量都非常大，都属于核能，通常也称为原子能。 对比法理解裂变与聚变分别如图3甲、乙所示。 ▲▲▲ 感悟新知 知3－练 核电站、原子弹、氢弹都是原子核发生改变的 过程中释放出巨大的核能，关于它们释放核能的途径，下列说法正确的是( ) A. 它们都是利用原子核的裂变释放出巨大的核能 B. 它们都是利用原子核的聚变释放出巨大的核能 C. 核电站、原子弹是通过原子核的裂变释放出巨大的核能，氢弹是通过原子核的聚变释放出巨大的核能 D. 核电站、原子弹是通过原子核的聚变释放出巨大氢弹是通过原子核的裂变释放出巨大的核能 例 3 感悟新知 知3－练 解题秘方：关键是理解什么是裂变和聚变。 答案：C 解析：核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的；原子弹是利用重核裂变在极短时间内释放出巨大能量的原理制成的；而氢弹则是利用轻核聚变的原理制成的。 感悟新知 知3－练 方法指导：通过对比理解核裂变和核聚变。 核裂变 核聚变 定义 一个重核分裂成几个中等质量的核，这种核反应叫做裂变 轻核结合成较重的核，这种核反应叫做聚变 条件 中子轰击较大原子核 超高温 释放核能大小 巨大 更加巨大 应用 原子弹(速度不加控制的核裂变)、核电站(速度加以制的核裂变) 氢弹(不可控核聚变) 联系 都是原子核发生变化时，释放出巨大的能量 感悟新知 知3－练 3.[中考·烟台节选]我国在核能利用方面取得了巨大成就，其中具有完全自主知识产权的“ 华龙一号” 核电站是通过______(填“ 核裂变”或“核聚变”)发电的； 中国“ 人造太阳”—大型核实验装置“ 东方超环”是通过______ (填“ 核裂变” 或“ 核聚变”)释放巨大的能量。 核裂变 核聚变 感悟新知 获取核能有两种途径——核裂变和核聚变，目前人类和平利用核能发电是图4___所示的途径，氢弹爆炸的原理跟图___是一样的。(均填“甲”或“乙”) 易错点 不能区别获取核能的两种途径 例 4 甲 乙 感悟新知 解题秘方：由图示情景结合裂变和聚变的定义分析。 解析：获取核能有两种途径—裂变和聚变。原子弹和核电站利用的是裂变释放的核能，氢弹利用的是聚变释放的核能。 感悟新知 诊误区： 裂变的关键是原子核“分裂”变小，而聚变则相反。图甲是核裂变的示意图，图乙是核聚变的示意图。核能发电利用的是铀原子核裂变时放出的核能，与图甲的原理一样；氢弹爆炸利用的是轻核的聚变释放的核能，与图乙的原理一样。 感悟新知 核 能 核能 裂变 聚变 核电站 原子弹 氢弹 课堂小结 题型 核能的应用——核电站 1 如图5 是核电站工作情况的方框图，回答下列问题。 例 5 (1)核反应堆中发生的链式反应是________(填“可控制”或“不可控制”)的 _____(填“裂变”或“聚变”)。 (2)在蒸汽轮机中，将蒸汽的内能转化为汽轮机的 _____能。 可控制 裂变 机械 综合应用创新 解题秘方：用分析能量转化的一般方法来分析核电站的能量转化情况。 解析：氢弹是利用轻核聚变释放能量的原理制成的，原子弹是利用重核裂变的原理制成的。氢弹的威力更大，原子弹在爆炸时有巨大的破坏性，而且爆炸遗留物由于具有放射性，在很长一段时间内还会危及人类生命安全。 综合应用创新 4. 核电站利用核能发电， 它的核心设备是核反应堆。下列说法错误的是( ) A. 核能是清洁能源 B. 核反应堆中发生的链式反应是可以控制的 C. 核反应堆一般是用水来降温， 是利用水蒸发吸热 D. 核能是一种不可再生的能源 C 综合应用创新 方法 分析利用核能的优点和缺点 2 核能在军事上也有运用，世界上有少数几个国家 已经掌握了制造原子弹、氢弹的技术，其中______弹威力更大。原子弹在爆炸时有_____________ ，而且爆炸遗留物由于具有______ ，在很长一段时间内还会危及人类生命安全。 例 6 氢 巨大的破坏性 放射性 综合应用创新 解题秘方：根据聚变能释放更大的能量，核辐射会对人体造成严重的伤害来答题。 解析：氢弹是利用轻核聚变释放能量的原理制成的，原子弹是利用重核裂变的原理制成的。氢弹的威力更大，原子弹在爆炸时有巨大的破坏性，而且爆炸遗留物由于具有放射性，在很长一段时间内还会危及人类生命安全。 综合应用创新 5. [新考法 开放性]我国的096 型战略核潜艇，具有强大的潜航能力和隐蔽性。其核动力系统依靠核_________释放能量。科学技术的发展对社会影响具有两面性， 核能的开发和利用也是如此， 请你评价“ 核能的开发和利用”：________________________________________ ________________________________________________________。 裂变 核能的开发和利用，有好有坏，适度开发核电 给解决能源问题带来希望，但核废料具有辐射性，应 妥善处理 综合应用创新 [中考·河池] 如图6 是核电站工作的流程图， 考法 以核电站为载体认识核能的利用 1 例 7 中考风向标 关于流程图中各装置的能量转化，下列说法错误的是( ) A. 核反应堆将核能转化为内能 B. 蒸汽轮机将机械能转化为内能 C. 发电机将机械能转化为电能 D. 各种家用电器将电能转化为其他形式的能 中考风向标 试题评析：本题以核电站为载体考查对核能利用的认识，同时综合考查了能量转化这一考点，属于同时考查多个考点的基础性试题。 答案：B 中考风向标 规律小结：水力发电、风力发电、火力发电、地热发电、核能发电，虽然所用能源各不相同，但发电机都是利用电磁感应的原理来工作的，实现了把其他形式的能转化为电能。 中考风向标 1.“华龙一号”核电机组是中国核电技术走向世界的“国家名片”。它发电时利用了核裂变释放的下列哪种能量 ( ) A. 核能 B. 动能 C. 光能 D. 势能 A 综合素养训练 2. 目前人类大规模利用核能发电的方式属于( ) A. 可控核裂变 B. 可控核聚变 C. 不可控核裂变 D. 不可控核聚变 A 综合素养训练 3. [立德树人 安全意识]在作为人类主要能源的化石能源发生危机时，核能由于其能量密度远高于化石能源，给人类解决能源危机带来了希望。但1986 年切尔诺贝利核电站的核泄漏和2011年日本福岛核电站的核泄漏等，使各国对核电站的安全性不得不高度重视。 综合素养训练 造成核电站的安全性得不到保障的最主要的原因是 ( ) A. 核废料不好处理 B. 核能发电技术还不成熟 C. 只有核裂变可控，核聚变不可控 D. 意外发生核泄漏时，会产生放射性污染 D 综合素养训练 4. 将火柴搭成图示的结构，点燃第一根火柴后，发生的现象与___________相似。 链式反应　 综合素养训练 5. [母题 教材P171图22.2-3]中国物理学家钱三强与何泽慧等合作，在利用中子打击铀核的实验中，观察到三分裂变和四分裂变现象。如图，为某种核反应示意图，这属于核_____变，核电站的核反应堆就是利用该反应释放核能的设备；氢弹利用的是核_____变在瞬间释放的能量。(均填“ 裂”或 “ 聚”) 裂 聚 综合素养训练 $$ 第3节 太阳能 第二十二章 能源与可持续发展 知识点 太阳——巨大的“核能火炉” 知1－讲 1 1. 太阳的结构：由内至外分别是太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气。 2. 太阳能的产生：太阳内部氢原子核聚变。 3. 太阳能的传播：太阳能以光和热的形式向外辐射。 感悟新知 知1－讲 深度理解 太阳能的特点： 太阳正处于壮年，其内部核燃料还可燃烧50 亿年，不需要担心太阳会燃烧尽自身的核燃料。 感悟新知 知1－练 例 1 太阳能来自于( ) A. 大量优质煤的燃烧 B. 裂变 C. 链式反应 D. 聚变 理解太阳能的实质，可由对太阳能的认识直接判断。 解题秘方：太阳能来自于太阳内部氢原子核聚变。 D 感悟新知 知2－讲 知识点 太阳是人类能源的宝库 2 1. 太阳是人类能源的宝库 (1)人类利用生物质能、水能、风能，实际上都是间接利用太阳能。 (2)人类开采化石能源，实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能。 感悟新知 知2－讲 2. 太阳能与核能的关系：太阳能来源于太阳内部氢原子核在超高温下发生聚变时释放的能量( 核能)， 但核能与太阳能无关。 3. 太阳是人类的“能源之母”：地球上除核能、地热能和潮汐能以外，几乎所有能源都来自太阳。 感悟新知 知2－讲 知识拓展 潮汐能和地热能不是来源于太阳。 潮汐能主要是由于月球和太阳对地球的引力作用，导致海水周期性地涨落从而产生的能量。地热能主要来源于地球熔融岩浆和放射性物质衰变。 感悟新知 知2－练 例 2 下列能源不是来源于太阳的是( ) A. 潮汐能 B. 水能 C. 化石能源 D. 风能 感悟新知 解题秘方：了解常用能源的形成是关键。 知2－练 解析：太阳把地面和空气晒热，太阳能转化为空气的内能。晒热的空气上升，空气流动形成风，又转化为风能。太阳把水面和地面晒热，并使一部分水蒸发，水蒸气升到空中形成云，以雨、雪的形式落下来，流入江河，太阳能转化为水能。 答案：A 感悟新知 知2－练 方法提示：排除法的运用。潮汐能有可能不了解，可以确定水能、化石能源和风能与太阳能有关，从而确定潮汐能与太阳能无关。 ••• 感悟新知 知2－练 1. 我们生活的地球上各种能源复杂多样，绝大多数的能源直接或间接来自太阳。太阳光______(填“是”或“ 不是”) 电磁波， 请列举出一种与太阳能量无关的能源：_____________。 是 核能(合理即可) 感悟新知 知3－讲 知识点 太阳能的利用 3 1. 太阳能的直接利用 (1)用集热器把水等物质加热，把太阳能转化为内能。 (2)用太阳能电池把太阳能转化为电能。 知识拓展 太阳能电池板: 太阳能电池板是通过吸收太阳光，将太阳能通过光电效应或者光化效应直接或间接转换成电能的装置。 相对于普通电池和可循环充电电池来说，太阳能电池属于更节能环保的绿色产品。 感悟新知 知3－讲 2. 太阳能的间接利用 (1)利用化石能源、风能、水能、生物质能，实质就是间接利用太阳能。 (2)化石能源、生物质能都是由植物进行光合作用，由太阳能转化成的化学能。 感悟新知 知3－讲 3. 太阳能的优点 (1)能量巨大，仅1 h 到达地球表面的太阳能就比全世界一年能源生产的总量还多； (2)供应时间长久，太阳能几乎是一种取之不尽，用之不竭的永久能源； (3)分布广阔，获取方便，既不需要开采，又不需要运输； (4)安全、清洁、无污染，开发太阳能不会给环境带来污染。 感悟新知 知3－讲 4. 太阳能的缺点 (1)太分散；(2)不稳定；(3)转换效率低。 感悟新知 知3－练 [母题 教材P176图22.3-6 ]市面上出售一种装有太阳能电扇的凉帽。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是( ) A. 太阳能→电能→机械能 B. 太阳能→机械能→电能 C. 电能→太阳能→机械能 D. 机械能→太阳能→电能 例 3 感悟新知 知3－练 解析：装置中，太阳能电池板将太阳能转化为电能，这些电能通过小电动机再转化为机械能。 答案：A 方法提示：采用从一般到特殊的思想方法可由分析一般实例中能量转化的方法，来分析太阳能利用过程中的能量转化。即看转化前消耗了什么形式的能量，转化后得到了什么形式的能量，最后得出分析结论。 ••••••••••• 感悟新知 知3－练 2. 如图所示是用太阳能电池板做成叶片的百叶窗，既能遮阳，还能发电。电池板将______能转化为______能， 为蓄电池充电， 蓄电池再向节能灯供电。太阳能电池板给蓄电池充电时， 蓄电池相当 于______ (填“用电器”或 “电源”)。 太阳 电 用电器 感悟新知 “人工树叶”是一种模拟电化学的实验装置(如图1 所示)，该装置模拟植物的光合作用，利用太阳能将水和二氧化碳转化为氧气和燃料(C3H8O)。 易错点 不能正确连接螺口灯泡 例 4 感悟新知 解题秘方：光化转换也是利用太阳能的一种方式，属间接利用太阳能，例如化石能源(光能转化为化学能)、生物质能(光能转化为化学能)。 感悟新知 (1)“人工树叶”可将太阳能和电能转化为________能。 解析：在阳光的作用下，二氧化碳与水反应生成氧气和燃料(C3H8O)，此反应将太阳能和电能转化为化学能。 化学 感悟新知 (2)“人工树叶”可将水和二氧化碳转化为氧气和燃料(C3H8O)，“人工树叶”可以减少_________(填“氧气”或“二氧化碳”)的排放。 解析：在阳光的作用下，二氧化碳与水反应生成燃料(C3H8O)和氧气，此反应将太阳能转化为化学能，减少了二氧化碳的排放。 二氧化碳 感悟新知 诊误区： 分析将太阳能和电能转化为哪种形式的能量时，抓住关键信息“该电化学实验装置模拟植物的光合作用，利用太阳能将水和二氧化碳转化为氧气和燃料(C3H8O)”，由信息可知，以上过程发生了化学变化，太阳能和电能转化成了化学能。也可结合“光合作用”的能量转化来分析。 感悟新知 太阳能 太阳能 产生 传播 认识 利用 氢核聚变 热辐射 人类能源的宝库 直接 间接 课堂小结 利用方式 直接利用太阳能—光热转换 1 [中考·临沂]人类正积极开发和利用太阳能，如太阳 能热水器、太阳能电池等。江涛想知道家中太阳能热水器吸收太阳能的本领，做了如下探究：天气晴朗时，江涛测得太阳能热水器1 h 内使质量为50 kg 的水从20 ℃升高到30 ℃，问： 例 5 综合应用创新 解题秘方：光热转换的应用实例中，一般都要用到公式Q吸=cmΔt 和Q 放=qm(或Q 放=qV)(公式法)。 • • • 综合应用创新 (1)水吸收了多少热量？［c 水=4.2×103 J/(kg·℃)］ 解：水吸收的热量Q吸=c水m(t -t0)= 4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(30 ℃ - 20 ℃)= 2.1 × 106 J。 综合应用创新 (2)若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度，则至少需要燃烧多少立方米的液化气？(假设液化气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，液化气的热值是5.0× 107 J/m3) 解：由题意可知，Q 放=Q 吸，且Q 放=qV，至少需要燃烧的液化气的体积V===4.2×10-2 m3。 综合应用创新 3.[二模·扬州] 小荣家最近装了一台太阳能热水器。晴天，该热水器吸收太阳能加热水； 阴雨天， 用电加热水。该热水器的部分参数如表所示。[ρ 水＝ 1.0×103 kg/m3，c 水＝ 4.2×103 J/(kg· ℃)， 天然气的热值为 4.0×107 J/m3] 水箱容积 100 L 额定电压 220 V 额定功率 2 000 W 综合应用创新 (1)热水器将100 L的水从25 ℃ 加热到75 ℃， 求水吸收的热量。 综合应用创新 (2)若在雨天使用该热水器将一满箱水从25 ℃ 加热到75 ℃，需要加热多长时间？(不计热损失) 综合应用创新 (3)若用加热效率为60% 的天然气灶将100 L 的水从25 ℃加热到75 ℃，需要完全燃烧多少天然气？ 综合应用创新 方法点拨 太阳能电池板在将太阳能转换为电能的过程中有转换效率， 这里用到“重新定义法”， 即依据所学热机效率的定义来给太阳能电池板的转换效率进行定义， 由定义可知其转换效率η =或η =。 ▲▲▲▲▲ 综合应用创新 [中考·咸宁] 太阳能清洁无污染，是人类能源的宝 库。某太阳能汽车总质量为400 kg，顶部安装了太阳能电池板。太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×103W/m2，汽车上的太阳能电池板的有效面积为5 m2。 例 6 利用方式 直接利用太阳能—光电转换 2 综合应用创新 解题秘方：汽车电动机的电功率可用公式P电= η光电P太阳计算；汽车的牵引力与阻力平衡，故牵引力可用公式F=f=G 计算；汽车的速度可用公式P机械=P电η 电机=Fv 计算。 综合应用创新 (1)太阳能电池板能将太阳能转化为电能，若该太阳能电池板的转换效率为40 %，则转换给汽车电动机的电功率是多少瓦？ 解：转换给汽车电动机的电功率P电= η 光电P太阳=40%×1.2×103 W/m2×5 m2=2.4×103 W。 综合应用创新 (2)这辆汽车在某水平路面上匀速行驶时，受到的阻力为车重的倍，则汽车受到的牵引力为多少牛？(g取10 N/kg) 解：汽车的重力G=mg= 400 k g × 10N/k g = 4000 N， 牵引力F=f=G=×4000 N = 80N。 综合应用创新 (3)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80%，则汽车在该水平路面上匀速行驶的速度为多少米每秒？ 解：速度v==== 24 m/s。 综合应用创新 由于化石能源长期大规模开采，不久的将来会消耗殆尽，所以开发新能源、更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。人们根据生活需要制成了一种新型太阳能热水器，晴天可用太阳能集热，阴雨天可用电辅助加热。小荣家新安装了一台这种热水器，铭牌如下表所示。 考法 综合利用太阳能与电能 1 例 7 中考风向标 额定电压 220 V 容积 100 L 额定功率 2 000 W 频率 50 Hz 中考风向标 试题评析：使用太阳能与使用电能进行对比是中考中常见的题型，考查电热辅助加热相关计算时与考查一般电热的计算方式完全相同。试题有较强的综合性，也有一定的难度。 中考风向标 (1)太阳能热水器贮满水，水温从20 ℃升高到50 ℃ 时，需要吸收多少热量？［水的密度为1.0×103 kg/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)］ 解：水的体积V=100 L=100 dm3=0.1 m3； 水的质量m=ρV =1.0×103 kg/m3×0.1 m3=100 kg ； 水吸收的热量Q 吸= cm(t - t0)=4.2×103 J/(kg · ℃)× 100 kg×(50℃-20 ℃)=1.26×107 J。 中考风向标 (2)用电加热时，热水器正常工作的电流为多少？(结果保留1 位小数) 解：热水器正常工作的电流I ==≈ 9.1 A。 中考风向标 (3)贮满水的热水器，阴雨天时，也要使水温从20 ℃ 升高到50 ℃，其中50 % 的热量由电能辅助提供。若不计热量损失，热水器正常工作需要加热多长时间？ 解：提供热量时消耗的电能W= Q吸× 5 0 ％ = 1.26 × 107 J × 50 ％ = 6.3 ×106 J， 热水器正常工作需要的加热时间 t′=== 3150 s。 中考风向标 特别提醒：以太阳能热水器为载体的热量计算与电能计算的综合应用题，答题要注意以下几点： (1)灵活运用各计算公式。 (2)使用中能的转换效率问题。 (3)水箱中水的质量的计算。 中考风向标 1. 太阳能凉帽的电池板把太阳能转化为扇叶的动能，引发了小聪一些联想，他的下列表达错误的是( ) A. 太阳能实质上是太阳内部核反应释放出的能量 B. 太阳能为二次能源 C. 太阳光中的可见光是电磁波 D. 太阳光可以在真空中传播 B 综合素养训练 2. [母题中考·广州教材P177T2]某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是 ( ) A. 甲是“电能” B. 乙是“太阳能” C. 丙是“电能” D. 丁是“机械能” C 综合素养训练 3. 如图是我国的一座试验性发电站，阳光穿过透明的集棚顶使棚内空气变热，热空气从烟囱中上冲，带动发电机发电。这种发电站利用的能源 是_____能，这与火力发电相 比优点是 _______________ (写出一条即可)。 太阳 清洁(合理即可) 综合素养训练 4. [中考·长沙]长沙市积极探索建立绿色能源体系，在阳光充足的地方铺设光伏发电板，将______能转化为电能。电能充足时，利用富余的电能驱动________(填“电动机”或“发电机”)工作，将空气压缩后储存起来；电能不足时，再利用压缩空气发电，充分发挥新能源的利用价值。 太阳 电动机 综合素养训练 5. 太阳把地球表面晒热，是将太阳能转化为_______能，但是由于地球表面每个部位受热的不均匀性，空气的冷热程度不一样，于是暖空气上升，冷空气下降，空气流动形成风，将太阳能转化为_______能；植物吸收太阳能，进行光合作用，将太阳能转化为_______能存储在体内。 内 风 化学 综合素养训练 6. [母题中考·扬州教材P177T3 ]小阳学习太阳能和核能后，建立了利用核能的知识结构图，请你帮他补全空格处的内容。 综合素养训练 (1) ___________； (2) ___________ ； (3) ___________ 。 电 内 裂 综合素养训练 7. 下面是小明在题为《能源的利用》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料： 太阳能是人类最基本的能源，它无污染、免费，还可以再生，这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长。当太阳光照射到地面时，1 m2 地面上在1 s 内平均得到的太阳辐射能约为1.0×103 J。太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经出现在我们的生活中…… 综合素养训练 恰好，小明家最近想买一台太阳能热水器，在参考了以上资料后，他又在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告： 容积(V) 100 L 集热管的采光面积(S) 1.5 m2 效率(η ) 40% 使用年限(y) 15 年 综合素养训练 (1)小明家每天需要100 kg 热水，用这种热水器将这些水从25 ℃ 加热到45 ℃需要多长时间？［水的比热容为4.2 ×10 3 J/(kg·℃ )］ 综合素养训练 综合素养训练 (2)对比效率为80% 的电热水器，小明家每天可节约多少电能？ 解：若水吸收的热量由效率为80%的电热水器供给，则W电η′＝Q吸，即W电×80%＝8.4×106 J， 解得W电＝1.05×107 J≈2.9 kW·h， 即小明家每天可节约2.9 kW·h的电能。 综合素养训练 解：水的体积V水＝100 L＝100 dm3＝0.1 m3，由ρ＝得，水的质量m水＝ρ水V水＝1.0×103 kg/m3×0.1 m3＝100 kg， 水吸收的热量Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)× 100 kg×(75 ℃－25 ℃)＝2.1×107 J。 解：不计热损失，热水器消耗的电能W＝Q吸＝2.1×107 J， 由P＝可得，加热时间t′＝＝＝1.05×104 s。 解：由η＝得，天然气放出的热量Q放＝＝ ＝3.5×107 J，由Q放＝Vq得，需要完全燃烧天然气的体积V气＝＝＝0.875 m3。 解：这些水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝ 4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(45 ℃－25 ℃)＝8.4×106 J。 需要获取的太阳能Q太＝＝＝2.1×107 J， 则所需时间t＝＝＝1.4×104 s。 $$ 第4节 能源与可持续发展 第二十二章 能源与可持续发展 知识点 能量转移和能量转化的方向性 知1－讲 1 1. 能量转移的方向性：热量能自发地从高温物体转移到低温物体，但不能自动从低温物体转移到高温物体。 感悟新知 知1－讲 2. 能量转化的方向性：内能和其他形式的能量的相互转化具有方向性。其他形式的能可以无条件地转化为内能， 而内能不能无条件地转化为其他形式的能。 感悟新知 知1－讲 知识拓展 钟表上紧发条工作，终会停下，机械能完全转化为内能，不需要任何外界的干预，不需要满足任何的条件。而要钟表从周围环境吸热，使这部分内能转化为发条的弹性势能是万万做不到的。内能并非不可能转化为其他形式的能量，而是必须满足一定的条件。 感悟新知 知1－讲 3. 能的利用 (1)能源的利用是有条件的。 (2)能量释放时失去控制会酿成灾害。 感悟新知 知1－讲 4. 理解注意点 (1)能量的转化和转移都具有方向性。 (2)能量的转化和转移遵循能量守恒定律。 (3)不能错误地认为在使用能源的过程中，就不需要节约能源。 感悟新知 知1－练 例 1 [中考·嘉兴]各种形式的能量都不是孤立的，它们可以 在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，图1 中几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是( ) A. ①②③④ B. ②③④① C. ②①③④ D. ①③④② 感悟新知 知1－练 解题秘方：紧抓能量转化方向性的内在含义。 解析：空调工作所需的电能由电厂提供，电厂所需的燃煤是由上亿年前的植物经过漫长的地质年代转变而来，植物生长过程中进行光合作用，将太阳能转化为化学能。 答案：C 感悟新知 知1－练 ••••• 方法指导：运用综合分析法，即先确定非常明确实例的排序，再结合具体的能量转化情况完成所有实例的排序。 感悟新知 知1－练 1. 电动自行车骑行过程中将_____能转化为机械能， 而在刹车过程中， 因摩擦将机械能转化为地面、轮胎和空气的_____能。转化后， 这些能将无法再自动转化为使电动自行车行驶所需要的能量， 这种现象说明能量的转化具有_____性， 但在能量的转化或转移过程中， 能的总量保持_____ 。 电 内 方向 不变 感悟新知 知2－讲 知识点 能源消耗对环境的影响 2 1. 能源消耗对环境的影响 (1)热污染，包括城市热岛效应以及地球的温室效应。 (2)大气污染，包括酸雨、雾霾等。 2. 保护环境，控制和消除大气污染，已经成为当前世界需要解决的重要课题。我们既要有效地利用能源，又要很好地控制和消除污染。 感悟新知 知2－讲 知识拓展 温室效应的危害： 海平面上升；气候反常，海洋风暴增多；土地干旱，沙漠化面积增大；全球气温变暖；威胁人类生存和农作物的生长。 感悟新知 知2－练 例 2 下列情况不会造成“温室效应”的是( ) A. 煤燃烧 B. 天然气燃烧 C. 植物的光合作用 D. 汽油燃烧 感悟新知 解题秘方：联系燃烧产生的废气来认识“温室效应”。 知2－练 解析：煤、天然气和汽油燃烧生成大量的二氧化碳，能造成“温室效应”，故可以直接排除A、C、D 选项。植物的光合作用是吸收二氧化碳和水，生成氧气和有机物，不会造成“温室效应”。 化石能源的利用都会排放废气，都会造成“温室效应”。 答案：C 感悟新知 知2－练 2. 热机为人类的发展作出了巨大的贡献，但随之也对环境造成了污染。请写出使用热机所带来的污染：________ __________________________写出一条即可)。 产生的 废气会污染环境(合理即可) 感悟新知 知3－讲 知识点 能源与可持续发展 3 1. 可再生能源：可以在自然界里源源不断地得到补充的能源。 2. 不可再生能源：不能在短期内从自然界得到补充的能源。 感悟新知 知3－讲 3. 未来理想能源应满足的条件 (1)必须足够丰富，可以保证长期使用。 (2)必须足够便宜，可以保证多数人用得起。 (3)相关技术必须成熟，可以保证大规模使用。 (4)必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。 感悟新知 知3－讲 特别提醒 一次能源与二次能源是按是否能直接从自然界获得来划分的，而可再生能源与不可再生能源则是按短时间能否从自然界得到补充来划分的。 感悟新知 知3－练 [中考·盐城] “立式大风车”是一种由风力驱动使轮 轴旋转的机械。下列与大风车所用能源同属于可再生能源的是(　　) A. 太阳能 B. 天然气 C. 石油 D. 煤炭 例 3 感悟新知 解题秘方：紧抓“可再生”即短期可补充的内在含义。 知2－练 解析：太阳能属于可再生能源，故A 符合题意；天然气、石油、煤炭属于不可再生能源，故B、C、D 不符合题意。 归类思想：分辨能源的类型，应以能源的特征为依据，分类标准为参照，紧扣定义，对号入座。 答案：A ▲▲▲▲ 感悟新知 知3－练 3. [立德树人 家国情怀]“ 三峡引领号” —全球首台抗台风型漂浮式海上风电机组及基础平台， 是引领我国海上风电行业走向深海的重大成果。风能是_________(填“可再生”或“不可再生”)能源。风力发电将空气的 _______能转化为电能，电能是_______(填“一次”或“二次”)能源。 可再生 机械 二次 感悟新知 关于能源，下列说法正确的是( ) A. 水能、汽油、柴油属于一次能源 B. 核能、地热能、太阳能属于新能源 C. 石油、煤炭、潮汐能属于可再生能源 D. 石油、煤炭、电能属于二次能源 易错点 不能按对应的标准对能源进行分类 例 4 感悟新知 解题秘方：正确地对能源进行分类，先看划分的标准，再按照对应的标准分类。 答案：B 解析：汽油、柴油属于二次能源，水能属于一次能源，A 错误；核能、地热能、太阳能属于新能源，B 正确； 石油、煤炭属于不可再生能源，潮汐能属于可再生能源， C 错误；石油、煤炭属于一次能源，电能属于二次能源，D 错误。 感悟新知 诊误区： 1. 一次能源：直接来自自然界而未经加工转换的能源，如化石能源、太阳能、水能等。 2. 新能源：新开发的能源，如太阳能、地热能等。 3. 可再生能源：可以从自然界源源不断地得到的能源称之为可再生能源。 4. 二次能源：由一次能源直接或间接转换而来的能源，如电能、汽油、沼气等。 感悟新知 能源与可持续发展 能源与可 持续发展 能量转移和能量转化的方向性 能源的消耗对环境的影响 能量与可持续发展 两类能源 理想能源 课堂小结 综合分析法 综合能源有关知识和社会常识分析节能环保措施 1 [中考·包头]节能减排、保护环境是每个人的共同责 任。下列做法符合节能环保理念的是( ) A. 把废旧电池随意丢弃 B. 将电视机处于待机状态 C. 关停高能耗高污染的工厂 D. 将有害废水排放到江河中 例 5 综合应用创新 解题秘方：综合记忆和实际生活方式经验进行判断。 答案：C 解析：把废旧电池随意丢弃会污染环境，故A 不符合题意；将电视机处于待机状态会消耗一定的电能，故B 不符合题意；关停高能耗高污染的工厂，符合节能环保理念；故C符合题意；将有害废水排放到江河中，会严重污染环境，故D 不符合题意。 综合应用创新 技法导引： 节能环保可行的办法： 1 . 熟记解决能源问题可行方案： (1)节约使用煤、石油和天然气等常规能源； (2)提高能源利用率；(3)大力开发新能源。 2 . 借助生活经验判断： 由生活经验可知，把废旧电池随意丢弃、将有害水排放到江河中会造成环境污染；将电视机处于待机状态，会消耗一定的电能，不符合节能环保理念。 综合应用创新 4. [立德树人保护环境中考·烟台]节约资源和保护环境是我国的基本国策，2024 年5 月13 日至19 日为全国节能宣传周，主题是“绿色转型，节能攻坚”。下列叙述不符合节能环保要求的是( ) A. 重复使用节能环保购物袋， 减少使用一次性用品 B. 短距离上下楼不乘电梯， 尽量减少电梯使用 C. 公共建筑夏季室内空调温度设置一般不低于26 ℃ D. 手机充完电后，不必拔下充电器 D 综合应用创新 [中考·成都]三峡水电站是当今世界上装机容量最大的水电站，三峡大坝横跨长江，雄伟壮丽(如图2)。 考法 全面认识能源及能源的利用 1 例 6 中考风向标 下列说法正确的是( ) A. 水力发电是将电能转化为机械能 B. 水能是一次能源，电能是二次能源 C. 利用大坝提高水位的目的是储蓄更多内能，用来发电 D. 机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性 中考风向标 解析：水力发电是将水的机械能最终转化为电能，故A 错误；水能可以从自然界中直接获得是一次能源，电能是由其他能源转化来的，属于二次能源，故B 正确；利用大坝提高水位的目的是储蓄更多重力势能，故C 错误；机械能和电能可以相互转化，但能量转化是有方向性的，故D 错误。 试题评析：本题考查了能源的分类、能量转化的不可逆性、重力势能等知识。 答案：B 中考风向标 准东—皖南特高压输电输送的电能是由准东火电厂通过煤的燃烧获得的。煤属于______ (填“化石”或“非化石”)能源，由于煤的燃烧会产生大量二氧化碳，加剧地球的______效应，故准东火电厂采用了先进技术以达到低排放环保要求。 考法 能源多考点综合 2 例8 化石 温室 中考风向标 新疆的清洁能源风能和太阳能十分丰富，风能属于________(填“可再生”或“不可再生”)能源；太阳能路灯的能量转化方式属于______(填“光热”“光电”或“光化”)转换。 可再生 光电 中考风向标 试题评析：本题虽然综合性强，但是难度不大。 解析：煤是化石能源，属于不可再生能源，煤燃烧时产生的大量二氧化碳会加剧地球的温室效应；风能属于可再生能源；太阳能利用可以采用光热转换、光化转换和光电转换，能量转化过程中总量保持不变，太阳能路灯的能量转化方式属于光电转换。 中考风向标 1.[中考·广州]了解能源分类对实现能源可持续发展有重要的意义。下列能源既是来自太阳辐射的能源，又属于可再生能源的一组是( ) A. 煤炭、沼气 B. 石油、潮汐能 C. 风能、水能 D. 柴薪、天然气 C 综合素养训练 2. [中考·苏州]我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限制的是( ) A 综合素养训练 3. 新修订的《环境空气质量标准》增设了PM2.5 平均浓度限值，PM2.5 是指大气中直径小于或等于2.5 微米的颗粒物，也称为可吸入颗粒物，主要来源于直接排放的工业污染物和汽车尾气等，是形成雾霾天气的最大元凶， 综合素养训练 下列做法不合理的是( ) A. 工业废气必须经处理后才能排放 B. 雾霾天出门时戴专业口罩 C. 香烟烟雾颗粒的直径大多在0.1~1.0 微米，提倡不吸或少吸烟 D. 为了减小PM2.5 对环境的影响，禁止家庭使用私家车 D 综合素养训练 4. 近几年我国新能源汽车的普及率越来越高。关于能源与能量，下列说法正确的是( ) A. 新能源汽车的能量转换效率可达到100% B. 面对能源危机，我们应合理开发新能源 C. 能量的转化和转移是没有方向性的 D. 新能源汽车对环境不会造成破坏 B 综合素养训练 5. [中考·河南] 我国大力发展水力发电。水能是_______(填“可再生”或“不可再生”)能源。水电站通过提高水位增加水的重力势能，水流下时重力势能转化为__能，使水轮机带动发电机发电，发电机是利用__________原理发电的。 可再生 动 电磁感应 综合素养训练 6. 请仔细观察下图，回答有关问题。 综合素养训练 (1)过量排放二氧化碳会导致__________。 (2) 形成酸雨的主要气体为______(写出一种即可)。 (3) 请你就如何防止酸雨形成，提一点建议：__________________。 温室效应 SO2 减少使用化石燃料 综合素养训练 $$ 素养提分 应用篇 第二十二章 能源与可持续发展 新能源的利用及分析 荣老师告诉你 开发利用新能源是解决能源问题的根本出路，核能、太阳能及其他一些新能源利用的原理是本章最重要的考点。 素养提分 应用 核能及核能的应用 1 例1 [中考· 陕西]原子由原子核和________构成。原子核发生变化时，释放出的能量被称为核能，核能属于________(填“可再生” 或“不可再生”)能源。 我国自主设计、建造的 “东方超环”核反应装 置用于研究如图1所示的核反应， 这种反应叫做核_____ (填“裂”或“聚”)变。 核外电子 不可再生 聚 素养提分 解析：原子由原子核和核外电子构成；核能被消耗后，不能从自然界源源不断地得到补充，属于不可再生能源；核聚变是指由质量较小的原子核，在一定条件下，原子核互相聚合，生成新的质量更重的原子核的一种核反应形式，故如图所示的核反应叫做核聚变。 素养提分 例2 如图2是核电站工作情况的方框图。 空白方框内的装置是_______，发生的能量转化是__________________。核反应堆将核能转化为_______能，核能是_______(填“一次”或“二次”)能源。 发电机 机械能转化为电能 内 一次 素养提分 规律小结：核能发电是利用核裂变释放的能量。 解析：核电站最终利用发电机获得电能。 素养提分 例3 图3 是太阳能LED 照明路灯。它主要由太阳能电池板、LED 灯等部分构成。 应用 太阳能及太阳能的利用 2 素养提分 LED 灯是一种发光二极管，通过电流能够发光，可以把电能直接转化成_____能。太阳能是________(填“可再生”或“不可再生”)能源、清洁无污染，它是在太阳内部，氢原子核发生_______(填“裂变”或“聚变”)释放出的核能。 光 可再生 聚变 素养提分 解析：太阳能电池板把太阳能转化成电能。LED 灯是一种发光二极管，可以把电能转化成光能。 太阳能属于可再生能源，其主要特点是取之不尽、用之不竭，并且环保无污染。在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能。 解析：太阳能电池板把太阳能转化成电能。LED 灯是一种发光二极管，可以把电能转化成光能。 太阳能属于可再生能源，其主要特点是取之不尽、用之不竭，并且环保无污染。在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能。 素养提分 规律小结：分析太阳能的实质，要联想到聚变。若分析使用太阳能的优点，可以从环保、节能和安全这些角度回答。 素养提分 例4 某品牌太阳能热水器内装有50 kg的水，阳光照射一段时间后，热水器中的水从15 ℃升高到55 ℃，热水器中的水吸收的太阳能为__________J；同样的水改用电加热，则消耗的电能为_______kW·h(计算结果保留两位小数)。[已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)，热水器热散失忽略不计] 8.4×106 2.33 素养提分 解析：由题意知，水吸收的热量即为吸收的太阳能 Q吸=c水m(t - t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(55 ℃- 15 ℃)=8.4×106 J； 由题意知，W电=Q吸=8.4×106 J=kW·h ≈ 2.33 kW·h。 素养提分 例5 [立德树人 家国情怀]作为2024 年全国两会中强调的“新质生产力”之一的氢能，发展势头迅猛。在应用端，燃料电池汽车是氢能最广泛的应用场景之一，而氢燃料电池电堆是氢能汽车最主要的组成部分，被誉为燃料电池汽车的“心脏”。 应用 其他新能源 3 素养提分 下列说法正确的是( ) A. 氢能和电能属于新能源，同时也都属于二次能源 B. 燃料的热值越大，汽车发动机的效率一定越高 C.氢能发动机使用的燃料为氢，其工作时对环境没有任何污染 D. 氢燃料电池汽车行驶时将化学能转化为机械能 素养提分 解析：氢能发动机使用的燃料为氢，燃烧不产生有害物质，其工作时对环境没有任何污染，故C 符合题意。故选C。 答案：C 素养提分 例6 可燃冰是由海洋深处的甲烷与水形成的固体，如图4 表示不同深度、不同温度下甲烷与水存在状态情况，已知深度每增加10 m 海水的压强增加1 atm(1 atm 为1 标准大气压)，下列情形中，甲烷 与水能形成可燃冰的是( ) A. 压强为50 atm，温度为10 ℃ B. 压强为100 atm，温度为0 ℃ C. 压强为200 atm，温度为20 ℃ D. 压强为300 atm，温度为30 ℃ 素养提分 解析：可燃冰的形成与甲烷和水所受到的压强以及温度有关。当温度为10 ℃，压强为50 atm 时的水深 为500 m，由图可知不能形成可燃冰； 当温度为0 ℃，压强为100 atm时的水深为1000 m，由图可知能形成可燃冰；当温度为20 ℃，压强为200 atm时的水深为2000 m，由图可知不能形成可燃冰；当温度为30℃，压强为300 atm 时的水深为3000 m，由图可知也不能形成可燃冰。 答案：B 素养提分 方法点评：图象类试题，必须要读懂图象横坐标和纵坐标中各量所表示的物理含义。 素养提分 $$ 素养提分 整合篇 第二十一章 信息的传递 章末核心要点分类整合 结构必知 1. 获取核能的两种途径：(1)核裂变；(2)核聚变。 2. 一个定律：能量守恒定律。 3. 两个定义：能源和核能。 核心必读 专 题 能源及其分类 1 链接中考 >> 能源的分类是中考的热点，分值虽然不高，但随着能源问题的日益突出，命题的趋势会有所增加。命题形式往往以填空题和选择题为主。 知识必学 一洒水车使用的汽油是______(填“一次”或“二次”)能源，属于_______ (填“清洁”或“非清洁”)能源。 例 1 二次 非清洁 知识必学 解析：一次能源是指可以从自然界直接获取的能源，通过一次能源的消耗才能获得的能源称为二次能源。汽油是其他能源经过加工转换来的，属于二次能源。汽油燃烧会放出二氧化碳、二氧化硫等气体，属于非 清洁能源。 知识必学 专 题 核能的利用 2 链接中考 >> 核能是一次能源、不可再生能源、新能源，中考常以核电站、核动力潜艇和航母为载体，考查对核能的认识，试题较为简单，容易解答。 知识必学 现代的航空母舰常以核反应堆做动力源，其目的是( ) A. 利用核裂变的巨大威力 B. 利用核裂变提供的巨大能量 C. 利用它发射核武器 D. 核反应堆在使用上比使用化石燃料更安全 例 2 知识必学 解析：航空母舰以核反应堆做动力源，主要是因为核裂变能够提供巨大的能量，可以满足航空母舰的需要。 答案：B 知识必学 专 题 太阳能的利用 3 链接中考 >>太阳能是一次能源、可再生能源、新能源、清洁能源、未来社会的理想能源，中考常以填空题或选择题的形式，从不同的角度考查对太阳能的理解和运用，试题较为简单。 知识必学 目前核电站利用_______(填“核裂变”或“核聚变”)获得核能。太阳是人类能源的宝库，获得太阳能的方式有三种，分别是：①光热转换；②光电转换；③光化转换。其中太阳能热水器是通过______(填题中的序号)方式获得内能的。 例 3 核裂变 ① 知识必学 解析：核电站中的核反应堆就是通过核裂变过程中释放核能带动发电机发电的；太阳能热水器是太阳能转化为内能的装置，属于光热转换。 知识必学 专 题 能源的利用与环境保护 4 链接中考 >> 节约能源，保护环境，是当今社会发展的两大主题，也是中考的热点，填空题和选择题是考查这部分知识常见的题型，难度不大。 知识必学 保护环境，人人有责。如图1 所示，下面哪种现象更有利于对环境的保护( ) 例 4 知识必学 解析：汽车排放尾气、工厂释放烟雾会造成大气污染，不利于环境保护；养殖场排放污水，被排放的河流或水域会受到污染，排放污水不利于环境保护；太阳能属于清洁能源，推广使用太阳能有利于环境保护。 答案：D 知识必学 专 题 控制变量法 5 专题解读 >> 在探究不同颜色的物体对太阳能的吸收效果、太阳能的利用效率、风力发电效率影响因素的实验中，都利用了控制变量法。每组实验中，只能改变一个变量。 ••••• 方法必会 太阳能热水器是把太阳能转化成内能的装置。为有效利用太阳能，某“研究性学习”小组对“太阳能的吸收与表面颜色之间的关系”进行了实验研究：在黑色塑料袋和白色透明塑料袋内装入相同质量的水，插入温度计后系好，放在阳光下曝晒，每隔相同的时间，读出温度计的示数。数据记录如下： 例 5 方法必会 塑料袋 水的 质量 m/kg 初温 t0/℃ 温度 t1/℃ 温度 t2/℃ 温度 t3/℃ … 黑色 1.0 15.0 22.3 27.8 31.5 … 白色透明 1.0 15.0 16.5 17.8 19.0 … 方法必会 (1)他们在实验中主要采用的科学研究方法是__________。 (2)由以上研究可知，太阳能热水器的集热管表面颜色以 _______色为宜。 (3)由以上实验可以得出的结论是_____________________ _______。 控制变量法 黑 黑色物体吸收太阳能的 效果好 方法必会 (4)在一个晴天，小明的妹妹在院子里看见一白一黑两个形状相同的陶罐，妹妹让小明闭眼分辨出哪个陶罐是黑色的？请你帮小明想出一个办法。 解：用手摸，温度高的是黑色陶罐。 方法必会 专 题 公式法 6 专题解读 >> 利用化石能源加热物体时，燃料完全燃烧放出的热量Q 总=qm，物体吸收的热量Q 吸=cmΔt，能量转化效率η =。 利用化石能源做功时，燃料完全燃烧放出的热量Q 总=qm，机械所做的功W=Pt 或W=Fs，能量转化效率η =。 光热转换时，太阳能W 太、内能Q、转换效率η 之间有 W 太η =Q；光电转换时，太阳能W 太、电能W 电、转换效率η 之间有W 太η =W 电。 方法必会 到了冬季，鸡西市因日照时间短，太阳能热水器中的水达不到所需温度，为此人们研制了太阳能、电能两用热水器。大鹏家最近就安装了一台这样的两用热水器。如图2所示，铭牌如下： 例 6 方法必会 ×× 牌热水器 型号V-55 额定容积100 L 额定电压220 V 额定频率50 Hz 额定功率1 500 W 防水等级A 方法必会 (1)太阳能热水器贮满水，水温从20 ℃加热到50 ℃时需要吸收多少热量？［水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)］ 解：需要吸收的热量Q=c水mΔt=c 水ρ 水VΔt= 4.2 × 103 J /(kg· ℃)× 1.0 ×103kg/m3×100× 10-3m3×(50℃-20 ℃)=1.26×107 J。 方法必会 (2)大鹏将水箱装满水，只使用电加热器将水从20 ℃加热到50 ℃时，加热器需要正常工作多长时间？(设电能全部转化为内能) 解：加热器正常工作所需时间t1==== 8 400 s。 方法必会 (3)在上述(2)的情况下，加热器正常工作实际用了3 h，则此热水器的效率为多少？ 解：此热水器的效率η ==×3×3 600 s ≈ 77. 8 % 。 方法必会 (4)太阳能热水器与电热水器相比有哪些优点？(写出一条即可) 解：与电热水器相比，太阳能热水器更经济、更清洁、更环保，且能减少化石能源的消耗(任写一条即可)。 方法必会 专 题 分类思想 6 专题解读 >> 分类是一种逻辑方法，也是一种物理思 想，这种思想对于简化研究对象有重要意义。初中物理 中，对光源、磁体、能源的认识都用到了分类思想。 分类原则：分类对象确定，标准统一，不重复，不遗漏，分层次，不越级讨论。 分类方法：明确讨论对象，确定对象的全体，确定分类标准，正确进行分类。 •••• 方法必会 [中考·黄石]中国是一个负责任的大国，为构建人类命运共同体而不懈努力，实现可持续发展已成为21 世纪各国的任务。能源可按不同方式分类，如图3，下列四组能源中，能归入图中阴影部分的一组是( ) A. 煤炭、沼气 B. 太阳能、风能 C. 水能、天然气 D. 石油、核能 例 7 方法必会 解析：煤炭、石油、天然气是由古代动植物的遗骸经一系列复杂变化而形成的，属于化石能源，它们不能在短期内从自然界得到补充，故是不可再生能源；太阳能、风能可以在短期内从自然界得到补充是可再生能源，同时也是新能源，也是来自太阳辐射的能源，故B 正确。 答案：B 方法必会 随着科技的进步，人们生活水平的提高，健康、低碳、环保等生活已成为人们的共识。下列环境保护的做法中正确的是( ) A. 出行时，选择乘公共汽车或骑自行车 B. 随意丢弃废旧电池 C. 大量使用农药和化肥 D. 随意排放生活污水 1 A 好题必解 2 “两弹一星”中的“两弹”是指核弹(原子弹和氢弹的合称) 和导弹, 它们是我国老一代科学家克服了艰难险阻取得的令中华民族为之自豪的伟大成就。下列关于核能的说法正确的是( ) A. 氢弹利用核裂变释放出巨大的能量 B. 核能属于可再生能源 C. 用混凝土封存核反应堆是为了防止核泄漏 D. 现有的核电站是利用核聚变来发电的 C 好题必解 3 太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是( ) A. 绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B. 太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能 C. 太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能 D. 太阳能电池板向蓄电池充电时，化学能转化为电能 A 好题必解 4 [中考·山西]近年来风能和太阳能发电逐渐增多。为增加供电稳定性，需要储能系统进行调节。研究发现可利用“深井拉铁”技术储存电能，还能实现废旧矿井的再利用。如图所示，用电低谷时，电动机利用多余电能将重物提升至高处；用电高 峰时，重物下降带动发电机发电。 好题必解 下列说法正确的是( ) A. 风能和太阳能都属于不可再生能源 B. 用电低谷时，重物上升，机械能转化为电能 C. 用电高峰时，重物下降，电能转化为机械能 D. 重物质量一定，井越深，能储存的电能越多 D 好题必解 5 [中考·长春]生物航煤是以动植物油脂、餐饮废油等为原料生产的航空燃油。2024 年6 月5 日，国产大飞机C919 加注了我国自主研发的生物航煤，成功完成试飞任务。 好题必解 (1)若C919 飞行400 km 用时0.5 h，则C919的飞行速度为_______ km/h。 (2)生物航煤燃烧时将化学能转化为内能，但内能不能自发地转化为化学能，说明能量的转化具有_______。在能量转化和转移的过程中，能量的总量_________。 800 方向性 保持不变 好题必解 [新考法 项目化]在跨学科实践课上，某小组开展了“设计太阳能路灯照明系统”的项目化学习活动。下面是该小组同学实践过程，请帮助他们完成下列内容： 项目分解 ①设计制作太阳能照明电路。 ②设计太阳能路灯照明系统。 6 好题必解 项目分解 ①设计制作太阳能照明电路。 ②设计太阳能路灯照明系统。 项目实施 (1)小荣先设计了如图甲所示的电路，连接好电路后，放到阳光下，闭合开关灯泡发光。此电路中_________提供电能。 太阳能板 好题必解 (2)考虑到太阳能板只能在白天将太阳能转化为电能，路灯晚上实现照明。因此需要此照明系统白天储能，晚上进行照明，于是增加了蓄电池和光控开关(光控开关S 在明亮环境自动接b，在较暗的环境自动接a)来实现这一功能，设计电路如图乙所示。 好题必解 请简要说明该路灯照明系统白天和晚上的工作过程：________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________。 白天，开关S接b，太阳能板将太阳能转化为电能然后 蓄电池将电能转化为化学能存储起来，晚上，开关S接 a，蓄电池给LED灯供电，即蓄电池将化学能转化为电 能释放，通过路灯转化为光能 好题必解 项目拓展 小荣家附近的一条路想要安装100 盏路灯，要求路灯高6 m，每晚照明时间8 小时。小组同学建议安装太阳能路灯，下表是小组成员为这条路选用的路灯的元件及参数，蓄电池的电池容量是由功率和时间相乘得到的。[ 如果功率单位用瓦特(W)，时间单位用小时(h)，电池的容量就为瓦特小时(Wh))] 好题必解 太阳能路灯部分技术参数表 灯杆 灯杆高6 m，灯臂长1 m LED 灯12 V/30 W 太阳能板 单晶片电池板12 V/70 W 蓄电池 直流电压12 V，电池容量900 Wh 好题必解 (3)根据以上信息可知蓄电池的容量900 Wh=_______ J，由于阴天阳光不足，太阳能板几乎无法给蓄电池充电，这个太阳能照明系统能够在连续阴天的情况下至少保证_____天晚上的正常照明。(假设蓄电池能够释放储存的全部电能) (4)请写出相比于普通路灯，太阳能路灯的优点：__________(写出一条即可)。 3.24×106 3 节能环保 好题必解 $$