第十一章 5.能源开发与可持续发展-【学海风暴】2023-2024学年九年级下册物理同步备课（教科版）

能源开发与可持续发展 课前预习导航 知识链接 一、能源利用中的问题及相应对策 (1)用集热器把水等物质加热：太阳能 1.能源利用中的问题 热水器是平板型集热器，太阳灶是聚光式集 (1)能源危机：地球上的一次能源储量不能 热器等。(2)太阳能电池：太阳能电池可以 满足人们日益增长的能源需求量，传镜能源煤、 将太阳能转化为电能，供人类使用等。 石油、天然气随着不断开采会逐渐枯竭。 3.地热能的开发与利用：地热资源是指地球 (2)环境破坏：能源利用中硫化物、碳囊化物和 陆地表面以下10km深度以内，温度为15℃~ 将坐的大量排放会对环境及生态造成破坏。 400℃的地热能量，对地热能的利用主要是发 (3)安全问题：由突发事件引起的能源的短 电。目前，各国地热资源的开发与利用正因地制 缺或能源的供应中断。 宜地广泛展开，前景十分广阔。 2.解决能源问题的相应对策 4.其他新能源的开发与利用 (1)必须形成全民节能意识，注重技术创新， (1)潮沙能：发生潮汐时，大量的水在流动， 提高能源利用牵，减少废气、废物排放的污染 具有巨大的能量。可利用水流带动水轮机转动， 因素。 继而带动发电机发电，每天涨潮和落潮可以发两 (2)依靠科学技术创新开发核能、太阳能、风 次电。 能、地热能等清洁型能源，加强能源利用中的防 (2)风熊：风具有很大的能量，目前风能的利 护措施，提高能源使用的安全性。 用主要是风力发电。 二、新能源的开发与利用 (3)氢能：氢气作为一种可燃的气体，燃烧时 1.犧能的开发与利用：核裂变发电技术已经 可放出热量，由于产物只有水，是绝对清洁的一 成熟，许多国家建立了大型核电站，形成了核电工 种新能源。 业体系，可控核聚变目前还处于研究阶段。 2.太阳触的开发与利用：太阳能是太阳内部连 已经典例题剖析 续不断地发生核聚变产生的能量，它是可再生熊深。 【例1】“低碳环保”是当今世界的主题，太阳 (1)太阳能的优点：①巨大，其内部的核聚变 能已被人们广泛利用。太阳能来自太阳内部的 可维持50亿年以上；②分布广阔，获取方便，无 (选填“核裂变”或“核聚变”)，太 须挖据、开采和运输；③清洁、安全，不污染环境； 阳能属于 (选填“一次”或“二次”) 等等。 能源。人类利用太阳能的方式主要有两种：一种 (2)太阳能的缺点：①收集和转换太阳能的 是用集热器加热，如某台太阳能集热器在天气晴 系统过于庞大，造价过高；②受地球自转、气候和 好时，一天可吸收5.2×10”J的热量，这相当于 季节的影响较大，给人们稳定地利用太阳能带来 完全燃烧 m3的煤气释放的热量；另 困难；③转换效率很低；等等。 一种是用太阳能电池将太阳能转化为 (3)太阳能的利用：人类除了间接利用存储 (已知9煤气=4.0×102J/m3) 在化石燃料中的太阳能外，还设法直接利用太 【解题点拨】太阳能是在太阳内部，氢原子核 阳能。 在超高温下发生聚变而摩放出的巨大能量。完 68 学海风暴九，年级物理K版下册 全燃烧煤气的体积可根据V=Q:得出。大阳能 4.保护环境，人人有责。如图所示，下列现象有 Q丝气 利于保护环境的是 电池可以将太阳能转化为电能。 【例2】科学家提出了开发太阳能的一种新 途径：以水为原料，借助半导体光催化剂将太阳 能转化为氢能，替代目前能量的最主要来源 A.汽车排放尾气 B.养殖场排放污水 化石燃料。下列关于能源的说法，不正确的是 A.化石燃料是不可再生能源 B.太阳能、氢能、化石燃料都是清洁能源 C.工厂排放烟雾 D.使用太阳能路灯 C.与化石燃料相比，氢的热值较高 5.节能诚排从我做起，从身边的小事做起。小明提 D.氢能替代化石燃料可缓解温室效应 出了节约用电的建议，其中不可行的是() 【解题点拨】化石燃料是不可再生能源，包括 A.家用电视机不看时，及时关闭电源，不要长 煤、石油和天然气。使用化石燃料后，会产生大 时间待机 量污染物，故化石燃料属于污染型能源。与化石 B.电冰箱要及时除霜 燃料相比，氢的热值较高。氢气燃烧后生成水， C.把额定功率为1000W的电饭锅换成额定 不产生二氧化碳，因此氢能替代化石燃料可缓解 功率为500W的 温室效应。 D.楼道内使用声光控开关，做到人来灯亮，人 课内基础闯关 走灯灭 6.能源的开发与利用提倡节能环保。下列选项 考点① 能源利用中的问题及相应对策 符合节能环保理念的是 1.为应对气候变化，我国提出“将力争2030年前 A.废旧电池对环境没有污染 实现碳达峰、2060年前实现碳中和”的目标承 B.随意丢弃空矿泉水瓶 诺。请列举一种会导致二氧化碳排放量增加 C,水资源丰富的地方可以不节约用水 的能源 。 作为普通百姓，也可 D.购买商品时用布袋替代塑料袋 以为诚排作贡献，请举一例： 7.(多选)关于我国能源的利用和能源的节约，下 列说法正确的是 2.塑料袋曾给人们的生活带来很大方便，如今却 A.我国化石燃料储量丰富，可以说是取之不 被称为“人类最糟糕的发明”。从环境或能源 尽、用之不竭 角度，请你写出限制生产和使用塑料购物袋的 B.在能源的利用中，应注意对环境的保护 意义： C.核能的利用肯定会造成污染，所以不能开发 (写出一条即可)。 核能 3.如图所示，你觉得全球变暖导致的后果是( D.太阳能的利用不会产生污染，所以应在有条 A.全球沙漠变绿洲 件的地方大力开发 B.北极冰川面积变大 考点②新能源的开发与利用 C.海平面上升 8.太阳是一个巨大的核能火炉，释放出大量的光 D.全球降水持续增加 和热。我们利用太阳能有两种途径：①转化成 第十一章学海风最 69 内能被人们直接利用：②转化为电能被人们间 误的是 ( 接利用。如图甲所示的装置属于途径 A煤、石油、天然气等化石能源是不可再生 ,如图乙所示的装置属于途径 能源 B.因为能量在转化过程中是守恒的，所以能 源是取之不尽、用之不竭的 C.三峡水电站是将机械能转化为电能 D.核能、太阳能等是具有广阔开发前景的新 甲 能源 9.新疆的达坂城号称“百里风 13.如图所示的是利用太阳 区”。当地的民谣说：“达坂 能电池工作的一种新型 城，老风口，大风小风天天有， 动力车。它上面的太阳 小风刮歪树，大风飞石头。”这首民谣通俗地表 能接收板的有效面积为8m,天气晴朗且接 达了风具有 如图所示，新疆的 收板正对阳光时，每平方米面积上每秒能接收 风力发电站可以将风能转化为 到的太阳辐射的能量为1000J。太阳能电池 从而减少二氧化碳的排放量。 输出的电压为120V,输出的电流为10A。 10.新能源的开发源于技术的进步。如图所示的 (1)太阳能属于 (选填“可再 潮汐发电站，是将 能转化为电 生”或“不可再生”)能源。 能，该能源属于 (选填“可”或“不 (2)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率 可”)再生能源。目前人们开发的新能源种类 是多少？ 很多，请你列举出其中一种： (3)电动机正常工作时，主要将电能转化为机 械能。若转化效率是80%，且该车沿水平路面 匀速行驶时所获得的牵引力是150N,则该车 匀速行驶的速度是多少米每秒？ 返潮 11.天然气水合物，又称可燃冰，是在自然界中经 过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源。 其燃烧后只剩下水和少量的二氧化碳。相同 条件下，可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、 天然气要多数十倍。为了获取这种新型能 源，世界许多国家都在研究可燃冰的开采方 法。下列说法错误的是 A.可燃冰是不可再生能源 B.可燃冰的热值比煤、石油、天然气的小 C.可燃冰是一种污染较小的能源 D.目前可燃冰还不是全球消耗的主要能源 12.在学完“能源开发与可持续发展”后，同学们 对有关能源问题进行了讨论。他们的说法错 70 聋海风暴九年级物理K版下册 ©课外拓展提高 +风速/(kmh) 个风速/(kmh) 30 30 一、填空题 12月格 0 12月每 1.如图所示的是一辆低碳化未来汽车。车顶部装 A B 有高效光电转换器，它可将 能转 个风速/(kmh) ↑风速/(mh-) 化为电能：车轮的轮毂装有风力发电机，可以把 30. 12月德 0 捕捉到的风能转化为 能 12月商 C D 7.“节能”“环保”是当今社会的两个主题。以汽油 机和柴油机为代表的热机在生活中应用广泛。 2.在石油、木柴、太阳能中，有可能成为今后的理 下列做法与“节能”“环保”无关的是 () 想能源的是 ,大量耗用会造成 A.近年来，全国各地纷纷使用乙醇汽油作为燃料 水土流失和沙漠化的是 B.寒冷的冬夜，司机师傅往机动车的水箱中加 3.小明家安装了太阳能发电系统，白天太阳能电 入适量防冻液 池板发电，向电网提供电能，此过程中太阳能 C.汽油机的火花塞在压缩冲程末期点火 转化为 能；中午时段，太阳能电池 D.柴油机喷出的柴油为雾状 板的输出电压为500V,输出电流为20A,3h kW·h. 8.如图所示的是某市空气中PM.5的来源分布 可以为电网提供电能 4.可燃冰作为新型能源，有着巨大的开发与利用 图。PM2.s是指直径小于或等于2.5um的细 潜力。同等条件下，可燃冰完全燃烧放出的热 颗粒物，其在空气中浓度越高，就代表空气污 量可以达到煤气的数十倍，说明可燃冰的 染越严重。为减少PM2.5的排放量，改善空气 很大。以10倍的关系粗略计算，1kg 质量，下列措施不可取的是 ( ) 可燃冰完全燃烧放出的热量为 其他污染源贡献京工业爆计贡献率 14.909% 46,40% 扬尘贡献率 J,这些热量可以使 kg的水 14.109% 从20℃加热至100℃。〔已知水的比热容为 机动车尾气贡献率 24.60% 4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值是4.2×10 某市PM,来酒 J/kg,当地气压为1个标准大气压 A.植树造林，增大城市绿地面积 二、选择题 B.开发使用太阳能、核能等新能源 5.太阳能是一种清洁、无污染的可再生能源，在 C.加大火力发电投入，扩大火力发电规模 现代社会中得到广泛应用。下列说法错误的 D,推行城市公共自行车系统，打造绿色交通 是 9.(多选)能源科技的发展促进了人类文明的进 A太阳能电池是把光能转化为电能的装置 步，但化石能源的大量使用也带来了诸如酸 B.太阳能热水器是把光能转化为内能的装置 雨、雾霾、温室效应等环境问题。下列做法或 C.绿色植物的光合作用是将光能转化为化 说法符合环保要求的是 ( 学能 A.外出尽量骑自行车或乘公交车，做到低碳出行 D.太阳灶是把光能转化为电能的装置 B.生活中要节约狼食、节约用水，避免用电器 6.如图所示的是不同地点一年内每个月的平均 待机耗电 风速。哪个图对应的地点最适合风能发电 C,依靠科技进步，开发和推广清洁的可再生 能源 第十一章学海风最 D.因为能量在转化过程中是守恒的，所以能源 ©核心素养提升 是取之不尽、用之不竭的 科学态度与责任水是生命之源，保护水资源 三、计算题 是每个公民应尽的义务。 10.如何解决当前面临的能源危机，实现可持续 发展，已是当务之急。 (1)生物能源是一种新能源，其能量是绿色植 图 物通过 作用由太阳能转化而 来的。 人均水资源拥有量米年) 6500 (2)沼气是农村推广使用的一种新能源，它的 6000 500 主要成分是甲烷(CH)。沼气发电是把沼气 000 4500 4000 中的 能转化为电能。 3500 000 (3)利用温差可以发电。某种新型温度计的 500 000 500 工作原理如图所示。将A端置于待测的高温 1000 500 处，A端与B、C端存在温度差，电路两端就 005 10 15 2025°30°35°40纬度 会产生电压（图中虚线框部分相当于电源）， 电流表会有示数，显示对应的温度。电路电 压与A端温度和B、C端温度差的关系如表 工厂 所示。当A端的温度为200℃，B、C端的温 河流目 度差为20℃时，定值电阻R=102,其余电阻 不计，通过电流表的电流为多少毫安？ (1)如图甲所示的是水循环示意图，图中各序号 表示水循环中相应的环节，其中③表示 流表 。人们常常通过对地表的改造，影响地 球上水循环的过程，我国实施的南水北调工程可 电压/mA B、C端温度 差/℃ 以缓解北方的缺水问题，南水北调工程是对水循 10 20 A端温度/℃ 环中的 (填序号)施加影响。 0 0 0.6 1.2 (2)如图乙所示的是我国东部地区人均水资源 100 6.3 7.0 7.7 拥有量随纬度变化的图像。由图可知，我国东 200 13.4 14.015.0 部地区人均水资源拥有量的分布规律是 300 21.0 21.822.6 (3)想要了解工厂排放的废水对河流水质的影 响，需要进行对照比较。如图丙所示的7个可 能的水样采集点（箭头表示水流方向）中最重 要的是 (填字母)。 A.②⑤⑥@ B.①②⑤⑦ C.②③④⑥ D.①③④⑦ 72 学海风最九年级物理K版下册圈课内基础闯关 3.甲乙4.聚变内 考点1 5.C6.C7.B8.C9.C10.B 1.不可再生二次能源2.一次 11.解：(1)该核电站的年发电量 3.D4.B5.D6.C7.D W=P±=3×105kW×365×24h=2.628×102kW·h 考点2 (2)该核电站一年需要消耗钠235的质量 8.化石（或一次，或不可再生）不合理 m=2.628X10×3.6X101≈1.15X10g=1n15kg 9.B10.A 8.2×10°J/g 11.(1)不可再生天然气(2)小 (3)水吸收的热量 课外拓展提高 Q-c米m*(t-6)=4.2×10J/kg·℃)×2kg× 1.化学二次2.甲机城 (100℃-20℃)=6.72×10J 3.二次污染小（或环保，能减小对生态的破坏，或缓解 电热水壶消耗的电能 能源危机等) w。-Qa-6.72X101-8.4x101 4.次1.76×105.28×10 80% 5.二次562.5 电热水壶的实际功率 6.C7.B8.A9.D10.BCD P=--8,410】-700w 20×60s 11.解：(1)一次能源变小 12.(1)核反应堆铂链式(2)低于(3)核废料 (2)黑色吸热能力强 放射深埋在荒无人烟的地下 (3)热水器内的水每秒吸收的热量 @核心素养提升 Qa'=PStm=1.4×103W/m2×2m2×1s×40%= (1)一次(2)小于惯性(3)6×10不变 1.12×103J 12.(1)可再生小于(2)B(3)如图所示 5.能源开发与可持续发展 ③经典例题剖析 【例1】核聚变一次1.3电能 【例2】B ②课内基础闯关 压编机一o220V。 考点1 核心素养提升 1.石油绿色出行，出门尽量不开车（合理即可） (1)可再生(2)化学(3)9.6 2過制“白色污染”（或节约石油资源，或节约能源等，合 4.核能 理即可) ®经典例题剖析 3.C4.D5.C6.D7.BD 【例1】C【例2】B 考点2 课内基础闯关 8.①②9.动能（或机饿能）电能 考点1 10.潮汐可太阳能（或地热能等，合理即可） 1.B电子 11.B12.B 2.核能裂变聚变 13.解：(1)可再生 3.B4.D (2)太阳能接收板每秒接收到的太阳能 考点2 Qx期=1000J/(m2·s)×8m×1s=8000J 5.中子一次 电动机每秒消耗的电能 6.裂变内 W=U1t=120V×10A×1s=1200J 7.链式反应8.A 太阳能电池将太阳能转化为电能的效率 考点3 W ×100%=1200×100%=15% 9.核聚变热核反应 9一Q阳 8000J 10.A11.B (3)电动机正常工作时消耗的电功率 课外拓展提高 P电=U1=120V×10A=1200W 1.核裂变丙 电动机正常工作时将电能转化为机娥能的功率 2.不加控制的 加以控制的 Pn核=P电=80%X1200W=960W 136 学海风暴九，年级物理JK版下册 由P=W-F,=F·0得，该车匀速行驶的速度 (2)天然气完全燃烧放出的热量 tt Qt=Qm=2.1×10'J =P-960w F150N =6.4m/s 需要完全燃烧天然气的体积 课外拓展提高 V天翻气 Q=2.1×10'」 1.太阳电2.太阳能木柴 942X10J/m=0.5m (3)该太阳能热水器吸收的太阳能（总能量） 3.电304.热值4.2×101250 E=1.68×10J/(m2·h)×2m2×12.5h=4.2×102J 5.D 6.D 7.B 8.C 9.ABC 该太阳能热水器的能量转化效率 10.解：(1)光合(2)化学 (3)当A端的温度为200℃，B、C端的温度差为20 =×100%=2.1X101×100%=50% E 4.2×10万 ℃时，由表中数据可知，电路两端的电压U= 类型4 15.0mV=0.015V 18.水能（或风能，合理即可）化石 %电路中的电流1-只-0V-1.5X10A 19.A20.ABC 100 21.解：(1)每天焚绕5t生活垃圾放出的热量 1,5mA Q#=m%w楼9元x=5×20kg×3.4×107J/kg=3.4 即通过电流表的电流为1.5mA. ×10J 核心素养提升 (1)水汽输送⑤(2)随着纬度的增大，人均水资源 (2)自来水吸收的热量 拥有量减少(3)B Qm=7Q=50%×3.4×103J=1.7×10°J 自来水的质量 本章培优方案 Q 1.7×10J @知识网络梳理 9*(t-6)4.2X10J/(kg·℃)×(40℃-20C ①转移②方向性③原子④聚 ≈2.0X10kg ®重点图片在线 (3)我们可以分类处理垃圾。（合理即可） ①不可能②能量守恒定律③裂变④聚变⑤聚 变⑥热⑦光 全册专题集训 易错易混赏析 【例1】B【例2】B【例3】75% 专题一内能及其利用 专题培优训练 1.扩散别烈 类型1 2.热传递不变 1.燃料化学内 3.凝固做功 2内能内机械 4.变小引力 3.C4.B5.C6.D7.D8.B 5.做功不变 类型2 6.机械内 9.太阳二次能源 7.变大冰和水的比热容不同 10.可再生液化 8变低了丙 11.C12.BD 9.C10.B11.C12.D13.B14.C15.CD 类型3 16.AD 13.核聚变变小 17.(1)温度计天平 (2)减少热量的散失 14.电裂 (3)9本m*(一女) ()ACD 15.D16.AB 1一加 17.解：(1)水的体积V=100L=100dm=0.1m 18.(1)质量(2)大于(3)b(4)小于 水的质量 19.(1)减小做功(2)B50% m=cV=1.0×103kg/m'×0.1m=100kg 专题二热学相关计算 水吸收的热量（有用能量） 1.热值0.21 Qa=cm△t=4.2×10J/(kg·℃)×100kg×50℃= 2.增大360 2.1×10J 3.不变100 参考答案学海风暴 137