章节12 能源与可持续发展-【大题精做】冲刺2025年高考物理大题突破+限时集训（上海专用）

第十二章 能源与可持续发展 本章考点： 能源的分类与特性 一次能源 vs 二次能源：直接获取（煤、太阳能） vs 加工转化（电能、汽油）。 可再生 vs 不可再生：水能、风能可循环利用；化石能源、核燃料储量有限。 核能应用：裂变（核电站）与聚变（太阳）的原理及特点。 能量转化与守恒 能量守恒定律：总能量不变，但形式可转化（如机械能→内能）。 热力学第二定律： 方向性：热量不能自发从低温传到高温（解释冰箱需耗电）。 熵增原理：自然过程趋向无序（如燃料燃烧后散失的热量无法完全回收）。 永动机不可实现：第一类（违背能量守恒）、第二类（违背热力学第二定律）。 能源利用与环境问题 化石能源的弊端：温室效应（CO₂）、酸雨（SO₂、NOₓ）、雾霾。 核能的风险：放射性污染、核废料处理难题。 可持续发展策略： 开发清洁能源（太阳能、风能、氢能）； 节能减排技术（提高能源效率、碳捕获技术）。 本章重难点： 能源分类判断（如“天然气属于一次能源还是二次能源？”）。 热力学第二定律实例分析（如“空调制冷是否违背能量守恒？”）。 计算题：能源转换效率：η=有用能量/输入总能量×100% η= 输入总能量/有用能量×100%（如计算太阳能电池板的发电效率）。 能量守恒综合计算：结合机械能损失与内能转化（如摩擦力做功产热）。 论述题与热点题：分析“碳中和”目标的科学依据（减少化石能源使用，增加碳汇）。 评价核能开发的利弊（安全、环保、经济性）。 新能源汽车（2024青浦一模） 随着科技的不断发展和环境保护意识的崛起，中国的新能源汽车市场正迅速壮大。相比传统燃油车发动机的效率约10%-40%（随着发动机的工作状态变化），新能源车中纯电动汽车的电机效率高达约90%（行驶过程中几乎不变）。 汽车在平坦道路上保持匀速行驶受到来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力。滚动阻力的大小与汽车重量成正比Ff=crmg，其中cr为滚阻系数。空气阻力的大小与汽车和速度的平方成正比f=kv2，其中k为常量，和空气密度，汽车的迎风面积等有关。 （2024青浦一模）1．新能源纯电动汽车所用的电能和传统燃油车所用的汽油（ ） A．都是一次能源 B．都是二次能源 C．都是新能源 D．都是不可再生能源 （2024青浦一模）2．某电动汽车的能耗总功率P和速度v的关系如图b所示，该汽车电池容量W为75kWh，则该汽车以60km/h的速度行驶时，能够行驶的里程x为 km；通常纯电动汽车驾驶员有这样一个经验：“一上高速，续航减半”。即纯电动汽车的行驶里程x随着匀速行驶速度v的增大而减小，试利用图像解释这一现象： 。 “绿色、低碳、节能”（2024松江一模） 采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。 （2024松江一模）1．广泛应用且属于清洁能源的是______（选涂：A．太阳能 B．煤炭 C．天然气）。 （2024松江一模）2．下列做法不符合节能要求的是（　　） A．电脑使用完毕后关机并切断电源 B．长时间外出需要切断热水器电源 C．电视机长时间处于待机状态 D．手机充电结束后拔掉充电器 （2024青浦二模）“能源分类相关图”如图甲所示，下列选项中全部符合图中阴影部分的能源是（ ） 图甲 A. 太阳能、风能 B. 水能、天然气 C. 地热能、核能 D. 煤炭、潮汐能 （2024青浦二模）关于能量和能源，下列表述中正确的是（ ） A. 只要能量守恒的过程就一定能自发进行 B. 能量是守恒的，所以能源永不枯竭 C. 能量可以从一种形式转化为另一种形式 D. 能量的可利用价值变小，能的总量会不断减少 （2024黄浦二模）纯电新能源汽车采用的是电力驱动，而不是燃油驱动。电力属于________能源，石油属于________能源。（均选择：A．“一次” B．“二次”） 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十二章 能源与可持续发展 本章考点： 能源的分类与特性 一次能源 vs 二次能源：直接获取（煤、太阳能） vs 加工转化（电能、汽油）。 可再生 vs 不可再生：水能、风能可循环利用；化石能源、核燃料储量有限。 核能应用：裂变（核电站）与聚变（太阳）的原理及特点。 能量转化与守恒 能量守恒定律：总能量不变，但形式可转化（如机械能→内能）。 热力学第二定律： 方向性：热量不能自发从低温传到高温（解释冰箱需耗电）。 熵增原理：自然过程趋向无序（如燃料燃烧后散失的热量无法完全回收）。 永动机不可实现：第一类（违背能量守恒）、第二类（违背热力学第二定律）。 能源利用与环境问题 化石能源的弊端：温室效应（CO₂）、酸雨（SO₂、NOₓ）、雾霾。 核能的风险：放射性污染、核废料处理难题。 可持续发展策略： 开发清洁能源（太阳能、风能、氢能）； 节能减排技术（提高能源效率、碳捕获技术）。 本章重难点： 能源分类判断（如“天然气属于一次能源还是二次能源？”）。 热力学第二定律实例分析（如“空调制冷是否违背能量守恒？”）。 计算题：能源转换效率：η=有用能量/输入总能量×100% η= 输入总能量/有用能量×100%（如计算太阳能电池板的发电效率）。 能量守恒综合计算：结合机械能损失与内能转化（如摩擦力做功产热）。 论述题与热点题：分析“碳中和”目标的科学依据（减少化石能源使用，增加碳汇）。 评价核能开发的利弊（安全、环保、经济性）。 新能源汽车（2024青浦一模） 随着科技的不断发展和环境保护意识的崛起，中国的新能源汽车市场正迅速壮大。相比传统燃油车发动机的效率约10%-40%（随着发动机的工作状态变化），新能源车中纯电动汽车的电机效率高达约90%（行驶过程中几乎不变）。 汽车在平坦道路上保持匀速行驶受到来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力。滚动阻力的大小与汽车重量成正比Ff=crmg，其中cr为滚阻系数。空气阻力的大小与汽车和速度的平方成正比f=kv2，其中k为常量，和空气密度，汽车的迎风面积等有关。 （2024青浦一模）1．新能源纯电动汽车所用的电能和传统燃油车所用的汽油（ ） A．都是一次能源 B．都是二次能源 C．都是新能源 D．都是不可再生能源 【参考答案】B 【知识索引】必修三·第十二章 能源与可持续发展，能源及其应用 【解题思路】一次能源是指在自然界现成存在的能源，如太阳能、水能、煤、石油、天然气等；二次能源是指由一次能源加工转换而成的能源产品，如电力、焦炭、煤气、蒸汽等。汽油是从石油里分馏、裂解出来的燃料，属于二次能源。一次能源分为可再生能源和不可再生能源，二次能源无此分类。电能不是新能源，它的主要来源是通过其他能源转换得到的；汽油也不是新能源，属于常规（传统）能源。 （2024青浦一模）2．某电动汽车的能耗总功率P和速度v的关系如图b所示，该汽车电池容量W为75kWh，则该汽车以60km/h的速度行驶时，能够行驶的里程x为 km；通常纯电动汽车驾驶员有这样一个经验：“一上高速，续航减半”。即纯电动汽车的行驶里程x随着匀速行驶速度v的增大而减小，试利用图像解释这一现象： 。 【参考答案】667km；汽车的行驶里程，其中k为速度为v时图像上对应的点和原点连线的斜率。随着v的增大，k增大，故当W一定时，减小，即随着速度的增加，电车续航将减小。 【知识索引】必修三·第十章 电路及其应用，电功率 【解题思路】已知W=75kWh，当v=60km/h时，P=6.75KW，根据W=Pt可求得，里程=60km/h×11.11h=666.6km。 “绿色、低碳、节能”（2024松江一模） 采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。 （2024松江一模）1．广泛应用且属于清洁能源的是______（选涂：A．太阳能 B．煤炭 C．天然气）。 【参考答案】A 【知识索引】必修三·第十二章 能源与可持续发展，能源及其应用 【解题思路】太阳能、水能、风能具有可再生、无污染等特点，属于清洁能源；煤炭、石油和天然气等燃料，不仅存量有限，而且有的燃料在使用时会排放大量有害气体，引起温室效应和大气污染，不属于清洁能源。 （2024松江一模）2．下列做法不符合节能要求的是（　　） A．电脑使用完毕后关机并切断电源 B．长时间外出需要切断热水器电源 C．电视机长时间处于待机状态 D．手机充电结束后拔掉充电器 【参考答案】C 【知识索引】必修三·第十二章 能源与可持续发展，能源与环境 【解题思路】电子设备在“待机状态”时也会消耗电能，长时间待机不符合节能要求。 （2024青浦二模）“能源分类相关图”如图甲所示，下列选项中全部符合图中阴影部分的能源是（ ） 图甲 A. 太阳能、风能 B. 水能、天然气 C. 地热能、核能 D. 煤炭、潮汐能 【参考答案】A 【知识索引】必修三·第十二章·能源及其应用 【解题思路】B中，天然气不是新能源。C中，核能不来自太阳。D中，煤炭不是新能源。 （2024青浦二模）关于能量和能源，下列表述中正确的是（ ） A. 只要能量守恒的过程就一定能自发进行 B. 能量是守恒的，所以能源永不枯竭 C. 能量可以从一种形式转化为另一种形式 D. 能量的可利用价值变小，能的总量会不断减少 【参考答案】C 【知识索引】必修三·第十二章·能量的转化 【解题思路】A，热力学第二定律克劳修斯表述：热能无法自发从低温物体传向高温物体而不引起任何变化，尽管这一过程是能量守恒的。B，能量的利用价值并不相同，如散失在空气中的热能很难被重新利用，这和能源永不枯竭相矛盾。C对。D，能量的总量不变，可利用价值减少。 （2024黄浦二模）纯电新能源汽车采用的是电力驱动，而不是燃油驱动。电力属于________能源，石油属于________能源。（均选择：A．“一次” B．“二次”） 【参考答案】B；A 【知识索引】必修三·第十二章·能源及其应用 【解题思路】按能源的基本形态分类，能源可分为一次能源和二次能源。一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源，如煤炭、石油、天然气等。二次能源指由一次能源加工转换而成的能源产品，如电力等。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$