第十二章 4 能源与可持续发展-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理必修第三册学习手册（人教版）

(1)按如图甲所示电路连接器材，将滑动变 阻器R的滑片调至最左端。闭合开关 S,用一定强度的光照射电池，保持光 照强度不变，调节滑动变阻器R，记录 滑片在不同位置时电压表和电流表的读 数U、I,并描绘出I-U图线如图乙中 曲线b所示，则此强度光照下钙钛矿电 池的电动势E= V(结果保留两 4.能源与 知识梳理 知识点1能量守恒定律 能量转移或 转化的方向性 1.能量守恒定律。 (1)能量既不会凭空产生，也不会凭空消 失，它只能从一种形式 为其他 形式，或者从一个物体 到别的 物体，在转化或转移的过程中，能量的 总量 (2)能量守恒定律是贯穿物理学的基本规 律，是在各种自然现象中普遍适用的一 条规律。 (3)能量守恒定律的表达式。 ①E初=E未，初状态各种能量的总和等于 状态各种能量的总和。 ②△E增=△E减，某些能量的增加量等于其他 能量的 2.能量转移或转化的方向性。 (1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是 的，即一切与热现象有关的宏 第十二章电能能量守恒定律 位有效数字)。 (2)改变光强，重复上述实验步骤得到曲线 a,对曲线a进行分析，当电流超过 1.00mA时，内阻随电流的增大而 (填“增大”或“减小”)，当电流 为0.50mA,电池内阻约为 2 (结果保留三位有效数字)。 可持续发展 观过程具有方向性。 ①能量的转移具有 ：如热量可以自 发地从高温物体传给低温物体，但不能自 发地从低温物体传给高温物体。 ②能量的转化具有 ：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)能量耗散。 在能量转化过程中，散失到环境中的内 能很难收集起来重新利用，这种现象叫能量 的耗散。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 (3)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 降低了，从便于利用的能 源变成 的能源。这是能源 危机的深层次含义，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。 学 67 N 高中物理必修第三册（人教版） 知识点2能源的分类与应用能源与 社会发展 1.能源的分类。 (1)不可再生能源：像煤炭、石油和天然气 这类无法在短时间内再生的 能源。 (2)可再生能源：像水能、风能这类在自然 界可以 的能源。 2.能源的开发与应用。 近年来，我国在能源开发方面取得了很 大成就，如太阳能发电、水力发电、风能发 电、 发电等。 3.能源与社会发展。 (1)能源利用的三个时期：柴薪时期、煤炭 时期、石油时期。 (2)能源是人类社会活动的物质基础。 4.煤炭和石油的燃烧对环境的危害。 (1)燃烧时增加了大气中 的含量， 加剧了温室效应。 (2)因为煤炭和石油中常常含有硫，燃烧时 形成的二氧化硫等物质使雨水的酸度升 高，形成“ (3)内燃机工作时的高温使空气和燃料中的 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。 5.能源的开发与环境的关系。 (1)人类的生存与发展需要能源，能源的开 发与使用又会对环境造成影响。 (2)一方面要大力提倡节能，另一方面要发 展 能源以及天然气、清洁煤和 (68)学 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。 要点突破 各种能源的比较。 能源分能源分 类方法 类名称 特点 举例 一次 自然形成， 太阳能、风能、地热 按形成 能源 未经加工 能、核能、潮汐能 或转换 由一次能源 焦炭、木炭、蒸汽 特点 二次 能源 经加工转换 液化气、酒精、汽 而成 油、电能 常规 已大规模正 煤、石油、天然气、 能源 常使用 水能 按利用 技术 正在开发， 太阳能、核能、地 新能源 或有新的利 热能、海洋能、沼 用方式 气、风能 可循环生成 可再生 水能、风能、生物 能源 使用、不断 按可否 质能、地热能 补充 再生 不可再 短期内无法 煤、石油、天然气、 生能源 转换获得 核燃料 清洁 对环境基本 太阳能、海洋能 按对环 能源 上没有污染 风能、水能 境污染 情况 污染 会严重污染 化石燃料（煤、石 能源 环境 油) 例 (多选)下面关于能源的说法正确的是 ( A.一切能源是取之不尽、用之不竭的 B.能源是有限的，特别是常规能源，如煤、 石油、天然气等 C.大量消耗常规能源会使环境恶化，故提 倡开发利用新能源 D.核能的利用对环境的影响比燃烧石油、 煤炭大 变式训练1 PM25主要来自化石燃料、生活物质、 垃圾的焚烧。为了控制污染，要求我们节约 并高效利用资源。关于能源和能量，下列说 法正确的是() A.自然界的石油、煤炭等资源可供人类永 久使用 B.能量被使用后就消失了，所以要节约资源 C.人类应多开发与利用太阳能、风能等新 能源 D.能量耗散说明自然界的能量正在不断减少 B变式训练2 如图为装在屋顶上的太阳能电池板，每 块电池板的面积为2m。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%。以下说法正 确的是( 变式训练2题图 A.太阳能为可再生能源 B.电池板的光电转化效率为25%，表示此 过程能量不守恒 C.晴天时太阳照射2h,每块电池板产生的 电能为1.44×10J D.晴天时的一天，日照按8h计算，一块电 池板产生的电能可以提供十盏60W的白 炽灯正常工作约20h 第十二章电能能量守恒定律。 情境拓展 能源问题是当前热门话题，传统的能 源一煤和石油，由于储量有限，有一日 要被开采完，同时在使用过程中也会带来污 染。寻找新的、无污染的能源是人们努力的 方向，利用潮汐发电为一例。如图表示的是 利用潮汐发电，左方为陆地和海湾，中间为 大坝，其下有通道，水经通道可带动发电 机。涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度 相同时，堵住通道，如图甲。潮落至最低点 时放水发电，如图乙。待内外水面高度相同 时，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点， 又进水发电，如图丙。设海湾面积为5.0× 10?m2,高潮与低潮间高度差为3.0m,海水 每天涨潮两次，重力加速度g取10ms2,则 一天内流水的平均功率为多少？（海水密度 p=l.0x103kg/m3,结果保留两位有效数字) 海 地 天海 通道 通道 通道 甲 乙 丙 情境拓展题图 学(69高中物理必修第三册（人教版） (2)电源电动势为1.5V,因此电压表量程选择3V, 2.(1)不可逆①方向性②方向性(2)方向 故选B；为使电流表有较大角度的偏转，需选用总阻值 性(3)品质上不便于利用 小的滑动变阻器，故选C。 知识点2 变式训练3(1)CD(2)乙(3)1.5V0.32 1.(1)化石(2)再生2.核能 情境拓展 4.(1)二氧化碳(2)酸雨5.(2)可再生 (1)0.72(0.71或0.73) (2)增大120(100~ 要点突破 140) 例BC【解析】尽管能量守恒，但耗散的内能无法 【解析】(1)由题图可知=0时，路端电压等于电 重新收集利用，所以能源是有限的，特别是常规能源， 池的电动势为E=0.72V。 A错误、B正确；常规能源的利用比核能的利用对环境 (2)根据闭合电路的欧姆定律E=U+,对于图线中 的影响大，C正确、D错误。 的(E,O)和图像上的(，1)两点，内阻为r= 变式训练1C ,故内阻为该点与(E,0)连线斜率倒数的绝对 变式训练2A 情境拓展 值，当电流超过1.00mA时，该连线斜率倒数的绝对值 1O0MW【解析】潮汐发电的实质就是将海水的重 随电流的增大而增大，故内阻随电流的增大而增大。当 力势能转化为电能。每次涨潮时流进海湾（落潮时流出 电流为0.50mA时，由图线a知路端电压U2=0.96V, 海湾)的海水的重力为mg=pShg1.0x10x5.0x10'x3×I0N= 根据闭合电路的欧姆定律U=E2-Ix,，可得此时内阻约为 1.5x102N。 r=120D2。 其重心高度变化为h'=1.5m,一天内海水两进 m4.能源与可持续发展 两出，故平均功率P=4mgh_4x15x1015W≈1.0x t 24x3600 知识梳理 10W=100MW。 知识点1 1.(1)转化转移保持不变(3)①末②减少量 第十三章 电磁感应与电磁波初步 正确 m1.磁场磁感线 变式训练1BC 知识梳理 例2见解析图 知识点1 【解析】根据安培定则，可以确定： 2.电磁 知识点2 1.磁场 知识点3 (2 (3) (4) 1.N3.(2)疏密(5)切线 例2题答图 知识点4 1.电流2.磁场 变式训练2A 要点突破 例3BD【解析】由于闪电必发生在异种电荷之 例1C【解析】在做奥斯特实验时，为减弱地球 间，故A错误，B正确；放电过程相当于有电流从小磁 磁场的影响，导线应南北放置在小磁针的正上方或正下 针的下方通过，因N极转向纸里，所以小磁针所在处磁 方，这样电流产生的磁场为东西方向，会使小磁针有明 场方向向里，由安培定则知，电流方向由A→B,则A 显的偏转。若导线东西放置，电流所产生的磁场为南北 带正电，B带负电，故C错误，D正确。 方向，小磁针有可能不发生偏转，故A、B、D错误，C:变式训练3B 40