3. 环境保护与可持续发展（重难点专练）物理教科版必修第三册

**基本信息** 聚焦能源与环境保护，以“概念-应用-拓展”逻辑链构建知识体系，通过典例与变式训练强化能量观念及科学态度与责任。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |能源与发展|1典例+3变式|聚焦能源分类、能量转化及守恒|“能源作用（火-蒸汽机-电力-新能源）-技术革新”递进| |环境保护|1典例（3小题）+3变式|侧重环境效应分析及可持续发展措施|“能源利用史（柴薪-煤炭-石油）-环境问题-解决路径”逻辑链|

4.3 环境保护与可持续发展（题型突破） 题型01 能源与发展 题型02 环境保护 ▌题型01 能源与发展 能源是社会发展的动力：火的利用推动文明起源，蒸汽机（化石能源）促工业革命，电力（多种能源转化）加速现代化，新能源（核能、光伏等）助力可持续发展。能源开发改变生产生活，但其短缺与污染倒逼技术革新，体现能源与社会进步的深度关联。 . 【典例1】．砷化镓薄膜电池可将太阳能转化为电能，其光电转化率高达30%。下列说法正确的是（　　） A．电池可创造能量 B．太阳能是不可再生能源 C．此电池的光电转化率不到100%，说明能量不守恒 D．此电池通过非静电力做功把太阳能转化为电能 【变式训练1】下列能源中，属于可再生能源的是（　　） A．煤炭 B．天然气 C．太阳能 D．核能 【变式训练2】如图所示，一只太阳能草坪节能灯，由太阳能电池板、蓄电池、“6V  1W”的节能灯等组成，太阳能电池板发电并将电能储存在蓄电池中，供节能灯晚间照明；该太阳能电池板接收太阳辐射的面积为0.025m2，其光电转化效率（即发电效率）为20%。若在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内，1m2太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W。下列说法正确的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．太阳能电池板给蓄电池充电过程中将化学能转化成电能 C．该灯的太阳能电池板发电功率为16W D．节能灯正常发光10h消耗的电能为10kW·h 【变式训练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．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．图乙中，太阳能热水器通过热传递的方式将太阳能转化为水的内能 C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能 D．图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能 ▌题型02 环境保护 1. 人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期。 2. 环境污染：温室效应、形成酸雨、产生光化学烟雾等。 3. 可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求。一方面要大力提倡节能，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和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，推动形成人与自然和谐发展的生态文 【例2】CO2气体几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加能使地表温度因受太阳辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样，因此，大气中二氧化碳气体浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖。 7．这种大气中以CO2为主的气体产生的效应称为（　　） A．光热效应 B．光电效应 C．光气效应 D．温室效应 8．导致大气中CO2浓度增加的主要原因是（　　） A．大量植物和生物物种灭绝 B．大量燃料如石油、煤炭、天然气等的燃烧 C．人口剧增，呼出的二氧化碳增多 D．自然因素破坏了地球环境生态平衡 9．为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有（　　） A．禁止使用煤、石油和天然气 B．开发使用核能、太阳能 C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气 D．植树造林 【变式训练1】PM2.5主要来自化石燃料、生活物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用资源。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．能量被使用后就消灭了，所以要节约资源 C．人类应多开发与利用太阳能、风能等新资源 D．能量耗散说明自然界的能量正在不断减少 【变式训练2】(1)流动的水带动水磨做功，由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用。可见，内能与机械能相比，哪种能量的品质低？ (2)如图所示是两幅宣传节约能源的图片，请问：既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源？ 【变式训练3】．情景1  如图甲所示，煤炭和石油是常规能源。尽管我国的常规能源资源非常丰富，但由于人口众多，所以能源的需求量很大，能源的浪费很严重，将来会面临能源危机。 情景2  如图乙、丙所示，太阳能、风能、地热能、海洋能等是新能源，积极开发利用新能源是实现我国经济社会可持续发展的必然选择。 (1)能量的耗散与能量守恒是否矛盾，为什么？ (2)能量是守恒的，为什么还要节约能源？ 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.3 环境保护与可持续发展（题型突破） 题型01 能源与发展 题型02 环境保护 ▌题型01 能源与发展 能源是社会发展的动力：火的利用推动文明起源，蒸汽机（化石能源）促工业革命，电力（多种能源转化）加速现代化，新能源（核能、光伏等）助力可持续发展。能源开发改变生产生活，但其短缺与污染倒逼技术革新，体现能源与社会进步的深度关联。 . 【典例1】．砷化镓薄膜电池可将太阳能转化为电能，其光电转化率高达30%。下列说法正确的是（　　） A．电池可创造能量 B．太阳能是不可再生能源 C．此电池的光电转化率不到100%，说明能量不守恒 D．此电池通过非静电力做功把太阳能转化为电能 【答案】D 【详解】A．根据能量守恒定律，能量不能被创造，电池仅实现能量转化，A错误； B．太阳能源于太阳核聚变，可持续再生，B错误； C．转化率低是因能量散失（如热能），总能量守恒未被破坏，C错误； D．非静电力（如半导体内部电场）驱动电荷分离，将光能转化为电能，D正确。 故选D。 【变式训练1】下列能源中，属于可再生能源的是（　　） A．煤炭 B．天然气 C．太阳能 D．核能 【答案】C 【详解】AB．煤炭、天然气属化石能源，不能短期内从自然界得到补充的，是不可再生能源，故AB不符合题意； C．太阳能可以从自然界源源不断的得到，是可再生能源，故C符合题意； D．核能来自核燃料，核燃料在地球上的储量是有限的，不能短期内从自然界得到补充的，是不可再生能源，故D不符合题意。 故选C。 【变式训练2】如图所示，一只太阳能草坪节能灯，由太阳能电池板、蓄电池、“6V  1W”的节能灯等组成，太阳能电池板发电并将电能储存在蓄电池中，供节能灯晚间照明；该太阳能电池板接收太阳辐射的面积为0.025m2，其光电转化效率（即发电效率）为20%。若在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内，1m2太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W。下列说法正确的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．太阳能电池板给蓄电池充电过程中将化学能转化成电能 C．该灯的太阳能电池板发电功率为16W D．节能灯正常发光10h消耗的电能为10kW·h 【答案】A 【详解】A．太阳能可以持续获取，短时间能恢复，是可再生能源，故A正确； B．太阳能电池板把太阳能转化为电能；给蓄电池充电过程中将电能转化成化学能，故B错误； C．在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内，1m²太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W，由于该太阳能电池板面积为0.025m2，且光电转化效率（即发电效率）为20%，故功率为，故C错误； D．节能灯正常发光10h消耗的电能为，故D错误。 故选A。 【变式训练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．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．图乙中，太阳能热水器通过热传递的方式将太阳能转化为水的内能 C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能 D．图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能 【答案】AB 【详解】A．绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能，故A正确； B．太阳能热水器中水吸收热量，内能增大，通过热传递的方式将太阳能转化为水的内能，故B正确； C．太阳能交通信号灯是利用光电转换装置，将太阳能转化为电能，再将电能转化为信号灯的光能，故C错误； D．首架环球航行的太阳能飞机是利用光电转换装置，将太阳能转化为电能，再将电能转化为飞机的机械能，故D错误。 故选AB。 ▌题型02 环境保护 1. 人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期。 2. 环境污染：温室效应、形成酸雨、产生光化学烟雾等。 3. 可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求。一方面要大力提倡节能，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和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，推动形成人与自然和谐发展的生态文 【例2】CO2气体几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加能使地表温度因受太阳辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样，因此，大气中二氧化碳气体浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖。 7．这种大气中以CO2为主的气体产生的效应称为（　　） A．光热效应 B．光电效应 C．光气效应 D．温室效应 8．导致大气中CO2浓度增加的主要原因是（　　） A．大量植物和生物物种灭绝 B．大量燃料如石油、煤炭、天然气等的燃烧 C．人口剧增，呼出的二氧化碳增多 D．自然因素破坏了地球环境生态平衡 9．为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有（　　） A．禁止使用煤、石油和天然气 B．开发使用核能、太阳能 C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气 D．植树造林 【答案】7．D 8．B 9．BD 【解析】7．大气中CO2等气体的含量过高，会引起全球气候变暖，这种现象称为温室效应，故选D。 8．二氧化碳被称为温室气体，现代化工业社会燃烧过多煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气，以及机动车的尾气等，加剧了温室效应。同时人类对自然资源不合理的开发和利用，如滥砍乱伐，破坏植被等，使得植物进行光合作用消耗二氧化碳的能力降低，这些是导致二氧化碳浓度增高的主要原因。故B正确，ACD错误。 故选B。 9．大气中二氧化碳含量继续增加，主要是因为人类大量使用化石燃料所致，因此要想扼制温室效应的进一步发展，我们可以采取的措施有减少化石燃料的使用，公民要养成低碳生活习惯，大力植树造林，开发利用无污染的新能源。故BD正确，AC错误。 故选BD。 【变式训练1】PM2.5主要来自化石燃料、生活物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用资源。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．能量被使用后就消灭了，所以要节约资源 C．人类应多开发与利用太阳能、风能等新资源 D．能量耗散说明自然界的能量正在不断减少 【答案】C 【详解】A．煤、石油虽然是当今人类利用的主要能源，但不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，不可能供人类永久使用，故A错误； B．能量被使用后转化为其他形式的能；能量并没有消失，故B错误； C．太阳能和风能，包括水能等都是可再生资源且为清洁能源，应该尽量开发，故C正确； D．能量虽然守恒，但有些能量使用以后不可能再被利用，所以要节约资源，但能量是不会减少，也不会被消灭掉的，只是形式发生转变，故D错误； 故选C。 【变式训练2】(1)流动的水带动水磨做功，由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用。可见，内能与机械能相比，哪种能量的品质低？ (2)如图所示是两幅宣传节约能源的图片，请问：既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源？ 【答案】(1)内能 (2)能量是守恒的，但能量耗散却导致能量品质的降低，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的能量 【详解】（1）我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用。可见，内能与机械能相比，内能的品质低。 （2）能量是守恒的，但能量耗散却导致能量品质的降低，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的能量。所以我们要节约能源。 【变式训练3】．情景1  如图甲所示，煤炭和石油是常规能源。尽管我国的常规能源资源非常丰富，但由于人口众多，所以能源的需求量很大，能源的浪费很严重，将来会面临能源危机。 情景2  如图乙、丙所示，太阳能、风能、地热能、海洋能等是新能源，积极开发利用新能源是实现我国经济社会可持续发展的必然选择。 (1)能量的耗散与能量守恒是否矛盾，为什么？ (2)能量是守恒的，为什么还要节约能源？ 【答案】(1)能量的耗散和能量守恒并不矛盾，因为能量的耗散并不是能量消失了，而是在能源利用的过程中，能量发生了转化，使能量的品质下降，但能量在数量上并没有减少； (2)能量的耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用品质上降低了，从便于利用的能量变成不便于利用的能量了，因此我们要节约能源，同时积极研究和开发利用新能源和可再生能源，如核能、太阳能、风能、海洋能、生物质能等。 【详解】（1）能量的耗散和能量守恒并不矛盾，能量的耗散并不是能量消失了，而是在能源利用的过程中，能量发生了转化，使能量的品质下降，但能量在数量上并没有减少。 （2）能量的耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用品质上降低了，从便于利用的能量变成不便于利用的能量了，因此我们要节约能源，同时积极研究和开发利用新能源和可再生能源，如核能、太阳能、风能、海洋能、生物质能等。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $