第二十章能源、材料與社會

第二十章能源、材料與社會第一節(jié)__能量的轉(zhuǎn)化與守恒__能量的轉(zhuǎn)化與守恒能量轉(zhuǎn)化圖圖20－1－1能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式__轉(zhuǎn)化__為另一種形式，或者從一個物體__轉(zhuǎn)移__到另一個物體，而能的總量保持不變。類型之一能量的轉(zhuǎn)化及守恒閱讀圖文，回答問題。與偉大同行圖20－1－2這是一個著名物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個偉大定律的實驗裝置！仔細觀察后回答：(1)裝置中的兩個配重的重量不等，釋放后大配重下降，小配重上升；通過反復(fù)對調(diào)左右兩個配重，會使動葉輪不停地轉(zhuǎn)動，從而導(dǎo)致熱量計中水的溫度__升高__(填變化情況)，原因是__對水做功，水的內(nèi)能增加__。實現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)化是__機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能__。(2)實驗中科學(xué)家某次測得了的數(shù)據(jù)如下：小配重重量G?。?00N，大配重重量G大＝520N，每升降一次配重各自移動的距離h＝1m，熱量計中水的質(zhì)量m＝500g，升降次數(shù)與水溫變化的關(guān)系：升降次數(shù)123456溫度變化/℃0.20.390.590.780.981.18通過分析數(shù)據(jù)，科學(xué)家得出了結(jié)論：在上述現(xiàn)象中能量是守恒的！請你幫他補出計算、判斷過程(只需分析一次實驗)：【答案】(2)升降一次配重做功W＝G·h＝420N×1m＝420J，水增加的內(nèi)能Q＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×0.5kg×0.2℃＝420J，W＝Q，即配重做的功轉(zhuǎn)化為了水的內(nèi)能。(3)本實驗中的誤差主要來源于__克服摩擦做功消耗一部分能量__。1．我國用自制的“長征2F”捆綁式火箭將“神舟九號”宇宙飛船成功送入預(yù)定軌道，關(guān)于火箭發(fā)射過程中能量轉(zhuǎn)化的說法，正確的是(A)A．將燃料的化學(xué)能經(jīng)過內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為火箭的機械能B．將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為火箭的內(nèi)能C．將燃料的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭的化學(xué)能D．將燃料的機械能轉(zhuǎn)化為火箭的內(nèi)能2．我國是世界上第一產(chǎn)煤大國。煤的儲藏量很大，直到現(xiàn)在煤在我國仍作為第一能源，煤中能量從根本上說來源于(B)A．地?zé)崤c地壓的作用B．光合作用固定的太陽能C．細菌的分解和侵蝕作用D．地球與其他天體的相互作用3．質(zhì)量相同的兩個重錘從同一高度自由落下，打在質(zhì)量相等的鉛塊和鐵塊上，落在鉛塊上的重錘靜止不動，落到鐵塊上的重錘又被反彈回來，則鉛塊與鐵塊的內(nèi)能(A)A．鉛塊增加得多B．鐵塊增加得多C．增加一樣多D．都不會增加【解析】落到鐵塊上的重錘的重力勢能沒有全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。1．下列關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移過程，正確的是 (B)A．草→太陽→兔子吃草→人吃兔子B．太陽→樹木→鉆木取火→用火烤食C．太陽→電能→風(fēng)能→電燈發(fā)光D．石油→太陽→汽油→汽車載貨2．[2014?永州]以下是核電站工作情況的方框圖，關(guān)于方框圖中各裝置的能量轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是 (C)eq\x(核反應(yīng)堆)→eq\x(蒸汽輪機)→eq\x(發(fā)電機)→eq\x(各種用電器)A．核反應(yīng)堆將核能轉(zhuǎn)化為電能B．蒸汽輪機將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能D．各種用電器只能將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【解析】核電站發(fā)電過程：核能先轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以A不正確；水受熱以后溫度上升會產(chǎn)生大量的水蒸氣，水蒸氣會推動蒸汽輪機轉(zhuǎn)動，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，所以B不正確；蒸汽輪機又帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，最后發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能，所以C正確；用電器將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、機械能等我們需要的各種能量，所以D不正確，故選C。3．下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法正確的是 (B)A．汽車勻速上坡時，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能B．燃料燃燒過程中化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為光能D．電風(fēng)扇正常工作時，電能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能4．下面關(guān)于能量的說法中正確的是 (D)A．用砂輪磨刀時，有內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動能B．隕石進入大氣層成為流星時，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能C．壺中的水沸騰時壺蓋不停地跳動，是水的勢能轉(zhuǎn)化為壺蓋的動能D．用打氣筒給輪胎打氣，打氣筒發(fā)熱是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能5．有一種壓電塑料薄膜，在壓力作用下表面會產(chǎn)生電壓。若將它用在微型揚聲器或話筒上，可以將電信號轉(zhuǎn)化為發(fā)聲振動，或?qū)l(fā)聲振動轉(zhuǎn)化為電信號；另外，當(dāng)它受熱時還會產(chǎn)生電流，可以用來制作火警裝置。以上信息中沒有涉及到的能量轉(zhuǎn)化過程是 (D)A．機械能轉(zhuǎn)化為電能B．電能轉(zhuǎn)化為機械能C．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能 D．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【解析】“在壓力作用下表面會產(chǎn)生電壓”，這是機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程；“可以將電信號轉(zhuǎn)化為發(fā)聲振動”，這是電能轉(zhuǎn)化為機械能的過程；“當(dāng)它受熱時還會產(chǎn)生電流”，這是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的過程。6．不同的物理現(xiàn)象往往遵循同一物理規(guī)律。例如：跳傘運動員從空中徐徐下降；剎車后，水平路面上行駛的公交車逐漸減速?？吭谲囌?。這些現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化有共性的是 (D)A．物體的動能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能B．物體的重力勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量C．其他形式的能量轉(zhuǎn)化為物體的機械能D．物體的機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量7．[2014?宜昌]2014年5月21日，中國與俄羅斯簽署了總額高達4000億美元的天然氣貿(mào)易合同，俄羅斯向中方提供30年的天然氣供應(yīng)。天然氣是__不可__(填“可”或“不可”)再生能源。目前城市公共汽車用天然氣取代汽油做燃料是因為使用天然氣相對減少了二氧化碳氣體的排放，可以有效緩解__溫室__效應(yīng)?！窘馕觥刻烊粴獠荒軓淖匀唤缭丛床粩嗟玫剑荒苤貜?fù)利用因此是不可再生能源；使用天然氣作燃料可以有效減少空氣污染，提高空氣質(zhì)量；可以有效減緩溫室氣體的排放。8．古人的鉆木取火過程，是將機械能轉(zhuǎn)化為__內(nèi)__能；水力發(fā)電是將水的機械能轉(zhuǎn)化為__電__能；自然界中能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能的總量保持__不變__。9．能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是有方向性的。例如，冬天烤火的時候，人們?nèi)紵旱热剂汐@得__內(nèi)__能，火爐把這些能量自動傳給周圍空氣，但這些能量__不能__(填“能”或“不能”)自動聚集起來再次利用。圖20－1－310．如圖20－1－3是我國西部某地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的外景。該地區(qū)空氣密度為1.3kg/m3，一臺風(fēng)車的輪葉轉(zhuǎn)動時可以形成面積為100m2的圓面。下表給出了在不同風(fēng)速下一臺風(fēng)車獲得的能量。圖20－1－3平均風(fēng)速(m/s)510152025301s內(nèi)獲得的能量(×104J)4812162024(1)若某時間內(nèi)風(fēng)速為10m/s，一臺風(fēng)車工作1小時所產(chǎn)生的電能可供10只“220V100W”燈泡正常工作8h，求這臺風(fēng)車發(fā)電的效率。(2)若此地年平均風(fēng)速為15m/s，100臺這樣的風(fēng)車一年(工作時間按4000h計算)獲得的風(fēng)能相當(dāng)于完全燃燒多少千克煤？(煤的熱值為3×107J/kg)(3)若風(fēng)速為10m/s，則1min內(nèi)有多少千克的空氣流沖擊風(fēng)車輪葉轉(zhuǎn)動形成的圓面？【答案】(1)風(fēng)車工作1小時獲得的能量為W總＝8×104J/s×3600s＝2.88×108J，風(fēng)車工作1小時產(chǎn)生的電能為W＝Pt＝10×100W×8×3600s＝2.88×107J，故風(fēng)車發(fā)電的效率為η＝eq\f(W電,W總)＝eq\f(2.88×107J,2.88×108J)×100%＝10%；(2)100臺風(fēng)車一年獲得的風(fēng)能為W＝100×12×104J/s×4000×3600s＝1.728×1014J，根據(jù)W＝mq得1.728×1014J＝m×3×107J/kg，解得m＝5.76×106kg；(3)空氣流質(zhì)量為m＝ρV＝ρvtS＝1.3kg/m3×10m/s×60s×100m3＝78000kg。

第二節(jié)__能源的開發(fā)和利用__1．能源的分類不可再生能源：煤、石油、天然氣和軸礦等化石或礦物能源，一旦消耗就很難再生的能源屬于不可再生能源?？稍偕茉矗核?、風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等，可以長期提供或可以再生的能源屬于可再生能源。2．新能源新能源：包括太陽能、核能、地?zé)崮堋⒊毕?、風(fēng)能等。太陽能：太陽內(nèi)部進行著大規(guī)模的聚變，釋放的核能以電磁波的形式從太陽輻射出來，地球上的生物每天都享用著聚變釋放出的能量。太陽能利用：(1)利用太陽能的四個渠道：第一是通過植物的光合作用把太陽能轉(zhuǎn)化和儲存進來再以草木、沼氣、煤、石油、天然氣等燃料的形式釋放出來；第二是通過大氣和水分的升騰循環(huán)，再通過風(fēng)、流水、波浪、海流等釋放出來；第三是被海洋吸收，成為海洋內(nèi)能；第四是被人們直接利用，如太陽能熱水器等。(2)直接利用太陽能的三種方式：一是將太陽能直接轉(zhuǎn)化成內(nèi)能；二是將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能；三是將太陽能直接轉(zhuǎn)換成化學(xué)能。核能：質(zhì)子、中子依靠強大的核力緊密地結(jié)合在一起，因此原子核十分牢固，要使它們分裂或重新組合是極其困難的。但是，一旦使原子核分裂或聚合，就可能釋放出驚人的能量，這就是核能。裂變：核裂變是較重的原子核裂變?yōu)檩^輕的原子核的一種核反應(yīng)。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)用中子轟擊鈾235(質(zhì)量數(shù)為235的鈾)，鈾核會分裂成大小相差不很大的兩部分，這種現(xiàn)象叫做裂變。鈾核裂變時，還同時放出2～3個中子，放出的中子又可以轟擊其他鈾核，使它們也發(fā)生裂變。這樣，裂變將不斷地自行繼續(xù)下去，這種現(xiàn)象叫做鏈式反應(yīng)。聚變：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，較輕的原子核結(jié)合成較重的原子核，也能釋放能量，這種現(xiàn)象叫做聚變。類型之一能源的分類研究能源利用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展已成為21世紀世界各國共同的任務(wù)，能源按不同的分類方式可進行不同分類。下列四組能源中，能歸入圖20－2－1所示陰影部分的一組是(B)圖20－2－1A．煤炭、地?zé)崮?、沼氣B．太陽能、風(fēng)能、水能C．水能、木柴、天然氣D．石油、水能、核能【解析】新能源具有污染少、儲量大的特點，如太陽能、風(fēng)能、現(xiàn)代生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能以及核能、氫能等。圖中陰影部分所代表的能源應(yīng)該既是新能源、可再生能源，又是來源于太陽輻射，四個選項中只有B符合條件?！军c悟】太陽能是地球“能源之母”，它的能量來源于熱核反應(yīng)，是一種核能。地球上除核能、地?zé)崮?、潮汐能不是來源于太陽能，其他能源均來源于太陽能。類型之二開發(fā)利用新能源[2014?長沙]如圖20－2－2所示是我省某高校學(xué)生設(shè)計的一款小夜燈，它的一側(cè)是太陽能電池板，另一側(cè)是高效節(jié)能的LED燈。關(guān)于小夜燈中所應(yīng)用的物理知識，下列說法正確的是(A)圖20－2－2A．太陽能電池板主要是靠白天接受陽光的照射而獲得能量B．太陽能電池板將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．LED燈的發(fā)光物體是由電阻很小的銅質(zhì)材料制成的D．LED燈不發(fā)光時也有電流通過【解析】因為只有白天才有太陽光，所以太陽能電池板主要是靠白天接受陽光的照射而獲得能量，A說法正確；太陽能電池板是將光能轉(zhuǎn)化為電能，B說法錯誤；二極管是由硅和鍺等材料制作成，而硅和鍺是半導(dǎo)體材料，因此LED燈的發(fā)光物體是由半導(dǎo)體材料制成的，C說法錯誤；LED燈不發(fā)光時沒有電流通過，D說法錯誤，故選A。【點悟】本題考查太陽能的利用，半導(dǎo)體的應(yīng)用等，注意從生活中領(lǐng)悟知識的無處不在。1．下列關(guān)于核能的說法，錯誤的是(D)A．核電站是利用核能來發(fā)電的B．核反應(yīng)堆中發(fā)生的是鏈式反應(yīng)C．核電站發(fā)生泄漏時會對人和生物造成傷害D．核廢料不會對環(huán)境造成污染2．凡是能夠提供__能量__的物質(zhì)資源都可以叫做能源。我們常見的煤、石油、天然氣被稱為__化石能源__。3．太陽把空氣和地面曬熱，太陽能轉(zhuǎn)化為__內(nèi)能__，曬熱的空氣上升，空氣流動形成風(fēng)，又轉(zhuǎn)化為__風(fēng)能__；太陽使地面上一部分水蒸發(fā)，蒸發(fā)的水汽升空形成云，云又以雨雪等形式落下，流入江河，太陽能轉(zhuǎn)化為__水能__；植物吸收太陽能，進行光合作用，太陽能轉(zhuǎn)化為__化學(xué)能__。1．[2014?海南]下列能源中屬于可再生能源的是 (C)A．石油 B．天然氣C．太陽能 D．核能2．[2014?巴中]下列關(guān)于能源利用的說法中正確的是 (B)A．煤、石油、太陽能都是不可再生資源B．風(fēng)能、太陽能是綠色能源，應(yīng)大力開發(fā)利用C．核電站是利用原子核聚變所釋放的能量來發(fā)電D．火箭發(fā)射利用的燃料是液態(tài)氫，是因為它含有的熱量多【解析】太陽能是可再生能源，所以A錯誤；風(fēng)能、太陽能屬于可再生能源，使用起來環(huán)保無污染，所以B正確；核電站是利用原子核裂變所釋放的能量來發(fā)電，所以C錯誤；火箭發(fā)射利用的燃料是液態(tài)氫，是因為它的熱值高，所以D錯誤，故選B。3．[2014?廣州]化石能源是當(dāng)今我國的主要消耗能源，下列說法正確的是(A)A．核電站發(fā)生核泄漏會造成危害B．使用化石能源不會對環(huán)境造成破壞C．我國消耗的能源以可再生能源為主D．化石能源可短期內(nèi)從自然界得到補充4．[2014?隨州]長期以來隨州人民的生活能源離不開煤、石油、天然氣這些①，由于這些②在自然界中越用越少且又排放污染，人們正在尋找理想能源。隨州市的“齊星公司”正在研發(fā)太陽能的高效利用。因為太陽能可直接從自然界中獲取，所以叫它③。太陽能取之不盡又清潔環(huán)保！我們期待太陽能的深度開發(fā)，我們期待藍天白云！以上敘述中①、②、③分別是指 (A)A．化石能源、不可再生能源、一次能源B．二次能源、可再生能源、一次能源C．可再生能源、一次能源、二次能源D．化古能源、二次能源、不可再生能源【解析】像煤、石油、天然氣等是由古代動植物的遺骸經(jīng)一系列復(fù)雜變化而形成的燃料，屬于化石能源；像煤、石油和天然氣等這些化石燃料，不能短時期內(nèi)從自然界得到補充，屬于不可再生能源；因為太陽能可直接從自然界中獲取，所以叫它一次能源，故選A。5．關(guān)于太陽能的轉(zhuǎn)化，下面說法不正確的是 (D)A．太陽能可轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能B．太陽能可轉(zhuǎn)化為風(fēng)能和水能C．太陽能可轉(zhuǎn)化為植物的化學(xué)能D．太陽能可轉(zhuǎn)化為潮汐能和地?zé)崮堋窘馕觥康責(zé)崮軄碓从诘厍騼?nèi)部。潮汐能是太陽、月亮對地球的萬有引力所帶來的能量。這兩種能源與太陽能無關(guān)。6．(多選)關(guān)于核能的獲得，下列說法中正確的是 (BC)A．核反應(yīng)堆是原子核裂變時，在極短時間內(nèi)釋放出大量核能的裝置B．當(dāng)原子核內(nèi)部發(fā)生變化時會釋放出巨大的能量，核裂變和核聚變是獲得核能的兩種方式C．核電站是使核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再通過汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能的裝置D．在核電站的反應(yīng)堆中發(fā)生的是可控制的核聚變7．[2014?錦州]新能源在現(xiàn)代社會中有著廣泛的應(yīng)用。太陽能屬于__可再生__(填“可再生”或“不可再生”)能源；警用電動車逐漸成為警察巡邏的主要交通工具，電動車行駛時，車上的鋰離子電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為__電__能，再轉(zhuǎn)化為機械能；警察和指揮中心無線通信時是通過__電磁波__(填“超聲波”或“電磁波”)進行聯(lián)絡(luò)的。【解析】太陽能是可再生能源；鋰離子電池是電源的一種，它在對外供電的時候是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；警用電動車和地面指揮中心無線通信，是利用電磁波來工作的。8．我國實施的《可再生能源法》不僅向人們顯示了可再生能源對于未來社會生活的重大意義，同時，也為可再生能源未來的發(fā)展指出了更明確的方向。(1)目前我國常用的能源有煤炭、石油、天然氣、風(fēng)能、水能、核能、太陽能等，其中屬于可再生能源的是__風(fēng)能、水能、太陽能__。(2)與不可再生能源相比，可再生能源的主要優(yōu)點是__可以從自然界里源源不斷地得到__。9．[2014?德州]太陽能熱水器是直接利用太陽能給水加熱的裝置，下表是小華家的太陽能熱水器某天在陽光照射下的相關(guān)信息。太陽照射時間(h)裝水量(kg)水升高的溫度(℃)水的比熱容[J/(kg?℃)]太陽能吸熱功率(J/h)10100504.2×1033.0×106求：(1)水在10h內(nèi)吸收的熱量；(2)太陽能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率。【解析】(1)水吸收的熱量為Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg?℃)×100kg×50℃＝2.1×107J；(2)太陽能熱水器10h吸收的太陽能為Q總＝Pt＝3.0×106J/h×10h＝3×107J，η＝eq\f(Q吸,Q總)×100%＝eq\f(2.1×107J,3×107J)×100%＝70%。

第三節(jié)__材料的開發(fā)和利用__1．材料與社會發(fā)展作用：簡單回顧一下歷史便可知曉，正是在歷史發(fā)展過程中以及與此相聯(lián)系的人類知識和經(jīng)驗的增長過程中，材料的使用才得以發(fā)展。2．材料的導(dǎo)電性導(dǎo)體：容易導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體，如__各種金屬、酸堿鹽的水溶液、鉛筆芯、人體、大地__等是導(dǎo)體。絕緣體：不容易導(dǎo)電的物體叫絕緣體，如__純凈的水、空氣、塑料、橡膠、玻璃、陶瓷__等是絕緣體。半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類物質(zhì)，如__鍺、硅和砷化鉀__等都是半導(dǎo)體。3．開發(fā)新材料超導(dǎo)現(xiàn)象：有些材料當(dāng)溫度降低到某一溫度時，材料的電阻突然變?yōu)開_零__的現(xiàn)象。超導(dǎo)材料：能夠發(fā)生__超導(dǎo)__現(xiàn)象的材料叫超導(dǎo)材料。應(yīng)用：①運用電阻為零的特性制作電動機線圈、輸電導(dǎo)線等，可減少電能損失，提高電能利用率。②運用超導(dǎo)磁浮的特性制造磁懸浮列車、超導(dǎo)船等，既減少了能量損失，又提高了交通工具的運行速度和安全性能。納米材料：指制成材料的基本單元大小限制在__1～100__納米范圍的材料，材料的性能會發(fā)生顯著變化，如顏色、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、硬度、磁性等會產(chǎn)生很大的變化。由納米材料組成的物質(zhì)也就有了許多一般物質(zhì)沒有的特性?；締卧姆诸悾杭{米顆粒、納米管、納米膜。應(yīng)用：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、國家安全等各個方面都有廣泛的應(yīng)用。類型之一理解材料的導(dǎo)電性如圖20－3－1所示，關(guān)于閘刀開關(guān)上的一些部件的導(dǎo)電性能，下列說法中正確的是(A)圖20－3－1A．瓷柄是絕緣體B．膠蓋是導(dǎo)體C．動觸頭是絕緣體D．靜觸頭是絕緣體【點悟】能正確理解導(dǎo)體和絕緣體的區(qū)別是解答此類問題的關(guān)鍵，以同學(xué)們家里都有的閘刀開關(guān)為題，充分考查了導(dǎo)體和絕緣體的有關(guān)知識，充分體現(xiàn)了“從生活走向物理”的理念。類型之二認識新材料“納米”是一種長度單位，1nm＝__10－9__m，納米技術(shù)是以1nm～100nm這樣的尺度為研究對象的前沿科學(xué)。目前，我國在對納米技術(shù)的研究方面已躋身世界前列，尤其是對“超級纖維”(碳納米管的研制)走在了世界前沿。已知我國已研制成的碳納米管的強度(可理解為“單位面積能承受的最大壓力”)是鋼的100倍，而碳納米管的密度僅為鋼的eq\f(1,6)。假設(shè)有兩根足夠長的細桿，一根由上述碳納米管制成，一根由鋼制成，將它們分別在地面附近豎直懸掛起來，設(shè)它們能承受自身重力而不斷裂的最大長度分別為L納與L鋼，則L納∶L鋼＝__600∶1__?！窘馕觥坎牧鲜艿阶陨淼睦镕＝G＝mg＝ρVg＝ρSLg，eq\f(G納,G鋼)＝eq\f(ρ納L納,ρ鋼L鋼)，即eq\f(100,1)＝eq\f(L納,6L鋼)，所以eq\f(L納,L鋼)＝eq\f(600,1)。【點悟】正確理解納米材料的結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用，是解答此類問題的關(guān)鍵。本例題中，以納米材料為背景，通過計算來說明納米材料在抗拉力方面的優(yōu)越性能，要求學(xué)生利用數(shù)學(xué)知識進行綜合分析。1．如果以下電器選用超導(dǎo)材料制作，不能正常工作的是(B)A．微波爐B．電飯鍋C．電動機D．發(fā)電機2．以下物體中，屬于半導(dǎo)體材料的是(B)A．鋁線B．硅C．食鹽水溶液D．牛皮3．有一種碳納米管的直徑只有1.4nm，5萬個這種碳納米管并排起來只有一根頭發(fā)絲那么粗，則這種碳納米管的直徑約等于__1.4×10－9__m，—根頭發(fā)絲的直徑等于__7×104__nm，合__70__μm。4．超導(dǎo)磁懸浮列車是應(yīng)用超導(dǎo)體的__超導(dǎo)磁浮__現(xiàn)象，使列車懸在導(dǎo)軌上面，減小了__摩擦力__，提高了運行速度和安全性能。1．下列說法中，錯誤的是 (A)A．水銀在高溫時是超導(dǎo)體B．水銀的溫度降到－269℃時，可以變成超導(dǎo)體C．由納米材料制成的導(dǎo)線將大大提高計算機的性能D．當(dāng)光照射到某些半導(dǎo)體時，半導(dǎo)體內(nèi)將會產(chǎn)生電流，由此可制成太陽能電池2．關(guān)于納米材料，下列說法不正確的是 (B)A．納米材料的基本單元空間尺度小B．納米“機器人”已經(jīng)設(shè)計并制造出來了C．有的納米材料強度高、硬度大，有的納米材料磁性強D．利用納米技術(shù)可制作量子磁盤，提高存貯量3．若常溫下的超導(dǎo)體研制成功，則它將適合于作 (B)A．保險絲 B．輸電線C．電爐絲 D．滑動變阻器的線圈【解析】超導(dǎo)體電阻為零，電流通過超導(dǎo)體時，不會產(chǎn)生電熱，所以電熱器中的電熱絲不能用超導(dǎo)體。輸電線用超導(dǎo)體，輸電過程中將沒有電能損失。4．以下所列各組物品，其中均屬于導(dǎo)體的一組是 (B)A．塑料瓶蓋、鐵釘、鋁箔B．鉛筆芯、鐵釘、鋁箔C．鉛筆芯、蠟紙、鐵釘D．塑料瓶蓋、蠟紙、鉛筆芯5．[2014?濟寧]為配合濟寧市“五城同創(chuàng)”活動，小夢提出下列環(huán)保建議：①開發(fā)新能源，減少化石燃料的燃燒；②使用手帕，減少餐巾紙的使用；③市內(nèi)出行乘公交車或騎自行車，少開私家車；④使用一次性發(fā)泡塑料餐具和塑料袋；⑤分類回收垃圾。其中你認為可行的是 (A)A．①②③⑤ B．①③④⑤C．①③⑤ D．①②③④⑤【解析】①開發(fā)新能源，減少化石燃料的燃燒，能減少空氣污染物的排放，所以正確；②提倡使用手帕，減少餐巾紙的使用，有利于保護植被，充分利用植物的光合作用吸收大氣中的二氧化碳，防止溫室效應(yīng)，還能減少生產(chǎn)紙的能耗，所以正確；③化石燃料的燃燒能產(chǎn)生大量的空氣污染物，所以市內(nèi)出行乘公交車或騎自行車，少開私家車，減少化石燃料的燃燒，所以正確；④大量使用一次性發(fā)泡塑料餐具和塑料袋，不僅會造成環(huán)境污染，還增加了資源和能源消耗，所以錯誤；⑤分類回收不僅節(jié)約資源，還可減少污染，所以正確，故選A。6．關(guān)于半導(dǎo)體，下列說法錯誤的是 (D)A．有的半導(dǎo)體，在光照下電阻減小，利用這種半導(dǎo)體可以做成體積很小的光敏電阻B．常用的電器中，如收音機、電腦等都利用了半導(dǎo)體元件C．半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間D．由半導(dǎo)體材料制成的二極管的導(dǎo)電性能很特殊，它只允許電流從負極流向正極7．某些物質(zhì)在溫度突然低到某個值(臨界轉(zhuǎn)變溫度)以下時，突然變得__電阻為零__，這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)性；從能量角度看，用超導(dǎo)體做成的輸電線的最大特點是__沒有電能損失__。8．納米材料統(tǒng)指制成材料的基本單元大小限制在__1～100__nm__范圍內(nèi)的材料，這大約相當(dāng)于10～1000個原子緊密排列在一起的尺度。9．請你提出一種方法，判斷一個二極管允許電流從它的哪端流入哪端流出?！敬鸢浮咳鐖D所示，用干電池、小燈泡．開關(guān)、二極管、導(dǎo)線連接一簡單電路，閉合開關(guān)，觀察小燈泡的發(fā)光情況。若小燈泡發(fā)光，則二極管與電源正極相連的哪端為電流流入端，另一端為電流流出端。第9題答圖10．假如可以大規(guī)模地實現(xiàn)超導(dǎo)體的應(yīng)用，請你設(shè)想一下：世界有什么變化？【答案】輸電線可以比以前制作的更細，而且也沒有電能損失；電動機可以制造的更??；可以普及超導(dǎo)磁懸浮列車，改變我們的出行方式，等等。11．人類對新材料的探索永遠不會停止。請運用你豐富的想象力，設(shè)想一種神奇的新材料，指出它的特點與作用。【答案】泡沫金屬，它的特點成泡沫狀、密度小、強度高?？梢詰?yīng)用在汽車行業(yè)，我們眾所周知汽車要減少油耗，提高車速，除強化發(fā)動機性能、改進車型設(shè)計外，還有一條重要途徑——降低車身自重，我們可以用泡沫金屬來制造車身。12．在科幻小說《往日之光》中，作者鮑勃·肖幻想了一種慢透光玻璃，講述了一段美麗動人的故事?！跋胂笥幸环N玻璃，光在這種玻璃中運動速度極慢，通過半厘米厚需要10年，比蝸牛的速度還慢得多。當(dāng)一塊慢透光玻璃制出來時，望上去總是一片漆黑，因為還沒有光穿過它，把這種玻璃放在風(fēng)景秀麗的林中、湖邊，帶著這些美麗的景致的光射入慢透光玻璃中，10年也出不來。把在這種地方放了10年的玻璃鑲在城市住宅的窗戶上，那么，在下一個10年的過程中，這個窗子外面便仿佛呈現(xiàn)出林中湖泊的美景。各種動物無聲地前來飲水，空中百鳥飛翔，日夜在交替，季節(jié)在變化，身居鬧市，猶如別墅。”這確實是一個有意思的幻想，但關(guān)鍵是要降低飛馳的光。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，部分科幻已經(jīng)開始變成現(xiàn)實。(1)本文作者進行科學(xué)幻想的依據(jù)是什么？(2)在生活和學(xué)習(xí)中你一定也有許多奇思妙想吧，簡要寫出一種想象及其依據(jù)?！敬鸢浮?1)光在不同的介質(zhì)中傳播的速度不同。(2)常溫下制成超導(dǎo)體，依據(jù)是超導(dǎo)材料與溫度有關(guān)。

本章復(fù)習(xí)課__類型之一能源分類和利用1．[2014?泰州]下列能源中屬于可再生能源的是(C)A．煤B．石油C．風(fēng)能D．天然氣2．[2014?佛山]如圖20－1所示，關(guān)于能源的描述，正確的說法是(A)圖20－1【解析】太陽能取之不盡，屬于可再生能源，所以A說法正確；地?zé)崮軐儆谔烊荒茉?，所以B說法錯誤；煤炭是一次能源，所以C說法錯誤；核能發(fā)電是利用鈾原子核裂變時放出的核能來發(fā)電的，所以D說法錯誤，故選A。3．[2014?武漢]關(guān)于能量與能源，下列說法錯誤的是(C)A．能量的轉(zhuǎn)化、能量的轉(zhuǎn)移，都是有向性的B．人類在耗用各種能源時，不可避免地會對環(huán)境造成影響C．化石能源、水能、核能，不能在短期內(nèi)從自然界得到補充，這類能源稱為不可再生能源D．可再生能源是未來理想能源的一個重要發(fā)展方向4．據(jù)悉，到2020年我國將建立自己的空間站“天宮一號”。關(guān)于空間站所使用的供電裝置，你認為最可行的是(A)A．太陽能電池B．化學(xué)蓄電池C．柴油發(fā)電機D．風(fēng)力發(fā)電機類型之二能量的轉(zhuǎn)化和守恒5．[2014?通遼]如圖20－2所示為核電站發(fā)電流程圖。在核電站的發(fā)電過程中，能的轉(zhuǎn)化順序正確的是(A)圖20－2A．核能－內(nèi)能－機械能－電能B．核能－電能－機械能－內(nèi)能C．核能－機械能－內(nèi)能－電能D．核能－內(nèi)能－電能－化學(xué)能【解析】核能發(fā)電的能量傳遞和轉(zhuǎn)化過程是：核能→水和蒸汽的內(nèi)能→發(fā)電機轉(zhuǎn)子的機械能→電能，故選A。6．[2014?濱州]開發(fā)新能源是本世紀人類關(guān)注的熱點之一。除了開發(fā)新能源，我們還應(yīng)該從節(jié)約身邊的能源做起。圖20－3中符合節(jié)約能源且安全的做法是(B)圖20－37．關(guān)于能源的利用，下列說法正確的是(B)A．大量使用石油產(chǎn)品會造成大氣污染，所以應(yīng)該停止開采石油B．和平利用核能特別要注意防止核泄漏，以免造成環(huán)境污染C．修筑攔河壩建造水電站利用水能發(fā)電，有百利而無一害D．天然氣是一種清潔能源，人類可以無窮無盡地開發(fā)8．[2014?德州]如圖20－4所示是獲取電能的幾種途徑，其中消耗不可再生能源又不會對大氣造成污染的是(D)圖20－4圖20－59．[2014?鎮(zhèn)江]如圖20－5是一種配有風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板的新型路燈，路燈的額定功率為0.12kW，光電池接收太陽光輻射的功率為1kW，吹向風(fēng)力發(fā)電機葉片上的風(fēng)功率與風(fēng)速之間的關(guān)系如下表所示，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為4%，光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η光。風(fēng)速(m/s)2468101216風(fēng)功率(W)151254201000200033758000(1)無風(fēng)的晴天，光照6h，太陽能電池板產(chǎn)生的電能可使路燈正常工作10h，則路燈消耗的電能是多少？光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率為多大？(2)在有風(fēng)的晴天，經(jīng)3h的光照和風(fēng)吹，路燈可正常工作7h，則當(dāng)時的風(fēng)速為多大？【答案】已知P燈＝0.12kW，P光＝1kW，η風(fēng)＝4%，(1)路燈工作t1＝10h消耗的電能為W電1＝P燈t1＝0.12kW×10h＝1.2kW?h，光照t2＝6h，光電池接收的太陽能為W光1＝P光×t2＝1kW×6h＝6kW?h，光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η電＝eq\f(W電1,W光1)＝eq\f(1.2kW·h,6kW·h)×100%＝20%；(2)路燈工作t3＝7h消耗的電能為W電2＝P燈t3＝0.12kW×7h＝0.84