高中物理必修三同步專題講義：16 A能源與可持續(xù)發(fā)展 基礎(chǔ)版（學(xué)生版）

能源與可持續(xù)發(fā)展知識(shí)點(diǎn)：能源與可持續(xù)發(fā)展一、能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變．這個(gè)規(guī)律叫作能量守恒定律．二、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性1．能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的．2．能量耗散(1)能量耗散的概念：燃料燃燒時(shí)一旦把熱量釋放出去，就不會(huì)再次自動(dòng)聚集起來供人類重新利用．電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能又通過燈泡轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能，我們很難把這些散失的能量收集起來重新利用．(2)能量品質(zhì)降低：能量耗散雖然不會(huì)導(dǎo)致能量總量的減少，卻會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低，從便于利用的能源變成不便于利用的能源．(3)能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性．三、能源的分類與應(yīng)用1．可再生能源：在自然界中可以再生的能源，如：水能、風(fēng)能、潮汐能等．2．不可再生能源：自然界中無法在短時(shí)間內(nèi)再生的能源，如：煤炭、石油、天然氣等．3．我國(guó)在能源的開發(fā)利用方面，有以下幾種發(fā)電方式：太陽能發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、核能發(fā)電．四、能源與社會(huì)發(fā)展1．人類對(duì)能源的利用大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期．2．人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的核心是追求發(fā)展與資源、環(huán)境的平衡．人類要樹立新的能源安全觀，轉(zhuǎn)變能源的供需模式：既要提倡節(jié)能，又要發(fā)展可再生能源以及天然氣、清潔煤和核能等清潔能源．技巧點(diǎn)撥一、能量的轉(zhuǎn)化與守恒1．自然界中不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，一種形式的能量減少一定伴隨著其他形式的能量增加，能量的總量保持不變．2．能量守恒定律的適用范圍能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是在各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律．3．能量守恒定律的表達(dá)式(1)E初＝E末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和．(2)ΔE增＝ΔE減，某些能量的增加量等于其他能量的減少量．4．應(yīng)用步驟(1)明確研究對(duì)象及研究過程；(2)明確該過程中，哪些形式的能量在變化；(3)確定參與轉(zhuǎn)化的能量中，哪些能量增加，哪些能量減少；(4)列出增加的能量和減少的能量之間的守恒式(或初、末狀態(tài)能量相等的守恒式)．二、能源的分類與應(yīng)用1．地球上的絕大部分能源來源于太陽的輻射能2．能源的分類(1)可再生能源：自然界可以源源不斷地提供，或在自然界中可以再生，如：水能、風(fēng)能、潮汐能．(2)不可再生能源：自然界無法在短時(shí)間內(nèi)再生，如：煤炭、石油、天然氣．三、能源與社會(huì)發(fā)展1．能源的重要性：能源是社會(huì)存在與發(fā)展永遠(yuǎn)不可或缺的必需品，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，它與材料、信息構(gòu)成現(xiàn)代社會(huì)的三大支柱．2．能源和環(huán)境污染(1)溫室效應(yīng)：石油、煤炭的燃燒增加了大氣中二氧化碳的含量，由于二氧化碳對(duì)長(zhǎng)波的輻射有強(qiáng)烈的吸收作用，且像暖房的玻璃一樣，只準(zhǔn)太陽光的熱輻射進(jìn)來，不讓室內(nèi)長(zhǎng)波熱輻射出去，使地球氣溫上升，這種效應(yīng)叫溫室效應(yīng)．溫室效應(yīng)造成的影響：溫室效應(yīng)使兩極的冰雪融化，海平面上升，淹沒沿海城市，使海水倒流入河流，從而使耕地鹽堿化；溫室效應(yīng)使全球降水量變化，影響氣候和植被變化，影響人體健康．(2)酸雨：酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪或其他形式的大氣降水．形成酸雨的主要原因是燃燒煤炭和石油，以及工業(yè)生產(chǎn)等釋放到大氣中的二氧化硫等物質(zhì)使雨水酸度升高，形成“酸雨”，腐蝕建筑物、酸化土壤．(3)光化學(xué)煙霧：內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的高溫使空氣和燃料中的多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氮的氧化物和碳?xì)浠衔铮@些化合物在大氣中受到紫外線的照射，產(chǎn)生二次污染物質(zhì)——光化學(xué)煙霧．這些物質(zhì)有毒，能引起人的多種疾?。硗?，常規(guī)能源燃燒時(shí)產(chǎn)生的浮塵也是一種污染物．例題精練1．（寶山區(qū)期末）在一間隔熱非常好的密閉房間中，把正在工作的電冰箱門打開，室內(nèi)空氣溫度將（）A．升高 B．不變 C．降低 D．無法確定2．（松江區(qū)校級(jí)期末）下列說法中正確的是（）A．在一房間內(nèi)，打開冰箱門再接通電源，過一段時(shí)間后，室內(nèi)溫度就會(huì)降低 B．從目前的理論看來，只要實(shí)驗(yàn)設(shè)備足夠先進(jìn)，可以使溫度降低到﹣273℃ C．在對(duì)手機(jī)充電的過程中，提供的電能比電池得到的化學(xué)能要多 D．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化隨堂練習(xí)1．（連城縣校級(jí)期中）能量守恒定律是自然界最基本的規(guī)律之一。下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法中正確的是（）A．電飯鍋主要將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．電風(fēng)扇主要將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C．電動(dòng)機(jī)主要將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 D．太陽能熱水器主要將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為光能2．（長(zhǎng)春月考）能量守恒定律是自然界最普遍的規(guī)律之一。以下不能體現(xiàn)能量守恒定律的是（）A．牛頓第三定律 B．機(jī)械能守恒定律 C．閉合電路歐姆定律 D．楞次定律3．（岳麓區(qū)校級(jí)月考）能量守恒定律是自然界最普遍的規(guī)律之一，以下現(xiàn)象、規(guī)律不能體現(xiàn)能量守恒定律的是（）A．行駛的汽車 B．牛頓第三定律 C．神舟飛船返回地面 D．機(jī)械能守恒定律綜合練習(xí)一．選擇題（共12小題）1．（吳忠期末）如圖所示為現(xiàn)代生活中常用的太陽能熱水器，從能量的轉(zhuǎn)化與守恒的角度理解，太陽能熱水器（）A．創(chuàng)造了熱能 B．消滅了太陽能 C．創(chuàng)造了太陽能 D．把太陽能轉(zhuǎn)化成了熱能2．（秦州區(qū)校級(jí)期末）關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化，下列說法中正確的是（）A．克服重力做功，重力勢(shì)能增加 B．因?yàn)槟芰渴睾?，所以“永?dòng)機(jī)”是存在的 C．我們要節(jié)約能源的根本原因是能量在數(shù)量上減少了 D．由于能的轉(zhuǎn)化過程符合能量守恒定律，所以不會(huì)發(fā)生能源危機(jī)3．（麗水期中）“綠色、環(huán)保、低碳”是當(dāng)今世界的關(guān)鍵詞，“低碳”要求我們節(jié)約及高效利用能源。關(guān)于能源與能量，下列說法正確的是（）A．因?yàn)槟芰渴睾悖圆灰?jié)約能源 B．自然界中石油、煤炭等能源可供人類長(zhǎng)久使用 C．人類應(yīng)多開發(fā)與利用風(fēng)能、太陽能等新型能源 D．人類不斷地開發(fā)和利用新的能源，所以能量可以被創(chuàng)造4．（內(nèi)蒙古學(xué)業(yè)考試）關(guān)于能源和能量，下列說法中正確的是（）A．自然界的能量是守恒的，所以地球上能源永不枯竭 B．能源的利用過程中有能量耗散，這表明自然界的能量是不守恒的 C．能量耗散說明能量在轉(zhuǎn)化過程中沒有方向性 D．在利用能源的過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了5．（杭州期中）浙江最大抽水蓄能電站2016年在縉云開建，抽水蓄能電站結(jié)構(gòu)如圖所示。抽水蓄能電站有兩種工作模式，一種為抽水蓄能模式：居民用電低谷時(shí)（如深夜），電站利用居民電網(wǎng)多余電能把水從下水庫抽到上水庫；另一種為放水發(fā)電模式：居民用電高峰時(shí)，再將上水庫中的水放到下水庫進(jìn)行發(fā)電，將產(chǎn)生的電能輸送到居民電網(wǎng)供居民使用，一抽一放起到了均衡電網(wǎng)負(fù)荷的作用。關(guān)于抽水蓄能電站下列說法正確的是（）A．抽水蓄能的過程中，能量守恒 B．放水發(fā)電的過程中，機(jī)械能守恒 C．抽水蓄能電站建成之后，可以使能量增多 D．抽水蓄能電站建成之后，就不會(huì)再有能源危機(jī)問題了6．（菏澤期中）關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是（）A．化石能源是清潔能源，水能是可再生能源 B．人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造 C．在能源的利用過程中，由于能量在數(shù)量上并未減少，所以不需要節(jié)約能源 D．能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉(zhuǎn)化的過程中，雖然能的總量并不減少，但能量品質(zhì)降低了7．（欽州期末）“能源危機(jī)”是當(dāng)今世界各國(guó)共同面臨的問題。對(duì)此，以下措施可行的是（）A．人人都要自覺做到節(jié)約用水、節(jié)約用電，不浪費(fèi)和不人為毀壞物品 B．關(guān)閉現(xiàn)有的火力發(fā)電站 C．各地都要興建水力和風(fēng)力發(fā)電站 D．停止使用石油資源，而以核能和太陽能取代8．（徐匯區(qū)校級(jí)期中）關(guān)于能源和能量，下列說法正確的有（）A．自然界的能量是守恒的，所以地球上的能源永不枯竭 B．能源的利用過程中有能量耗散，所以自然界的能量在不斷減少 C．能量耗散遵循能量守恒定律 D．人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造9．（上海模擬）關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的下列說法中正確的是（）A．對(duì)蓄電池充電時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 B．用MP3聽音樂時(shí)電池把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 C．太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 D．光合作用把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能10．（清江浦區(qū)校級(jí)學(xué)業(yè)考試）PM2.5主要來自化石燃料、生物質(zhì)、垃圾的焚燒，為了控制污染，要求我們節(jié)約及高效利用能源．關(guān)于能源和能量，下列說法中正確的是（）A．自然界中的石油、煤炭等能源可供人類永久使用 B．能量被使用后就消滅了，所以要節(jié)約能源 C．人類應(yīng)多開發(fā)與利用太陽能、風(fēng)能等新能源 D．能量耗散說明自然界的能量在不斷減少11．（沭陽縣校級(jí)月考）如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓環(huán)，用一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，且環(huán)的半徑相對(duì)于L可不計(jì)．離O點(diǎn)下方處有一寬度為、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．現(xiàn)使圓環(huán)從與懸點(diǎn)O等高位置A處由靜止釋放，擺動(dòng)過程中金屬環(huán)所在平面始終垂直磁場(chǎng)，則在達(dá)到穩(wěn)定擺動(dòng)的整個(gè)過程中金屬環(huán)產(chǎn)生的熱量是（）A．mgL B． C． D．12．（上海模擬）下列說法中正確的是（）A．只有摩擦才能使物體的內(nèi)能增加 B．由于能量守恒，所以某個(gè)物體的能量總是不變的 C．某個(gè)系統(tǒng)無法依靠自身的作用回到原先的能量狀態(tài) D．內(nèi)能是一種較高品質(zhì)的能二．多選題（共10小題）13．（古縣校級(jí)期中）電動(dòng)汽車是近幾年國(guó)家提倡的流行汽車，其電池包括鉛酸蓄電池、鎳基電池、鈉硫電池、二次鋰電池、空氣電池等，現(xiàn)有一輛汽車裝有鎳基電池，對(duì)于其工作原理，下列說法正確的是（）A．工作時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和內(nèi)能 B．充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和內(nèi)能 C．工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和內(nèi)能 D．充電時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和內(nèi)能14．（安徽期末）關(guān)于能源和能量，下列說法正確的是（）A．由于開發(fā)了新能源，所以能量的總量在不斷增加 B．能量耗散現(xiàn)象說明，在能量轉(zhuǎn)化的過程中，可利用的品質(zhì)降低了 C．煤和石油燃燒會(huì)污染空氣，應(yīng)停止開發(fā)和使用 D．能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，且現(xiàn)有可利用的能源有限，故應(yīng)節(jié)約能源15．（徐州期中）關(guān)于能量和能量耗散，下列說法中正確的是（）A．能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中客觀過程的方向性 B．能量耗散表明能源的利用是有條件的，也是有代價(jià)的 C．能量守恒，不可消失，所以沒有必要節(jié)約能源 D．能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，故能源可以很方便的循環(huán)利用16．（臨渭區(qū)校級(jí)月考）關(guān)于能源和能量，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．自然界的能量是守恒的，所以地球上的能源永不枯竭 B．能源的利用過程中有能量耗散，所以自然界的能量在不斷減少 C．能量耗散遵循能量守恒定律 D．人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造。17．（廣東期中）下述做法能改善空氣質(zhì)量的是（）A．以煤等燃料作為主要生活燃料 B．利用太陽能、風(fēng)能和氫能等能源替代化石能源 C．限制使用電動(dòng)車 D．鼓勵(lì)出行使用公交車代替私家汽車18．（淮安期末）黨的十九大報(bào)告指出人與自然應(yīng)和諧共生，下列關(guān)于能源和能量說法正確的有（）A．能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中常伴隨著能量耗散 B．因?yàn)樽匀唤绲哪芰渴睾?，所以不需要?jié)約能源 C．煤炭和石油資源是有限的，不可能無限制的利用 D．合理利用能源的同時(shí)，需要保護(hù)好自然環(huán)境19．（永春縣校級(jí)月考）關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化，下列說法中正確的是（）A．洗衣機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 B．太陽能熱水器把太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能 C．電飯煲把電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 D．燃?xì)鉄崴靼央娔苻D(zhuǎn)化為水的內(nèi)能20．（廣東學(xué)業(yè)考試）下列能源中，屬于一次能源的有（）A．煤 B．電能 C．太陽能 D．風(fēng)能21．（臨沂二模）以下說法正確的是（）A．將大米與玉米混合均勻，這是一種擴(kuò)散現(xiàn)象 B．液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，分子力表現(xiàn)為引力，因而產(chǎn)生表面張力 C．一定溫度下氣體的分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子數(shù)目相對(duì)較少 D．當(dāng)分子間的距離r＝r0時(shí)，分子力為零，說明此時(shí)分子間不存在作用力 E．冬天取暖時(shí)，火爐把房子烤暖屬于能量耗散22．（禪城區(qū)校級(jí)月考）下列屬于可再生的一次能源是（）A．石油 B．煤炭 C．潮汐能 D．太陽能三．填空題（共3小題）23．（南崗區(qū)校級(jí)期末）能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量。24．（寶山區(qū)二模）有一種手電筒，當(dāng)其電池的電能耗盡時(shí)，搖晃它，即可為電池充電，在這個(gè)搖晃過程中能轉(zhuǎn)化為電能；如果將這