第二十章能源材料和社會(huì)2

滬科版九年級(jí)第二十章《能源、材料與社會(huì)》【知識(shí)梳理】一、能量的轉(zhuǎn)化和守恒1、自然界中常見(jiàn)的能量有：機(jī)械能、電能、內(nèi)能、化學(xué)能、核能等。2、能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化：自然界中，能量不但可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而且可以從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式。3、能量的守恒：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(guò)程中，能量的總量保持不變，這就是能量守恒定律。4、能量的轉(zhuǎn)化、能量的轉(zhuǎn)移，都是有方向性的。“永動(dòng)機(jī)”不可能制造出來(lái)，是因?yàn)檫`背了能量守恒定律。二、能源的開(kāi)發(fā)和利用1、可再生能源：像太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能以及動(dòng)、植物等這類(lèi)可以長(zhǎng)期提供或可以再生的能源屬于可再生能源。不可再生能源：化石燃料、核燃料一旦開(kāi)采，就難以在地球上迅速再生，我們把它們稱(chēng)為不可再生能源。2、新能源：風(fēng)能、太陽(yáng)能、核能、潮汐能、地?zé)崮艿饶茉促Y源。（1）核能質(zhì)子、中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)合在一起，因此原子核十分牢固，要使它們分裂或者重新組合是極困難的。但是，一旦質(zhì)量較大的原子核分裂或者質(zhì)量較小的原子核相互結(jié)合，就可能釋放出驚人的能量，這就是核能。核能是新能源，它有兩種主要形式：核裂變和核聚變。要點(diǎn)詮釋?zhuān)孩俸肆炎儯嚎焖俚牧炎兎磻?yīng)可以引起猛烈的爆炸，原子彈就是利用核裂變制成的，我們還可以控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，把核能用于和平建設(shè)事業(yè)。“核反應(yīng)堆”就是控制裂變反應(yīng)的裝置。②核聚變：除了裂變外，如果將質(zhì)量很小的原子核，例如氘核（由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子構(gòu)成）與氚核（由一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子構(gòu)成），在超高溫下結(jié)合成新的原子核，會(huì)釋放出更大的核能，這就是聚變?cè)訌検抢煤司圩冎圃斓暮宋淦?。③核能的利用：利用核能發(fā)電是人們和平利用核能的一個(gè)重要方面。目前，世界上已經(jīng)利用核聚變?cè)斫ǔ闪嗽S多核能發(fā)電站。（2）太陽(yáng)能直接利用太陽(yáng)能：集熱器（有平板型集熱器、聚光式集熱器）（光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）太陽(yáng)能電池：（光能轉(zhuǎn)化為電能）一般應(yīng)用在航空、航天、通訊、計(jì)算器、手表等方面。三、材料的開(kāi)發(fā)和利用1、人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展與人們對(duì)材料的認(rèn)識(shí)、開(kāi)發(fā)和利用密切相關(guān)。材料的發(fā)展也為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。2、材料的導(dǎo)電性：根據(jù)材料的導(dǎo)電性，材料可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體及絕緣體三大類(lèi)。半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ娞匦浴?、開(kāi)發(fā)新材料：人們正在不斷地研究性能更好、更有價(jià)值的新材料，如超導(dǎo)材料、納米材料等?！疽族e(cuò)點(diǎn)】能量在從一個(gè)物體到其他物體的過(guò)程中，如果能量的形式?jīng)]有發(fā)生變化，就屬于能量的轉(zhuǎn)移，如熱傳遞；能量在從一個(gè)物體到其他物體的過(guò)程中，如果能量的形式發(fā)生了變化，就屬于能量的轉(zhuǎn)化，如做功?！疽?guī)律總結(jié)】1、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(guò)程中，能量的總量保持不變，這就是能量守恒定律。2、能量的轉(zhuǎn)化、能量的轉(zhuǎn)移，都是有方向性的?！镜淅治觥浚?022·湖南永州·統(tǒng)考中考真題）關(guān)于能源、環(huán)境保護(hù)及能量守恒定律，下列說(shuō)法正確的是（）A．可燃冰、石油都屬于可再生能源B．廢舊電池可以隨意丟棄C．用電動(dòng)汽車(chē)替代燃油汽車(chē)，可以減少二氧化碳的排放D．隨著時(shí)代的進(jìn)步，永動(dòng)機(jī)是可以造出的【答案】C【解析】A．可燃冰、石油等能源在地球的儲(chǔ)量是有限的，消耗后不可能再生，屬不可再生能源，故A錯(cuò)誤；B．廢舊電池含有有毒的重金屬，隨意丟棄會(huì)污染環(huán)境，故B錯(cuò)誤；C．用電動(dòng)汽車(chē)替代燃油汽車(chē)，可以減少二氧化碳的排放，故C正確；D．永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律，“永動(dòng)機(jī)”是不可能制造出來(lái)的，故D錯(cuò)誤。故選C?！舅悸沸〗Y(jié)】消耗后短時(shí)間內(nèi)不能得到補(bǔ)充的能源是不可再生能源，如核能；大氣污染可以控制，可以通過(guò)減少化石能源的使用來(lái)消除?！緤Z冠訓(xùn)練】1．（2022·湖南永州·統(tǒng)考中考真題）關(guān)于能源、環(huán)境保護(hù)及能量守恒定律，下列說(shuō)法正確的是（）A．可燃冰、石油都屬于可再生能源B．廢舊電池可以隨意丟棄C．用電動(dòng)汽車(chē)替代燃油汽車(chē)，可以減少二氧化碳的排放D．隨著時(shí)代的進(jìn)步，永動(dòng)機(jī)是可以造出的【答案】C【解析】A．可燃冰、石油等能源在地球的儲(chǔ)量是有限的，消耗后不可能再生，屬不可再生能源，故A錯(cuò)誤；B．廢舊電池含有有毒的重金屬，隨意丟棄會(huì)污染環(huán)境，故B錯(cuò)誤；C．用電動(dòng)汽車(chē)替代燃油汽車(chē)，可以減少二氧化碳的排放，故C正確；D．永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律，“永動(dòng)機(jī)”是不可能制造出來(lái)的，故D錯(cuò)誤。故選C。2．（2022·湖南湘西·統(tǒng)考中考真題）以下情景中，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是（）A．核電站利用反應(yīng)堆產(chǎn)生內(nèi)能 B．電動(dòng)機(jī)通電轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程C．光伏電池充電的過(guò)程 D．汽油機(jī)的做功沖程【答案】B【解析】A．核電站利用反應(yīng)堆產(chǎn)生內(nèi)能，將核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A不符合題意；B．電動(dòng)機(jī)通電轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B符合題意；C．光伏電池充電的過(guò)程，將光能轉(zhuǎn)化為電能，故C不符合題意；D．汽油機(jī)的做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D不符合題意。故選B。3．（2022·湖南益陽(yáng)·統(tǒng)考中考真題）下列能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的情景中，屬于能量轉(zhuǎn)移的是（）A．燃料燃燒時(shí)發(fā)熱B．用熱水袋取暖C．鉆木取火D．電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把地下水送到地面【答案】B【解析】A．燃料燃燒時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬于能量的轉(zhuǎn)化，故A不符合題意；B．用熱水袋取暖，是熱傳遞過(guò)程，內(nèi)能從熱水袋轉(zhuǎn)移到其它物體向上，屬于能量的轉(zhuǎn)移，故B符合題意；C．鉆木取火，是克服摩擦做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬于能量的轉(zhuǎn)化，故C不符合題意；D．電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把地下水送到地面，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，屬于能量的轉(zhuǎn)化，故D不符合題意。故選B。4．（2022·上海·統(tǒng)考中考真題）瀑布從高峰傾瀉而下，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，在此過(guò)程中，能量轉(zhuǎn)化的順序?yàn)椋ǎ〢．動(dòng)能→重力勢(shì)能→電能 B．重力勢(shì)能→動(dòng)能→電能C．電能→重力勢(shì)能→動(dòng)能 D．重力勢(shì)能→電能→動(dòng)能【答案】B【解析】瀑布中的水在高處時(shí)具有重力勢(shì)能，當(dāng)水從高處傾瀉而下時(shí)，將水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，沖動(dòng)發(fā)電機(jī)的葉輪旋轉(zhuǎn)，從而將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。5．（2022·四川眉山·統(tǒng)考中考真題）人們?cè)趯?shí)際生活中使用下列設(shè)備時(shí)，所涉及到的能量轉(zhuǎn)化正確的是（）A．用天然氣灶炒菜，是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．電梯運(yùn)行過(guò)程中，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能C．用太陽(yáng)能電池板，是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能D．秋千向下擺的過(guò)程中，是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能【答案】C【解析】A．用天然氣灶炒菜，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯(cuò)誤；B．電梯運(yùn)行過(guò)程中，是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B錯(cuò)誤；C．用太陽(yáng)能電池板，利用太陽(yáng)光發(fā)電，是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，故C正確；D．秋千向下擺的過(guò)程中，是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，故D錯(cuò)誤。故選C。6．（2022·山東青島·統(tǒng)考中考真題）能源危機(jī)已成為國(guó)際性問(wèn)題，世界各國(guó)越來(lái)越重視節(jié)約能源。下列屬于可再生能源的是（）A．煤 B．石油 C．天然氣 D．風(fēng)能【答案】D【解析】ABC．煤、石油、天然氣在短時(shí)間內(nèi)不能再生，是不可再生能源，故ABC不符合題意；D．風(fēng)能，可以源源不斷地在自然界中獲得，是可再生能源，故D符合題意。7．（2022·貴州遵義·統(tǒng)考中考真題）社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)能源、信息和材料，下列相關(guān)說(shuō)法正確的是（）A．圖甲：石油是可再生能源 B．圖乙：核電站利用核聚變發(fā)電C．圖丙：利用超聲波傳遞信息 D．圖?。憾O管具有單向?qū)щ娦浴敬鸢浮緿【解析】A．短時(shí)間內(nèi)不能從自然界得到補(bǔ)充的能源稱(chēng)為不可再生能源，煤、石油、天然氣都是不可再生能源，故A錯(cuò)誤；B．核電站是利用鈾原子核裂變時(shí)放出的核能來(lái)發(fā)電的，故B錯(cuò)誤；C．是利用電磁波來(lái)傳遞信息的，超聲波不能在真空中傳播，故C錯(cuò)誤；D．二極管具有單向?qū)щ娦?，只有正向連入電路時(shí)，二極管才能發(fā)光，故D正確。故選D。8．（2022·廣西桂林·統(tǒng)考中考真題）保護(hù)環(huán)境是全球性重大課題，下列能源在使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境污染最小的是（）A．煤炭 B．木柴 C．太陽(yáng)能 D．石油【答案】C【解析】ABD．煤炭、木柴、石油在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢氣、甚至有毒氣體會(huì)污染環(huán)境，故ABD不符合題意；C．太陽(yáng)能使用過(guò)程中沒(méi)有廢氣等產(chǎn)生，不會(huì)污染環(huán)境，故C符合題意。故選C。9．（2022·廣西百色·統(tǒng)考中考真題）我國(guó)在城市建設(shè)和鄉(xiāng)村振興計(jì)劃中，重視環(huán)境保護(hù)和新能源的開(kāi)發(fā)利用。下面列舉的項(xiàng)目中，不屬于新能源開(kāi)發(fā)的是（）A．太陽(yáng)能發(fā)電 B．風(fēng)力發(fā)電C．核能發(fā)電 D．燃煤發(fā)電【答案】D【解析】新能源是指?jìng)鹘y(tǒng)能源之外的各種能源形式，是指剛開(kāi)始開(kāi)發(fā)、利用或正在積極研究并有待推廣的能源，如太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核能等，燃煤不屬于新能源。故選D。二、填空題10．（2022·山東菏澤·統(tǒng)考中考真題）水從高處流向低處后，無(wú)法自發(fā)回到同樣的高度，說(shuō)明能量的轉(zhuǎn)化具有___________，所以盡管能量是守恒的，我們?nèi)匀灰?jié)約能源。請(qǐng)列舉一例可再生能源：___________。【答案】方向性（不可逆性）風(fēng)能（水能、太陽(yáng)能、潮汐能等，）【解析】[1][2]水在高處時(shí)，由于位置較高，所以高處的水具有較大的重力勢(shì)能，當(dāng)水流向低處時(shí)，由于水的流速加快，所處的位置降低，所以水具有的動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減小，因此“水往低處流”是將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；水從高處流向低處后，無(wú)法自發(fā)回到同樣的高度，說(shuō)明能量的轉(zhuǎn)化具有方向性。比較常見(jiàn)的可再生能源有太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、波浪能、潮汐能、海洋溫差能、地?zé)崮艿取?1．（2022·湖南張家界·統(tǒng)考中考真題）常用打火機(jī)的打火方式有兩種，一種是用一個(gè)粗糙的小輪摩擦“火石”打火；另一種是利用高壓電裝置打火。從能量轉(zhuǎn)化角度看，前者是把___________能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；后者是把___________能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?！敬鸢浮繖C(jī)械電【解析】[1]小輪摩擦“火石”的過(guò)程，消耗了機(jī)械能，產(chǎn)生了內(nèi)能，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。[2]利用高壓電裝置打火時(shí)，消耗了電能，產(chǎn)生了內(nèi)能，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。12．（2022·四川涼山·統(tǒng)考中考真題）近年來(lái)我州踐行綠色發(fā)展理念，挖掘自然資源優(yōu)勢(shì)，減少化石燃料的使用，大力發(fā)展水能風(fēng)能等綠色能源。目前經(jīng)常使用的化石能源屬于____________（選填“可再生”或“不可再生”）能源。大力推廣的風(fēng)力發(fā)電是將____________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)___________能?！敬鸢浮坎豢稍偕鷻C(jī)械能（風(fēng)能/動(dòng)能）電【解析】[1]化石能源短時(shí)間內(nèi)不能從自然界得到補(bǔ)充，屬于不可再生能源。[2][3]風(fēng)力發(fā)電消耗機(jī)械能（風(fēng)能/動(dòng)能），產(chǎn)生電能。13．（2022·湖北宜昌·中考真題）現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)為了節(jié)能，都安裝了能量回收裝置，在汽車(chē)剎車(chē)時(shí)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，將汽車(chē)的______能轉(zhuǎn)化為電能，為汽車(chē)提供后續(xù)運(yùn)動(dòng)的能量。有人認(rèn)為，只要不斷改進(jìn)，這種汽車(chē)就可以一邊行駛，一邊發(fā)電，永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，這種觀念違背了______?！敬鸢浮繖C(jī)械能量守恒定律【解析】[1]運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)具有機(jī)械能，剎車(chē)時(shí)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，把汽車(chē)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存起來(lái)。[2]能量既不會(huì)消滅也不會(huì)創(chuàng)生，能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中，能量的總量保持不變，這就是能量守恒定律，汽車(chē)一邊行駛，一邊發(fā)電，永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去的觀念違背了能量守恒定律，不可能實(shí)現(xiàn)。14．（2022·山東日照·統(tǒng)考中考真題）開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能、核能等能源，要考慮可持續(xù)發(fā)展，既要滿(mǎn)足當(dāng)代人的需要，又要考慮后人的需求。太陽(yáng)能是___________（選填“可再生”或“不可再生”）能源。目前核能是核電站通過(guò)控制___________（選填“核裂變”或“核聚變”）獲得。【答案】可再生核裂變【解析】[1]太陽(yáng)能是能夠不斷的得到補(bǔ)充以供使用的一次能源，是可再生能源。[2]核能是核電站通過(guò)控制重核裂變獲得的，是可以控制的，氫彈和太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的是核聚變。15．（2022·貴州黔東南·統(tǒng)考中考真題）2021年10月20日，中國(guó)“人造太陽(yáng)”一大型核實(shí)驗(yàn)裝置“東方超環(huán)”（EAST）取得重大突破，創(chuàng)造了世界新紀(jì)錄，在上億攝氏度的高溫狀態(tài)下，物質(zhì)呈現(xiàn)等離子態(tài)，它們可以被磁場(chǎng)約束?！叭嗽焯?yáng)”是氫原子核在超高溫條件下發(fā)生___________（選填：“裂變”或“聚變”）釋放出巨大的核能。太陽(yáng)能安全、清潔，它屬于___________（選填：“可”或“不可”）再生能源?！敬鸢浮烤圩兛伞窘馕觥縖1][2]氫原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，“人造太陽(yáng)”利用氫原子核在超高溫下發(fā)生聚變，獲得巨大核能；太陽(yáng)能可以源源不斷的獲得，取之不盡用之不竭，屬于可再生能源。三、實(shí)驗(yàn)題16．（2023秋·北京密云·九年級(jí)統(tǒng)考期末）閱讀科普短文，回答問(wèn)題。冬奧場(chǎng)館的“中國(guó)智慧”2022年冬奧會(huì)在中國(guó)舉辦，冬奧場(chǎng)館建設(shè)凸顯綠色、科技、自主創(chuàng)新等特色，是最新科技成果應(yīng)用的重要場(chǎng)景。在低碳能源應(yīng)用方面，張北柔直工程采用了我國(guó)原創(chuàng)的、領(lǐng)先世界的柔性直流電網(wǎng)新技術(shù)，滿(mǎn)足冬奧場(chǎng)館的用電需求，預(yù)計(jì)冬奧期間可減少標(biāo)煤燃燒12.8萬(wàn)噸，減排二氧化碳32萬(wàn)噸。所謂“柔性直流”，就是靈活可控直流的意思。該輸電技術(shù)具有可向無(wú)源網(wǎng)絡(luò)供電、不會(huì)出現(xiàn)換相失敗、換流站間無(wú)需通信以及易于構(gòu)成多端直流系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，將張北地區(qū)的風(fēng)能、太陽(yáng)能等轉(zhuǎn)化的綠電安全高效地輸送至北京市，不僅可以把時(shí)斷時(shí)續(xù)、不穩(wěn)定的風(fēng)電、光伏等清潔能源轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電能，還能進(jìn)行清潔能源的儲(chǔ)存、調(diào)配，是破解新能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用世界級(jí)難題的“中國(guó)方案”。在新能源材料方面，我國(guó)自主開(kāi)發(fā)出的硫化鎘發(fā)電玻璃，不僅具有建筑材料的特性，而且能夠發(fā)電，有弱光性能好、抗衰減等特點(diǎn)，是適用于光伏建筑一體化的新型綠色環(huán)保建筑材料?！鞍l(fā)電玻璃”之所以能發(fā)電是因?yàn)樵诓ＡП砻妫磕艘粚恿蚧k，具有了光電轉(zhuǎn)化的功能。與常見(jiàn)的太陽(yáng)能電板不同，生產(chǎn)同樣一塊發(fā)電玻璃所消耗的時(shí)間很短，成本更低，轉(zhuǎn)化效率更高。硫化鎘發(fā)電玻璃分別應(yīng)用于國(guó)家速滑館和張家口冬奧會(huì)場(chǎng)館光伏建筑一體化項(xiàng)目，以及赤城奧運(yùn)走廊項(xiàng)目，踐行了綠色辦奧的宗旨。在智慧場(chǎng)館方面，國(guó)家體育館啟用了地磁導(dǎo)航、電子圍欄，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)館室內(nèi)高精度導(dǎo)航。其中，地磁導(dǎo)航是一種無(wú)源自主導(dǎo)航技術(shù)，由于地球上任意一點(diǎn)，都有唯一的磁場(chǎng)大小和方向與之對(duì)應(yīng)，并且與該點(diǎn)的三維地理坐標(biāo)相匹配，通過(guò)不同地域的地球磁場(chǎng)數(shù)據(jù)確定位置，使它具有“向?qū)А惫δ?。地磁?dǎo)航不像衛(wèi)星導(dǎo)航那樣需要依賴(lài)外界設(shè)備傳輸電磁信號(hào)，具有較強(qiáng)的抗干擾和生存能力。借助這一服務(wù)系統(tǒng)，觀眾可自主導(dǎo)航找到座位；而管理人員也可實(shí)時(shí)獲取場(chǎng)館內(nèi)人員位置信息。（1