22能源與可持續(xù)發(fā)展-2023-2024學(xué)年九年級(jí)物理全冊(cè)舉一反三（原卷版）（人教版）

22能源與可持續(xù)發(fā)展（原卷版）本章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道人類不同時(shí)期使用的主要能源及人類使用主要能源的發(fā)展歷程；會(huì)進(jìn)行能源分類；2.了解核裂變和核聚變的特點(diǎn)；認(rèn)識(shí)人類利用核能的現(xiàn)狀；3.了解太陽(yáng)能的特點(diǎn)和日常應(yīng)用；4.知道能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移有一定的方向性；5.認(rèn)識(shí)能源的利用與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系。要點(diǎn)一能源及其分類知識(shí)點(diǎn)一、電磁波1.一次能源和二次能源像化石能源一樣，風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮芤约昂四埽强梢灾苯訌淖匀唤绔@得的，這些可以從自然界直接獲取的能源，統(tǒng)稱為一次能源。我們使用的電能，無(wú)法從自然界直接獲取，必須通過(guò)一次能源的消耗才能得到，所以稱電能為二次能源。我們今天使用的煤、石油、天然氣是千百年前埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代形成的，所以稱為化石能源。常見(jiàn)的化石能源有：煤、石油、天然氣。常見(jiàn)的一次能源有：煤、石油、天然氣、風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、核能等。常?jiàn)的二次能源有：電能。2.再生能源和不可再生能源一次能源又分為可再生能源(水能、風(fēng)能及生物質(zhì)能)和非再生能源(煤炭、石油、天然氣、核能等)，其中煤炭、石油和天然氣三種能源是一次能源的核心，它們成為全球能源的基礎(chǔ)。除此以外，太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、生物能等可再生能源也被包括在一次能源的范圍?nèi);二次能源則是指由一次能源直接或間接轉(zhuǎn)換成其他種類和形式的能量資源，例如:電力、煤氣、汽油、柴油、焦炭、潔凈煤、激光和沼氣等能源都屬于二次能源。3.污染能源和清潔能源根據(jù)能源消耗后是否造成環(huán)境污染可分為污染型能源和清潔型能源，污染型能源包括煤炭、石油等，清潔型能源包括水力、電力、太陽(yáng)能、風(fēng)能以及核能等?！纠浚?023·牡丹江）下列屬于不可再生能源的是（）。A.核能 B.太陽(yáng)能 C.風(fēng)能 D.地?zé)崮堋咀兪?】（2023·隨州）隨州日?qǐng)?bào)2023年5月25日?qǐng)?bào)道了國(guó)能長(zhǎng)源隨州發(fā)電“風(fēng)光水火儲(chǔ)”綜合發(fā)展的良好勢(shì)頭。風(fēng)電、光電、水電、火電、儲(chǔ)能多向發(fā)力，公司全面投產(chǎn)后預(yù)計(jì)年發(fā)電量可達(dá)60億度。隨縣光電400MW項(xiàng)目只是公司的一部分。下列說(shuō)法正確的是（）。A.“度”是電功率的單位，“MW”是電功的單位；B.60億度即度，400MW即W；C.利用煤炭進(jìn)行火力發(fā)電時(shí)，只要注意節(jié)約不浪費(fèi)，發(fā)電效率可以達(dá)到100%并且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何污染；D.風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能可以從自然界中不斷獲得，屬于可再生能源【變式2】（2023·懷化）下列屬于可再生能源的是（）。A.煤 B.石油 C.太陽(yáng)能 D.天然氣【變式3】（2023·揚(yáng)州）我國(guó)“天宮二號(hào)”上的太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_________能。太陽(yáng)能屬于__________（選填“可再生”或“不可再生”）能源。在太空，給“天宮二號(hào)”加注燃料需要用特制的壓氣機(jī)，它是利用壓力差的原理讓液體燃料流動(dòng)起來(lái)，這說(shuō)明力可以改變物體的__________。要點(diǎn)二核能知識(shí)點(diǎn)二、核能及其利用1.核裂變快速的裂變反應(yīng)可以引起猛烈的爆炸，原子彈就是利用快速裂變制成的，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)?！昂朔磻?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，有時(shí)聚變也稱為熱核反應(yīng)。3.核能的利用我國(guó)是核能資源豐富的國(guó)家，現(xiàn)已具備了建造核電站的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)，現(xiàn)已在浙江和廣東建設(shè)了核電站，分別是浙江秦山核電站、廣東大亞灣核電站。核電站的建立給人類解決能源危機(jī)帶來(lái)了希望，在不可再生資源日趨珍貴之時(shí)，適度發(fā)展核電是人類的一種選擇，全世界已經(jīng)建成幾百座核電站，核電發(fā)電量接近全球發(fā)電量的1/5。【例】（2023·赤峰）今年四月份，我國(guó)新一代人造太陽(yáng)取得重大突破，它致力于太陽(yáng)中能量產(chǎn)生方式——________（選填“核聚變”或“核裂變”）的研究，使其可以控制，追求無(wú)污染的人類能源自由。核能屬于________（選填“一次”或“二次”）能源。【變式1】（2023·長(zhǎng)春）我國(guó)紅沿河核電站核能供暖示范項(xiàng)目，利用核能發(fā)電同時(shí)實(shí)現(xiàn)了清潔供暖。（1）核電站利用原子核___________（選填“聚變”或“裂變”）釋放的核能發(fā)電；（2）核電站利用發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的余熱進(jìn)行供暖，提高了能量的利用率。供暖時(shí)，用水做輸運(yùn)能量的介質(zhì)，是因?yàn)樗腳__________大；（3）在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量___________。但是在供暖過(guò)程中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，不能相反，這一現(xiàn)象說(shuō)明能量的轉(zhuǎn)移具有___________?！咀兪?】（2023·棗莊）關(guān)于能源、信息、新材料和航天，下列說(shuō)法正確的是（）。A.核能和地?zé)崮芏际强稍偕茉?；B.核潛艇是利用原子核發(fā)生聚變來(lái)獲取動(dòng)力的；C.彎曲的光導(dǎo)纖維也能傳輸信息，說(shuō)明光可以沿曲線傳播；D.中國(guó)航天員王亞平進(jìn)行“天宮課堂”授課時(shí)，依靠電磁波與地面之間進(jìn)行信息傳遞【變式3】（2023·日照）2023年4月12日，中國(guó)有“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST），成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403s，對(duì)加快實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電具有重要意義。下面關(guān)于核能利用的說(shuō)法，正確的是（）。A.我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核電技術(shù)電站“華龍一號(hào)”利用的是可控核裂變；B.氫彈利用不加控制的核裂變放出巨大能量；C.原子彈利用核聚變放出巨大能量；D.太陽(yáng)利用內(nèi)部氫原子核發(fā)生聚變放出巨大能量要點(diǎn)三太陽(yáng)能知識(shí)點(diǎn)三、太陽(yáng)能及其應(yīng)用1.太陽(yáng)能是氫原子核在超高溫時(shí)聚變釋放的巨大能量，太陽(yáng)能是人類能源的寶庫(kù)，如化石能源、地球上的風(fēng)能、生物質(zhì)能都來(lái)源于太陽(yáng)。2.太陽(yáng)能的利用（1）光熱利用它的基本原理是將太陽(yáng)輻射能收集起來(lái)，通過(guò)與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。目前使用最多的太陽(yáng)能收集裝置，主要有平板型集熱器、真空管集熱器、陶瓷太陽(yáng)能集熱器和聚焦集熱器等4種。通常根據(jù)所能達(dá)到的溫度和用途的不同，而把太陽(yáng)能光熱利用分為低溫利用（<200℃）、中溫利用（200～800℃）和高溫利用（>800℃）。目前低溫利用主要有太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能干燥器、太陽(yáng)能蒸餾器、太陽(yáng)房、太陽(yáng)能溫室、太陽(yáng)能空調(diào)制冷系統(tǒng)等，中溫利用主要有太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能熱發(fā)電聚光集熱裝置等，高溫利用主要有高溫太陽(yáng)爐等。（2）太陽(yáng)能發(fā)電清立新能源未來(lái)太陽(yáng)能的大規(guī)模利用是用來(lái)發(fā)電。利用太陽(yáng)能發(fā)電的方式有多種。目前已實(shí)用的主要有以下兩種。（1）光—熱—電轉(zhuǎn)換。即利用太陽(yáng)輻射所產(chǎn)生的熱能發(fā)電。一般是用太陽(yáng)能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換為工質(zhì)的蒸汽，然后由蒸汽驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。前一過(guò)程為光—熱轉(zhuǎn)換，后一過(guò)程為熱—電轉(zhuǎn)換。（2）光—電轉(zhuǎn)換。其基本原理是利用光生伏打效應(yīng)將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，它的基本裝置是太陽(yáng)能電池。（3）光—化轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能電池板材料：耐紫外光線的輻射，透光率不下降。鋼化玻璃作成的組件可以承受直徑25毫米的冰球以23米/秒的速度撞擊。太陽(yáng)電池封裝用的EVA膠膜固化后的性能要求：透光率大于90%；交聯(lián)度大于6585%；剝離強(qiáng)度（N/cm），玻璃/膠膜大于30；TPT/膠膜大于15；耐溫性：高溫85℃、低溫－40℃。TPT：太陽(yáng)電池的背面，耐老化、耐腐蝕、耐紫外線輻射、不透氣等基本要求。（3）光化利用這是一種利用太陽(yáng)輻射能直接分解水制氫的光—化學(xué)轉(zhuǎn)換方式。它包括光合作用、光電化學(xué)作用、光敏化學(xué)作用及光分解反應(yīng)。光化轉(zhuǎn)換就是因吸收光輻射導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)而轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的過(guò)程。其基本形式有植物的光合作用和利用物質(zhì)化學(xué)變化貯存太陽(yáng)能的光化反應(yīng)。植物靠葉綠素把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，實(shí)現(xiàn)自身的生長(zhǎng)與繁衍，若能揭示光化轉(zhuǎn)換的奧秘，便可實(shí)現(xiàn)人造葉綠素發(fā)電。目前，太陽(yáng)能光化轉(zhuǎn)換正在積極探索、研究中。（4）生物利用通過(guò)植物的光合作用來(lái)實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成為生物質(zhì)的過(guò)程。目前主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻。（5）應(yīng)用范圍太陽(yáng)能發(fā)電廣泛用于太陽(yáng)能路燈、太陽(yáng)能殺蟲(chóng)燈、太陽(yáng)能便攜式系統(tǒng)，太陽(yáng)能移動(dòng)電源，太陽(yáng)能應(yīng)用產(chǎn)品，通訊電源，太陽(yáng)能燈具，太陽(yáng)能建筑等領(lǐng)域?！纠浚?023·武漢）太陽(yáng)是人類能源的寶庫(kù)。下列說(shuō)法正確的是（）。A.能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是有方向性、不可逆的；B.太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部氫原子核發(fā)生裂變釋放的能量；C.太陽(yáng)能是未來(lái)的理想能源之一，是不可再生能源；D.中國(guó)空間站上用到的太陽(yáng)能電池板是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【變式1】（2023·永州）發(fā)展是人類永恒的主題，能源與社會(huì)發(fā)展關(guān)系密切。關(guān)于能源與可持續(xù)發(fā)展，下列說(shuō)法正確的是（）。A.煤、石油屬于可再生能源；B.太陽(yáng)能電池可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能；C.能量是守恒的，我們不需要節(jié)約能源；D.核電站是利用核聚變釋放的能量進(jìn)行發(fā)電【變式2】（2023·株洲）太陽(yáng)是人類