22 能源與可持續(xù)發(fā)展（原卷版）

第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解一次能源、二次能源及其特點(diǎn)。2.了解核裂變、核聚變。3.知道太陽能的由來及其特點(diǎn)。4.認(rèn)識(shí)能源消耗所產(chǎn)生的環(huán)境問題。002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)一、能源1、概念：凡是能為人類提供能量的物質(zhì)都叫做能源。2、能源與能量是兩個(gè)不同的物理量，能源的利用過程實(shí)質(zhì)上就是能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程，能量則是物體做功本領(lǐng)的量度。3、生活中常見的能源：煤炭、石油、天燃?xì)?、汽油、柴油、熱力、電力等。二、新能?、新能源又稱非常規(guī)能源，是傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式，例如太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。2、相對(duì)于傳統(tǒng)能源，新能源具有污染少、儲(chǔ)量大的特點(diǎn)，對(duì)于解決環(huán)境污染和資源枯竭問題具有重要意義。三、能源的分類1、從產(chǎn)生方式角度劃分（1）一次能源：從自然界直接獲取的能源，例如，煤炭、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、潮汐能、生物質(zhì)能、核能。（2）二次能源：無法從自然界直接獲取，必須經(jīng)過一次能源的消耗才能得到的能源，例如，電能、乙醇汽油、氫能、沼氣。2、從是否可再生角度劃分（1）可再生能源：可以從自然界中源源不斷獲取的能源，例如，水能、風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、潮汐能。（2）不可再生能源：不可能在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充的能源，例如，煤炭、石油、天然氣、核能。四、核能1、原子核是由質(zhì)子和中子靠強(qiáng)大的核力緊密結(jié)合在一起的，一旦原子核分裂或聚合，就會(huì)釋放出巨大的能量，這就是核能。2、獲得核能的兩種途徑：核裂變和核聚變。3、優(yōu)點(diǎn)：（1）消耗很少燃料就可以產(chǎn)生大量電能；（2）核電站可以大大減少燃料運(yùn)輸量。4、缺點(diǎn)：一旦發(fā)生核泄漏事件，會(huì)產(chǎn)生放射性污染。5、和平利用方式：核電站；非和平利用方式：原子彈。五、核電站發(fā)電過程中的能量轉(zhuǎn)化1、轉(zhuǎn)化過程：核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能。（1）核反應(yīng)堆把核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，得到高溫水蒸氣；（2）水蒸氣推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（3）汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。六、核聚變1、在超高溫的條件下，將質(zhì)量很小的原子核結(jié)合成新的原子核，會(huì)釋放出更大的核能，這種反應(yīng)叫做核聚變，也叫熱核反應(yīng)。2、氫的同位素氘與氚的聚變是自然界中最容易實(shí)現(xiàn)的聚變反應(yīng)。七、核裂變1、用中子轟擊較大的原子核，使其變成兩個(gè)中等大小的原子核，同時(shí)釋放出巨大的能量，這種反應(yīng)叫做裂變。2、原子核裂變時(shí)釋放出核能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生新的中子，這些中子又會(huì)轟擊其他原子核，導(dǎo)致一系列原子核持續(xù)裂變，釋放出大量核能，這就是鏈?zhǔn)綉?yīng)。如圖所示，九、太陽能1、太陽能是由太陽內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，來自太陽的輻射能量。2、優(yōu)點(diǎn)：供應(yīng)時(shí)間長、分布廣闊、獲取方便、安全、干凈、不污染環(huán)境。3、缺點(diǎn)：分散性廣、晝夜穩(wěn)定性差、可轉(zhuǎn)化率低。4、地球上幾乎所有的能源都來自太陽能（核能、地?zé)崮堋⒊毕艹猓?。十、太陽能的利用及轉(zhuǎn)化1、利用途徑（1）用集熱器把水等物質(zhì)加熱，例如，太陽能熱水器等；（2）用太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化成電能。2、轉(zhuǎn)化途徑（1）光熱轉(zhuǎn)換①原理：利用太陽輻射加熱物體而獲得熱能。②應(yīng)用：太陽能熱水器、反射式太陽灶、高溫太陽爐、地膜、大棚、溫室等。（2）光電轉(zhuǎn)換①原理：根據(jù)光電效應(yīng)，太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能。②應(yīng)用：為無電場所提供電池，包括移動(dòng)電源和備用電源、太陽能電子產(chǎn)品等。十一、能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移1、能量轉(zhuǎn)化：在一定條件下，一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化成另一種形式的能量，這種現(xiàn)象即為能量的轉(zhuǎn)化。2、能量轉(zhuǎn)移：同種形式的能量從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，能量的形式并沒有發(fā)生變化，但存在的位置發(fā)生變化。十二、能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移具有方向性1、能量轉(zhuǎn)化的方向性：我們利用的各種形式能量會(huì)自然地轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，散失到周圍的空氣中，但內(nèi)能不會(huì)自然地轉(zhuǎn)化成其他形式的能量。例如，電燈在工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，被周圍的空氣吸收，最終變成了空氣的內(nèi)能，而空氣的內(nèi)能不會(huì)自動(dòng)變成其他形式的能量。2、能量轉(zhuǎn)移的方向性：熱傳遞過程中，熱量總是自然地由高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，所以內(nèi)能總是自然地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，而不會(huì)自然地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體。003探究提升知識(shí)點(diǎn)一：能源問題【探究重點(diǎn)】所謂一次能源是指直接取自自然界沒有經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換的各種能量和資源，它包括：原煤、原油、天然氣、油頁巖、水力、風(fēng)力等，風(fēng)是直接從自然界獲取、沒有經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換的資源，所以屬于一次能源；不可再生能源指越用越少，不可能在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充的能源?！纠}精講】（2023?常州）“玲龍一號(hào)”是中國研發(fā)、全球首創(chuàng)的陸上商用小型核能發(fā)電裝置，核能屬于（）①可再生能源②不可再生能源③常規(guī)能源④新能源A．①③ B．①④ C．②③ D．②④【鞏固訓(xùn)練】（2023?四川）下列能源中，屬于可再生能源的是（）A．核能 B．天然氣 C．煤 D．太陽能知識(shí)點(diǎn)二：核裂變與核聚變的比較【探究重點(diǎn)】比較裂變聚變定義較大原子核分裂為較小原子核的過程質(zhì)量很小的原子核結(jié)合成較大原子核的過程發(fā)生條件中子轟擊較大原子核超高溫釋放核能大小巨大更加巨大應(yīng)用或?qū)嵗訌?、核電站氫彈、太陽?nèi)部爆炸【例題精講】（2023?聊城）太陽能屬于（選填“可”或“不可”）再生能源?！叭嗽焯枴辈皇墙ㄔ谔焐系牧硪粋€(gè)太陽，而是科學(xué)家們在地球上建造的一座裝置。它如同太陽一樣，利用氫原子核在超高溫下發(fā)生（選填“裂變”或“聚變”），來源源不斷地釋放能量?！眷柟逃?xùn)練】（2023?長春）我國紅沿河核電站核能供暖示范項(xiàng)目，利用核能發(fā)電的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了清潔供暖。（1）核電站利用原子核（填“聚變”或“裂變”）釋放的核能發(fā)電。（2）核電站利用發(fā)電過程中產(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拇蟆＃?）在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量。但是在供暖過程中，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)象說明能量的轉(zhuǎn)移具有。040401強(qiáng)化訓(xùn)練1．（2023?唐河縣三模）我國在城市建設(shè)和鄉(xiāng)村振興計(jì)劃中，重視環(huán)境保護(hù)和能源的開發(fā)利用。下面列舉的項(xiàng)目中，屬于可再生能源的是（）A．天然氣 B．太陽能 C．石油 D．煤2．（2023?淮陽區(qū)三模）如圖所示是一顆與地球同步運(yùn)行的通信衛(wèi)星，通信衛(wèi)星的板狀兩翼是太陽能電池板，下列有關(guān)該通信衛(wèi)星的說法中正確的是（）A．通信衛(wèi)星的兩翼把電能轉(zhuǎn)化為太陽能 B．以地球?yàn)閰⒄瘴铮ㄐ判l(wèi)星是運(yùn)動(dòng)的 C．通信衛(wèi)星利用的太陽能是二次能源 D．通信衛(wèi)星是通過電磁波來傳遞信息的3．（2023?上蔡縣三模）下列有關(guān)新能源與新材料的說法中正確的是（）A．通常用來制作光纖的材料屬于絕緣體 B．手機(jī)芯片都是用超導(dǎo)材料制成的高度集成電路 C．目前的核動(dòng)力航空母艦都是通過原子核聚變來獲取能量的 D．空間站上的太陽能電池板主要將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能4．（2023?寧洱縣校級(jí)三模）在下列幾組能源中，都是可再生能源的一組是（）A．石油、風(fēng)能 B．核能、地?zé)崮?C．煤炭、天然氣 D．水能、太陽能5．（2023?河南模擬）杭州亞運(yùn)會(huì)將于2023年9月23日開幕，亞運(yùn)會(huì)場館采用全綠電供應(yīng)。使用清潔能源和可再生能源發(fā)電，實(shí)現(xiàn)綠電入網(wǎng)，你推薦使用的能源是（）A．石油、地?zé)崮?B．天然氣、氫能 C．風(fēng)能、太陽能 D．核能、煤6．（2023?吉林三模）下列能源中屬于不可再生能源的是（）A．風(fēng)能 B．太陽能 C．水能 D．核能7．（2023?廣水市三模）2023年3月16日，甘肅玉門抽水蓄能電站正式開工建設(shè)。該電站可以利用風(fēng)能和太陽能資源充足時(shí)發(fā)電獲得的部分電能，將水抽到高處轉(zhuǎn)化為水的機(jī)械能儲(chǔ)存起來，需要時(shí)再利用高處水的重力勢能發(fā)電，從而彌補(bǔ)了風(fēng)能、太陽能不穩(wěn)定且轉(zhuǎn)化的電能難儲(chǔ)存的不足，實(shí)現(xiàn)了能量的互補(bǔ)，堪稱電力系統(tǒng)的巨型“充電寶”。下列說法正確的是（）A．風(fēng)能、太陽能和核能都是可再生能源 B．電站抽水蓄能時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 C．高處的水發(fā)電時(shí)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能 D．利用太陽能發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能8．（2023?定安縣二模）能源的開發(fā)和利用是人類社會(huì)發(fā)展面臨的重要課題，以下屬于可再生能源的是（）A．太陽能 B．煤炭 C．核能 D．天然氣9．（2023?如東縣二模）為應(yīng)對(duì)地球氣候變暖，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，在踐行節(jié)能低碳的今天，應(yīng)特別重視新能源和可再生能源的開發(fā)和利用。如圖所示陰影部分對(duì)應(yīng)的能源是（）A．煤炭 B．核能 C．水能 D．風(fēng)能10．（2023?米東區(qū)模擬）社會(huì)的發(fā)展離不開能源、信息和材料，下列相關(guān)說法正確的是（）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：手機(jī)利用超聲波傳遞信息 D．圖?。憾O管采用半導(dǎo)體材料11．（2023?榆陽區(qū)校級(jí)一模）目前，科學(xué)家正在研究太空電站，即地球同步軌道上的太陽能電站，其示意圖如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．以地球?yàn)閰⒄瘴?，太空電站是靜止的 B．太陽能是太陽內(nèi)部氫原子裂變時(shí)釋放出的能量 C．利用微波實(shí)現(xiàn)“無纜傳輸”，微波是一種電磁波 D．太陽能是一種清潔、無污染的可再生能源12．（2023?鹽都區(qū)三模）2023年5月10日，搭載天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船的長征七號(hào)遙七運(yùn)載火箭在我國文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火發(fā)射，約10分鐘后飛船與火箭成功分離并進(jìn)入預(yù)定軌道，之后飛船太陽能帆板順利展開工作，太陽能帆板工作時(shí)將太陽能轉(zhuǎn)化為（）A．化學(xué)能 B．內(nèi)能 C．電能 D．機(jī)械能1．（2023?威海）威海依山傍海，能源發(fā)展區(qū)位優(yōu)勢明顯，境內(nèi)有多種類型的發(fā)電站，其中利用不可再生能源發(fā)電的是（）A．分布式光伏電站 B．高溫氣冷堆核電站 C．潮汐發(fā)電站 D．風(fēng)力發(fā)電站2．（2023?菏澤）關(guān)于能源與信息，下列說法正確的是（）A．電力、焦炭屬于一次能源 B．核能不屬于清潔型綠色能源 C．超聲波只能傳遞能量，不能傳遞信息 D．北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是利用電磁波傳遞信息的3．（2023?東營）關(guān)于能源、信息和材料，下列說法不正確的是（）A．太陽能、風(fēng)能、核能都屬于可再生能源 B．核電站的核反應(yīng)堆是利用核裂變釋放核能的 C．5G通信用的電磁波和光在真空中傳播的速度相等 D．若用超導(dǎo)材料制造輸電線可大大降低電能損耗4．（2023?鎮(zhèn)江）開發(fā)和利用可再生能源，可實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。以下屬于可再生能源的是（）A．石油 B．天然氣 C．煤 D．風(fēng)能5．（2023?婁底）能源、信息和材料是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的三大支柱，下列說法正確的是（）A．核電站是利用核聚變釋放能量 B．電磁波在空氣中的傳播速度為340m/s C．半導(dǎo)體是制成芯片的主要材料之一 D．太陽能、核能和天然氣都屬于可再生能源6．（2023?徐州）2023年4月，我國自主設(shè)計(jì)建造的核聚變實(shí)驗(yàn)裝置——東方超環(huán)，成功實(shí)現(xiàn)了403s穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。下列能源的形成與東方超環(huán)相同的是（）A．地?zé)崮?B．太陽能 C．風(fēng)能 D．潮汐能7．（2023?大慶）下列關(guān)于能源和材料的說法不正確的是（）A．石油、天然氣和太陽能都是不可再生能源 B．半導(dǎo)體材料是制造集成電路的重要材料 C．超導(dǎo)材料、納米材料是性能更好、更有價(jià)值的新材料 D．核電站使用過的核廢料必須謹(jǐn)慎處理，不能隨意排放8．（2023?貴州）我省蘊(yùn)藏豐富的能源可用于發(fā)電，下列發(fā)電方式中利用不可再生能源的是（）A．烏江源風(fēng)電場 B．平箐太陽能電站 C．構(gòu)皮灘水電站 D．發(fā)耳火電廠9．（2023?益陽）太陽能是人類能源的寶庫，下列有關(guān)太陽能的說法錯(cuò)誤的是（）A．太陽能是氫聚變釋放的核能 B．我們今天開采的化石能源來自于上億年前地球接收的太陽能 C．目前太陽能電池轉(zhuǎn)化太陽能的效率非常高 D．太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能10．（2023?株洲）太陽是人類能源的寶庫，太陽能（）A．是可再生能源 B．是二次能源 C．不是未來的理想能源之一 D．來自太陽內(nèi)部的核裂變11．（2023?內(nèi)江）21世紀(jì)人類社會(huì)正面臨“能源危機(jī)”。節(jié)約能源，從我做起，下列說法正確的是（）A．煤、石油、天然氣屬于可再生能源 B．電視機(jī)在特機(jī)狀態(tài)下不消耗電能 C．太陽的驚人能量來自核聚變 D．核電站的廢水可直接排入大海12．（2023?廣州）某路燈照明系統(tǒng)的太陽能電池白天將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，對(duì)蓄電池充電，晚上蓄電池對(duì)路燈供電，對(duì)如圖方框中能量形式判斷正確的是（）A．甲是“電能” B．乙是“太陽能” C．丙是“電能” D．丁是“機(jī)械能”13．（2023?武漢）太陽是人類能源的寶庫。下列說法正確的是（）A．能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是有方向性、不可逆的 B．太陽能是太陽內(nèi)部氫原子核發(fā)生裂變釋放的能量 C．太陽能是未來的理想能源之一，是不可再生能源 D．中國空間站上用到的太陽能電池板是將太陽能直接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能14．（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，下列說法正確的是（）A．煤、石油屬于可再生能源 B．太陽能電池可以將太陽能轉(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15．（202