12-4 能源与可持续发展（原卷版）

12.4能源与可持续发展知识点1：能量守恒定律1、内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。2、意义能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是在各种自然现象中普遍适用的一条规律。3、作用指明了永动机的不可能被创造出来；发现各种自然现象之间能量的相互联系与转化。4、能量守恒的表达式初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和：E初＝E末。某些能量的增加量等于其他能量的减少量：ΔE增＝ΔE减。5、解题步骤能量守恒定律1、我国自古有“昼涨称潮，夜涨称汐”的说法。潮汐主要是由太阳和月球对海水的引力造成的，以月球对海水的引力为主。图是某类潮汐发电示意图。涨潮时开闸门，水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门。落潮时开闸门放水发电。设海湾水库的面积为5.0×108m2，平均潮差为3.0m，一天涨、落潮两次，发电的平均能量转化率为10%，水的密度为1.0×103kg/m3，g取10m/s2，则一天内发电的平均功率约为（）A．2.6×104kW B．5.2×104kWC．2.6×105kW D．5.2×105kW2、行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下来；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同物理过程是A．物体的动能转化为其他形式的能B．物体的势能转化为其他形式的能C．物体的机械能转化为其他形式的能D．其他形式的能转化为物体的机械能知识点2：能量转移或转化的方向性1、能量耗散自然界中有序度较高的能量，如机械能、电能、化学能，当他们变为环境的内能后，就成为更加分散也就是无序度更大的能量，没有办法把这些分散的无序度更大的内能重新变成有序度较高的能量加以利用，这样的转化过程叫做能量耗散。2、能量转移或转化的方向性能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态转化，这是自然界能够自动发生、全额发生的。一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。3、对能量耗散和品质降低的理解能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终转化为低品质的能量。内能比机械能、电能等能量低级，是一种低品质的能量。能量耗散只是导致了能量品质降低，并不会导致能量总量减少，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不太可用的形式。煤、石油、天然气等能源储存着高品质的能量，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能。内能较之机械能、电能、光能、核能等是一种低品质能量。各种形式的能最终都转化为内能，流散到周围的环境中，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能驱动机器做功了。能量的耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。能量的耗散导致可利用能源减少。知识点3：能源的分类与应用化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。不可再生能源包括煤炭、石油和天然气等。能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。可再生能源包括水能、风能、潮汐能、太阳能发电、风能发电、核能发电等能源。能源是指能够提供可利用能量的物质，它是现代社会生活的重要物质基础。常规能源是指已被广泛应用的能源，如煤、石油、天然气、水力等。人类消耗的能源主要是常规能源。化石能源的资源是有限的。能源利用的过程也直接污染着地球环境，主要有温室效应、酸雨污染、臭氧层的破坏等。能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品，是国民经济运行的物质基础，它与材料、信息构成现代社会的三大支柱。能源科技的每一次突破，都会带来生产力的巨大飞跃和社会的进步。可持续发展：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求。要大力提倡节能；发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源。能源的分类和互相转化3．碳酸饮料具有高热量，过量饮用会影响身体健康。如图所示是一款碳酸饮料的相关信息，与图中“大卡”对应的单位是（）A．W B．J C．K D．4．“奋进号”潮流能发电机组是世界上单台容量最大的潮流能发电机组，它的吊装如图所示，其核心部件是“水下大风车”，它的叶片转动时可形成半径为的圆面。某次涨潮期间，该区域海水的潮流速度是，流向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知海水密度为，假设这台水轮机能将此圆面内的潮流能转化为电能，则这台潮流能发电机发电的功率约为（）A． B． C． D．5．以下几种发电方式，属于利用机械能转化为电能的是（）A．核电站发电 B．太阳能发电C．风力发电 D．火力发电6．风力发电是重要的发电方式之一，某风力发电机在风速为8m/s时输出的电功率为680kW，若风场每天有12h风速在4m/s到10m/s的风能资源，风力发电机的转化效率为18%，风正面吹向叶片，则该电站每天的发电量至少为（）A．1020kW·h B．920kW·h C．800kW·h D．720kW·h能源的分类和利用、能量耗散7．风能是一种清洁的可再生能源。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等、某两台风力发电机的风轮叶片长度之比为2：3，转化效率相等，若均保持风正面吹向叶片，在相同风力环境下，这两台风力发电机的输出电功率之比为（）A．3：2 B．2：3 C．4：9 D．8：278．2022年6月30日位于浙江安吉的长龙山抽水蓄能电站全部机组正式投产发电。该项目是华东地区最大的抽水蓄能电站，主要承担整个华东电网调峰、填谷的双倍调峰功能。电站在电网用电低谷时将水抽到高处，在电网用电高峰时再利用水能发电，平均用4度谷电能换3度峰电。电站每年可生产清洁电能2.435×109kwh。已知峰电价格0.50元，谷电价格0.30元。下列说法正确的是（）A．水能是不可再生能源B．该电站产生的电能小于消耗的电能，从经济的角度没有实际意义C．电站实现电能转化为势能储存，需要时再转化为电能，说明能量不仅数量上守恒，在可利用的品质上也不变D．电站每年发电直接产生的经济效益约为2.435×104万元9．下列说法正确的是（）A．弹性势能可以转换为重力势能 B．能量守恒，所以节约能量毫无意义C．同步卫星可以处于白水县的正上空 D．物体做离心运动是受到了离心力作用10．利用太阳能发电系统发电是我国近几年重点发展的新型发电方式，人们利用太阳能发电系统进行发电，该系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池组组成。已知太阳与地球之间的平均距离约为1.5×1011m，太阳每秒辐射的能量约为3.86×1026J，现有一太阳能发电用户在自家楼顶装了面积为120m2的太阳能发电板，且太阳能转化为电能的效率为5%，如果每天的平均日照时间为6h，以下说法正确的是（）A．该用户一天的太阳能发电约为5kW·hB．太阳每秒照到太阳能发电板上的能量约为136.6JC．发电一小时可供22W的灯泡正常工作约410hD．以上说法都不正确二、多选题1．下列关于能量转化的说法中正确的是（）A．电灯主要是将电能转化为机械能B．电风扇主要是将电能转化为机械能C．电热水器主要是将电能转化为机械能D．太阳能热水器主要是将太阳能转化为内能2．电动汽车是近几年国家提倡的流行汽车，其电池包括铅酸蓄电池、镍基电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池等，现有一辆汽车装有镍基电池，对于其工作原理，下列说法正确的是（）A．工作时化学能转化为电能和内能 B．充电时化学能转化为电能和内能C．工作时电能转化为化学能和内能 D．充电时电能转化为化学能和内能3．下列关于能量的说法中正确的是（）A．地面上滚动的足球最终停下来，说明能量消失了B．能量有不同的表现形式，并可以相互转化，但总量不变C．伽利略的斜面实验表明了小球在运动过程中某个量是守恒的D．人类对太阳能的利用说明能量可以凭空产生4．如图为装在屋顶上的太阳能电池板，每块电池板的面积为2m2。晴天时，电池板每平方米每分钟接收到的太阳能为6×104J，电池板的光电转化效率为25%。以下说法不正确的是（）A．太阳能为可再生能源B．电池板的光电转化效率25%表示此过程能量不守恒C．晴天时太阳照射2h，每块电池板的产生的电能1.44×107JD．晴天时的一天，一块电池板产生的电能可以提供十盏60W的白炽灯正常工作20小时5．图是某地一风力发电机，它的叶片转动时可形成直径为40m的圆面。若该地区的风速是5.0m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能，则（）A．每秒冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积约为B．每秒冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积约为C．此风力发电机发电的功率约为D．此风力发电机发电的功率约为6．细绳一端固定在天花板上，另一端拴一质量为m的小球，如图所示。使小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动，下列说法正确的是（）A．小球机械能不守恒B．小球能量正在消失C．小球摆动过程中，只有动能和重力势能在相互转化D．总能量守恒，但小球的机械能减少7．下列关于能量耗散的说法正确的是（）A．能量耗散使能量的总量减少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用D．能量耗散导致能量品质的降低8．下列关于能量转化或转移过程的说法中不正确的是（）A．所有能量守恒的过程都能自发地发生B．摩擦生热的过程是不可逆过程C．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机9．煤炭是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境。某企业利用“煤粉加压气化制备合成气”新技术，让煤变成合成气（一氧化碳及氢气总含量≥90%），把煤“吃干榨尽”。下列有关说法正确