2026上海春季高考物理考试总复习：专题23 能源与可持续发展（知识梳理+考点精讲）（解析版）

=page11专题23能源与可持续发展（解析版）1．了解能源的分类及新能源的开发利用；2．掌握能量守恒定律、能量转化的方向性；3．了解能源利用过程中产生的污染及预防污染的方法。一、能源的分类与应用1．什么是能源能源是能提供多种形式、可以相互转换的能量的源泉。2．能源的分类按来源可分为三大类：(1)来自太阳的能源：太阳能（直接）；煤、石油、天然气、水能、风能（间接）。(2)地球本身蕴藏的能源：地热能、核能。(3)太阳、月球等天体与地球的相互作用产生的能源：潮汐能。按生产的方式分类：(1)一次能源：在自然界现成存在的能源。一次能源又可分为和两大类。称之为可再生能源，;称之为不可再生能源，可再生能源：可以不断得到补充，或能在较短周期内再产生的能源，如太阳能、生物质能、风能、水能、潮汐能等不可再生能源：经过亿万年形成而短期内无法恢复的能源，如煤、石油、天然气等。(2)二次能源：由一次能源加工转换而成的能源，如电力、焦炭、煤气、蒸汽等。按能源的性质：可分为燃料能源、非燃料能源。按能源的利用技术：可分为常规能源、新能源。3．我国在能源的开发利用方面，有以下几种发电方式：水力发电、风能发电、太阳能发电、核能发电。二、能量的转化1．能量守恒定律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．这个规律叫作能量守恒定律。2．能量守恒定律的适用范围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．能量守恒定律的表达式(1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。(2)ΔE增＝ΔE减，某些能量的增加量等于其他能量的减少量。4．应用步骤(1)明确研究对象及研究过程；(2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化；(3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少；(4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末状态能量相等的守恒式)。5．能量转化的方向性能量转化的方向性是指内能和其他形式的能量（如电能、机械能等）的相互转化具有方向性。电能和机械能可以无条件地（自发地）转化为内能，而内能不可无条件地转化为电能和机械能。6．能量的耗散与退降(1)能量耗散的概念：燃料燃烧时一旦把热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用．电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们很难把这些散失的能量收集起来重新利用。(2)能量的退降：能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量的可利用价值降低，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。(3)能量耗散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。三、能源与社会发展1．能源的重要性：能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品，是国民经济运动的物质基础，它与材料、信息构成现代社会的三大支柱。2．能源和环境污染(1)温室效应：石油、煤炭的燃烧增加了大气中二氧化碳的含量，由于二氧化碳对长波的辐射有强烈的吸收作用，且像暖房的玻璃一样，只准太阳光的热辐射进来，不让室内长波热辐射出去，使地球气温上升，这种效应叫温室效应。温室效应造成的影响：温室效应使两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海城市，使海水倒流入河流，从而使耕地盐碱化；温室效应使全球降水量变化，影响气候和植被变化，影响人体健康。(2)酸雨：酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪或其他形式的大气降水。形成酸雨的主要原因是燃烧煤炭和石油，以及工业生产等释放到大气中的二氧化硫等物质使雨水酸度升高，形成“酸雨”，腐蚀建筑物、酸化土壤。(3)光化学烟雾：内燃机工作时的高温使空气和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮的氧化物和碳氢化合物。这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——光化学烟雾。这些物质有毒，能引起人的多种疾病。另外，常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种污染物。3．预防环境污染节约能源与开发新能源、严控排放、垃圾分类与处理是预防污染的重要措施。一、考点一、能源与环境1．能源是人类社会活动的物质基础。下列能源属于不可再生能源的是（）A．太阳能 B．水能 C．风能 D．煤炭【答案】D【详解】根据可再生和不可再生能源的区别，可知煤、石油、天然气等化石源是短时间内不能再次产生的，是不可再生能源；太阳能、水能、风能等在短时间内可以再次产生，是可再生能源。故选D。2．当今世界的主要能源是（）A．太阳能 B．核能 C．化石能源 D．电能【答案】C【详解】太阳能和核能是正在开发和利用的新能源，在人类当前利用的能源中，化石能源——煤、石油、天然气仍占绝对地位，而电能是二次能源，由化石能源或新能源转化而来。故选C。3．石油、氧气、地热能、动能中属于常规能源的是，属于新能源的是。【答案】石油地热能【详解】[1][2]属于常规能源的是石油，属于新能源的是地热能。4．纯电新能源汽车采用的是电力驱动，而不是燃油驱动。电力属于能源，石油属于能源。（均选择：A．“一次”B．“二次”）【答案】BA【详解】[1][2]纯电新能源汽车采用的是电力驱动，而不是燃油驱动。电力属于二次能源，石油属于一次能源。二、考点二、计算系统内能改变、吸放热及做功2022年1月，国家能源局有关领导在《经济日报》刊发的《推动“十四五”可再生能源高质量跃升发展》一文中表示，我国要求到2030年非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右，风电和太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。2022年3月印发的《“十四五”现代能源体系规划》对煤炭、天然气等化石能源消费和非化石能源消费等都提出了明确的目标。5．下列能源属于不可再生能源的是（

）A．水能 B．风能 C．太阳能 D．天然气6．下列属于常规能源的是（

）A．太阳能 B．海洋能 C．石油 D．地热能7．下列涉及原子核裂变的链式反应的是（

）A．核电站发电 B．煤的形成 C．石油的形成 D．太阳辐射能量【答案】5．D6．C7．A【解析】5．水能，风能，太阳能可以长期提供，循环再生，所以都是可再生能源，天然气是化石能源一旦消耗就难以再生，使用一点少一点，所以是不可再生能源，ABC错误，D正确。故选D。6．太阳能，海洋能，地热能是新能源，煤、石油是常规能源，ABD错误，C正确。故选C。7．A．核电站是利用原子核的链式反应在可控制的核反应堆中进行的，A正确；B．煤是古代植物埋藏在地下经历复杂的化学反应和物理变化，形成的固体可燃矿物，B错误；C．石油是经历复杂的化学反应和物理变化，形成的液体可燃矿物，C错误；D．太阳能发电是通过太阳能辐射以热传递的形式传递的热量，D错误。故选A。8．在物理学中，有些物理量与物体的状态有关，另一些物理量则与物理过程有关，下列物理量中与状态有关的是（

）A．势能 B．平均速度 C．功 D．热量【答案】A【详解】平均速度，功和热量都是过程量，对应一段过程；而势能是状态量，对应某一时刻，与状态有关。故选A。9．如图为一定质量理想气体的图，该气体从状态a变化到状态b的过程中（）A．气体一直对外做功，内能一直增加 B．气体没有对外做功，内能一直增加C．气体没有对外做功，内能不变 D．气体一直对外做功，内能不变【答案】B【详解】从a到b气体温度升高，可知气体内能增加；因从a到b的p—T图像过原点，由可知从a到b气体的体积不变，则从a到b气体不对外做功，综上所述气体没有对外做功，内能一直增加。故选B。10．在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体叫做气团，气团可看做理想气体，将其作为研究对象。气团直径很大可达几千米，其边缘部分与外界的热交换相对于整个气团的内能来说非常小，可以忽略不计。气团从地面上升到高空后温度可降低到，关于气团上升过程中下列说法正确的是（）A．气团体积膨胀，对外做功，内能增加，压强减小B．气团体积收缩，外界对气团做功，内能减少，压强增大C．气团体积膨胀，对外做功，内能减少，压强减小D．气团体积收缩，外界对气团做功，内能增加，压强不变【答案】C【详解】据热力学第一定律可知，忽略气团与外界的热交换，则有气团上升过程中，压强随高度升高而变小，气团体积膨胀，对外做功，导致内能大量减少而温度降低。故选C。三、单选题11．下列关于能源的说法正确的是（）A．石油、天然气、核能都是新能源B．新能源是指新开采出来的能源C．一次能源是直接来源于自然界的能源D．石油是可再生能源【答案】C【详解】A．煤炭、石油和天然气是化石能源，属于常规能源，不是新能源，A错误；B．新能源是指新近才开始使用的能源，如核能、太阳能、地热能、潮汐能，B错误；C．一次能源是直接来自自然界而未经加工转换的能源，如石油，C正确；D．石油属于化石能源，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，D错误；故选C。12．利用下列能源，可以减少温室气体排放的是（）A．太阳能 B．煤 C．石油 D．天然气【答案】A【详解】A．使用太阳能不污染环境，是一种清洁能源，故A正确；B．煤燃烧时能够产生大量的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等物质，污染环境，故B错误；C．石油燃烧时能够产生大量的二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮等物质，污染环境，故C错误；D．天然气燃烧时能生成大量的二氧化碳、一氧化碳，污染环境，故D错误。故选A。13．以下四种能源的使用中，对环境污染最大的是（）A．风能B．煤炭C．太阳能D．潮汐能【答案】B【详解】煤炭燃烧时会产生大量的有害气体和烟尘，对环境污染较大，而风能、太阳能、潮汐能属于清洁能源，污染较小。故选B。四、多选题14．汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，一个循环气体内能变化量为0。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。如图e所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体（）A．在状态a和c时气体分子的平均动能可能相等B．在a→b过程中增加的内能在数值上等于所围的“面积”C．在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量D．b→c过程中增加的内能小于d→a过程中减少的内能【答案】BC【详解】A.从c到d为绝热膨胀，有Q=0，外界对气体做功，根据热力学第一定律，可知，即内能减少，温度降低，状态c的温度高于状态d的温度；从d到a，体积不变，由查理定律可知压强减小，则温度降低，则状态d的温度高于状态a的温度，可得状态c的温度高于状态a的温度，状态a和c时气体分子的平均动能不可能相等，A错误；B.在a→b过程中为绝热压缩，外界对气体做功，，根据热力学第一定律可知即外界对其做的功全部用于增加内能，而p-V图线与坐标轴所围面积表示外界对气体做功，所以在a→b过程中增加的内能在数值上等于abefa所围的“面积”，B正确；CD.从b→c过程系统从外界吸收热量，从c→d系统对外做功，从d→a系统放出热量，从a→b外界对系统做功，根据p-V图像“面积”即为气体做功大小，可知c到a过程气体对外界做功，图像中b→c→d→a围成的图形的面积为气体对外界做的功，整个过程气体内能变化为零，则即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，则b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能，C正确D错误。故选BC。二、能源能源，是指能够提供能量的资源。这里的能量通常指热能、电能、光能、机械能、化学能等。15．“能源分类相关图”如图甲所示，下列选项中全部符合图中阴影部分的能源是（）A．太阳能、风能 B．水能、天然气C．地热能、核能 D．煤炭、潮汐能16．关于能量和能源，下列表述中正确的是（）A．只要能量守恒的过程就一定能自发进行B．能量是守恒的，所以能源永不枯竭C．能量可以从一种形式转化为另一种形式D．能量的可利用价值变小，能的总量会不断减少17．一辆新能源小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v-t图像如图乙所示。已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍（g取10m/s2），则汽车在前5s内的牵引力为N，汽车的最大速度为m/s。18．今年我国新能源纯电车“800V高压平台”车型开始逐渐普及。相比原“400V”车型，不但补能时间大大缩短，同时降低了整车的能耗，缓解了车主续航的焦虑。如图丙是新能源汽车驱动电路简单示意图，高压动力电池总功率为P，内阻不计，电池两端电压为U，整个回路的电阻为r。试用所学知识阐述当高压动力电池总功率P不变时，随着动力电池两端电压U的提升，驱动系统上功率的变化情况：。19．质量为1500kg的新能源汽车以10m/s的速度在水平面匀速直线前进，通过激光雷达和传感器检测到正前方22m处有静止障碍物时，系统立即自动控制汽车，首先使之做加速度大小为1m/s2的匀减速直线运动，并向驾驶员发出警告。当汽车继续前行至某处时自动触发“紧急制动”，汽车切断动力系统，同时提供12000N的总阻力使其做匀减速直线运动，最终该汽车恰好没有与障碍物发生碰撞。求：（1）汽车在“紧急制动”过程的加速度大小；（2）汽车在上述22m的运动全过程中的平均速度的大小。【答案】15．A16．C17．7.5×1033018．由可知，功率一定时，随着动力电池两端电压U的提高，电路中电流I将减小，根据焦耳定律可得电路上损耗的功率将减小，所以驱动系统的功率将增大。19．（1）；（2）【解析】15．A．太阳能、风能符合图中阴影部分的能源，故A正确；B．水能不是一次能源，故B错误；C．核能不是来自太阳辐射的能源，故C错误；D．潮汐能不是来自太阳辐射的能源，故D错误。故选A。16．A．自然界的宏观热现象的过程都有方向性，满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发进行，故A错误；BD．能量与能源不同，能量是守恒的，但随着能量的耗散，能量可以利用的品质会下降，则依然要节约能源，故BD错误；C．根据能量守恒定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体，故C正确；故选C。17．[1]汽车受到的阻力前5s内，由图可得，由牛顿第二定律解得[2]末功率达到额定功率当牵引力等于阻力时，汽车达最大速度，则最大速度18．由可知，功率一定时，随着动力电池两端电压U的提高，电路中电流I将减小，根据焦耳定律可得电路上损耗的功率将减小，所以驱动系统的功率将增大。19．（1）由牛顿第二定律可得，“紧急制动”过程的加速度其中，，代入解得；（2）设触发“紧急制动”时汽车的速度大小为v，其到障碍物的距离为，则有已知“紧急制动”前的加速度为，位移为且有已知总位移，，解得，紧急制动前的时间为紧急制动后的时间为总时间为所以一、浮沉子在一个大塑料瓶里装入大半瓶水，