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- 2021-11-10 发布
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第二十章能源、材料与社会
单元总结
思维导图
知识要点
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知识要点一、能量的转化和守恒
1、能量的转移与转化:自然界中,能量不但可以从一个物体转移到其他物体,而且可以从一种形式转化为
其他形式。不同的自然现象之间都有能量的转化:例如摩擦生热(搓手),摩擦是机械运动现象,生热是热
现象,摩擦能够生热,说明机械运动现象和热现象有联系,依次类比可逐个分析出其他各种能量的转化,
食物在人体内“燃烧”,转化为人的日常活动所需的机械能等,是化学能转化为机械能的例子。
2、能量的守恒:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移
到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变,这就是能量守恒定律。
3、能量的转化、能量的转移,都是有方向性的。
我们是在能量的转化和转移中利用能量的,因此,不是什么能量都可以利用,能量的利用是有条件的,也
是有代价的,所以我们应节约能源。
【典例分析】
例 1、(2019•衡水模拟)下列有关能量转化或转移的说法中正确的是( )
A.电动机通过热传递的方式将电能转化为机械能
B.古人钻木取火是通过做功将机械能转化为内能
C.内燃机是通过做功的方式将机械能转化为内能
D.冷天搓手感到手掌发热,这是通过热传递的方式将机械能转移为内能
【思路点拨】注意分析哪种能量增加了,哪种能量减少,因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。
【答案】B
【解析】A、电动机工作时,消耗了电能,得到了机械能,是通过做功将电能转化为机械能,故 A 说法错误;
B、人钻木取火是消耗了机械能,得到了内能,是通过做功的方式将机械能转化为内能的,故 B 说法正确;
C、内燃机工作时是将燃料燃烧释放出的内能通过燃气膨胀对外做功,转化成机械能,故 C 说法错误;
D、冷天搓手感到手掌发热,是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能,故 D 说法错误。
【技巧总结】在自然界中,能量转化的现象很多,并且能量的转化也是有规律可循的,例如用电器都是将
电能转化成了其它形式的能。在日常的学习中我们要注意总结归纳。
知识要点二、能源的开发和利用
1、不可再生能源:化石燃料、核燃料一旦开采,就难以在地球上迅速再生,所以我们把它们称为不可再生
能源。
2、新能源与可再生能源:生物质能、风能、太阳能、核能、小水电、潮汐能、地热能等能源资源。
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3、人类利用能源的历程:
(1)钻木取火是人类从利用自然火到利用人工火的转变,导致了以柴薪为主要能源的时代的到来。
(2)蒸汽机的发明使人类以机械动力代替人力和畜力,人类的主要能源从柴薪向煤、石油、天然气等
化石能源转化,利用化石燃料的各种新型热机的问世,使化石能源成为当今世界的主要能源。
(3)物理学家发明了可以控制核能释放的装置---反应堆,拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。
4、能源与环境:能源的大量开发和利用,会造成环境污染与生态破坏。如何在开发和利用能源的同时保护
好我们赖以生存的地球,已经成为一个全球性重大课题。燃料燃烧时产生的有害气体、大量的粉末污染了
环境,危害人体健康,影响植物正常生长,还会使水土流失,土地沙漠化,加剧温室效应,核能的使用也
可造成辐射污染。
【典例分析】
例 2、(2019•河北)“能源危机”是当今世界共同面临的问题,以下解决危机问题措施切实可行的是( )
A.人人都要节约用水、用电,不浪费能源和人为毁坏物品 B.关闭全部现有的火力发电站
C.停止使用石油、煤炭资源,而改用核能和太阳能 D.各地都要大力兴建水力和风力发电站
【答案】A
【解析】A、节约用水、用电,不浪费能源和人为毁坏物品是可行的,可以缓解能源危机,符合题意;
B、关闭全部现有的火力发电站虽然可以节省能源,但会影响人们的正常生活不可行,不符合题意;
C、停止使用石油、煤炭资源,虽然可以节省能源,但很多地方没有条件改用核能和太阳能,不可行,不符
合题意;
D、很多地区没有条件大力兴建水力和风力发电站,不符合题意。
【技巧总结】“能源危机”是当今世界共同面临的问题,我们要合理节约利用能源,这也是近几年中考的
热点。
知识要点三、开发新能源
1、核能
质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起,因此原子核十分牢固,要使它们分裂或者重新组合是极困
难的。但是,一旦质量较大的原子核分裂或者质量较小的原子核相互结合,就可能释放出惊人的能量,这
就是核能。核能是新能源,它有两种主要形式:核裂变能和核聚变能。
要点诠释:
(1)核裂变:快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸,原子弹就是利用快速裂变制成的,我们还可以控制链
式反应的速度,把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。
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(2)核聚变:除了裂变外,如果将质量很小的原子核,例如氘核(由一个质子和一个中子构成)与氚核(由
一个质子和两个中子构成),在超高温下结合成新的原子核,会释放出更大的核能,这就是聚变,有时聚
变也称为热核反应。
(3)核能的利用:我国是核能资源丰富的国家,现已具备了建造核电站的物质和技术基础,现已在浙江和
广东建设了核电站,分别是浙江秦山核电站、广东大亚湾核电站。核电站的建立给人类解决能源危机带来
了希望,在不可再生资源日趋珍贵之时,适度发展核电是人类的一种选择,全世界已经建成几百座核电站,
核电发电量接近全球发电量的 1/5。
2、太阳能
太阳能是氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量,太阳能是人类能源的宝库,如化石能源、地球上的风
能、生物质能都来源于太阳。
太阳能的利用
(1)间接利用太阳能:化石能源(光能----化学能)
生物质能(光能----化学能)
(2)直接利用太阳能:集热器(有平板型集热器、聚光式集热器)(光能----内能)
太阳能电池:(光能----电能)一般应用在航空、航天、通讯、计算器、手表等方面。
(3)太阳能来源丰富,不需要运输,无污染,但由于能量比较分散且受季节、气候和昼夜变化的影响
很大,给大规模利用太阳能带来一些新的技术课题。
3、还有地热能、潮汐能、风能,等等。
【典型分析】
例 3、(2019•黄石)随着人们对原子核结构认识的不断深入,核能的开发和利用备受关注,有关核能的理
解,正确的是( )
A.核能是可再生的清洁能源 B.太阳能是由氢原子裂变放出的能量
C.能源开发就是要利用核能 D.核能是原子核发生变化时放出的能量
【答案】D
【解析】A、核能源于核矿石内的能量,核矿石属于矿产资源,而矿产资源属于非可再生资源,所以它是不
可再生能源,该选项错误;
B、太阳能是在太阳内部,氢原子核在超高温下发生聚变,释放出的巨大核能,该选项错误;
C、能源的开发是开发利用新能源如风能、太阳能等无污染的清洁能源,该选项错误;
D、核能是原子核聚变或裂变产生的能量,该选项正确。
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【技巧总结】能源危机是石油、电力或其他自然资源的短缺,是全球性问题,开发利用新能源是解决问题
的根本途径。
例 4、(2019•青海)下列关于太阳能的说法中,错误的是( )
A.太阳能十分巨大,供应时间长久 B.太阳能安全、清洁,不会造成环境污染
C.太阳能分布广阔,处处可以利用 D.太阳能到达地面的功率稳定,不会受气候和季节的影响
【答案】D
【解析】A、正确,太阳能十分巨大,供应时间长久,取之不尽用之不竭;B、正确,太阳能安全、清洁,
不会造成环境污染;C、正确,太阳能分布广阔,获取方便;D、错误,太阳能到达地面的功率不稳定,它
随气候和季节的变化而变化。
【技巧总结】本题主要考查对太阳能优点的掌握和理解,太阳能是一种清洁、无污染、可再生能源,它取
之不尽用之不竭,是一种新型的能源,越来越被广泛利用。它的优点很多,比如:太阳能分布广阔,获取
方便;清洁不会造成环境污染。
知识要点四、材料的开发和利用
1、人类社会的发展与人们对材料的认识、开发和利用密切相关。材料的发展也为科学技术的发展提供了物
质基础。
2、材料的导电性:根据材料的导电性,材料可分为导体、半导体及绝缘体三大类。
3、开发新材料:人们正在不断地研究性能更好、更有价值的新材料,如超导材料、纳米材料等。
【典型分析】
例 5、(2019•黄石)我国科研人员研发了百米级第二代高温超导带材,使中国跻身该技术领域国际先进行
列。假如所有导体都成了常温下的超导体,那么当用电器通电时,下列说法正确的是( )
A. 白炽灯仍然能发光 B. 电动机仍能转动
C. 电饭锅仍然能煮饭 D. 电熨斗仍然能熨烫衣服
【答案】B
【解析】白炽灯、电饭锅、电熨斗都是利用电流热效应工作的,根据焦耳定律 Q=I2Rt 知,没有电阻就不能
产生电热,所以用超导体材料制成的电热器不能工作,故 A、C、D 不正确。
电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用而工作的,将电能转化为机械能,所以用超导体材料制成的
电动机不但仍能工作,并且电能转化为机械能的效率更高。
【技巧总结】本题主要考查学生对:超导材料的特点、电流热效应,以及应用的了解和掌握,是一道基础
题。解答本题的关键是超导体是零电阻,所有利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作。
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例 6、(2019•大连)科学家们研制出一种具有超塑延展性的铜,它在室温下可以被拉长 50 多倍而不出现裂
纹,组成这种铜的主要材料是( )
A. 磁性材料 B. 纳米材料 C. 半导体材料 D. 超导材料
【答案】B
【解析】用纳米材料制成的纳米铜具有超塑延展性,在室温下可拉长 50 多倍而不出现裂纹,故 B 符合题意;
用磁性材料制成的导体铜具有磁性,和延展性无关;用半导体材料、超导体材料制成的铜,和其导电性能
有关,和延展性无关,故 ACD 不符合题意
【技巧总结】用纳米材料制成的用品具有很多奇特的性质。例如,纳米铜具有超塑延展性,在室温下可拉
长 50 多倍而不出现裂纹。