2017年度中考物理（能源与可持续发展）一轮复习题之二 7页

第 31 讲 能源与可持续发展 考纲要求 备考指津 1.了解能源的分类及不可再生能 源和可再生能源的特点；能通过具 体实例说出能源与人类生存和社 会发展的关系。 2．了解核能的优点和可能带来的 问题。了解人类对太阳能的利用。 了解世界和我国的能源状况。对能 源的开发利用有可持续发展的意 识。 本课时在中考中所占比例相对较小，在中考中考查 的考点主要有：日常生活中常见的各种能源、人类 利用能源的过程、不同形式能量的相互转化、新能 源的开发和利用、核能的优点和可能带来的问题、 能源与人类发展的关系、不同能源的特点、在现实 生活中能量的转化和转移有一定的方向性。预计在 今后的中考中，新能源的开发和利用、环保问题等 将是命题的重点。出题形式以选择题和填空题为主。 考点 1 能源的分类 能源：为人们提供能量的物质资源。 (1)按转换条件分 一次能源：自然界中天然形成的能源。如煤、石油、天然气、太阳能、核能、水能、风 能、地热能、海洋能、潮汐能等。 二次能源：由一次能源经人工方法转换来的能源。如煤气、汽油、柴油、电、酒精等等。 (2)按性质分 可再生能源：能重复产生的天然能源。如太阳能、风能、水能、海洋能、潮汐能等。 不可再生能源：短期内不可重复产生的天然能源。如煤、石油、天然气。 考点 2 核能 (1)原子的结构 原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子构成，质子带一个单位正电荷，中 子不带电。 (2)核能 原子核在发生改变时会释放出巨大的能量——核能，又称原子能。获得核能有两种途径： 一种是由原子核的裂变释放出的裂变能；另一种是原子核的聚变释放出的聚变能。 (3)核裂变 核裂变是指一个重原子核分裂成两个或多个中等质量的原子核，引起链式 反应，从而 释放出巨大的能量的过程。1 kg 铀 235 全部裂变放出的能量相当于 2 500 t 标准煤完全燃 烧放出的能量。 (4)核聚变 轻原子核结合成较重原子核的现象叫聚变，聚变时也会放出巨大的核能。 (5)核能的利用 核反应堆：核电站的核心装置。 反应：核裂变链式反应。 核燃料：低浓度铀或天然铀。 能的转化：核能→内能→机械能→电能。 考点 3 太能能及其利用 太阳能的优点。如：普遍，不需要开采和运输，无污染、能量巨大等。 直接利用太阳能有两种途径： 把太阳能转化为内能以供应用。如太阳炉、太阳能热水器、太阳能发电站。 通过光电转换装置把太阳能直接转化为电能。如太阳能电池。 考点 4 能源与可持续发展 21 世纪的能源趋势 21 世纪的能源趋势有以下特点：①由于世界人口的急剧增加和经济的快速发展，能源 的消耗持续、迅速增长；②人类的主要能源仍是化石能源，它属于不可再生能源。 能源消耗对环境的影响 人类在耗用各种能源时，不可避免地对环境造成了影响：大量燃烧化石能源势必造成空 气污染和温室效应的加剧；欠发达国家对柴薪能源的过分依靠，加剧了水土流失和沙漠化。 未来的理想能源 (1)未来的理想能源必须满足的条件 第一，必须足够丰富，可以 保证长期使用；第二，必须足够便宜，可以保证多数人用 得起；第三，相关技术必须成熟，可以保证大规模使用；第四，必须足够安全、清洁，可以 保证不会严重影响环境。 (2)未来可能广泛利用的能源 主要有：太阳能、核能(可控核聚变)、地热能、潮汐能、可燃冰等。 1．自然界中有些能源一旦消耗就很难再生，因此我们要节约能源。在下列能源中，属 于不可再生能源的是( )。 A．风能 B．水能 C．太阳能 D．石油 2．下列说法正确的是( )。 A．核能是指原子核发生变化时所释放的能量 B．煤炭、石油、天然气、太阳能都是不可再生能源 C．原子弹和氢弹都是利用核裂变 D．目前核电站获得核能的途径是核聚变 3．可持续发展的理念应当落实到各项工作中。以下做法不符合可持续发展要求的是 ( )。 A．若可能，出行时尽量使用自行车 B．大力开发利用太阳能和风能 C．节约水、电、燃气 D．大力发展以煤为燃料的火力发电 4．关于能源与环境，下列说法正确的是( )。 A．光的应用不会造成环境污染，城市建筑可以随意使用玻璃幕墙 B．彩电、空调、手机等家用电器在使用中，对人和环境不会产生任何不利影响 C．石油、煤、天然气的开采和使用不会造成环境污染和生态破坏 D．太阳能是一种既无污染，又取之不尽的新能源 5．能源问题是现代社会发展的基本要素之一，能源家族包括：①木柴、②煤炭、③石 油、④天然气、⑤水能、⑥风能、⑦太阳能等，属于不可再生能源的是__________；属于洁 净能源的是__________。 6．双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料，以下说法正确的是( )。 A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 B．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到 100% C．在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大 D．汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小 能源的利用综合题解法探究 以能源为切入点的综合计算问题主要涉及以下几个方面：能源的分类、能量的转化、能 源问题、环境污染问题等。以太阳能的利用为载体的综合：一是以太阳能热水器为载体的太 阳能的转化、热量公式和电能的综合；二是以太阳能电池的应用为载体的光电转换。电学和 力学的综合，主要运用热量公式 Q＝cmΔt、W＝Pt、功的公式 W＝Fs 和效率公式η＝ Q 有用 Q 总 ×100 %或η＝W 有用 W 总 ×100 %求解。 【例题】 使用太阳能汽车是开发新能源的途径之一。有一款太阳能汽车，太阳光照射 到该车电池板上的总功率为 8×103 W 时，电池产生的电压是 120 V，该电压对车上电动机提 供的电流是 10 A。问： (1)此时电动机每分钟消耗的电能是多少焦？ (2)电动机线圈的电阻为 4 Ω，这种情况下，太阳能汽车将太阳能转化为电动机机械能 的效率多大？(机械摩擦忽略不计) (3)使用太阳能有许多优点，但也有不足之处。请你写出使用太阳能的优点和不足之处 各一点。 解析：(1)t＝1 min ＝60 s W 电＝UIt＝120 V×10 A×60 s＝7.2×104 J。 (2)P 电＝UI＝120 V×10 A＝1 200 W P 热＝I2R＝(10 A)2×4 Ω＝400 W P 机械＝P 电－P 热＝1 200 W－400 W＝800 W η＝P 机械 P 太阳 ＝ 800 W 8×103 W ＝10 %。 (3)优点：清洁无污染；取之不尽，用之不竭；不受地域限制等。 缺点：能量密度小；装置占用面积大；成本高；效率低；获取能量受四季、昼夜、阴晴 条件限制等。 答案：(1)7.2×104 J (2)10 % (3)优点：清洁无污染；取之不尽，用之不竭；不受地域限制等。缺点：能量密度小； 装置占用面积大；成本高；效率低；获取能量受四季、昼夜、阴晴条件限制等。 能源的效率问题，关键是分清哪是有效利用的能量，哪是总能量。 1．(2012·四川成都中考 )关于能源，下列说法正确的是( )。 A．地球上的能源都是可再生能源 B．核能是无污染的可再生能源 C．核废料会对环境造成严重的破坏，不能随意丢弃 D．目前的核电站都是利用核聚变释放的核能来发电的 2．(2011·广西桂林中考)据悉，到 2020 年我国将建立自己的空间站“天宫”一号。关 于空间站所使用的供电装置，你认为最可行的是( )。 A．太阳能电池 B．化学蓄电池 C．柴油发电机 D．风力发电机 3．(2011·山东烟台中考)如图为核电站发电流程图，在核电站发电过程中，能量转化 的先后顺序是( )。 A．核能，化学能，机械能，电能 B．核能，机械能，内能，电能 C．核能，内能，机械能，电能 D．核能，内能，化学能，电能 4．(2011·四川成都中考)下列关于放射现象、原子核和核能的说法中，正确的是( )。 A．通过对放射现象的研究，物理学家确认，原子核由质子和电子组成 B．放射性有着广泛的应用，但是强剂量或长时间的辐射对人体有害 C．目前的核电站是利用核聚变释放的核能来发电的 D．核聚变的原料“铀”在地球上的储量非常有限 5．(2012·山东烟台中考)太阳能清洁无污染，是人类能源的宝库。太阳能属于 ________(选填“一次”或“二次”)能源。太阳能是在太阳内部氢原子核发生________释放 出的能。 6．(2012·江苏扬州中考)目前我国研发出一款新型空气动力汽车，它利用压缩空气膨 胀推动活塞做功提供动力，这种车在开动时将空气的________能转化为________能，这种车 与汽油机相比优点是________(说出一点)。 7．(2011·广东中考)目前释放核能的方式有两种：一是使原子核裂变，二是使原子核 ________。1938 年，科学家首次用________(选填“电子”“中子”或“质子”)轰击比较 大的原子核，使其发生裂变，变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。1 kg 铀全部裂变释放的能量超过 2 000 t 煤完全燃烧时释放的能量。如果煤的热值为 3×107 J/kg， 那么 1 kg 铀全部裂变释放的能量至少为________ J。 1．下列能源中属于可再生能源的是( )。 A．风能 B．核能 C．石油 D．天然气 2．关于能源的描述，下列说法正确的是( )。 3．在倡导“节能环保”“低碳生活”的今天，人类应特别重视下列哪种能源的利用 ( )。 A．太阳能 B．煤炭 C．石油 D．天然气 4．根据能量守恒定律判断，下列说法正确的是( )。 A．发电机可以创造电能 B．电动机工作时消灭了电能 C．发电机和电动机都是转化能量的机器 D．自然界中各种能量在不断地相互转化，人类在不断地消耗各种能量，所以总能量在 不断减少 5．关于能源的开发和利用，下列说法中不正确．．．的是( )。 A．煤是可再生能源，以煤为主要燃料的火力发电容易造成环境污染 B．核能是不可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径 C．太阳能是取之不尽的能源，可直接利用且不会污染环境，开发前景广阔 D．人类的生存离不开能源，社会的进步和美好生活是以消耗大量能源为代价的，我们 要珍惜能源 6．下列对能量转化分析错误的是( )。 A．水电站主要将机械能转化为电能 B．核电站主要将核能转化为电能 C．太阳能热水器主要将太阳能转化为内能 D．热机主要将机械能转化为电能 7．为了响应国家“节能减排”的号召，同学们讨论家用汽车的节能方法，你认为下列 方法不合理．．．的是( )。 A．开车过程中不宜频繁地急加油和急刹车 B．定期清理汽车后备箱中的不常用物品，减小汽车负载 C．夏天开车打开空调时，空调的温度不宜过低 D．驾车长期低速行驶 8．如图所示是上海世博会中国馆展出的名为“叶子”的小型低碳化未来汽车。车顶部 的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器，它可将______能转化为电能；车轮的轮毂其实是 四个风力发电机，可以把捕捉到的风能转化为______能，充入自身电池储存起来。同时，它 还能将光电转换中排放的高浓度二氧化碳转化为电能并供车内照明，或转化为车内的空调制 冷剂，不但是“零排放”，还实现了“负排放”。与传统汽车相比，叶子车的优点是 ___________ ________________________________________________________________________ 。 (写出一点即可) 9．在南昌市红谷滩新区人们可免费租借自行车出行，这是当今倡导低碳生活的一种具 体体现。低碳生活是指生活作息时所耗用的能量要减少，从而减低碳特别是二氧化碳的排放。 低碳生活，对于我们普通人来说，是一种态度，而不是一种能力，我们应该积极倡导并践行。 请你从物理学的角度再列举三个低碳生活的事例。 10．为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为 100 L 的太阳能热水器。请 你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算。 (1)太阳能是______能源(选填“可再生”或“不可再生”)。太阳的巨大能量来自于太 阳内部的______反应。 (2)小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为 18 ℃，下午放学时看到显示的 水温为 78 ℃，则热水器中的水吸收了多少热量？与使用电热水器相比，相当于节约了多少 度电？[不计电热水器的热量损失，c 水＝4.2×103 J/(kg·℃)] (3)该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把 90 %的太阳能转化为水的内能，真 有这么高的效率吗？小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的平均功 率为 P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量 Q，就可估测出这台热水器 的光热转化效率？写出效率η的表达式。(用代表物理量的字母表示，不需计算具体数据) 11．能源危机制约着现代社会的发展，开发和利用可再生能源是人类立足自身解决能源 问题的重要举措之一。 (1)目前，煤、石油、天然气等化石燃料成为最主要的能源，它们的大量使用打破了生 物圈中碳循环的平衡，使大气中________________的含量迅速增加，导致全球气温升高。 (2)氢能源是我国正在开发的新能源之一。其使用的主要途径是设法构成原电池，从能 量转换的角度看，原电池是一种______转化为电能的装置。 (3)环保汽车已从 2011 年开始为中国部分城市服务。某辆以蓄电池为能源的环保汽车， 总质量是 1 000 kg；当它在水平路面上以一定速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流为 20 A， 输入电压为 50 V，在此状态下，驱动电机的输入功率为________ W，设想改用太阳能电池 给该车供电，所需的太阳能电池板的面积至少应为________ m2。(按阳光垂直照射时，地球 表面每平方米面积上每秒内可获得 800 J 的能量，太阳能电池的转换效率为 20%计算) 参考答案 基础自主导学 自主测试 1．D 2.A 3.D 4.D 5．答案：②③④ ⑤⑥⑦ 6．C 知能优化训练 中考回顾 1．C 2.A 3．C 由题图可知，在核电站发电过程中，首先核能转化为内能，然后内能转化为蒸汽 轮机的机械能，最后蒸汽轮机带动发电机转动，由机械能转化为电能。所以正确的选项是 C。 4．B 原子核由质子和中子组成，选项 A 错误；目前的核电站是利用核裂变释放的核能 来发电的，选项 C 错误；“铀”是核裂变的材料，不是核聚变的材料，选项 D 错误。选项 B 中的描述是正确的。 5．答案：一次 聚变 6．答案：内 机械 环保 7．答案：聚变 中子 6×1013 解析：1 kg 铀全部裂变释放的能量至少为：Q＝mq＝2×106 kg×3×107 J/kg＝6×1013 J。 模拟预测 1．A 2．B 火力发电排出大量的废气，会产生大气污染，选项 A 错；核能并不是绝对安全的 能源，选项 C 错；地热能是一次能源，并属于可再生能源，选项 D 错；太阳能属于可再生能 源，选项 B 正确。 3．A 4．C 根据能量守恒定律，能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会转化或者转 移。在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，可以看出 A、B、D 均错误。 5．A 6.D 7．D 急加油、急刹车浪费燃料；减小负载减小阻力、节约燃料；夏天，空调温度适当 可节约电能；车辆长期低速行驶，燃料燃烧不充分，效率低。 8．答案：太阳(光) 电 节能环保 9．答案：用空调时关好门窗，温度不要调得太低；随手关灯，节约用自来水；用太阳 能热水器，少用电热水器。 解析：能源与我们的生活息息相关，化石能源仍是当今社会的主要能源，而化石能源又 不可再生，随着社会经济发展，能源危机直接威胁到可持续发展，因此低碳生活并不是一种 能力、 时尚，而是科学发展的需要，节约能源在生活中比比皆是：节约用水用电、以自行 车或步行代替机动车，乘公共汽车少开私家车，走楼梯少乘电梯，随手关灯等等，用新能源 尤其是太阳能，用太阳能热水器，少用电热水器等。 10．答案：(1)可再生 核聚变(热核) (2)2.52×107 J 7 (3)η＝ Q PtS ×100 % 解析：(1)太阳能是可再生能源，太阳能的巨大能量来自于太阳内部的核聚变反应。 (2)水的总质量：m＝ρV＝1×103 kg/m3×100×10－3 m3＝100 kg 水吸收的热量： Q＝c 水 m(t2－t1)＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(78 ℃－18 ℃)＝2.52×107 J 相当于节约电能 2.52×107 J 3.6×106 J/(kW·h) ＝7 kW·h。 (3)测出太阳能热水器的有效受光面积 S 和两次水温记录之间的光照时间 t。 光热转化效率：η＝ Q PtS ×100 % 11．答案：(1)CO2 (2)化学能 (3)1 000 6.25 ）