2017年度中考物理（能源与可持续发展）一轮复习题之一 8页

第28讲　能源与可持续发展 考纲要求 备考指津 ‎1．能举例说明自然界中有哪些常见的能量形式：内能、机械能、风能、太阳能、水能、电能、核能等。‎ ‎2．能结合实例说明能量可以从一个物体转移到另一个物体、不同形式的能量之间可以相互转化。‎ ‎3．能正确表述能量守恒定律；能运用能量守恒定律分析一些简单的实际问题。‎ ‎　　本课时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。出题形式以选择题和填空题为主。预计在今后的考试中，新能源的开发和利用、环保问题等将是命题的重点。‎ 考点梳理 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____、______、________、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______能、____能、______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____、______、________。‎ 考点2　核能 ‎（1）原子的结构 原子由__________和__________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______能；另一种是原子核的聚变释放出的______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：____能→____能→______能→____能。‎ 考点3　太阳能及其利用 太阳能的优点。如：普遍，不需要开采和运输，______、__________等。‎ 直接利用太阳能有两种途径：‎ 把太阳能转化为______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______。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____________，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__________和__________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__________，可以保证长期使用；第二，必须__________，可以保证多数人用得起；第三，相关技术必须______，可以保证大规模使用；第四，必须足够______、______，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：______能、____能（可控核聚变）、______能、______能、________等。‎ 自主测试 ‎1．下面所列的各种能源中，属于可再生能源的是（　　）‎ A．煤炭 B．太阳能 C．核能 D．石油 ‎2．人类对核能的开发和利用不断取得新的进展，根据目前的科研水平，你认为以下关于原子弹和核电站的说法正确的是（　　）‎ A．核电站能控制裂变的反应速度 B．原子弹对聚变的链式反应不加控制 C．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变 D．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变 ‎3．如图所示是太阳能LED照明路灯，它主要由太阳能电池板、LED灯头等部分构成。LED是一种发光二极管，通过电流可以把电能直接转化成______能。太阳能清洁无污染，是在太阳内部氢原子核发生______（选填“裂变”或“聚变”）时释放出的核能。‎ ‎4．利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电。安阳市启动了“光伏工程”示范项目，在某中学的教学楼顶安装了总功率为20 kW的光伏发电系统。‎ ‎（1）光伏发电系统发电时，______能转化为______能。‎ ‎（2）一天的有效光照时间按8 h计算，该光伏发电系统一天共发电多少？‎ ‎（3）该光伏发电系统一天的发电量，如果由热电转换效率为30%的热电厂来完成，需要燃烧多少煤？（煤的热值q煤＝3.0×107 J/kg）‎ ‎（4）请写出一条光伏发电的优点。‎ 重难突破 ‎1．巧解能源的分类问题 对于能源问题，一般考查能源的分类问题。能源的分类方法很多：按产生方式分为一次能源和二次能源；按时间和开发情况可分为常规能源和新能源。煤、石油、天然气这些化石能源以及核能使用后很难得到补充，属于不可再生能源；风能、水能、太阳能使用后可以得到补充，属于可再生能源。解答此类问题的关键在于牢记定义，正确认识常见能源的分类。‎ ‎【例1】下列能源中，属于二次能源的是（　　）‎ A．风能 B．石油 C．核能 D．电能 解析：‎ 二次能源是自然界中其他能量转化而来的，不是直接从自然界中获取的，风能、石油、核能都能从自然界中直接获取，只有电能是通过其他形式能转化而来的，故选项D正确。‎ 答案：D 方法归纳 辨别一次能源与二次能源的依据是看其是否经过加工转换，凡是经过加工转换后才能获取的能源都是二次能源。‎ ‎2．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＝或η＝求解。‎ ‎【例2】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？‎ ‎（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＝＝＝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。‎ 方法归纳 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。‎ 易错剖析 易错点　能量转化和转移的方向性与能量守恒的关系 ‎【例】下列说法正确的是（　　）‎ A．既然能量是守恒的，那么任何能量我们都可以利用 B．能量是守恒的，所以我们有用不尽的能量 C．在能量的转化和转移过程中，虽然能量的总量保持不变，但有些能量却是无法利用的 D．以上说法都不对 错解：A或B 错因：易错选A或B，以能量守恒为依据，认为各种形式的能量之间可以 相互转化，不同物体之间可以发生能量转移，从而得出什么能量都可以利用的错误结论。‎ 解析：自然界存在着各种形式的能，能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式能量间相互转化，能量的利用过程就是能量的转化和转移过程，但能量的转移、转化都是有方向性的，不是什么能量都可以利用。‎ 答案：C ‎1．（2012·福建三明中考）如图为核电站发电流程图。下列说法正确的是（　　）‎ A．远距离输电要用低压输电 B．汽轮机将机械能转化为内能 C．核能是不可再生能源 D．利用核能发电是安全无污染的 ‎2．（2012·四川资阳中考）下列四幅图片所涉及的物理知识，说法错误的是（　　）‎ A．原子核是由带正电的质子和带负电的中子组成，而质子和中子还由更小的微粒组成 B．用中子轰击铀核使其发生裂变……，链式反应会释放出巨大的核能 C．核电站的核心设备是核反应堆，其中发生的链式反应是可控制的 D．居民家庭楼顶上安装的太阳能集热器，其主要是把太阳能转化成内能 ‎3．（2012·湖南益阳中考）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化为内能 ‎4．（2012·江苏徐州中考）在太阳能、风能、水能和煤炭中属于化石能源的是______。化石能源的使用促进了人类社会的发展，但也带来了一些弊端。请举出一个化石能源的使用对环境造成不良影响的例子：______。‎ ‎5．（2012·山东淄博中考）太阳能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源，光波______（选填“属于”或“不属于”）电磁波，电磁波的传播______（选填“需要”或“不需要”）介质。‎ ‎6．（2012·四川广安中考）如图所示是代市火电厂的外观图，它是通过燃烧煤来发电的企业，其发电效率指煤完全燃烧放出的内能的比例可达39.6%（煤的热值q＝3.0×107 J/kg）。求：‎ ‎（1）煤是________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；‎ ‎（2）‎1 kg煤最多生产多少度电能；‎ ‎（3）‎1 kg煤生产的电能最多可供一只100 W电灯正常使用多久。‎ ‎1．下列能源中属于可再生能源的是（　　）‎ A．太阳能 B．石油 C．天然气 D．煤炭 ‎2．关于能源的利用，下列说法正确的是（　　）‎ A．大量使用石油产品会造成大气污染，所以应该停止开采石油 B．和平利用核能特别要注意防止核泄漏，以免造成环境污染 C．修筑拦河坝建造水电站利用水能发电，有百利而无一害 D．天然气是一种清洁能源，人类可以无穷无尽地开发 ‎3．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 ‎4．福州江滨大道缤纷园入口处，安装了两盏“风光互补”景观节能灯，如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能灯的设计解释合理的是（　　）‎ A．太阳能电池板是将太阳能转化为电能 B．小风扇是用来给太阳能电池板散热的 C．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能 D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 ‎5．能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱。关于能源、信息和材料，下列说法错误的是（　　）‎ A．在倡导“节能环保”“低碳生活”的今天，人类特别重视太阳能的利用 B．超导材料可应用于电饭锅和远距离输电线 C．卫星导航在传递信息过程中主要依靠电磁波 D．光纤具有抗干扰、信号衰减小的特点，适用于远距离、大容量信息传输 ‎6．在石油、木柴、太阳能中，有可能成为今后的理想能源的是____，大量耗用会造成水土流失和沙漠化的是______。‎ ‎7．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3×109 J/kg，那么‎1 kg铀全部裂变释放的能量至少为________ J。‎ ‎8．为发展“低碳”经济，很多地区采用风力发电。风能属于__________能源（选填“可再生”或“不可再生”）；若风力发电机一天发电7.2×109 J，这相当于完全燃烧________kg的煤放出的热量。（煤的热值为3×107 J/kg）‎ ‎9．众所周知，煤炭是不可再生能源，地球上储量有限，节约能源关系到子孙后代的生存，火力发电是利用煤炭燃烧来发电的，煤炭在燃烧时会释放大量二氧化碳、二氧化硫等有害气体，能形成酸雨和大气污染，会造成全球气候灾难性的变化，节约1 kW·h电约少消耗‎0.4 kg煤，约少排放‎0.5 m3‎二氧化碳和‎30 g二氧化硫，因此，节约用电具有重要的现实意义。‎ ‎（1）现居住在苏州的人口大约有1 000多万，约有350万个家庭，假设每个家庭原来用三盏60 W的普通灯泡照明，每天每盏灯正常工作4 h，现将60 W的普通灯泡都换成亮度相当的11 W节能灯。请你估算：‎ 该市每天能节约多少千瓦时电？这些电若由火力发电厂提供，则需消耗多少千克煤？产生多少千克二氧化碳？（二氧化碳的密度为‎1.98 kg/m3，估算时可取‎2 kg/m3）‎ ‎（2）为增强节能环保意识，倡导低碳生活，请你从节约用电的角度再提出一条合理化建议：__________________。‎ 参考答案 导学必备知识 自主测试 ‎1．B　煤炭、核能、石油属于不可再生能源，太阳能是可再生能源，正确的选项是B。‎ ‎2．A　核电站通过对中子的控制来控制裂变的链式反应速度，故选项A正确；原子弹应用的是核裂变不是核聚变，故选项B错误；核电站也是利用的核裂变，故选项C错误；原子弹是利用的核裂变，在反应过程中不加控制让能量瞬间释放，故选项D错误。‎ ‎3．解析：LED是一种发光二极管，通过电流可以把电能直接转化成光能；在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。‎ 答案：光　聚变 ‎4．解析：（1）光伏发电系统发电时，太阳能转化为电能。‎ ‎（2）W＝Pt＝20 kW×8 h＝160 kW·h。‎ ‎（3）W＝160 kW·h＝160×3.6×106 J＝5.76×108 J Q＝＝ J＝1.92×109 J m＝＝＝‎64 kg。‎ ‎（4）清洁无污染；可再生；节约化石能源。‎ 答案：（1）太阳　电　（2）160 kW·h　（3）‎64 kg　（4）清洁无污染 品鉴经典考题 ‎1．C　在输送电功率不变的情况下，电压越高，线路中的电流越小，由焦耳定律可知，高压输电能减少线路上电能的损失，故A错。在汽轮机中蒸汽的内能转化为汽轮机的机械能，故B错。核能需要用到铀，像铀矿这类矿物能源，一旦消耗就很难再生，是不可再生能源，故C对。核电站的核反应堆是利用可控的核裂变反应释放核能的设备。核泄漏是指大量放射性的物质外泄，会对环境造成严重的破坏，危及动植物的生命，因此核电站的安全应得到高度重视，故D错。‎ ‎2．A　原子由位于原子中心带正电的原子核与绕原子核运动的带负电的电子组成；原子核由带正电的质子与不带电的中子组成，而质子和中子还可以分成夸克，故A错误。1938年，科学家首次用中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，故B正确。核电站的核心设备是核反应堆，它以铀为核燃料，核反应堆中发生的核裂变反应是可以控制的，故C正确。太阳能集热器是把太阳能转化成内能，故D正确。 ‎ ‎3．B　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；古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；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；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。‎ ‎4．答案：煤炭　空气污染 ‎5．解析：本题考查能源分类及电磁波的相关知识。太阳能取之不尽、用之不竭，属于可再生能源；光波属于电磁波的一个波段，电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。‎ 答案：可再生　属于　不需要 ‎6．解析：（1）煤属于不可再生能源；‎ ‎（2）煤的质量m＝‎1 kg，煤的热值q＝3.0×107 J/kg，发电效率η＝39.6%，则产生的电能W＝mqη＝3.0×107 J/kg×‎1 kg×39.6%＝1.188×107 J＝3.3 kW·h。‎ ‎（3）电能W＝3.3 kW·h，电功率P＝100 W＝0.1 kW，工作时间t＝＝＝33 h。‎ 答案：（1）不可再生　（2）3.3 kW·h　（3）33 h 研习预测试题 ‎1．A　石油、天然气和煤炭是埋藏在地下的动植物遗体经千百万年地质变化而形成的，不可能在短期内得到补充，属于不可再生能源，而太阳能是可再生能源，A选项正确。‎ ‎2．B　石油现在还是主要的能源，选项A中停止开采石油不合理，可以节能减排提高能源的利用率或使用新能源；水电站也有其不利的一面，如生态环境等会受影响；天然气属于不可再生能源，因此选项B正确，选项A、C、D均不正确。‎ ‎3．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。‎ ‎4．A　太阳能电池板将太阳能转化为电能，故A选项正确；“小风扇”是利用风力带动发电机转动，将机械能转化为电能，故B、C选项错误；蓄电池在放电（使用）的过程中将化学能转化为电能，故D选项错误。‎ ‎5．B　超导材料是指当温度降到很低时，电阻变为零的材料，用超导材料做远距离输电导线，可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。电饭锅是利用电流的热效应来工作的，如果电阻变为零，电饭锅就不能工作了，所以超导材料不能用于电饭锅。因此选项B的描述是错误的。‎ ‎6．解析：太阳能来源广泛，取之不尽，用之不竭，会成为今后的理想能源；而大量耗用木柴会造成水土流失和沙漠化。‎ 答案：太阳能　木柴 ‎7．解析：人类目前获取核能的途径有两种：一是重原子核的裂变，二是轻原子核的聚变，重原子核的裂变需要用中子轰击原子核，发生链式反应，产生巨大的能量，根据题中提供的等量关系可知‎1 kg铀全部裂变释放的能量至少为：Q＝mq＝2×‎106 kg×3×109 J/kg＝6×1015 J。‎ 答案：聚变　中子　6×1015‎ ‎8．解析：风能能够源源不断地产生，属于可再生能源，根据燃料燃烧放出热量的公式Q＝mq可得m＝＝＝‎240 kg。‎ 答案：可再生　240‎ ‎9．解析：（1）节约的电能是W＝Pt＝（0.06 kW－0.011 kW）×3×4×3.5×106 h≈2×106 kW·h 按每节约1 kW·h电能少消耗‎0.4 kg煤计算，总共少消耗的煤为：‎ m＝2×106 kW·h×‎0.4 kg/（kW·h）＝8×‎‎105 kg 产生的二氧化碳为：‎ m＝2×106 kW·h×‎0.5 m3‎/（kW·h）×‎2 kg/m3＝2×‎‎106 kg ‎（2）通过计算可看出，节约能源是多么重要，因此在日常生活中应该做到人走灯灭、尽量不使用电器处于待机状态、使用节能灯具、夏天将空调的温度适当调高等。‎ 答案：（1）约2×106 kW·h　约8×‎105 kg　约2×‎‎106 kg ‎（2）夏天开空调时将温度提高‎1 ℃‎（只要建议合理均可）‎ ‎ ）‎