能源及其应用(课件)高二物理(沪科版2020上海必修第三册)

答案 B
三、如何开发和利用新能源
从环境保护和发展的可持续性来看，石油、煤和天然气等燃料， 不仅储存量有限，而且石油、煤等燃料在应用时会排放大量有害气体， 引起温室效应和大气污染。而太阳能、水能、风能等具有可再生、无 污染等特点。科学家们一直在研究和开发这些“清洁能源”，同时还在 发展和利用核能。
1.水能 水力发电是利用水能的主要方面。一般需筑坝拦截江河水流或 蓄水成水库，水流自上而下冲击安装在坝底的发电机组发电。可见 水力发电的能源乃是上游水的势能。归根结底，能量来自太阳。
4.核能 核能是一种重要的新能源。我国核电工业历经艰辛，已具一定规模。 其中秦山核电站(如图)是中国自行设计、建造和运营管理的第一座 30 万千瓦压水堆核电站，地处浙江省嘉兴市海盐县。秦山核电站采用目 前世界上技术成熟的压水堆，核岛内采用燃料包壳、压力壳和安全壳3 道屏障，能承受极限事故引起的高压、高温和各种自然灾害等异常情 况。秦山核电基地经过多次扩建，9台机组的总装机容量达到650多万 千瓦，年发电量约500亿千瓦.时，成为国内核电机组数量最多、堆型最 丰富、装机容量最大的核电基地。
太阳能既便捷又环保。阳光普照大地、无需开采运输，可直接利用，
且清洁无污染。同时，太阳能既量大又长久。每年照射到地球表面的 太阳能相当于130万亿吨煤，其总量属当今世界最大能源。科学家认为 太阳寿命仍有约50亿年，因此，太阳能可谓取之不尽、用之不竭。
我国太阳能发电技术走在世界前列，已成为世界最大的太阳能发电 国。
（1）一次能源：是指直接取自然界，未经加工转化的能源，如太阳能、 风能、地热能、核能、潮汐能...
特点：自然形成，未经加工
（2）二次能源：是指由一次能源加工转化而成的能源产品，如焦炭、木 炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能...
特点：由一次能源经加工转换而成
2、按其形成和来源分类： （1）来自太阳辐射的能量，如：太阳能、煤、石油、天然气、 水能、风能、生物能等。 （2）来自地球内部的能量，如：核能、地热能。 （3）天体引力能，如：潮汐能。
解析 由于太阳能电站在地球同步轨道上，所以太阳能电站相对于地 面是静止的，故以地面接收站为参考系，太阳能电站是静止的，故D 选项错误。
答案 D
例4 (多选)下列说法中正确的是( ) A.能量只是以势能和动能两种形式存在 B.能量只是存在于具有一定高度或运动状态的物体中 C.任何物质均具有能量 D.能量存在形式多种多样，且不同形式之间可以相互转化，并且转化 过程中总能量是守恒的
能量不仅普遍存在，而且无时无刻不在 发挥作用。
一、什么是能源？
能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。能源是 能提供多种形式、可以相互转换的能量的源泉。人类利用的能源有太 阳、草木、风、水、煤、石油、天然气等。
太阳能
风能
地热能
核能
潮汐能
煤
石油
天然气
二、能源如何分类？
1、按形成或转换特点分
2.风能. 风力发电是利用风能的最重要的方面。风力发电就是把风的动能转
化为电能。如图所示的上海市东海大桥10万千瓦风电场是中国第一个 国家海上风电示范项目。该项目位于上海市浦东新区临港新城至洋山 深水港的东海大桥两侧，海上风电机组全部是我国自主研发。每年为 国家节约燃煤几十万吨，减排大量二氧化碳。
解析 铁块不能直接给人类生活提供能量，所以A选项不符合题意；花岗 石不能向自然界提供能量，所以B选项不符合题意；人类可以利用太阳能 发电、取热，为人类提供生活能量，所以C选项符合题意；沙漠中的沙不 能直接给人类生活提供能量，所以D选项不符合题意；故选C。
答案 C
例3 目前，科学家正在研究太空电站，即地球同步轨道上的太阳能电站， 其示意图如图所示。下列说法中错误的是( ) A.太阳能来自太阳内部的核聚变 B.太阳能收集板将太阳能转化为电能 C.利用微波传输，实现了“无缆输电” D.以地面接收站为参考系，太阳能电站是运动的
谢君一赏
特点
自然形成，未经加工
由一次能源经加工转换 而成
已大规模正常使用 正在开发，或有新的利 用方式 可循环使用、不断补充
短期内无法转换获得 对环境基本上没有污染 会严重污染环境
举例
太阳能、风能、地热能、核能、 潮汐能
焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒 精、汽油、电能 煤、石油、天然气、水能 太阳能、核能、地热能、海洋能 、沼气、风能 水能、风能、生物质能、地热能
风能也是太阳能的一种转化形式。太阳辐射造成地球表面各部分 受热不均匀，引起大气层中气压分布不均匀，从而形成风。风力发电 不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染，但存在风能转换效率 偏低的发展瓶颈。风能作为一. 种清洁的可再生能源，越来越受到世 界各国的重视。
3.太阳能 太阳能的利用有光热转换和光电转换，光伏发电是一种 新兴的可再生能源，是太阳能利用的重要方面。光伏的含义 是利用半导体技术直接将太阳的光能转换成电能(称为光伏 效应)输出，相应的发电元件称为太阳能电池或光伏电池。 简单的光伏电池可为手表、计算器、路灯(如图)提供能源， 较复杂的光伏发电系统把光能转换成电能并实时输送上电网。 我国太阳能光伏发电潜力巨大，到2030年光伏装机容量将达 1亿千瓦，年发电量可达1 300亿千瓦时。
核能的能量释放速度极快;并且核燃料的能量密度比传统化 石燃料高几百万倍，因此核电厂所需的燃料体积小，运输储存 都很方便。如果对核能有正确的认识，安全生产，核能也会和 其他新能源一样为人类发展提供强有力的能量保障。
核裂变 1939年，物理学家发现用中子轰击铀核时铀核分裂成几个其他 原子核，同时释放出能量。较重的原子核分裂成几个较轻的原子 核的过程叫做核裂变(如图)。一个铀235核裂变可释放约200MeV 能量(eV是能量单位，称为“电子伏特”，1eV= 1.6×1019J,1MeV=106eV)。若有足够数量的铀核裂变且能持续进行，那么， 所释放的能量就能为人类所用。
5、按利用技术分
（1）常规能源：煤、石油、天然气、水能... 特点：已大规模正常使用
（2）新能源：太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能... 特点：正在开发，或有新的利用方式
总结
分类方法 按形成或转
换特点
按利用技术
按可否再生 按对环境污
染情况Leabharlann 能源分类名称一次能源
二次能源 常规能源 新能源 可再生能源 不可再生能源 清洁能源 污染能源
煤、石油、天然气、核燃料 太阳能、海洋能、风能、水能
化石燃料(煤、石油)
例1 印度洋海底发生强烈地震，引发的海啸破坏性极强，造成几十万人
死亡和无数财产损失……海啸之所以有这样大的破坏性，是因为海啸
时海水具有很大的( )
A.内能
B.重力势能
C.弹性势能
D.机械能
答案 D
例2 下列物质是能源的是( )
第十二章 能源与可持续发展
12.1能源及其应用
【学习目标】
1.知道什么是能源. 2.知道能源的分类方法. 3.能清楚新能源的利用和开发方法.
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自然界中能量无所不在，但其表现形式又是多种多样的。以路上 跑的汽车为例：新能源公交车内部电池中贮存着电能，电能转化为声 能、光能、机械能等能量形式。汽车行驶，具有动能；打开车灯照亮 道路，这是光能的作用；鸣响喇叭，声波在空气中传播，是声能的表 现。另外，自然界还有核能、势能、生物质能等。正是由于在这个世 界上到处有能量存在，而且这些能量还可以 相互转化，才使得我们这个世界绚丽多彩， 充满了生机和活力。
核聚变 若干个较轻的原子核也可以结合成一个较重的原子核，同时释放出 巨大能量，这样的过程称为核聚变。太阳能就来源于太阳内部氢的 核聚变。氢弹也是依靠核聚变释放出巨大的能量，是不可控核聚变。 可控核聚变是未来人类能源的理想来源，相比核裂变，核聚变的放 射性污染等环境问题少很多。如氘和氚的核聚变反应，其原料可直 接取自地球上储量巨大的海水。目前科学家们正在攻克可控核聚变 问题。中国科学院合肥物质科学研究院研制的世界上第一个非圆截 面全超导托卡马克装置，即可控核聚变反应装置，被叫做“东方超环”， 也被称为“人造小太阳”，2019 年已实现在1×108˚C条件下运行10s。
答案 CD
例5 下列能源中，属于二次能源的是( )
A.煤
B.汽油
C.太阳能
D.石油
解析 所谓一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能
量和资源，它包括：原煤、原油、天然气、核能、太阳能、水能、风
能、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等。由一次能 源经过加工转换以后得到的能源产品，称为二次能源，例如：电能、 蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和 焦炭等等，故A、C、D错误，B正确。
如图，我国三峡水电站位于湖北省宜昌市三斗坪镇境内，总装机 容量达到2240万千瓦，是我国最大的水力发电站和清洁能源生产基 地。三峡水电站通过华东电网保障了，上海市巨大的用电量。三峡 工程是一项极具综合效益的水利工程，集发电、防洪、航运、供水 灌溉等多种效益于一体。
水能不仅可再生，而且成本低、效率高。许多国家在规划电力工 业时也往往优先发展水电。
3、按可否再生分 （1）可再生能源：水能、风能、生物质能、地热能... 特点：可循环使用、不断补充 （2）不可再生能源：煤、石油、天然气、核燃料... 特点：短期内无法转换获得
4、按对环境污染情况分 （1）清洁能源：太阳能、海洋能、风能、水能... 特点：对环境基本上没污染
（2）污染能源：化石燃料（煤、石油、天然气） 特点：会严重污染环境