中考物理能源与可持续发展2

一、复习要点
（一）、能源家族
1、能源
凡是能提供能量的物质资源，都可以叫做能源。

2、化石能源
煤、石油、天然气称为化石能源。

3、一次能源
可以从自然界直接获取的能源是一次能源。

如柴草、煤、石油、天然气、太阳能、水能等。

4、二次能源
无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗，由一次能源直接或间接转化而来的能源是二次能源。

如电力、蒸汽、焦炭、煤气等。

区别一次能源和二次能源的关键是看其是否经过加工转换。

5、生物质能
由生命物质提供的能量称为生物质能。

6、不可再生能源
不可能在短期间内从自然界得到补充的能源叫做不可再生能源。

如化石燃料（煤、石油和天然气），核裂变燃料。

7、可再生能源
可以从自然界里源源不断地得到的能源叫可再生能源。

如水能、风能、生物质能、地热能、潮汐能。

（二）、核能
1、核能
原子核分裂或聚合时释放的巨大能量叫做核能。

2、裂变
用中子轰击较大原子核，使其分裂成两个中等大小的原子核并释放出巨大能量的现像叫做裂变。

应用：原子弹、核电站。

3、链式反应
原子核发生裂变时，裂变自行持续下去的现象叫做链式反应。

4、聚变
质量很小的原子核在超高温下结合成新的原子核，释放出更大的核能叫做聚变，也称为热核反应。

应用：氢弹、太阳。

5、核能的优缺点
优点：清洁、无污染、产生能量巨大。

缺点：有可能带来放射性污染。

（三）、太阳能
1、太阳的结构
太阳的结构主要包括：太阳核心、辐射层、对流层和太阳大气。

2、太阳能的优缺点
优点：①太阳能十分巨大；②太阳能供应时间长久；③太阳能分布广阔、获取方便、无需挖掘、开采和运输；④太阳能安全、无污染。

缺点：太阳能的辐射功率分散、不稳定；目前转换效率还较低。

3、利用方式：光热转换------太阳灶、太阳能热水器；光电转换------太阳能电池；光化转换------绿色植物.
（四）能源革命
1、三次能源革命：
第一次能源革命：钻木取火。

第二次能源革命：蒸汽机的发明。

第三次能源革命：可控核能利用。

2、能量转移和转化的方向性
能量的转移和转化都是有方向性的，能量的利用是有条件的，也是有代价的，并不是什么能量都可利用。

（五）、能源与可持续发展
1、能源消耗时对环境的影响
①空气污染；②产生废物；③有害物质；④水土流失及沙漠化。

2、人类未来的理想能源
①必须足够丰富，可以保证长期使用；②必须足够便宜，可以保证多数人用得起；③相关技术必须成熟，可以保证大规模使用；④必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。

二、重难点例题分析
例 1、将下列给出的各种能源进行分类，并写明分类依据。

煤、木柴、石油、太阳能、电能、核能、潮汐能、地热能、风能。

划分依据：_____________________________________
分类：（1）_____________________________________
（2）_____________________________________
解析：本题是一道开放性试题，只要分类合理就行。

解答：划分依据：一次能源和二次能源
分类：（1）一次能源：煤、木柴、石油、太阳能、核能、潮汐能、地热能、风能。

（2）二次能源：电能
例 2、下列关于核能的说法正确的是（）
A．物质是由原子构成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能
B．到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变
C．原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成的
D．自然界只有在人为的条件下才会发生裂变和聚变
解析：核能是人们在近几十年里发现和利用的新能源。

虽然各种物质的原子里都有原子核，但在通常情况下并不能释放能量．只有当原子核发生改变──裂变和聚变时才伴随巨大的能量变化，可见选项A错误、选项B正确。

原子弹则是利用裂变的链式反应中能在极短的时间内释放出巨大能量的原理制成的，而氢弹则是利用轻核的聚变制成的，则选项C是错误的。

自然界除了人为的聚变外，太阳和许多恒星内部都进行着大规模的聚变反映，并以光和热的形式将核能辐射出来，则选项D也是错误的。

解答：选B
例3、关于能源的利用和节能，下列说法正确的是（）
A．根据能量的守恒定律，能源的利用率应该是100%
B．由于能量不会消灭，也不会创生，总是守恒的，所以节约能源意义不大
C．节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关
D．在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失掉
解析：本题的考查涉及到能量转化的基本规律和可持续发展问题。

能源的使用在任何情况下都不可能达到理想状态，做到没有任何损失，虽遵从能量守恒定律，但它指的是损失部分和被利用部分总和与原来能源总量相等，所以选项A错；根据能量转化的规律，能量在转化时，在遵循能量转化和守恒定律的同时，能量的转化和转移还具有方向性。

在利用能源的
过程中总会有一部分能量转化成热散失在周围环境中，这些能量虽然还在自然界中，但却无法转化为其他形式的能，因而很难或无法再利用。

所以，能量经转化后，可利用的能，只可能减少，不可能增加，因此节能的意义重大；同时，只有节能意识是不够的，必须利用科技进步提高能源利用率，不断开发新能源，以满足人类社会可持续发展的需要。

所以选项B、C错。

解答：选D
例4、育才中学九（1）班的物理课外探究小组对“吸收太阳能与表面颜色之间的关系”进行了实验研究：在黑色塑料袋和白色塑料袋内装入同样质量的水，插入温度计后系好，放在阳光下暴晒，每隔相同的时间，读出温度计的示数。

数据记录如下：
（1）他们在实验中采用的科学方法是________；
（2）分析上表的实验数据，得出的结论是：________________________________。

（3）由此可知，太阳能热水器的集热管内表面颜色以_____色为宜，夏天应穿____（选填“浅”或“深”）颜色的衣服。

解析：设计的实验方案明显运用了控制变量法。

由表中数据可知，黑色表面的物体吸热本领强。

利用太阳能热水器是为了是为了加热水箱中的水，所以太阳能热水器的集热管内表面颜色以黑色为宜。

夏天气温高，应穿浅颜色的衣服。

解答：（1）控制变量法。

（2）黑色表面的物体吸热本领强。

（3）黑浅
例5、杨洋同学家原来是用液化石油气烧水的(每天至少用65℃的热水100kg)，参加“探究性学习”活动后，在老师的指导和同学们的帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器.这台热水器6月份平均每天可将100kg水从15℃升高到65℃.
(1)若液化石油气的热值为8.0×107J/kg，改用太阳能热水器后，6月份平均每天可节约液化石油气多少千克？（液化石油气燃烧放热的70%被水吸收）
来自太阳辐射的能量
新能源 可再生 能源 (2)使用太阳能热水器比使用燃料烧水，除了节约能源外，还有哪些优点？(至少写出两点)
解析：先根据热量的计算公式求出水所需吸收的热量，然后根据效率和热值算出所需燃烧的液化石油气的质量，即为节约的液化石油气．
解： (1)水的质量：m=100kg
水的比热容：C=4.2×103
J/(kg ·℃)
水升高的温度：△t=65℃-15℃=50℃
水吸收的热量：Q 吸=Cm △t =4.2×103J/(kg ·℃)×100kg ×50℃ =2.1×107J
液化石油气的热值为q=8.0×107J/kg 液化石油气燃烧放出的热量：Q 放=0070吸
Q =00570101.2J ⨯=3×105J 平均每天节约液化石油气的质量：M=q Q 放=J/kg
108.0J 10375⨯⨯= =0.375kg (2)优点有：①无污染 ②安全 ③光能取之不尽
说明：此问答案多种，只要回答合理均正确。

三、综合练习
1、下列能源中，既是一次能源又是可再生能源的是
A.核能
B.柴草
C.煤
D.风能 2、出行是人们工作、生活必不可少的环节，出行的工具多种多样，使用的能源也不尽相同。

自行车、电动自行车和燃油汽车所消耗能量的类型分别是（ ）
①生物质能 ②核能 ③电能 ④太阳能 ⑤化学能
A 、①③⑤
B 、①④⑤
C 、①②③
D 、①③④
3、（09年江西省基础教育课改实验区）研究能源利用，实现可持续发展已成为21世纪世界各国共同的任务.能源按不同的分类方式可进行不同分
类.下列四组能源中，能归入图17-1所示阴影部分的一组是
（ ）
A ．煤炭、地热能、沼气
B ．太阳能、风能、海洋能
C ．水能、木柴、天然气
D．石油、海洋能、核能
4、下列关于节约能源的说法中，错误的是（）图17-1
A.提高能源利用率节约能源，离不开科技进步
B.充分利用余热和减少有害摩擦可节约能源
C.减少能量转化的中间环节可节约能源
D.由于能量是守恒的，所以节约能源是毫无意义的事情
5、下列关于能量的转移过程正确的是
A.草→太阳→兔子吃草→人吃兔子
B.太阳→树木→钻木取火→用火烤食
C.太阳→电能→风能→电灯发光
D.太阳→汽油→石油→汽车载货
6、（09年福建省安溪县）下列能源中，属于不可再生能源的一组是（）
①煤②核燃料③水能④石油
A．①②③； B．①②④； C．①③④； D．②③④。

7、（09年茂名市）如图17-2所示为核电站发电流程图。

下列说法不正确的是（）
图17-2 图17-3 A．核能是不可再生能源 B．蒸汽轮机的效率总是小于1
C．蒸汽轮机将核能转化为机械能 D．发电机将机械能转化为电能
8、（09年株洲市）市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子（如图17-3所示）。

在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。

该装置的能量转化情况是 A．太阳能→电能→机械 B．太阳能→机械能→电能
C．电能→太阳能→机械能D．机械能→太阳能→电能
9、原子弹和核电站的根本区别是( )
A.原子弹利用核裂变,核电站利用核聚变
B.原子弹利用核聚变,核电站利用核裂变
C.原子弹对裂变的链式反应不加控制,核电站控制裂变的链式反应速度
D.原子弹对聚变的链式反应不加控制,核电站控制聚变的链式反应速度
10、关于太阳能的转化，下列说法中错误的是 ( )
A．太阳能可转化为风能和水能 B．太阳能可转化为动植物的化学能 C．太阳能可转化为核能和地热能 D．太阳能可转化为物体的内能
11、为减轻大气污染，下列措施中错误的是( )
A. B.
C. D.
12、植物吸收太阳光进行光合作用，在这过程中是能转化为能；太阳电池可以将能转化为能.今天，我们利用化石燃料获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的能.
13、我国将于2006年1月1日开始实施《可再生能源法》。

这部法律不仅向人们显示了可再生能源对于未来社会生活的重大意义，同时，也为可再生能源未来的发展指出了更明确的方向。

（1）目前我国常用的能源有煤炭、石油、天然气、风能、水能、核燃料、太阳能等，其中属于可再生能源的是______________________________。

（2）与不可再生能源相比，可再生能源的主要优点是（只要写1条）：______________ _________________________ 。

14、人类物质文明和精神文明不断增长，能源消耗也急剧增长，如图17—4所示。

①看图后，说说你最担心的问题。

②要解决你最担心的问题，一方面谈谈在日常生活中你应该怎么做（至少说两点），另一方面说说你有什么设想（说出一点即可）？
图17—4
15、如图17—5是一同学在拍摄的一家化工厂的外景，从这张图中你可以得到哪些信息？
图17—5
16、请列举两例说明能量转化后虽然没有消失，但转化后的能量却无法再利用。

17、当你放学回家，打开厨房门时忽然闻到一股煤气味，你应该怎么办？不应该怎样？
18、汽车是常见的交通工具。

它在给人们带来交通便利的同时，也带来了环境污染、交通安全等一些社会问题。

现请运用所学的物理知识解决下列问题：
（1）汽车里的燃料燃烧排放的尾气既污染环境，又会引起热岛效应。

请你设想可以采用哪些新型能源来解决这个问题并说出它的优点。

（要求写出一种）
（2）为了减少交通安全事故发生，可以采用哪些有效措施？请你提出设想和建议（要求写出两条）
19、（09福州）请仔细阅读下文，并回答文后问题。

福州打造海西“多电型”能源基地
据2009年5月21日《福州晚报》报道，随着海交会开幕和一系列能源项目的开工建设，多种能源互补的能源发展和保障体系已使福州能源建设走在海西前头。

不久的将来，我市公交车将用上天然气做燃料，这种清洁能源能有效减少空气污染。

随着红庙岭垃圾发电厂的建设，节能环保、替代型能源有了新的突破，目前焚烧1吨垃圾能发电220kW·h，可供普通家庭使用一个月。

沿海的长乐、连江、福清、罗源已建和在建的多个火力发电厂，极大地满足了福州用电需求。

平潭、福清、长乐的风力资源相当丰富，风
力发电已成为海岛平潭重要的获取电能方式之一。

福清核电站规划装机容量600万kW，它的建成必将大大缓解煤电使用的压力，与火力发电相比，核能发电只需消耗很少的核燃料，就能产生大量的电能。

（1）公交车使用天然气做燃料的好处是。

文中涉及的节能环保、变废为宝的方法是利用发电。

（2）风力发电是将能转化为电能。

与火力发电相比，核能发电的优点是。

20、你听说过“乙醇汽油吗”？
有这样一则报道：一个美国农民面对自己家里堆积如山的玉米愁容满面：玉米既售价低廉而且销路不好。

他梦想着怎样将这些有着黄金一样颜色的东西变成真正的黄金？他不顾大家都讥笑他异想天开，专程为他的“异想天开”去请教了一位科学家。

这位科学家既同情他也对他的“异想天开”很感兴趣。

经过一段时间的研究和考察，这位科学家开发出了“乙醇汽油”，即用玉米生产乙醇，然后以一定比例与汽油混合，就可以供汽车等作为能源使用。

石油被称为“液体黄金”，但是使用传统能源所带来的环境问题以及能源危机正越来越严重地困扰着人类。

所以“乙醇汽油”的开发和利用或许能给人类开发新的能源带来一种新的途径。

请你根据上述材料和所学知识分析回答下列问题：
(1)乙醇燃烧的过程是能转化为热能的过程．理论上，完全燃烧28g乙醇可以产生8.4×105J的热量，如果这些热量完全被水吸收，在1标准大气压下，可以将 kg 20℃的水加热到沸腾。

（水的比热容:4.2×103J/kg·o C）
(2)按照能源的分类，乙醇汽油属于能源，使用乙醇汽油作为能源，与使用传统汽油、柴油等相比具有明显的好处，请你说出一点：．
(3)请你结合上述事例，谈谈我们在学习中应该具有什么样的精神？
21、如图17—6所示，简易太阳能热水器受光面积1.2m2，内装80kg水，太阳每分钟辐射到1m2面积上的热量是7.56×104J，如果60％的热量被水吸收，问：
⑴太阳能热水器内壁为什么涂成黑色？
⑵20℃的水晒3h后水温达多℃？
⑶煤气的热值是4.2×107J/kg，若煤气灶的效率为40％烧热（达到⑵中水的末温）这
些水需燃烧多少煤气？
图17—6
22、有一款太阳能热水器；铭牌上的部分参数如表所示。

将它安装在阳光充足的水平台面上，并装满水。

（1）若它的底部支架与水平台面的接触面积为0.3m 2，
求它对台面的压力和压强。

（取g ＝10N/kg ）
（2）江汉平原（晴天）平均每平方米的面积上，每小时接收的
太阳能约为2.8×106J 。

若该热水器接受太阳能的有效面积为1.5m 2，每天日照时间按8h 计算，则它一天中接收的太阳能（E ）约为多少？若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使水温升高多少？
（3）若该热水器一天中接收的太阳能，由燃烧煤气（热值q ＝4.2×107J/kg ）来获得，则需要完全燃烧多少千克煤气？
（4）请你：
①从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发利用太阳能的两点主要理由；
②说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难（可从自然因素或技术因素等方面思考）。

能源与可持续发展参考答案
1、D
2、A
3、B
4、D
5、B
6、B
7、C
8、A
9、C 10、C 11、D
12、太阳;化学;太阳;电;太阳
13、风能、水能、太阳能可以从自然界里源源不断的得到
14、①会出现能源危机
②节约用电，节约用水开发利用新能源
15、燃料燃烧不完全；烟气带走大量热，造成能量损失；烟气污染大气
16、电能在白炽灯中转化为内能，再转化为光能，有一部分内能要损失掉
燃料在内燃机里燃烧，化学能转化为内能，推动活塞做功后，废气的温度还很高，但无法利用
17、要关掉煤气法门，要打开门窗通风换气。

不要点火，不要开电器。

18、（1）可以用液化气，优点是排放尾气少
可以用太阳能，优点是卫生、节能、无污染
可以用蓄电池，优点是不会排放尾气
（2）限速、限重、保持车距等
19、（1）能有效减少空气污染 垃圾
（2）机械（或风） 只需消耗很少的核燃料，就能产生大量的电能
20、(1) 化学 ； 2.5
(2) 新（或二次、可再生） ； 可再生、污染少
(3)大胆想象；勇于实践；勤学好问……
21、解析：解答本题首先要清楚什么颜色对太阳的吸收强，其次热量的计算
0()Q cm T T =-吸要熟悉，Q 吸的来源要清楚，
再次要明确热平衡方程Q Q η=吸放及其计算。

解：⑴黑色表面对太阳辐射的吸收强，所以太阳能热水器内壁要涂成黑色。

⑵简易太阳能热水器3h 得到太阳的辐射热量：
24271.2360min 7.5610/(min) 1.6310Q m J m J =⨯⨯⨯⨯=⨯吸
由热平衡方程Q Q η=吸放以及0()Q cm T T =-吸得：
7103160% 1.63102049.280 4.210/()
Q J T T C C cm kg J kg C η⨯⨯=+=+︒=︒⨯⨯︒放
⑶727260% 1.63100.58340% 4.210/Q J m kg q J kg
η⨯⨯===⨯⨯吸 22、解析：太阳能具有取之不尽，用之不竭，清洁无污染等诸多优点，深受人们的青睐。

在能源问题日益突出的今天，如何有效地利用太阳能自然成了中考关注的热点。

读表可知，这款太阳能热水器自身质量为40kg ，水容量为80L ＝0.08m 3，装满水时水的质量为：
m ＝ρV ＝103kg/m 3×0.08m 3＝80kg
热水器的总质量为： m 总=40kg ＋80kg ＝120kg
总重力为G ＝m g 总＝120kg ×10N/kg ＝1200N
太阳能热水器装满水后对台面的压力为：F＝G＝1200N
压强为p
F
S
N
m
Pa ===
1200
03
4000
2
.。

（2）由泰州地区平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×106J，可计算出有效面积为1.5m2的太阳能热水器一天（8h）吸收的太阳能为：
E＝2.8×106J/（m2·h）×1.5m2×8h
＝3.36×107J
Q吸＝60%E＝60%×3.36×107J＝2.016×107J
∆t
Q
cm
J
J kg kg
===吸
×
×·℃×
℃
201610
421080
60
7
3
.
./()
（3）需燃烧煤气的质量为：
m
Q
q
E
q
J
J kg
kg ====
33610
4210
08
7
7
.
./
.
×
×
（4）大力开发和利用太阳能，一方面可以减少化石类能源的使用，另一方面可以减小环境污染。

当前利用太阳能所面临的主要困难，一是受天气的影响，二是能量转换效率低。