[冲刺复习]2012高二物理学案3.5能源与可持续发展、3.6研究性学习能源的开发利用与环境保护(粤教版选修3-3

3.5 能源与可持续发展、3.6 研究性学习能源的开发利用
与环境保护学案（粤教版选修3-3）
1．人类消耗的能量主要来自________、________、__________等物质，人们把这些物质叫做常规能源．大量消耗常规能源产生的大气污染对全球气候和生态环境系统产生的影响，最为突出的是____________和________．
2．温室效应是人类过多地排放____________，干扰了地球的热量平衡造成的，温室效应会导致全球变暖进而会引起______________、____________和____________，控制全球变暖的对策是通过________________，控制____________的过量排放．具体实施时可以从以下两方面进行：(1)____________________．(2)________________．
3．人为排放的____________和______________是酸雨形成的根本原因．这些污染物主要来自燃烧________的煤炭以及机动车排放的废气．酸雨有“空中死神”之称，危害极大，它影响人的________，危害______________，使土壤________和贫瘠，腐蚀建筑物和艺术品．酸雨的防治措施：(1)健全法规，强化管理，____________.(2)发展清洁煤技术，减少燃烧过程________的排放．(3)通过改造发动机，安装汽车尾气净化器，用无铅汽油代替含铅汽油等手段，控制____________的排放．
4．能量不仅有“量”的问题，而且有“________”上的差别．根据热力学第二定律，自然界中的宏观过程是有____________．能量在转化过程中，能量的可利用程度是逐渐
____________，这种能量可利用程度降低的现象称为____________．
5．下列供热方式最有利于环境保护的是( )
A．用煤做燃料供热
B．用石油做燃料供热
C．用天然气或煤气做燃料供热
D．用太阳灶供热
6．能源利用的过程实质上是( )
A．能量的消失过程
B．能量的创造过程
C．能量的转化和转移过程
D．能量的转化、传递并且逐渐消失的过程
7．下列属于新型能源，又是可再生能源的是( )
A．太阳能B．石油C．天然气D．核能
【概念规律练】
知识点一能源与环境
1．(双选)以下说法正确的是( )
A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
B．汽油是一种清洁能源
C．水能是可再生能源
D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的
2．(双选)关于“温室效应”，下列说法正确的是( )
A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”
B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”
C．“温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化
D．“温室效应”使得土壤酸化
知识点二能量降退与节约能源
3．(双选)下面关于能源的说法中正确的是( )
A．能源是取之不尽，用之不竭的
B．能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等
C．大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源
D．核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大
4．下列说法正确的是( )
A．甲物体自发传递热量给乙物体，说明甲物体的内能比乙物体多
B．热机的效率从原理上讲可达100%
C．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的
D．以上说法均不正确
知识点三新能源
5．太阳热水器是利用太阳能来加热水的设备，在我国城乡许多屋顶上都可以看到．太阳单位时间直射到地面单位面积的能量为E0＝7×103 J/(m2·s)．某热水器的聚热面积S＝2 m2，若每天相当于太阳直射的时间为t＝4 h，太阳能的20%转化为水的内能，计算这个热水器最多能使m＝500 kg的水温度升高多少？
6．某地的平均风速为5 m/s，已知空气密度是1.2 kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12 m的圆面，如果这个风车能将此圆内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机的功率是多少？(结果保留两位有效数字)
参考答案
课前预习练
1．煤石油天然气温室效应酸雨
2．二氧化碳海平面上升气候变化疾病增多调整能源结构二氧化碳提高能源利用率开发新能源
3．二氧化硫氮氧化合物含硫健康生态系统酸化
控制排放SO2汽车尾气
4．质方向性的降低的能量降退
5．D [煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能．但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含有粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质污染了大气．而太阳能是一种无污染的能源，应大为推广．故选D.]
6．C [能源利用的过程是做功或热传递的过程，前者是能量的转化，后者是能量的转移．] 7．A
课堂探究练
1．AC [煤、石油、天然气等是动植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，A对；汽油燃烧会导致有毒气体的生成，B错；水能是可再生能源，C对；煤、石油等存量是有限的，是不可再生能源，D错．]
方法总结明确不同能源的定义及实际使用过程中能量的转化，是分析本题的关键．2．BC [“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水向河流倒灌、耕地盐碱化等，故B、C选项正确．]
3．BC [尽管能量守恒，但降退的的内能无法重新收集利用，所以能源是有限的，特别是常
规能源，故选项A 错，B 对；常规能源的利用比核能的利用对环境的影响大，故选项C 对，D 错．]
4．D [自发地进行热传递的条件是必须存在温度差，而不是内能差．甲物体传递热量给乙物体，说明甲物体的温度比乙物体高，故A 项错．
由热力学第二定律：“不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．”可知，任何热机的机械效率都不可能达到100%，因此，B 项错．
关于“能源危机”必须明白两点：(1)能源是提供能量的资源，如煤、石油等；(2)人们在消耗能源时，放出的热量，有的转化为内能，有的转化为机械能，但最终基本上都转化成了内能，人们无法把这些内能收集起来再利用(能量降退)，而可供利用的能源是有限的，也不可能再生(或短时间内不可再生)．因此，“能源危机”并非说明能量不守恒，所以C 项错．] 方法总结 (1)能量降退从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．
(2)能量降退虽然不会使能的总量减少，却会导致能量品质的降低，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大有用的形式．煤、石油、天然气等能源储存着高品质的能量，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能．
(3)能量虽然不会减少但能源会越来越少，所以要节约能源．
5．19.2℃
解析 根据题意可知，一天当中被热水器吸收且转化为水的内能的太阳能为：Q ＝E 0·S ·t ·20%，这部分能量就等于被水吸收的能量Q 吸＝cm Δt .
每天被太阳能热水器吸收的太阳能：
E ＝E 0·S ·t ①
水吸收的热量：Q 吸＝cm Δt ②
E ·20%＝Q 吸③
联立①②③式代入数据得：Δt ＝19.2℃.
所以这个热水器最多能使500 kg 的水温度升高19.2℃.
方法总结 解题时应明确在能量的转化和转移过程中，能量的总量保持不变．
6．3.4 kW
解析 首先可以求出在时间t 内作用于风车的气流的质量为m ＝πr 2v tρ，这些气流的动能为12
m v 2，转变的电能为E ＝12
m v 2×10%，故风车带动的发电机的功率为 P ＝E t ＝12
πr 2ρv 3×10%， 代入数据解得P ＝3.4 kW.
方法总结 本题是新型能源风能发电的模型，考查了动能、功率、能的转化等知识．计算过程中要注意构建正确的气流柱体模型，理清各物理量间的关系，利用能的转化与守恒定律正确分析该题．。