《第六節(jié) 能源和可持續(xù)發(fā)展 新課標 人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第六節(jié) 能源和可持續(xù)發(fā)展 新課標 人教版（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第六節(jié) 能源和可持續(xù)發(fā)展 【指路問津】 （1）什么是能量耗散？大多數(shù)情況下其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，都是自發(fā)的不可逆過程，這是為什么？ （2）我國正在開發(fā)哪些新能源？其中最具有發(fā)展前途的能源是哪些？ 【典型例題】 1．熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散的現(xiàn)象．所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過程中無法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列關(guān)于能量耗散的說法中正確的是 A．能量耗散說明能量不守恒 B．能量耗散不符合熱力學第二定律 C．能量耗散過程中能量仍守恒 D．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有的方向性 [精與解] 所謂能量耗散并不會使總能量減

2、少，但能量將從高度有用的形式降為不大可用的形式。能量耗散過程中能量仍然守恒。所以A錯C對。能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有的方向性，熱力學第二定律已經(jīng)指出了能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有方向性，從微觀的角度看是大量分子運動有序向無序的變化過程。所以B錯D正確。 總裝機數(shù)(臺) 26 電 總裝機容量(kw) 1.820×107 站 年平均發(fā)電量(kW·h) 8.468×1010 萬噸級雙線5級船閘(座) 1 通 航 3000噸級單線垂直升船機(座) 1 年單向通船能力(總噸數(shù))(t) 5×107 2．長江三峽工程位于長江西陵峽中段,壩

3、址在湖北省宜昌市三斗坪.三峽工程是一座具有防洪、發(fā)電、航運及養(yǎng)殖和供水巨大綜合利用效益的特大型水利水電工程，長江三峽具有豐富的水利資源，其主要數(shù)據(jù)如表1、表2所示。 表1 表2 壩高(m) 185 大 壩長(m) 2335 壩 最大蓄水位(m) 175 總庫容量(m3) 3.930×1010 水 庫 防洪庫容量(m3) 2.215×1010 平均年流量(m3) 4.510×l011 請根據(jù)表1、表2的有關(guān)數(shù)據(jù)完成下列問題。 (1) 最大蓄水位h =___

4、 _____m， 平均年流量V= _______m3，年平均消耗水能E=____ ____J，轉(zhuǎn)化為電能的百分比η =__ _ ____。(2) 若26臺發(fā)電機組全部建成并發(fā)電，按設(shè)計要求年發(fā)電時間為多少天? [精與解] （1）由表1知最大蓄水位為175m； 平均年流量為4.510×1011m3； 年平均消耗水能 E=mgh=4.510×1011×103×9.8×175J=7.9×1017J； 轉(zhuǎn)化為電能的百分比 η =E電/E=8.468×1010×103×3600 /7.9×1017=38.6％。 （2）設(shè)年發(fā)電時間為t， t=E

5、電/P=8.468×1010/1.820×107h=193.9d。 【階梯訓練】 [梯次一] 1．下列說法正確的是 （ ） A．第二類永動機與第一類永動機一樣違背了能量守恒定律 B．自然界中的能量是守恒的，所以能量永不枯竭，不必節(jié)約能源 C．自然界中有的能量便于利用，有的不便于利用 D．不可能讓熱量由低溫物體傳遞給高溫物體而不引起其它任何變化 2．下列說法中正確的是（ ） A．能源利用的過程，實質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化和傳遞的過程 B．滿足能量守恒定律的過程并不是都可以自發(fā)地進行 C．只要對內(nèi)燃機不斷進行改進，它可以把氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能 D．即使

6、沒有漏氣，也沒有摩擦的能量損失，內(nèi)燃機也不可能把內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能 3．熱力學第一、第二定律的確立，對于永動機的不可能實現(xiàn)，作出了科學上的最后判決，使得人們走出幻想的境界，不斷地去探求實現(xiàn)各種能量形式相互轉(zhuǎn)換的具體條件，以求最有效地利用自然界所能提供的各種各樣的能源。近幾年來，人們特別重視對太陽能的研究與利用，下面列舉的能源中，哪些與太陽能無關(guān)（ ） A．石油 B．風能 C．水力發(fā)電 D．核能 4．為了減緩大氣中CO2濃度的增加，可以采取的措施有 ( ) A．禁止使用煤，石油和天然氣 B．開發(fā)使用核能、大陽能 C．將汽車燃

7、料由汽油改為液化石油氣 D．植樹造林 5．下列說法正確的是 ( ) A．能量的耗散說明自然界中能量是不守恒的 B．能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性 C．煤炭、石油、天然氣、核能都是常規(guī)能源 D．具有能量的物質(zhì)都是能源 6．根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，下列說法中正確的是 ( ) A．汽油在氣缸燃燒后變成廢氣排出，說明汽油能量消失了 B．汽油機的效率總小于1，說明能量轉(zhuǎn)化時，總能量是減小的 C．汽油機中，汽油的能量除轉(zhuǎn)化為機械能外，還轉(zhuǎn)化為其它的能量，總能量并未變化 D．機械鐘表中，發(fā)條的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為鐘表走動的動能，機械

8、能守恒 7．以下關(guān)于能的轉(zhuǎn)化的說法中錯誤的 ( ) A．因為熱機的效率不高于40％，說明熱能轉(zhuǎn)化為其它形式的能是不守恒的 B．自然界里各種形式的能都可以相互轉(zhuǎn)換 C．通風不良的房間內(nèi)，電風扇開動后空氣溫度應(yīng)比電風扇開動前空氣溫度略高 D．轉(zhuǎn)動著的空竹發(fā)出嗡嗡的響聲，是機械能轉(zhuǎn)變?yōu)槁暷? 8．一個自由擺動著的秋千，擺動的幅度越來越小，關(guān)于在擺動過程中能量變化的下列認識中，錯誤的是（ ） A．只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化 B．能量正在逐步消失 C．正在減少的動能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 D．機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 9．說明下列能源利用方式中的能量轉(zhuǎn)化過程： （1）水力發(fā)

9、電_________________________________________。 （2）電動水泵抽水_______________________________________。 （3）柴油機車牽引列車前進_________________________________________。 （4）火箭發(fā)射人造衛(wèi)星_________________________________________。 （5）植物在陽光下的光合作用是___ __。 10．(1) 能源的利用過程，實質(zhì)上是能量的____ _____過程。

10、 (2) 常規(guī)能源是指___ ___，新能源有_ ____。 (3)做功與熱傳遞對________ _______是等效的，但從能的轉(zhuǎn)化觀點來看，它們的區(qū)別在于：做功是_____________________________；熱傳遞則是_________________________。 [梯次二] 11．對于能源和環(huán)境的表述，正確的是（ ） A．能源就是能量 B．石油是一種可再生能源 C．使用沼氣會污染和破壞環(huán)境 D．利用水能實質(zhì)是間接使用太陽能 12

11、．熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散的現(xiàn)象。所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過程中無法把流散的能量重新收集、重新加以利用。下列關(guān)于能量耗散的說法中正確的是（ ） A．能量耗散說明能量不守恒 B．能量耗散不符合熱力學第二定律 C．能量耗散過程中能量仍守恒 D．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有的方向性 13．關(guān)于能源，下列說法中正確的是（ ） A．大量消耗常規(guī)能源對環(huán)境的最突出影響是溫室效應(yīng)和酸雨 B．能量耗散現(xiàn)象是指能量在周圍環(huán)境中消失了 C．能源危機是指非再生礦物能源資源枯竭可能帶來的危機 D．太陽能、地熱能、風能、海洋能、核能以及生

12、物質(zhì)能等存在于自然界中的能源被稱作“新能源” 14．能源是當今社會快速發(fā)展面臨的一大難題。由此，人們想到了永動機，關(guān)于第二類永動機，甲、乙、丙、丁4名同學爭論不休。 甲：第二類永動機不違反能量守恒定律，應(yīng)該可以制造成功。 乙：雖然內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能，但在轉(zhuǎn)化過程中可以不引起其它變化。 丙：摩擦、漏氣等因素導致能量損失，第二類永動機也因此才不能制成。 丁：內(nèi)能與機械能之間的轉(zhuǎn)化具有方向性才是第二類永動機不可能制成的原因。 你認為以上說法正確的是（ ） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 15．下列說法正確的是 ( )

13、 A．我們可以利用高科技手段，將流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用 B．固體分子間的吸引力總是大于排斥力 C．制冷系統(tǒng)能將冰箱內(nèi)的熱量傳給外界溫度較高的空氣，這并不違背熱力學第二定律 D．滿足能量守恒定律的宏觀過程都可以自發(fā)地進行 16．下列說法正確的是（ ） A．熱力學第二定律只在一定前提條件下才能成立 B．熱力學第二定律揭示了一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行 C．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性 D．熱力學第二定律揭示了有大量分子參與宏觀過程的方向性 17．根據(jù)熱力學定律，下列判斷正確的是 (

14、 ) A．我們可以利用高科技手段，將流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用 B．利用淺層海水和深層海水間的溫度差制造出一種熱機，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，這 在原理上是可行的 C．制冷系統(tǒng)能將冰箱內(nèi)的熱量傳給外界較高溫度的空氣中而不引起其它變化 D．滿足能量守恒定律的客觀過程都可以自發(fā)地進行 新能源 來自太陽 輻射的能源 可再生 能源 18．凡是能夠提供某種形式的能量的物質(zhì)，或是物質(zhì)運動，統(tǒng)稱為能源?！澳茉捶诸愊嚓P(guān)圖” 如圖所示，四組能源選項中，全部符合圖中陰影部分的能源是（ ） A．煤炭、石油、沼氣 B．水能、生物

15、能、天然氣 C．太陽能、風能、潮夕能 D．地熱能、海洋能、核能 [梯次三] 19．汽車發(fā)動機的功率為30kw，效率為20%，它帶有汽油20L。如果汽車速率為18km/h，這些汽油還能供汽車行駛多遠? (汽油的燃燒值為4.704×107kJ/kg，汽油密度為0.8×103kg/m3) 20．一小球從距光滑水平面上方1m高處以4m/s的速度水平拋出.由于空氣阻力，小球從水平面上彈起的高度不斷降低，最后以2m/s的速度在光滑水平面上運動．設(shè)上述過程中，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的能量有50%被小球吸收，那么小球的溫度將升高多少度? (小球的比熱容100J/kg·

16、℃，g取10m/s2) 21．有一塊0℃的冰雹自高空落下，若落地時其勢能的80%轉(zhuǎn)化為本身的內(nèi)能，將自己熔化為0℃的水，求下落的高度。(冰的熔化熱為3.34×105J/kg) 22．某海灣共占面積1.0×107m2，漲潮時水深20m，此時關(guān)上水壩閘門，可使水位保持20m不變，退潮時，壩外水位降至18m，假如利用此水壩建水力發(fā)電站，且重力勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率為10％，每天有兩次漲潮，問該電站一天能發(fā)出多少電能。(g=l0m/s2) 23．某太陽能熱水器，集光板面積為1.5m2，貯水容量為0.2m3。冬天時，太陽照射到集光板上，與太

17、陽光垂直的每平方米面積上接受的太陽能為600J/(s·m2)，設(shè)太陽光連續(xù)照射10h，試估算水溫最多升高多少? 24．“和平號”空間站已于2001年3月23日成功地墜落在南太平洋海域，墜落過程可簡化為從一個近圓軌道（可近似看做圓軌道）開始，經(jīng)過與大氣摩擦，空間站的大部分經(jīng)過升溫、熔化、最后汽化而銷毀，剩下的殘片墜入大海.此過程中，空間站原來的機械能中除一部分用于銷毀和一部分被殘片帶走外，還有一部分能量E′通過其他方式散失（不考慮墜落過程中化學反應(yīng)的能量）。 （1）試導出以下各物理量的符號表示散失能量E′的公式。 （2）算出E′的數(shù)值（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

18、。 墜落開始時空間站的質(zhì)量M=1.17×105 kg； 軌道離地面的高度h=146 km；地球半徑為R=6.4×106 m； 墜落空間范圍內(nèi)重力加速度可看做g=10 m/s2； 入海殘片的質(zhì)量m=1.2×104 kg； 入海殘片的溫度升高ΔT=3000 K； 入海殘片的入海速度為聲速v=340 m/s； 空間站材料每1 kg升溫1 K平均所需能量C=1.0×103 J； 每銷毀1 kg材料平均所需能量μ=1.0×107 J。 [參考答案] 1．CD 2．ABD 3．D 4．BD 5．BC 6．C 7．

19、A 8．ABC 9．(1)機械能→電能 (2) 電能→機械能 (3) 化學能→內(nèi)能→機械能 (4) 化學能→內(nèi)能→機械（5）太陽能→植物能 10．（1）轉(zhuǎn)化和傳遞 （2）煤、石油、天然氣等;核能、太陽能、風能、地熱能、海洋能等 （3）改變物體的內(nèi)能，能量的轉(zhuǎn)化，能量的轉(zhuǎn)移 11．D 12．CD 13．ACD 14．D 15．C 16．BCD 17．B 18．C 19．2.5×104m 20．0.08℃ 21．42653m 22．4×1010J 23．Δt≈38.6oC 24．（1）根

20、據(jù)題目所給條件，從近圓軌道到地面的空間中重力加速度g=10 m/s2.若以地面為重力勢能零點，墜落過程開始時空間站在近圓軌道的勢能為Ep=Mgh ① 以v表示空間站在近圓軌道上的速度，有引力提供向心力，由牛頓定律得 Mg=Mv2/R+h ② 由②式可得空間站在近圓軌道上的動能為Ek=Mg(R+h)/2 ③ 由①、③式得，在近圓軌道上空間站的機械能E=Mg(R/2＋3h/2) ④ 在墜落過程中，用于一部分銷毀所需的能量為Q汽=（M-m）μ ⑤ 用于殘片升溫所需的能量Q殘=CmΔT ⑥ 殘片入海時的動能為E殘= mv2/2 ⑦ 以E′表示其他方式散失的能量，則由能量守恒得E=Q汽+E殘+Q殘+E′ ⑧ 將④⑤⑥⑦式代入⑧式整理得 E′=Mg(R/2+3h/2)－(M－m)μ－mv2/2－CmΔT ⑩ （2）將題目所給的數(shù)據(jù)代入⑩式解得E′=2.9×1012 J