《第六節(jié) 能源和可持續(xù)發(fā)展 新課標(biāo) 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(biāo) 人教版（10頁珍藏版）》請?jiān)谘b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(xué)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(cuò)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(xué)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(yùn)動(dòng)有序向無序的變化過程。所以B錯(cuò)D正確。 總裝機(jī)數(shù)(臺) 26 電 總裝機(jī)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(jī)(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(yùn)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(jī)組全部建成并發(fā)電，按設(shè)計(jì)要求年發(fā)電時(shí)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(shí)間為t， t=E

5、電/P=8.468×1010/1.820×107h=193.9d。 【階梯訓(xùn)練】 [梯次一] 1．下列說法正確的是 （ ） A．第二類永動(dòng)機(jī)與第一類永動(dòng)機(jī)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(shí)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(jìn)行 C．只要對內(nèi)燃機(jī)不斷進(jìn)行改進(jìn)，它可以把氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 D．即使

6、沒有漏氣，也沒有摩擦的能量損失，內(nèi)燃機(jī)也不可能把內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 3．熱力學(xué)第一、第二定律的確立，對于永動(dòng)機(jī)的不可能實(shí)現(xiàn)，作出了科學(xué)上的最后判決，使得人們走出幻想的境界，不斷地去探求實(shí)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(fēng)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(jī)的效率總小于1，說明能量轉(zhuǎn)化時(shí)，總能量是減小的 C．汽油機(jī)中，汽油的能量除轉(zhuǎn)化為機(jī)械能外，還轉(zhuǎn)化為其它的能量，總能量并未變化 D．機(jī)械鐘表中，發(fā)條的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為鐘表走動(dòng)的動(dòng)能，機(jī)械

8、能守恒 7．以下關(guān)于能的轉(zhuǎn)化的說法中錯(cuò)誤的 ( ) A．因?yàn)闊釞C(jī)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(fēng)不良的房間內(nèi)，電風(fēng)扇開動(dòng)后空氣溫度應(yīng)比電風(fēng)扇開動(dòng)前空氣溫度略高 D．轉(zhuǎn)動(dòng)著的空竹發(fā)出嗡嗡的響聲，是機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)槁暷? 8．一個(gè)自由擺動(dòng)著的秋千，擺動(dòng)的幅度越來越小，關(guān)于在擺動(dòng)過程中能量變化的下列認(rèn)識中，錯(cuò)誤的是（ ） A．只有動(dòng)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(dòng)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 D．機(jī)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(dòng)水泵抽水_______________________________________。 （3）柴油機(jī)車牽引列車前進(jìn)_________________________________________。 （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(shí)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(diǎn)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(shí)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(xué)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(jī)是指非再生礦物能源資源枯竭可能帶來的危機(jī) D．太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)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(dāng)今社會快速發(fā)展面臨的一大難題。由此，人們想到了永動(dòng)機(jī)，關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī)，甲、乙、丙、丁4名同學(xué)爭論不休。 甲：第二類永動(dòng)機(jī)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(jī)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(dǎo)致能量損失，第二類永動(dòng)機(jī)也因此才不能制成。 ?。簝?nèi)能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化具有方向性才是第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因。 你認(rèn)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(xué)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(jìn)行 16．下列說法正確的是（ ） A．熱力學(xué)第二定律只在一定前提條件下才能成立 B．熱力學(xué)第二定律揭示了一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)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(xué)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(xué)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(jī)，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)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(jìn)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(yùn)動(dòng)，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(xiàng)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(fēng)能、潮夕能 D．地?zé)崮?、海洋能、核? [梯次三] 19．汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(yuǎn)? (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(yùn)動(dòng)．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(shí)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(shí)水深20m，此時(shí)關(guān)上水壩閘門，可使水位保持20m不變，退潮時(shí)，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(shí)，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(gè)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(jī)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(xué)反應(yīng)的能量）。 （1）試導(dǎo)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(shí)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(jī)械能→電能 (2) 電能→機(jī)械能 (3) 化學(xué)能→內(nèi)能→機(jī)械能 (4) 化學(xué)能→內(nèi)能→機(jī)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(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能? （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(diǎn)，墜落過程開始時(shí)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(dòng)能為Ek=Mg(R+h)/2 ③ 由①、③式得，在近圓軌道上空間站的機(jī)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(shí)的動(dòng)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