学年高中物理人教版选修33同步作业与测评105 能源和可持续发展 WordWord文档格式.docx

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3．凡是能够提供某种形式的能量的物质，统称为能源。

“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中，全部符合图中阴影部分的能源是（　　）

A．煤炭、石油、沼气

B．水能、生物能、天然气

C．太阳能、风能、潮汐能

D．地热能、海洋能、核能

解析　煤炭、石油、沼气不是可再生能源，A错误;

天然气不是可再生能源，也不是新能源，B错误；

核能不是来自太阳辐射的能源，D错误。

4．关于能源的开发和利用，下列观点不正确的是（　　）

A．能源是有限的，无节制的利用能源,是一种盲目的短期行为

B．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的

C．能源的开发和利用，必须同时加强对环境保护

D．不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的主要途径

答案　B

解析　能量是守恒的，但由于能量的耗散，使得能源越来越少，故B说法错误。

5．作为新型燃料,从环保角度来看，氢气具有的突出特点是（　　）

A．在自然界里存在氢气B．氢气轻,便于携带

C．燃烧氢气污染小D．氢气燃烧发热量高

解析　氢气燃烧生成水，所以对环境污染小,故C正确。

6．能源利用的过程实质上是（　　）

A．能量的消失过程

B．能量创造过程

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

解析　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，故C正确。

7．下列供热方式最有利于环境保护的是（　　）

A．用煤作燃料供热

B．用石油作燃料供热

C．用天然气或煤气作燃料供热

D．用太阳能灶供热

答案　D

解析　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，应大力推广，故D正确.

8．（多选）下列关于能量耗散的说法，正确的是（　　）

A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律

B．能量耗散是指散失在环境中的内能再也不能被人类利用

C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的

D．能量耗散导致能量品质的降低

答案　BCD

解析　能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收,遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低,故A错误,D正确;

耗散的内能无法再被利用,B正确；

其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行,C正确。

知识点二·

新能源和可持续发展

9．党的十六届三中全会明确提出：

“坚持以人为本，树立全面、协调、可持续的发展观，促进经济社会和人的全面发展"

。

（1）氢能源是21世纪极具开发前景的新能源之一，它既是绿色能源,又可循环利用。

请在图的两个空框中填上循环过程中反应物和生成物的分子式，以完成理想的氢能源循环体系图（循环中接受太阳能的物质在自然界中广泛存在），从能量转换的角度看，过程Ⅱ主要是________能转化为________能.

（2）“能源危机”是当今世界各国共同面临的问题。

对此，以下措施可行的是（　　）

A．人人都要自觉做到节约用水、节约用电,不浪费和人为毁坏物品

B．关闭现有的火力发电站

C．各地都要兴建水力和风力发电站

D．停止使用石油资源，而以核能和太阳能取代

答案　

（1）完成的氢能源循环体系图如下图所示

化学　电

（2）A

解析　

（1）H2是一种绿色能源，因为它燃烧的产物为H2O,对环境没有污染；

H2O在一定条件下分解又可以得到H2，所以H2是一种可循环使用的可再生能源.

在合适的催化剂存在时，H2O可以吸收太阳能，发生分解得到H2和O2,H2、O2通过燃料电池可以提供电能。

例如，以KOH为电解质的H2、O2燃料电池工作时，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；

负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，燃料电池工作时将化学能转变成电能。

（2）节约能源，提高效率，可有效应对能源危机，A正确；

风力、水力受地域环境的限制，不能在各地推广，因而不能关闭火力发电站，故B、C错误;

核能和太阳能受技术限制，尚未大规模利用,所以石油也不能停止使用，故D错误。

10．小明同学原来家住农村，八年前随父母搬到了某市的向阳小区，住进了居民楼。

小明家在农村时，烧水做饭用煤，进了城市后用上了天然气；

在农村时,冬季取暖家家户户也依靠烧煤，但在小区却集中供暖。

请根据小明家的变化（烧煤→天然气;

单家单户取暖→小区集中供暖）,结合自己的切身体验,从科学和人文的角度对此变化加以评价。

答案　

（1）从炉具的变化上，提高了能源的利用率；

（2）从燃料的变化上,提高了能源的利用率,减少了环境污染；

（3）从取暖方式上，提高了能源的利用率，减少了污染。

小明家的进步反映了整个社会的进步，节约能源，保护环境，人人有责。

11．

（1）在英国进行的一项研究结果表明：

高烟囱可有效地降低地面SO2浓度.在20世纪的60～70年代的10年间,由发电厂排放的SO2增加了35％，但由于建造高烟囱的结果，地面浓度降低了30％之多，请你从全球环境保护的角度,分析这种做法是否可取？

说其理由.

（2）用传统的煤、石油作燃料，其主要缺点是什么？

与传统的煤、石油做燃料相比，哪种物质可以作为新能源?

主要优点是什么，缺点又是什么?

答案　

（1）不可取，因为SO2的排放总量并没有减少,进一步形成的酸雨仍会造成对全球的危害。

（2）煤、石油是不易再生的化工燃料，其资源是有限的，其次燃烧后产生的SO2、NO2等严重污染大气，进而形成酸雨,燃烧后产生的CO2又会造成温室效应。

第一，H2可以用水作为原料来制取；

其次，H2燃烧时放热多,放出的热量约为同质量汽油的3倍;

第三，氢燃料的最大优点是燃烧产物为水，不易污染环境，还可循环使用。

常规能源储存量有限，在利用过程中会带来环境污染，新能源的开发和利用成为当务之急。

解析　本题涉及能源、环保等社会热点问题,我们要从化学视角去关注这些与生态环境、人们的健康密切相关的问题，环境污染的恶果是直接影响人类的延续和发展，酸雨是影响全球的问题。

减少酸雨的产生是要杜绝污染源,而不是建造高烟囱转移污染，而杜绝酸雨的污染途径一般有三个：

一是对煤、石油等传统能源进行处理，使其在燃烧过程中不产生SO2；

二是对污染物SO2进行回收利用,三是开辟新能源.而目前最理想的能源为氢能源，因为它原料来源丰富，燃烧的产物又是水，既不污染环境，又可以循环利用。

[提升训练]

一、选择题

1．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。

所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用.下列关于能量耗散的说法中正确的是（　　）

A．能量耗散现象是指能量在周围环境中消失了

B．能量耗散不符合热力学第二定律

C．能量耗散过程中能量仍守恒

D．使用清洁的能源可以减少能量耗散

解析　能量守恒定律是自然界无条件成立的普适定律,并不是指能量消失了，A错误，C正确；

热力学第二定律说明了能量在转化过程中不可逆，因此能量无法重新收集加以利用，B错误；

清洁能源的使用过程中,能量同样发生耗散，不可避免，D错误。

2．（多选）关于“温室效应"

下列说法中正确的是（　　）

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

答案　BC

解析　“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、海水河流倒灌、耕地盐碱化等，故应选B、C.

3．下列说法中，正确的是（　　）

A．从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

解析　发生热传递的条件是两物体间存在温度差，A错误。

热机的效率不能达到100%,B错误。

由于能量耗散后不可收集，依然要珍惜现有能源，C错误。

4．（多选）下列关于能量耗散的说法，正确的是（　　）

A．电能通过灯泡中的灯丝转化为光能属于能量耗散

B．火炉把房子烤暖属于能量耗散

C．各种形式的能量向内能的转化是能够自动全额发生的

D．能量耗散导致能量品质降低

解析　能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散到周围环境中无法重新收集并加以利用的现象,故A错误，B正确;

能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律,但使得能量品质降低，故D正确；

其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能,但相反过程却不能够全额进行，C正确。

5．煤是重要的能源和化工原料,直接燃烧既浪费资源又污染环境。

最近，某企业利用“煤粉加压汽化制备合成气新技术”，让煤变成合成气（一氧化碳及氢气总含量≥90%）,把煤“吃干榨尽”。

下列有关说法中正确的是（　　）

①煤粉加压汽化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化'

②煤粉加压汽化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化'

③该技术实现了煤的清洁利用　④该技术实现了煤的高效利用

A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④

解析　煤粉加压汽化制备合成气中既有物理变化，又有化学变化，①正确;

该技术使煤得以良好利用又环保，③、④正确,故C正确.

6．（多选）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

解析　尽管能量守恒，但耗散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。

A错误，B正确。

常规能源的利用比核能的利用对环境的影响大。

C正确，D错误。

7．在研究性学习的过程中,针对能源问题、大气污染问题,同学们提出了如下四个活动方案,从理论上讲可行的是（　　）

A．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的全部内能转化为机械能是可能的

B．制作一种制冷设备,使温度降至绝对零度以下

C．将房屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题

D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气,又变废为宝

解析　本题考查的是对热力学相关问题的研究。

利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的全部内能转化为机械能是不可能的，因为它违反了热力学第二定律,A错误；

制作一种制冷设备,使温度降至绝对零度以下是不可能的，B错误；

将房屋顶盖上太阳能板,可直接用太阳能来解决照明和热水问题是可行的，C正确；

汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，使它们自发地分离是不可能的，D错误。

8．（多选）CO2气体有个“怪脾气”,它几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加能使地表温度因受太阳的辐射而上升;

另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用,阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样,因此，大气中二氧化碳气体浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖。

为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有（　　）

A．禁止使用煤、石油和天然气

B．开发使用核能、太阳能

C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气

D．植树造林

答案　BD

解析　开发新能源以便减少对常规能源的利用，减少CO2的排放，植树造林可以吸收空气中的CO2,故B、D正确。

二、非选择题

9．能源按其是否自然存在来分，可以分为________和________，以天然的形式存在于自然界的能源叫做________，如________、________、________、________、________、________、________等.需要人工制取的能源叫做________，如________、________、________、________等.太阳是一个巨大的能源，它不断地向外辐射能量,其中辐射到地面的总功率为8×

1023kW，直接利用太阳能不会污染环境。

答案　一次能源　二次能源　一次能源　煤　石油　天然气　风　流水　地热　太阳能　二次能源　电能　汽油　氢能　酒精

10．开发利用太阳能，将会满足人类长期对大量能源的需求。

太阳能的光热转换是目前技术最为成熟、应用最广泛的形式。

太阳能热水器的构造示意图如图1所示，下方是像日光灯管似的集热管，由导热性能良好的材料制成，在黑色管和外面透明管间有空隙,并抽成真空,集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面。

试分析下列有关太阳能的利用问题：

（1）说明太阳能热水器哪些结构与其功能相适应,水箱为何安装在顶部而非下部？

（2）图2中A是集热器，B是储水容器，在阳光直射下水将沿________时针方向流动，这是因为________.C是辅助加热器，其作用是________。

请在图中适当位置安上进水阀门和出水阀门,并说明选择位置的理由。

答案　

（1）日光灯管似的集热管面积较大，便于吸收较多的太阳能；

外有透明玻璃管,内有黑色管子,使阳光能直射入玻璃管而不易被反射；

在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，减少两管间因空气对流引起的热损失,减少热传导；

集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面，使周围及穿过管隙的阳光尽量聚集在水管内，水箱安装在顶部而非下部，便于水的对流。

（2）顺　集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，受浮力作用沿管向右上方运动　在阴天用电加热的方式使水温升高　在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充。

11．某地强风的风速约为v＝20m/s,设空气密度为ρ＝1．3kg/m3，如果能利用该强风进行发电，并将其动能的20％转化为电能，现考虑横截面积S＝20m2的风车（风车车叶转动形成圆面面积为S）。

（1）利用上述已知量计算发电功率的表达式；

（2）发电功率大小约为多少?

（取一位有效数字）

答案　

（1）P＝

ρSv3　

（2）2×

104W

解析　

（1）研究时间t内吹到风力发电机上的空气,则空气质量m＝ρSvt。

空气动能Ek＝

mv2＝

ρStv3。

由能量守恒有E＝20％Ek＝

ρStv3，所以发电功率P＝

＝

ρSv3.

（2）代入数据得P＝

×

1．3×

20×

203W＝2×

104W.