专题22 能源与可持续发展-2022年中考物理一轮复习考点方法大突破`学案

专题22  能源与可持续发展

本专题中考考点和要求（“▲”表示该标准要求属于评价水平这一层次）

规律总结1：能源问题

1.能源的种类

（1）化石能源：我们今天使用的煤、石油、天然气，是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。

（2）生物质能：由生命物质提供的能量称为生物质能。生物质能是化学能源的一种，他可以理解成机体物质发生化学变化时释放的能量。

（3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。

（4）风能、水能：都属于自然界提供的机械能。

（5）地热能：由地球内部提供的能量。

2.一次能源和二次能源

像化石能源这样可以直接从自然界中获得的能源，我们称为一次能源。我们使用的电能，无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到，所以称电能这样的能源为二次能源。

常见的一次能源有：煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能等。

常见的二次能源有：电能、汽油、柴油等。

注意：辨别一次能源和二次能源的依据

一次能源是可以直接从自然价获得的能源；二次能源是由一次能源经过加工转换而得到的，如电能、煤气、焦炭、汽油、柴油等。区分一次能源和二次能源的关键是看其是否经过加工转换。

3.人类广泛使用电能的原因：电能是由其他形式的能转化而来的二次能源。由于电能便于输送和转化，又加上现代社会离不开各种各样的用电器，所以电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。人们使用不同的用电器，根据需要将电能转化为其他各种形式的能量。

4.谈谈21世纪的能源趋势

（1）能源危机：由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长。特别是近几十年来，能源消耗增长速度明显加快。所以开发新能源、更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。

（2）解决能源问题的出路：随着第三次能源革命序幕的拉开，核能成为主要能源。同时人类正着力开发取之不尽、用之不竭的太阳能，并取得了重大成就。核能、太阳能的开发和利用为人类的能源问题找到了新的出路。面对目前的能源趋势，解决能源问题的主要出路有：一是提高能源的利用率，做到科学开发，节约使用；二是开发和利用新能源，如太阳能、风能、地热能等。

规律总结2：核能问题

1.核能。质子、中子依靠强大的核力紧密的结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。

2.核能属于一次能源，也属于新能源，释放核能的方式有两种：核裂变和核聚变。

裂变与聚变的比较

3.核能的利用特点

规律总结3：太阳能问题

1.太阳的构造：从内到外一次是太阳核心、辐射曾、对流层、太阳大气。

2.太阳能的由来——氢核聚变。在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。因此可以讲，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，所以说太阳是一个巨大的“核能火炉”。

3.太阳能的传递——热辐射。太阳核心的温度高达1500万摄氏度，太阳核心释放的能量向外扩散可以传送到太阳表面。太阳表面温度约为6000℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。

4.太阳是人类能源的宝库

（1）地球上除核能、地热能和潮汐能以外所有的能量都来自太阳，所以说太阳是人类能源的宝库。

（2）化石能源的形式：远古时期陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，腐烂了。沧海桑田，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了煤和石油。在石油形成过程中还放出天然气。今天我们开采的化石燃料来获取能量，实际上是在开采上一年前地球所接收的太阳能。

5.太阳能的利用。利用太阳能的四个渠道

（1）绿色植物的“光化转换”。通过植物的光合作用（被植物、微生物吸收）将太阳能储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等形式释放出来，实现光能转化为化学能。

（2）空气水分的“光机转换”。由于太阳的热辐射，使大气和水分升腾循环，再通过风、水等形式释放出来，实现光能转化为机械能。

（3）被海洋吸收，成为海洋内能。

（4）直接被人们利用。

人们直接利用太阳能的方式有两种：①集热器的“光热转换”，实现太阳能转化为内能；②太阳能电池的“光电转换”，实现太阳能转化为电能。

6.太阳能的优缺点

（1）优点：太阳能作为一种新能源，它具有一些普通能源不可比拟的优点。

①太阳能取之不尽，用之不竭，太阳内部的热核反应足以持续50亿年，是人类可以利用的最丰富的永久性资源。

②太阳能分布广阔，不需要挖掘、开采和运输，透入少收益大。

③太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来任何污染。

（2）缺点：太阳能虽然具有传统能源所没有的优点，但也有一些缺点给利用上带来一些困难。

①太阳能到达地球上非常分散，需要装置有相当大的接收面积，提高了接收装置的造价。

②太阳能的利用受气候、昼夜的影响很大。因此必须有贮存张志，这不仅增加了技术上的困难，也使造价增加。目前虽然已经制成多种贮存系统，但总是不够理想，具体应用也有一定困难。

③太阳能转换效率很低。

规律总结4：能源与可持续发展

1．能源消耗对环境的影响，主要体现在以下几个方面：

（1）能源消耗会造成热污染。化石能源在使用时会产生大量的内能，其中被利用的内能只是其中的一部分，还有相当一部分没有被利用，从而造成了热污染。汽车尾气就是造成城市热岛效应的原因之一。

（2）大量燃烧化石能源会造成空气污染和温室效应的加剧。如燃烧石油和天然气、煤等会产生大量的CO2、SO2、氮氧化物等气体，除污染空气和加剧温室效应外，还会形成酸雨，导致水、土壤酸化，对植物、建筑物、金属构件等造成危害。

（3）一些欠发达国家用柴薪能源除会造成空气污染、产生废物外，还会加剧水土流失和沙漠化。

（4）作为第三次能源革命的标志——核能的开发和利用，也不是绝对清洁和安全的，处理不当会造成有害辐射。

2．人类不应当无限制的向大自然索取，我们必须在提升物质文明的同时，保持与自然、环境的和谐与平衡。

不要因为利用能源时会对环境造成污染而停止使用能源，也不要因为能源的利用促进了文明和社会的发展而对环境造成严重污染。使用能源和保护环境可以做到有机的统一和谐的发展。要解决这个问题，当然离不开科学技术的进步和社会的发展。

3.不能再生能源和可再生能源

化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源。想水能、风能、太阳能、生物质能等可以在 自然界里源源不断的得到，所以我们把它们称为可再生资源。

常见的不可再生能源有：煤、石油、天然气、核能等。

常见的可再生能源有：风能、水能、太阳能、生物质能等。

注意：我们说讲的“可再生能源”和“不可再生能源”都是针对一次能源而言的，即只有对自然界中自然存在，可直接取用的能源来讲，才能说其属于“可再生能源”或“不可再生能源”。

4.未来的理想能源必须满足的四个条件

未来理想能源能够大规模替代石油、煤和天然气等不可再生能源。必须满足以下几个条件。

第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；

第二，必须足够便宜，可以保证多数人用得起；

第三，相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；

第四，必须足够安全清洁，可以保证不会污染环境。

考点一：能源的分类

【例题1】 （2021湖南张家界）新一代“人造太阳”装置在成都建成并实现首次放电。“人造太阳”利用______ 选填“聚变”或“裂变”，这种方式释放的核能具有不产生高放射性核废料的优点，属于______ 选填“可再生”或“不可再生”能源。

【例题2】（2020新疆兵团）为了减少对环境的污染，未来我国占能源消费总量的比例逐步降低的能源是（  ）

A. 煤炭 B. 核能 C. 风能 D. 水能

考点二：新能源

1.核能

(1)概念：原子核分裂聚合时，释放出的大量能量。

(2) 获得核能的途径：裂变和聚变。

2.太阳能

(1)优点：

a.巨大的“核能火炉”，可谓取之不尽，用之不歇。

b.人类能源的宝库。c.清洁无污染。d.易获得

(2)利用

a.用集热器把物质加热。

b.用太阳能电池把太阳能转化成电能。

【例题3】（2021四川绵阳）“华龙一号”是我国核电走向世界的“国家名片”，2021年1月30日在福建福清投入商业运行，这对助力碳达峰、实现碳中和具有重要意义。“华龙一号”核电站反应堆内的核反应是（　　）

A．可控的裂变 B．不可控的裂变 

C．可控的聚变 D．不可控的聚变

考点三：能源与可持续发展

1.节约能源：由于能量转移和能量转化的方向性，目前作为人类主要能源的化石能源正逐渐被消耗，所以节约能源，已成为紧迫的问题。

解决办法：(1) 形成前民节能意识，提高能源的利用率；(2) 注重技术创新，开发新能源，特别是开发利用核能和太阳能等绿色能源。

2.能源消耗对环境的影响

(1)环境污染：燃料燃烧过程中会产生有害气体，不完全燃烧还会产生粉尘，污染大气，危害人体健康，影响动植物正常生长。

(2)环境影响：水土流失，土地沙漠化。

(3)环境保护的主要措施：改进燃烧设备，尽量使燃料充分燃烧；加装消烟装置，减少烟尘排放量；普及使用煤气和天然气，以代替家用煤炉；集中供热，以减少烟囱数目，即提高了燃料的利用率又减少了污染；开发利用污染小的新能源。

【例题4】（2021长春）下列能源中，属于可再生能源的是（　　）

A. 煤 B. 石油 C. 风能 D. 天然气

【例题5】（2019海南）海南有丰富的太阳能资源，太阳能热水器使用广泛。太阳能是_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。太阳能热水器在加热水时，把太阳能转化为______。

《能源与可持续发展》单元综合素养精准达标模拟检测试卷

（答题时间90分钟，试卷满分100分）

一、选择题（本道大题有10小题，每小题4分，共40分）

1.(2021甘肃威武)中国可再生能源的开发利用规模居世界首位，下列属于可再生能源的是（　　）           

A. 太阳能                                    B. 石油                                    C. 煤                                    D. 核燃料

2.（2021黑牡鸡朝鲜族）下列能源中，属于可再生能源的是（   ）

A. 石油 B. 太阳能 C. 煤炭 D. 天然气

3.（2021青海）我国在城市建设和乡村振兴计划中，重视环境保护和新能源的利用。下列说法中正确的

是（　　）

A. 废旧电池可以随意丢弃

B. 太阳能既可以转化为内能，也可以转化为电能

C. 太阳能是不可再生能源

D. 积极利用绿地和湖泊加快城市建设

4.（2020湖北武汉）关于能源，下 列说法正确的是(    )

A. 电能、地热能都是一次能源

B. 风能、水能、太阳能都是不可再生能源

C. 核反应堆中发生的链式反应，是可以控制的

D. 大量氢核的裂变，可以在瞬间释放出巨大的核能

5．（2022哈尔滨模拟题）关于信息与能源，下列说法中，错误的是（　　）

A．水能是可再生能源，可循环利用，因此不需要节约水资源

B．焚烧秸秆既污染环境又浪费能源，因此要大力禁烧秸秆，加强秸秆的综合利用和开发

C．北斗卫星是通过电磁波传递信息，从而提供导航和通信服务

D．核电站一旦发生泄露，将产生严重的危害，所以必须制定严格的安全标准和规范

6.（2022抚顺模拟题）下列各种能源中，属于不可再生能源的是（　　）

A．太阳能   B．潮汐能   C．地热能    D．天然气

7．（2022牡丹江模拟题）关于下列说法中正确的是（　　）

A．只要站在绝缘的木凳上修电灯，就不会触电

B．核能是可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径

C．太阳能是取之不尽的能源，可直接利用且不会污染环境

D．固定电话是通过电磁波把信息传到远方

8.（2022云南模拟题）如图所示是试验中的无人驾驶太阳能汽车，下列有关说法不正确的是（　　）

A．太阳能是一种不可再生能源

B．太阳能电池将太阳能直接转化为电能

C．测试人员可以通过电磁波远程操控汽车

D．太阳能汽车在快速行驶时对地面的压力比静止时小

9．（2022成都模拟题）下列关于认识物质世界的叙述中错误的是（　　）

A．最早确立物质原子论的学者是阿伏伽德罗

B．电子的发现使人们认识到原子不是构成物质的最小单元

C．卢瑟福通过α粒子散射实验发现了原子核

D．哥白尼把人们从“地球是宇宙中心”的错误认识中解脱出来

10.（2022福建模拟题）在粒子散射实验的基础上提出了原子核式结构模型，认为原子是由原子核和电子组成的。 提出这个模型的物理学家是（    ）

A.卢瑟福    B.爱因斯坦      C.牛顿      D.焦耳

二、填空题（每空1分，共26分）

1.（2021贵州黔东南州）如图所示，是用燃烧天然气给水加热的情景。它是通过______途径改变水的内能，天然气是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。

2.（2021河北）太阳能是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源，直接利用太阳能可有效地减少碳排放，图所示是一辆低碳化未来汽车，车顶部装有高效光电转换器，它可将________能转化为电能；车轮轮毂其实是风力发电机，可以把捕捉到的风能转化为_________能。

3.（2021长春）2021年6月17日，神州十二号载人飞船成功发射，并与我国空间站天和核心舱成功交会对接。对接后，载人飞船相对于核心舱是______的。航天员进驻空间站后通过______与地面指挥中心传递信息。空间站可以利用太阳能电池板获得能量，太阳能是太阳内部的氢原子核发生______（选填“裂变”或“聚变”）释放出的核能。

4.（2021广东省）原子由______ 和电子组成，电子带______ 电，用中子轰击轴235原子核，可使其发生核______ 选填“聚变”或“製变”并释放核能。

5.（2021广西贵港）贵港很多“村村通”的道路两旁都安装有如图所示的太阳能LED照明路灯。它主要由太阳能电池板、LED灯头等部件构成。LED是一种发光二极管，是由________材料制成（选填“导体”、“半导体”或“绝缘体”），通过电流能够发光，可以把电能直接转化成________能。 

6．（2019广西北部湾）中国援建了巴基斯坦的核电站，核电站的核反应堆利用原子核的__________（选填“裂变”或“聚变”）释放核能。Wi-fi无线上网是利用________（选填“电磁波”或“超声波”）传递信息。

7．（2022湖南岳阳模拟题）我国实现了全球首次海域可燃冰试采成功．可燃冰与石油一样都是　　（填“可再生”或“不可再生”）能源．1m3可燃冰可以释放出175m3的天然气，这些天然气完全燃烧释放出的热量是　　J；若这些热量有50%被10吨的水吸收，水的温度能够上升　　℃．（q天然气=3.6×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃））

8．（2022湖北荆州模拟题）常规潜艇以四冲程柴油内燃机为动力，工作时包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中机械能转化为内能的是　　冲程；核潜艇利用核反应堆发生核裂变提供动力，其核能是　　（选填“新能源”或“常规能源”）；在海面下潜艇上浮过程中受到的重力　　下潜过程中受到的重力（选填“等于”、“小于”或“大于”）。

9．（2022齐齐哈尔模拟题）小张驾驶一辆额定功率为35千瓦、效率为30%的汽车在一段平直的公路上匀速行驶，在额定功率下行驶1小时至少需要　　L汽油（汽油的热值为3.5×107J/L）；若行驶的速度为72km/h，则汽车受到的阻力为　　N，汽油属于　　能源（选填“可再生”或“不可再生”）。

10．（2022西安模拟题）我国在南海成功开采出的可燃冰是一种高效、清洁、储量巨大的新能源，可以像固体酒精一样被点燃，开采点位于水深1266m海底下一定深度的海床中，海水对海底的压强是　　Pa，可燃冰属于　　（选填“可再生”或“不可再生”）能源．（ρ海水取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）

三、计算题（共17分）

1．(8分)（2022苏州模拟题）“共享单车”普及后．王老师由原来开汽车上班改成骑“共享单车”上班，如图所示的“共享单车”，它具有GPS定位功能，方便人们用手机寻找到附近“共享单车”的具体位置，它的前货仓底板是一个太阳能电池板，为GPS功能供电．

（1）太阳能电池板工作时，把光能转化为　   能．GPS工作是靠　    来实现定位的．

（2）王老师上班骑车的平均速度为15km/h，骑行时间为20min，比以前开汽车走相同的路上班要减少二氧化碳排放多少千克？（王老师开汽车上班的油耗为10L/100km，燃烧IL汽油要排放二氧化碳2.4kg．）

2．（9分）（2022长春模拟题）新能源纯电功汽车因其环保、节能、高效、维护方使等诸多优势，将来有望取代燃油车成为人们日常使用的重要交通工具，现在常德市的出租汽车中就已出现了纯电动汽车的靓丽身影。电动汽车提供能量的装置为车内的电池组，当它给电动机供电时，电动机将驱动车轮行驶。如图所示为国内某型号的纯电动汽车，若该车和车内乘客的总质量为2.4×103kg．每个车轮与地血的接触面积为0.01m2．当该车在水平路面上以25m/s的速度匀速行驶时，它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍，此时电池组加在电动机两端的电压为320V，通过电动机的电流为60A．若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计.

求：（1）该电动汽车此时对地面的压强；

（2）该电动汽车将电能转化为机械能的效率；

（3）该电动汽车电动机线圈的电阻。

四、综合素养题（共13分）

1.（5分）（2021齐齐哈尔）随着生产和技术的发展，人们已经开始将太阳能转化为其它形式的能加以利用。目前直接利用太阳能的方式有两种，一种是用吸光性好的材料制成太阳能集热器，实现给水或其它介质加热；另一种是利用半导体材料制成太阳能电池，这种电池目前已用于人造地球卫星、太阳能汽车等。

太阳能作为一种新能源，具有来源丰富、不需运输、不会对环境造成污染等优点。但由于能量比较分散且受季节、气候和昼夜变化的影响很大，又给大规模利用太阳能带来新的技术课题。
如图是试验中的无人驾驶太阳能汽车，利用太阳能电池提供能源。
太阳能电池工作时，是将太阳能转化为______ 。
技术人员可以通过______ 远程操控汽车选填“超声波”、“次声波”或“电磁波”。
太阳能属于______ 能源选填“可再生”或“不可再生”。
太阳能汽车的外形做成流线型，上表面弯曲，下表面比较平。汽车高速行驶时对地面的压力______ 汽车静止时对地面的压力选填“大于”、“等于”或“小于”。
请你说出太阳能的一条优点：______ 。

2.（3分）（2022北京模拟题）阅读短文，回答问题

能源问题日日渐严重，现在全世界都非常重视能源问题，一方面大力发展科学技术，努力努力开发和利用新能源；另一方面想方设法提高能源利用率，并重视节约能源。尽管目前能源相当短缺，但是能源的开发前景是广阔的，首先地球上的水相当丰富，如果高效地把水分解成氢气和氧气，世界的能源问题可以得到解决。第二，一旦可控核聚变能够实现，可以说将永远解决人类能源的需求。聚变的核燃料，储量非常丰富（主要在海水中），假如地球上储量的1%被加以利用，找现在的能源消耗计算，可满足人类未来几亿年对能源的需求。第三，太阳能是取之不尽、用之不竭的，太阳内部不断地进行核反应，一年中辐射到地面的总能量为1.47×1018KW·h；等于全世界一年生产的总能量之和的两万多倍。由于太阳能太分散，现在太阳能的利用规模很小，在到达地面的能量中，被人类直接利用的只有万分之零点一，若提高光电转换效率，我们将可以大规模直接利用太阳能发电。太阳能开发潜力巨大；第四，随着科技的发展，人类像发现何能一样，还会不断发现其他新能源并生产人造能源。

（1）解决能源问题的根本途径是什么？

（2）对于太阳能的使用，我们面临的主要问题是哪些？

（3）就人类现有技术和认识，结合本文章的介绍，你认为应该迫切开发和利用哪些新能源以环节能源危机？

3．（5分）（2019湖南郴州）我市风能资源丰富，现各地陆续安装了风力发电机。风力发电机的原理是利用自然风吹动发电机风叶转动，带动内部发电机组发电。某兴趣小组提出了一个问题：风力发电机的发电功率大小可能与哪些因素有关？他们针对这个问题提出如下猜想：

猜想一：风力发电机的发电功率大小可能与风速大小有关

猜想二：风力发电机的发电功率大小可能与风叶长度有关

猜想三：风力发电机的发电功率大小可能与风叶个数有关

猜想四：……

针对以上猜想一和猜想二，该兴趣小组设计了实验方案，准备了以下主要实验器材：小型风力发电机（含形状相同长度分别为10cm、15cm、20cm的风叶共三组）、电吹风、电压表、导线若干。

实验过程中，先将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况。用电吹风吹出的风模拟自然风，正对发电机风叶吹风，进行多次实验，实验数据记录如下：

根据以上实验回答下列问题：

（1）本实验是通过　   　来反映发电机发电功率大小的；

（2）比较实验序号为　   　（填上表中实验序号）三次实验所得数据，可验证猜想　   　（选填“一”或“二”），结论是：其他条件都相同时，风速越大，风力发电机的发电功率越大。

（3）比较实验序号为2、4、5三次实验所得数据，可验证猜想　   　（选填“一”或“二”），结论是：　   　。