2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第4節(jié) 能源與可持續(xù)發(fā)展學(xué)案 魯科版必修2

《2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第4節(jié) 能源與可持續(xù)發(fā)展學(xué)案 魯科版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第4節(jié) 能源與可持續(xù)發(fā)展學(xué)案 魯科版必修2（12頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4節(jié)　能源與可持續(xù)發(fā)展 　1.知道能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性．　2.認(rèn)識(shí)提高能量轉(zhuǎn)化效率的重要性．　3.了解能源開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展． 4．了解能源對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的重要意義，養(yǎng)成自覺節(jié)約能源的好習(xí)慣． 　[學(xué)生用書P34] 一、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性 1．能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性：自然界實(shí)際進(jìn)行的與熱現(xiàn)象有關(guān)的一切宏觀過程都是有方向性的不可逆的過程． (1)機(jī)械能可以完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，反過來，內(nèi)能不可能自動(dòng)地、并不引起任何變化地完全變?yōu)闄C(jī)械能． (2)在熱傳遞的過程中，內(nèi)能總是自動(dòng)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移，而不可能自動(dòng)地從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移． 2．熱機(jī)的效率：熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械

2、能的裝置，它從高溫?zé)嵩次諢崃?，一部分用來做功，同時(shí)向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃?，它的效率不可能達(dá)到100%. 1．(1)熱傳遞過程具有方向性．(　　) (2)熱量可以自發(fā)地從內(nèi)能大的物體轉(zhuǎn)移到內(nèi)能小的物體．(　　) (3)內(nèi)能可以自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．(　　) 提示：(1)√　(2)×　(3)× 二、能源開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展 1．在許多情況下，能源的利用過程是不可逆的．要珍惜現(xiàn)有的能源，提高能源的利用效率． 2．能源的種類：煤、電、石油、天然氣、水能、核能、風(fēng)能等都是常用的能源． 3．隨著人們對(duì)社會(huì)發(fā)展、全球環(huán)境等問題認(rèn)識(shí)的加深，可持續(xù)的能源生產(chǎn)和消費(fèi)，已成為人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要前提

3、之一． 4．人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的意義：發(fā)展不僅要滿足當(dāng)代人的需要，還要考慮不損害后代的需要．保護(hù)人類賴以生存的自然環(huán)境和自然資源，已成為當(dāng)今世界共同關(guān)心的全球性問題． 2．(1)由于我國煤和石油的儲(chǔ)量十分豐富，所以太陽能和核能的開發(fā)并不十分重要．(　　) (2)能源的利用過程，實(shí)質(zhì)上是能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程．(　　) (3)現(xiàn)在人類社會(huì)使用的能源主要是煤、石油和天然氣．(　　) 提示：(1)×　(2)√　(3)√ 　對(duì)能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移方向性的理解[學(xué)生用書P34] 1．關(guān)于方向性的理解 (1)機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性：機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不

4、引起其他變化．機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能不需要特定的裝置，而內(nèi)能要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能卻很復(fù)雜． 　 (2)熱傳遞的方向性：內(nèi)能總是自發(fā)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移，而不能自發(fā)地從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移． 2．對(duì)于“自發(fā)”的理解 (1)“自發(fā)”是指不需要任何第三者的介入、不會(huì)對(duì)任何第三者產(chǎn)生任何影響，也就是指沒有任何外界的影響或幫助．熱量會(huì)從高溫物體傳向低溫物體，這就是“自發(fā)”的方向． (2)機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這個(gè)過程是“自發(fā)”的方向，但相反的過程不可能自發(fā)地進(jìn)行而不引起任何變化． 3．熱機(jī)的效率：任何熱機(jī)都不可能把從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳坑脕韺?duì)外做功，總要向低溫?zé)嵩捶懦鲆徊糠譄崃浚虼藷?/p>

5、機(jī)的效率一定小于100%. 　下列說法正確的是(　　) A．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體 B．只要對(duì)熱機(jī)不斷改造，就可使熱機(jī)把它得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 C．不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化 D．凡是不違背能量守恒定律的過程都一定能實(shí)現(xiàn) [解析]　熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，而不會(huì)自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體，但如果有外界的影響或者幫助，熱量也能從低溫物體傳到高溫物體．例如：電冰箱消耗了電能，對(duì)制冷系統(tǒng)做了功，能夠不斷地把冰箱內(nèi)(低溫)的熱量傳給外界的空氣(高溫)．熱機(jī)不能把它得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，因?yàn)闊釞C(jī)

6、必須有熱源和冷凝器，熱機(jī)工作時(shí)總要向冷凝器散熱，不可避免地要由工作物質(zhì)帶走一部分熱量．根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移的方向性可知機(jī)械能可以完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．不違背能量守恒定律，但違背能量轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化的方向性的過程，同樣不能實(shí)現(xiàn)．可見，正確選項(xiàng)為C. [答案]　C 　1.下列過程中，可能發(fā)生的是(　　) A．某工作物體從高溫?zé)嵩次?0 kJ的熱量，全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而沒有其他任何影響 B．打開一高壓密閉容器，其內(nèi)氣體自發(fā)逸出后又自發(fā)進(jìn)去，恢復(fù)原狀 C．利用其他手段，使低溫物體溫度更低，使高溫物體溫度更高 D．將兩瓶不同液體自發(fā)互溶，然后又自發(fā)地各自分開 解析：選C.機(jī)

7、械能可以完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，反過來，內(nèi)能就不能自動(dòng)地、并不引起任何變化地全部變?yōu)闄C(jī)械能．在熱傳遞過程中，內(nèi)能總是自動(dòng)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移，而不可能自動(dòng)地從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移，但可以通過其他方式把內(nèi)能從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移，例如電冰箱．氣體自發(fā)逸出和不同液體自發(fā)互溶是可以自動(dòng)進(jìn)行的，但其逆過程是不能自發(fā)進(jìn)行的． 　能源的開發(fā)和利用[學(xué)生用書P35] 1．能源開發(fā)：人類社會(huì)要發(fā)展，能源是必不可少的資源，但現(xiàn)有的煤、石油、天然氣等化石燃料都是遠(yuǎn)古時(shí)期儲(chǔ)存的太陽能，不可再生，不久的將來都要枯竭．同時(shí)，大量使用這類燃料對(duì)環(huán)境的破壞性非常大，所以迫切需要找到新的替代能源．在現(xiàn)有條件下，可供利用

8、的新能源主要有地?zé)崮堋⑻柲?、海洋能、生物能等? 2．人類與能源的關(guān)系 (1)有利方面：能源的利用給人類的生活帶來了極大的改善，人類社會(huì)每一次重大的經(jīng)濟(jì)飛躍和生產(chǎn)革命，都與新能源和動(dòng)力機(jī)械的利用密切相關(guān)，能源消耗的多少已經(jīng)成為一個(gè)國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志． (2)不利方面：能源的大量使用會(huì)給環(huán)境帶來極大的破壞，如大氣污染、溫室效應(yīng)、酸雨等，對(duì)人類造成很大的危害． 3．可持續(xù)發(fā)展 (1)對(duì)常規(guī)能源合理有效地利用，保護(hù)環(huán)境與生態(tài)平衡． (2)開發(fā)清潔的新能源和可再生能源． (3)積極研發(fā)節(jié)能的新技術(shù)，提高能源利用效率． 　(多選)關(guān)于能源的利用，下列說法中正確的是(　　)

9、 A．由于我國煤和石油的儲(chǔ)量十分豐富，所以太陽能和核能的開發(fā)并不十分重要 B．能源的利用過程，實(shí)質(zhì)上是能的轉(zhuǎn)化和傳遞過程 C．現(xiàn)在人類社會(huì)使用的能源主要是煤、石油和天然氣 D．煤、石油和天然氣的化學(xué)能在利用中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染 [解析]　煤、石油和天然氣是由古代的動(dòng)植物的遺體在長期地質(zhì)變遷中形成的．在利用這些能源時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳和甲烷，易產(chǎn)生溫室效應(yīng)對(duì)環(huán)境造成污染，D選項(xiàng)錯(cuò)誤；目前人類使用的能源主要仍是煤、石油和天然氣．燃料燃燒時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能又可轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和電能．人類在生產(chǎn)和生活中需要各種形式的能，我們可以根據(jù)需要把能源所含的能量轉(zhuǎn)化成多種形式， 以供利用，所以

10、能源的利用過程，實(shí)質(zhì)上是能的轉(zhuǎn)化和傳遞的過程，故B、C正確；我國的煤和石油盡管儲(chǔ)量豐富，但終究有限，且利用后不能再生，所以開發(fā)和利用新能源，特別是核能和太陽能是解決能源問題的出路，故A錯(cuò)誤． [答案]　BC 　2.關(guān)于能源的開發(fā)和利用，下列觀點(diǎn)不正確的是(　　) A．能源是有限的，無節(jié)制地使用常規(guī)能源，是一種盲目的短期行為 B．根據(jù)能量守恒定律，能源是取之不盡、用之不竭的 C．能源的開發(fā)和利用，必須同時(shí)考慮其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響 D．不斷開發(fā)新能源，是緩解能源危機(jī)、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的重要途徑 解析：選B.地球上的常規(guī)能源是有限的，不可再生的，故A正確；自然界中的總能量雖然守恒，但能量轉(zhuǎn)化

11、之后其品質(zhì)下降，利用價(jià)值降低，從便于利用的變成不便于利用的了，故B錯(cuò)誤；為了人類的可持續(xù)發(fā)展，第一要開發(fā)新能源，第二要減少環(huán)境污染，故C、D正確． 　能量轉(zhuǎn)化問題的解題技巧[學(xué)生用書P35] 　利用能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移解題的思路方法 1．能量既可通過做功形式實(shí)現(xiàn)不同能量形式之間的轉(zhuǎn)化，也可在同一物體的不同部分或不同物體間進(jìn)行轉(zhuǎn)移． 2．自發(fā)進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化都具有方向性． 3．熱機(jī)的效率總小于100%. 4．能量在轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變，即遵循能量守恒定律，建立模型，是分析解決問題的根本出發(fā)點(diǎn)． 　 風(fēng)力發(fā)電作為一種無污染、成本低的電力產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景廣闊．風(fēng)力發(fā)電

12、的原理是利用風(fēng)推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為葉輪的動(dòng)能，再將葉輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能． (1)設(shè)空氣的密度為ρ，每個(gè)葉輪的長度為L，正對(duì)葉輪的水平風(fēng)速為v，整個(gè)發(fā)電機(jī)的效率為η，那么每臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電功率P為多大？ (2)我國研制的wd－646型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，每個(gè)葉輪L＝22 m，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到15 m/s時(shí)，其輸出電功率可達(dá)600 kW.求該風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的總效率η.(空氣的密度為1.29 kg/m3) [解析]　(1)m＝ρSvt＝ρπL2vt Ek＝mv2＝πρL2v3t P＝＝πηρL2v3. (2)由P＝πηρL2v3得 η＝×100%＝×100%≈18%. [

13、答案]　(1)πηρL2v3　(2)18% 　3.電動(dòng)車所需能量由它所攜帶的蓄電池供給．如圖所示為某類電動(dòng)車與汽油車性能的比較．通常車用電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量是汽油機(jī)的4倍或5倍．為促進(jìn)電動(dòng)車的推廣使用，在技術(shù)上主要應(yīng)對(duì)電動(dòng)車的________、________等部件加以改進(jìn)．給電動(dòng)車蓄電池充電的能量實(shí)際上來自于發(fā)電站，一般發(fā)電站燃燒燃料所釋放出來的能量僅30%轉(zhuǎn)化為電能，在向用戶輸送及充電過程中又損失了20%，這意味著使用電動(dòng)車時(shí)能量轉(zhuǎn)化的總效率約為________%. 解析：從題圖中可以看出電動(dòng)車每千克蓄能物質(zhì)所儲(chǔ)存的能量和充一次電能行駛的距離均遠(yuǎn)小于汽油車，因此應(yīng)對(duì)蓄電池加以改進(jìn)，另外電動(dòng)

14、車的效率也不是很高，所以也可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)．發(fā)電站消耗的能量為E0，電動(dòng)車輸出的機(jī)械能為E，由題意可知，使用電動(dòng)車時(shí)能量轉(zhuǎn)化的總效率為 η＝×100%＝×100% ＝16.8%. 答案：蓄電池　電動(dòng)機(jī)　16.8 [隨堂檢測][學(xué)生用書P36] 1．(多選)下列物理過程具有方向性的是(　　) A．機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程 B．動(dòng)能與重力勢能的轉(zhuǎn)化過程 C．熱傳遞的過程 D．以上三種情況都具有方向性 解析：選AC.機(jī)械能可以自發(fā)地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；動(dòng)能與重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，不具有方向性；熱量只能自發(fā)地從高溫物體向低溫物體傳遞，而不能自發(fā)地從低溫物

15、體向高溫物體傳遞．故選項(xiàng)A、C正確． 2．能源利用的過程實(shí)質(zhì)上是(　　) A．能量的消失過程 B．能量的創(chuàng)造過程 C．能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程 D．能量的轉(zhuǎn)化、傳遞并且逐漸消失的過程 解析：選C.能源利用的過程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程，在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程中能量守恒，所以選項(xiàng)C正確． 3．下列觀點(diǎn)中，正確的是(　　) A．隨著科技的發(fā)展，永動(dòng)機(jī)是可以制成的 B．根據(jù)能量守恒，能源是取之不盡、用之不竭的 C．能源的開發(fā)和利用，必須同時(shí)考慮其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響 D．太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了 解析：選C.任何機(jī)械的效率不可能達(dá)到1

16、00%，雖然能量是守恒的，但大多數(shù)能量的轉(zhuǎn)化是不可逆的，能源的開發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境會(huì)造成一定的危害，故選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 4．關(guān)于能量和能源，下列說法中正確的是(　　) A．由于自然界的能量守恒，所以不需要節(jié)約能源 B．在利用能源的過程中，能量在數(shù)量上并未減少 C．能量耗散說明能量在轉(zhuǎn)化過程中沒有方向性 D．人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造 解析：選B.自然界的總能量是守恒的，能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，能量不可能被創(chuàng)造；在利用能源的過程中，能量在數(shù)量上并未減少，能量耗散使能量的利用品質(zhì)降低了；能量轉(zhuǎn)化具有方向性，因此要節(jié)約能

17、源，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 5．某輛以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源的環(huán)保汽車，總質(zhì)量m＝3×103 kg.當(dāng)它在水平路面上以v＝36 km/h的速度勻速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電流I＝50 A，電壓U＝300 V．在此行駛狀態(tài)下： (1)求驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率P電； (2)若驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率P機(jī)，求汽車所受阻力與車重的比值(g取10 m/s2)； (3)設(shè)想改用太陽能電池給該車供電，其他條件不變，求所需的太陽能電池板的最小面積． (已知太陽輻射的總功率P0＝4×1026 W，太陽到地球的距離r＝1.5×1011 m，太陽光傳播到達(dá)地面的過程中大約有3

18、0%的能量損耗，該車所用太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為15%.) 解析：(1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率P電＝IU＝1.5×104 W. (2)在勻速行駛時(shí)P機(jī)＝0.9P電＝Fv＝fv 故f＝＝1.35×103 N 汽車所受阻力與車重之比＝0.045. (3)當(dāng)太陽光垂直電池板入射時(shí)，所需電池板的面積最小，設(shè)其為S，距太陽中心為r的球面面積S0＝4πr2. 若沒有能量的損耗，太陽能電池板接收到的太陽能功率為P′，則＝ 設(shè)太陽能電池板實(shí)際接收到的太陽能功率為P，則有 P＝(1－30%)P′ 由于P電＝15%P，所以太陽能電池板的最小面積為 S＝＝≈101 m2. 答案：(1)1.5×

19、104 W　(2)0.045　(3)101 m2 [課時(shí)作業(yè)][學(xué)生用書P109(單獨(dú)成冊(cè))] 一、單項(xiàng)選擇題 1．下列哪些物理過程是可逆的(　　) A．在一絕熱容器內(nèi)盛有液體，通過不停地?cái)噭?dòng)使液體的溫度升高 B．在一個(gè)傳熱的容器內(nèi)盛有液體，容器放在一恒溫的大水池內(nèi)，不停地?cái)噭?dòng)液體，但液體的溫度不變 C．用一根不可伸長的細(xì)輕繩懸掛一個(gè)小球，上端固定，把小球拉離平衡位置由靜止釋放(不計(jì)阻力)，小球會(huì)擺動(dòng) D．在一絕熱容器內(nèi)，不同溫度的氣體進(jìn)行混合 解析：選C.在A、B、D所述的三個(gè)過程中，都涉及了熱現(xiàn)象，即A中是通過做功使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，B中是通過做功使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能及“熱傳

20、導(dǎo)”，D中是“熱傳導(dǎo)”，所有過程都不可逆，對(duì)于C中的過程，只涉及動(dòng)能與勢能的轉(zhuǎn)化，不涉及熱現(xiàn)象，此過程是可逆的． 2．下列關(guān)于能源開發(fā)和利用的說法中正確的是(　　) A．能源利用的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程 B．要合理開發(fā)和節(jié)約使用核能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等常?guī)能源 C．能源利用的過程是一種形式的能向其他形式的能轉(zhuǎn)化的過程 D．無論是節(jié)約能源還是開發(fā)能源，我國都需要外國支援 解析：選C.能源的利用過程實(shí)際上是一種形式的能向其他形式的能轉(zhuǎn)化的過程，并不一定是單一的向機(jī)械能轉(zhuǎn)化的過程，所以C正確，A錯(cuò)誤；核能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等屬于新能源，而不是常?guī)能源，故B錯(cuò)

21、誤；節(jié)約能源也好，開發(fā)能源也好，我國主要依靠自己，故D錯(cuò)誤． 3．我國居民有在房前種樹的習(xí)慣，夏天大樹長出茂密的葉子，為人們擋住炎炎烈日，冬天樹葉又會(huì)全部掉光，使溫暖的陽光進(jìn)入屋內(nèi)，可以起到冬暖夏涼的作用，被人們稱為天然空調(diào)．炎熱的夏天，我們?cè)诮?jīng)過有樹的地方時(shí)，也會(huì)感到很明顯的涼意．關(guān)于樹木周圍比較涼爽的現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) A．樹木把大部分太陽光反射出去，使地面溫度降低 B．樹木吸收太陽能，使自己溫度升高，周圍溫度降低 C．樹木吸收太陽能，將太陽光的能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，使環(huán)境溫度降低 D．白天樹木將熱量存起來，晚上再將熱量放出來，所以白天在樹木周圍感到?jīng)鏊砩细械綗? 解

22、析：選C.樹木進(jìn)行光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化成樹木生長所需的化學(xué)能，因此能使環(huán)境溫度降低，并不是將能量反射或使自己溫度升高，也不是白天儲(chǔ)存，晚上釋放，故選項(xiàng)C正確． 4．能源短缺和環(huán)境惡化指的是(　　) ①煤炭和石油的開采與技術(shù)有關(guān)，在當(dāng)前技術(shù)條件下，煤炭和石油的開采是有限度的，這叫能源短缺 ②煤炭和石油資源是有限的，以今天的開采和消耗速度，石油儲(chǔ)量將在百年內(nèi)用盡，煤炭資源也不可能永續(xù)，這叫能源短缺 ③煤炭和石油具有大量的氣味，在開采、存放和使用過程中，這些氣味會(huì)聚存在空氣中污染空氣，使環(huán)境惡化 ④大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時(shí)排出的有害氣體污染了空氣，改變了大氣的成分，使環(huán)境惡化 A．①

23、③　　　　　　　　 B．①④ C．②③ D．②④ 解析：選D.能源短缺是指能源的有限性，指煤炭和石油的儲(chǔ)量是有限的，若儲(chǔ)量無限，技術(shù)落后現(xiàn)階段開采不出來，將來總可以開采出來．因此，能源短缺的本意是②而不是①；環(huán)境惡化的本意是指空氣環(huán)境成分的變化，煤炭和石油在燃燒時(shí)與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)，改變了大氣成分，因此，對(duì)環(huán)境惡化的說法④正確而③錯(cuò)誤． 5．某中學(xué)“STS”小組對(duì)開發(fā)和利用水資源進(jìn)行研究，同學(xué)們認(rèn)為在放自來水時(shí)，水的機(jī)械能沒有得到利用而白白浪費(fèi)．于是他們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下經(jīng)過研制，在水龍頭處安裝了一只小型水輪發(fā)電機(jī)，當(dāng)放水時(shí)水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能．設(shè)小型水輪發(fā)電機(jī)的效率為40%，水塔內(nèi)的水

24、面高于水龍頭10 m，且保持不變．當(dāng)水龍頭放出1 t水時(shí)，小型水輪發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能為(　　) A．4 000 J B．98 000 J C．588 000 J D．39 200 J 解析：選D.W1＝mgh＝1 000×9.8×10 J，W2＝ηW1＝40%×1 000×9.8×10 J＝3.92×104 J. 6．地球上有大量的海水，若使海水溫度降低0.1 ℃就能釋放出5.8×1023 J的熱量．有人設(shè)想一熱機(jī)將海水放出的熱量完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，但這種使內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)器是不能實(shí)現(xiàn)的，其原因是(　　) A．內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能 B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能不滿足能量守恒定律

25、 C．只從單一熱源吸收熱量并完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能而不引起其他變化的機(jī)器不滿足能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性 D．上述三種原因都不正確 解析：選C.內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，如熱機(jī)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程滿足能量守恒定律，B項(xiàng)錯(cuò)誤；能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性告訴我們：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化，C項(xiàng)正確． 二、多項(xiàng)選擇題 7．下列過程可能發(fā)生的是(　　) A．自發(fā)地將排放在空氣中的高溫廢氣的內(nèi)能收集起來，使其全部轉(zhuǎn)化為汽車運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能 B．將濃度為50%的酒精水溶液自發(fā)地分開成水和酒精 C．利用其他手段使內(nèi)能從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體 D．利用攪拌的方法使液

26、體的溫度升高，內(nèi)能增大 解析：選CD.根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移的方向性可知，內(nèi)能不可能自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化．所以高溫廢氣的內(nèi)能不可能自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為汽車的機(jī)械能，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；濃度為50%的酒精水溶液不可能自發(fā)地分開成為水和酒精，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；內(nèi)能不可能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，若采用其他手段(如提供電能)可以使過程可逆，故C選項(xiàng)正確；改變物體內(nèi)能有兩種方式：一是對(duì)物體做功；二是熱傳遞．所以攪拌對(duì)液體做功時(shí)可以改變液體內(nèi)能，使其溫度升高，內(nèi)能增加，故D選項(xiàng)正確． 8．能源可劃分為一級(jí)能源和二級(jí)能源．自然界以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級(jí)能源；需要依靠其他能源的能量間接制取的能

27、源稱為二級(jí)能源．氫氣是一種高效而沒有污染的二級(jí)能源，它可以由自然界中大量存在的水來制?。?H2O===2H2＋O2－517.6 kJ.下列敘述正確的是(　　) A．電能是二級(jí)能源 B．水力是二級(jí)能源 C．天然氣是一級(jí)能源 D．焦?fàn)t氣是一級(jí)能源 解析：選AC.焦?fàn)t氣是焦?fàn)t廠運(yùn)作生產(chǎn)產(chǎn)生的衍生物質(zhì)，故不是一級(jí)能源，天然氣和水力都是自然界中現(xiàn)成的能源，是一級(jí)能源，B錯(cuò)誤，C正確．顯然電能是二級(jí)能源，A正確． 9．下列設(shè)想中，符合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的是(　　) A．利用永磁鐵和軟鐵的相互作用，做成一架機(jī)器，永遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)動(dòng)下去 B．制造一架飛機(jī)，不攜帶燃料，只需利用太陽能就能飛行 C．做成

28、一只船，利用流水的能量，逆水行駛，不用其他動(dòng)力 D．利用核動(dòng)力使地球離開太陽系 解析：選BD.A不符合能量守恒，利用永磁鐵和軟鐵的相互作用，做一架永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)下去的機(jī)器是不可能的；太陽能可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，B中所述情景中的飛機(jī)是可行的；利用核動(dòng)力可使地球離開太陽系，D選項(xiàng)正確；逆水行船，不用其他動(dòng)力是不可行的，C錯(cuò)誤． 10．二氧化碳對(duì)長波輻射有強(qiáng)烈的吸收作用，地球表面發(fā)出的長波輻射到大氣以后被二氧化碳截獲，最后使大氣升溫．大氣中的二氧化碳像溫室的玻璃一樣，只準(zhǔn)太陽的熱輻射進(jìn)來，不讓室內(nèi)的長波輻射出去，二氧化碳的這種效應(yīng)叫溫室效應(yīng)．這是目前科學(xué)界對(duì)地球氣候變暖進(jìn)行分析的一種觀點(diǎn)，根據(jù)這種觀點(diǎn)，

29、以下說法成立的是(　　) A．在地球形成的早期，火山活動(dòng)頻繁，排出大量二氧化碳，當(dāng)時(shí)地球的溫度很高 B．經(jīng)過漫長的年代，地殼的巖石和二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致二氧化碳減少，地球上出現(xiàn)了生命 C．由于工業(yè)的發(fā)展和人類的活動(dòng)，導(dǎo)致二氧化碳在空氣中的含量增大，地球上的氣溫正在升高 D．現(xiàn)在地球正在變暖的原因是工業(yè)用電和生活用電的急劇增加，是電能和其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 解析：選ABC.由于火山的噴發(fā)，排出大量的二氧化碳，這是必然的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的地球氣溫很高，A正確；由于多種原因，其中包括巖石的礦物成分與水、氧氣、二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使地球上的巖石進(jìn)一步分化，最后形成土壤，二氧化碳減

30、少，形成了適合生命生存的條件，B正確；由于工業(yè)的發(fā)展和人類的活動(dòng)，大量地使用常規(guī)能源，導(dǎo)致二氧化碳在空氣中的含量增大，地球上的氣溫正在升高，C正確；生活用電和工業(yè)用電是電能向其他形式能的轉(zhuǎn)化，會(huì)產(chǎn)生熱，但不是溫室效應(yīng)，D錯(cuò)誤． 三、非選擇題 11．如圖是利用潮汐發(fā)電的示意圖．左方為陸地和海灣，中間為水壩，其下有通道，水經(jīng)通道可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)．漲潮時(shí)，水進(jìn)入海灣，待內(nèi)、外水面高度相同，堵住通道(圖甲)，潮落至最低點(diǎn)時(shí)放水發(fā)電(圖乙)；待內(nèi)、外水面高度相同，再堵住通道，直到下次漲潮至最高點(diǎn)，又放水發(fā)電(圖丙)．設(shè)海灣面積為5.0×107 m2，高潮與低潮間高度差為3.0 m，則一天內(nèi)水流的平均功率

31、約為多少？(一天兩潮，g＝10 m/s2) 解析：潮汐發(fā)電的實(shí)質(zhì)就是將海水的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能． 每次漲潮時(shí)流進(jìn)海灣或落潮時(shí)流出海灣的海水的重力為 G＝mg＝pVg＝1.0×103×5.0×107×3.0×10 N ＝1.5×1012 N 其重心的高度變化為h＝1.5 m 一天內(nèi)海水兩進(jìn)兩出，故水流的平均功率為 P＝＝ W≈1.0×108 W. 答案：1.0×108 W 12．為了測量太陽的輻射功率，某人采取如下簡單實(shí)驗(yàn)．取一個(gè)橫截面積是3×10－2 m2的不高的圓筒，筒內(nèi)裝水0.6 kg，用來測量射到地面的太陽能．某一天中午在太陽光直射2 min后，水的溫度升高了1 ℃

32、.求： (1)在陽光直射下，地球表面每平方厘米每分鐘獲得的能量．[水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃)] (2)假設(shè)射到大氣頂層的太陽能只有43%到達(dá)地面，另外57%被大氣吸收和反射，而未到達(dá)地面．你能由此估算出太陽輻射的功率嗎？(日地距離為1.5×1011 m) 解析：(1)圓筒內(nèi)的水經(jīng)過2 min照射后，增加的內(nèi)能為ΔE＝Q＝cm·Δt，其中c＝4.2×103 J/(kg·℃)，所以ΔE＝4.2×103×0.6×1 J＝2.52×103 J，每分鐘獲得的能量為 J＝1.26×103 J，圓筒面積S＝3×10－2 m2＝3×102 cm2，地球每分鐘每平方厘米獲得的能量為 J＝4.2 J. (2)以太陽為球心，以日地距離r為半徑作一個(gè)球面，根據(jù)上述觀測，在此球面的每平方厘米面積上每秒接收到 的太陽能(即射到大氣頂層的太陽能)為 J≈0.163 J，太陽能是向四面八方均勻輻射的，上述球面每秒接收到的太陽能即為太陽的輻射功率P.上述球面的面積為4πr2，其中r＝1.5×1011 m，所以輻射功率P＝4πr2×104×0.163 W≈4.6×1026 W. 答案：(1)4.2 J　(2)4.6×1026 W 12