22能源與可持續(xù)發(fā)展-2023-2024學年九年級物理全冊舉一反三（原卷版）（人教版）

22能源與可持續(xù)發(fā)展（原卷版）本章學習目標1.知道人類不同時期使用的主要能源及人類使用主要能源的發(fā)展歷程；會進行能源分類；2.了解核裂變和核聚變的特點；認識人類利用核能的現(xiàn)狀；3.了解太陽能的特點和日常應用；4.知道能量的轉化和轉移有一定的方向性；5.認識能源的利用與可持續(xù)發(fā)展的關系。要點一能源及其分類知識點一、電磁波1.一次能源和二次能源像化石能源一樣，風能、太陽能、地熱能以及核能，是可以直接從自然界獲得的，這些可以從自然界直接獲取的能源，統(tǒng)稱為一次能源。我們使用的電能，無法從自然界直接獲取，必須通過一次能源的消耗才能得到，所以稱電能為二次能源。我們今天使用的煤、石油、天然氣是千百年前埋在地下的動植物經過漫長的地質年代形成的，所以稱為化石能源。常見的化石能源有：煤、石油、天然氣。常見的一次能源有：煤、石油、天然氣、風能、水能、太陽能、地熱能、核能等。常見的二次能源有：電能。2.再生能源和不可再生能源一次能源又分為可再生能源(水能、風能及生物質能)和非再生能源(煤炭、石油、天然氣、核能等)，其中煤炭、石油和天然氣三種能源是一次能源的核心，它們成為全球能源的基礎。除此以外，太陽能、風能、地熱能、海洋能、生物能等可再生能源也被包括在一次能源的范圍內;二次能源則是指由一次能源直接或間接轉換成其他種類和形式的能量資源，例如:電力、煤氣、汽油、柴油、焦炭、潔凈煤、激光和沼氣等能源都屬于二次能源。3.污染能源和清潔能源根據(jù)能源消耗后是否造成環(huán)境污染可分為污染型能源和清潔型能源，污染型能源包括煤炭、石油等，清潔型能源包括水力、電力、太陽能、風能以及核能等?！纠浚?023·牡丹江）下列屬于不可再生能源的是（）。A.核能 B.太陽能 C.風能 D.地熱能【變式1】（2023·隨州）隨州日報2023年5月25日報道了國能長源隨州發(fā)電“風光水火儲”綜合發(fā)展的良好勢頭。風電、光電、水電、火電、儲能多向發(fā)力，公司全面投產后預計年發(fā)電量可達60億度。隨縣光電400MW項目只是公司的一部分。下列說法正確的是（）。A.“度”是電功率的單位，“MW”是電功的單位；B.60億度即度，400MW即W；C.利用煤炭進行火力發(fā)電時，只要注意節(jié)約不浪費，發(fā)電效率可以達到100%并且不會對環(huán)境造成任何污染；D.風能、水能、太陽能可以從自然界中不斷獲得，屬于可再生能源【變式2】（2023·懷化）下列屬于可再生能源的是（）。A.煤 B.石油 C.太陽能 D.天然氣【變式3】（2023·揚州）我國“天宮二號”上的太陽能電池板將太陽能轉化為__________能。太陽能屬于__________（選填“可再生”或“不可再生”）能源。在太空，給“天宮二號”加注燃料需要用特制的壓氣機，它是利用壓力差的原理讓液體燃料流動起來，這說明力可以改變物體的__________。要點二核能知識點二、核能及其利用1.核裂變快速的裂變反應可以引起猛烈的爆炸，原子彈就是利用快速裂變制成的，我們還可以控制鏈式反應的速度，把核能用于和平建設事業(yè)?！昂朔磻选本褪强刂屏炎兎磻难b置。2.核聚變除了裂變外，如果將質量很小的原子核，例如氘核（由一個質子和一個中子構成）與氚核（由一個質子和兩個中子構成），在超高溫下結合成新的原子核，會釋放出更大的核能，這就是聚變，有時聚變也稱為熱核反應。3.核能的利用我國是核能資源豐富的國家，現(xiàn)已具備了建造核電站的物質和技術基礎，現(xiàn)已在浙江和廣東建設了核電站，分別是浙江秦山核電站、廣東大亞灣核電站。核電站的建立給人類解決能源危機帶來了希望，在不可再生資源日趨珍貴之時，適度發(fā)展核電是人類的一種選擇，全世界已經建成幾百座核電站，核電發(fā)電量接近全球發(fā)電量的1/5?！纠浚?023·赤峰）今年四月份，我國新一代人造太陽取得重大突破，它致力于太陽中能量產生方式——________（選填“核聚變”或“核裂變”）的研究，使其可以控制，追求無污染的人類能源自由。核能屬于________（選填“一次”或“二次”）能源?！咀兪?】（2023·長春）我國紅沿河核電站核能供暖示范項目，利用核能發(fā)電同時實現(xiàn)了清潔供暖。（1）核電站利用原子核___________（選填“聚變”或“裂變”）釋放的核能發(fā)電；（2）核電站利用發(fā)電過程中產生的余熱進行供暖，提高了能量的利用率。供暖時，用水做輸運能量的介質，是因為水的___________大；（3）在能量轉化和轉移的過程中，能量的總量___________。但是在供暖過程中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體轉移到低溫物體，不能相反，這一現(xiàn)象說明能量的轉移具有___________?！咀兪?】（2023·棗莊）關于能源、信息、新材料和航天，下列說法正確的是（）。A.核能和地熱能都是可再生能源；B.核潛艇是利用原子核發(fā)生聚變來獲取動力的；C.彎曲的光導纖維也能傳輸信息，說明光可以沿曲線傳播；D.中國航天員王亞平進行“天宮課堂”授課時，依靠電磁波與地面之間進行信息傳遞【變式3】（2023·日照）2023年4月12日，中國有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST），成功實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行403s，對加快實現(xiàn)核聚變發(fā)電具有重要意義。下面關于核能利用的說法，正確的是（）。A.我國具有完全自主知識產權的核電技術電站“華龍一號”利用的是可控核裂變；B.氫彈利用不加控制的核裂變放出巨大能量；C.原子彈利用核聚變放出巨大能量；D.太陽利用內部氫原子核發(fā)生聚變放出巨大能量要點三太陽能知識點三、太陽能及其應用1.太陽能是氫原子核在超高溫時聚變釋放的巨大能量，太陽能是人類能源的寶庫，如化石能源、地球上的風能、生物質能都來源于太陽。2.太陽能的利用（1）光熱利用它的基本原理是將太陽輻射能收集起來，通過與物質的相互作用轉換成熱能加以利用。目前使用最多的太陽能收集裝置，主要有平板型集熱器、真空管集熱器、陶瓷太陽能集熱器和聚焦集熱器等4種。通常根據(jù)所能達到的溫度和用途的不同，而把太陽能光熱利用分為低溫利用（<200℃）、中溫利用（200～800℃）和高溫利用（>800℃）。目前低溫利用主要有太陽能熱水器、太陽能干燥器、太陽能蒸餾器、太陽房、太陽能溫室、太陽能空調制冷系統(tǒng)等，中溫利用主要有太陽灶、太陽能熱發(fā)電聚光集熱裝置等，高溫利用主要有高溫太陽爐等。（2）太陽能發(fā)電清立新能源未來太陽能的大規(guī)模利用是用來發(fā)電。利用太陽能發(fā)電的方式有多種。目前已實用的主要有以下兩種。（1）光—熱—電轉換。即利用太陽輻射所產生的熱能發(fā)電。一般是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換為工質的蒸汽，然后由蒸汽驅動氣輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。前一過程為光—熱轉換，后一過程為熱—電轉換。（2）光—電轉換。其基本原理是利用光生伏打效應將太陽輻射能直接轉換為電能，它的基本裝置是太陽能電池。（3）光—化轉換太陽能電池板材料：耐紫外光線的輻射，透光率不下降。鋼化玻璃作成的組件可以承受直徑25毫米的冰球以23米/秒的速度撞擊。太陽電池封裝用的EVA膠膜固化后的性能要求：透光率大于90%；交聯(lián)度大于6585%；剝離強度（N/cm），玻璃/膠膜大于30；TPT/膠膜大于15；耐溫性：高溫85℃、低溫－40℃。TPT：太陽電池的背面，耐老化、耐腐蝕、耐紫外線輻射、不透氣等基本要求。（3）光化利用這是一種利用太陽輻射能直接分解水制氫的光—化學轉換方式。它包括光合作用、光電化學作用、光敏化學作用及光分解反應。光化轉換就是因吸收光輻射導致化學反應而轉換為化學能的過程。其基本形式有植物的光合作用和利用物質化學變化貯存太陽能的光化反應。植物靠葉綠素把光能轉化成化學能，實現(xiàn)自身的生長與繁衍，若能揭示光化轉換的奧秘，便可實現(xiàn)人造葉綠素發(fā)電。目前，太陽能光化轉換正在積極探索、研究中。（4）生物利用通過植物的光合作用來實現(xiàn)將太陽能轉換成為生物質的過程。目前主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻。（5）應用范圍太陽能發(fā)電廣泛用于太陽能路燈、太陽能殺蟲燈、太陽能便攜式系統(tǒng)，太陽能移動電源，太陽能應用產品，通訊電源，太陽能燈具，太陽能建筑等領域?！纠浚?023·武漢）太陽是人類能源的寶庫。下列說法正確的是（）。A.能量的轉化和轉移是有方向性、不可逆的；B.太陽能是太陽內部氫原子核發(fā)生裂變釋放的能量；C.太陽能是未來的理想能源之一，是不可再生能源；D.中國空間站上用到的太陽能電池板是將太陽能直接轉化為化學能【變式1】（2023·永州）發(fā)展是人類永恒的主題，能源與社會發(fā)展關系密切。關于能源與可持續(xù)發(fā)展，下列說法正確的是（）。A.煤、石油屬于可再生能源；B.太陽能電池可以將太陽能轉化為電能；C.能量是守恒的，我們不需要節(jié)約能源；D.核電站是利用核聚變釋放的能量進行發(fā)電【變式2】（2023·株洲）太陽是人類