◆◆一、知識點(diǎn)梳理◆◆
（一）能源
1、能源
凡是能夠提供能量的物質(zhì)資源都叫作能源。
2、能源的分類(lèi)
能源的分類(lèi)見(jiàn)下表。
分類(lèi)方法
類(lèi)別
定義
常見(jiàn)能源
按能否從自然界直接獲取分
一次能源
可以直接從自然界中獲取的能源
風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能、地熱能、核能等
二次能源
無(wú)法從自然界直接獲取的能源
電能、汽油、柴油、煤油等
按是否可再生分
可再生能源
可以從自然界源源不斷地得到的能源
風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能等
不可再生能源
不能在短期內從自然界得到補充的能源
煤、石油、核能等
從能源的來(lái)源上分
化石能源
是千百萬(wàn)年前埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過(guò)漫長(cháng)的地質(zhì)年代形成的
煤、石油、天然氣等
生物質(zhì)能
由生命物質(zhì)提供的能量
木材、草類(lèi)、肉類(lèi)等
3、能源革命
(1)定義:人類(lèi)歷史上不斷地進(jìn)行著(zhù)能量轉化技術(shù)的進(jìn)步,這就是所謂的能源革命。
(2)能源革命:
①鉆木取火是人類(lèi)在能量轉化方面最早的一次革命:以柴薪為主要能源,持續近億年。
②蒸汽機的發(fā)明是人類(lèi)利用能量的第二次革命:柴薪向化石燃料(煤、石油、天然氣)轉化。
③20世紀40年代,物理學(xué)家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——反應堆,拉開(kāi)了以核能為代表的第三次能源革命的序幕。
（二）核能
1、核能
(1)定義:原子核在改變中釋放出的巨大的能量叫作核能。核能包括核裂變能和核聚變能。
(2)裂變:用中子轟擊較大的原子核,使其變成兩個(gè)中等大小的原子核,同時(shí)釋放出巨大的能量,叫作裂變。裂變時(shí)發(fā)生鏈式反應。
核電站中的核心設備是核反應堆,核反應堆中的鏈式反應是可以控制的。原子彈中的鏈式反應是不加控制的。
(3)鏈式反應:裂變后的鈾核同時(shí)釋放出2~3個(gè)中子,這些中子轟擊其他鈾核,使它們也發(fā)生裂變,裂變不斷地自行繼續下去的現象叫作鏈式反應。
(4)聚變:將質(zhì)量很小的原子核,在超高溫下結合成新的原子核,會(huì )釋放出更大的核能,稱(chēng)為聚變,也稱(chēng)為熱核反應。
2、核能的利用
(1)核電站:利用核能發(fā)電的電站叫作核電站,核電站是利用重原子核裂變釋放的能量發(fā)電。
(2)核電站的優(yōu)點(diǎn):核電站具有消耗燃料少、運輸量小、成本低、功率大的特點(diǎn),但需要防止放射性物質(zhì)的泄漏,避免放射性污染,確保安全。
(3)核武器:核武器有原子彈和氫彈。
原子彈爆炸是利用核裂變不加控制的鏈式反應制成的；
氫彈是利用核聚變制成的,核聚變放出的能量比裂變放出的能量更大,氫彈比原子彈的威力更大。
（三）太陽(yáng)能
1、太陽(yáng)能
(1)定義:太陽(yáng)是一個(gè)巨大的“核能火爐”,太陽(yáng)表面以熱和光的形式向四周輻射的能叫作太陽(yáng)能。
(2)太陽(yáng)能的四大優(yōu)點(diǎn)如下:
①太陽(yáng)能十分巨大。太陽(yáng)內部的核聚變釋放巨大的核能。
②太陽(yáng)能供應時(shí)間長(cháng)久。太陽(yáng)這個(gè)巨大的“核能火爐”已經(jīng)穩定地“燃燒”了50億年。目前,它正處于壯年,還在源源不斷地向外釋放能量。
③太陽(yáng)能分布廣闊,獲取方便,無(wú)需挖掘、開(kāi)采和運輸。
④太陽(yáng)能安全,不污染環(huán)境。
2、直接利用太陽(yáng)能的兩種途徑
一種是用集熱器把水等物質(zhì)加熱,另一種是用太陽(yáng)能電池把太陽(yáng)能轉化為電能。
（四）能源革命與可持續發(fā)晨
1、能量轉移和轉化的方向性
能量的轉移和轉化都是有方向的,在一般情況下,內能從高溫物體轉移到低溫物體,不能反向轉移；
我們是在能量的轉化或轉移過(guò)程中利用能量的。
因此不是什么能量都可以利用的,能量的利用是有條件的,也是有代價(jià)的。
2、能源與可持續發(fā)展
(1)21世紀的能源趨勢:隨著(zhù)能源消耗的迅速增長(cháng),地球儲存的化石能源將日益減少,最終將枯竭,必須不斷開(kāi)發(fā)新能源,提高能源的利用率,同時(shí)要節約能源,這是解決能源問(wèn)題的主要途徑。
(2)能源消耗對環(huán)境的影響:化石燃料的消耗會(huì )造成空氣污染,加劇溫室效應、水土流失、土地沙漠化；酸雨對植物、建筑物、金屬物件造成危害；核泄漏會(huì )對人類(lèi)造成傷害。
(3)未來(lái)理想能源:未來(lái)的理想能源要能夠大規模地替代石油、煤炭、天然氣等常規能源,它必須滿(mǎn)足以下條件:
①必須足夠豐富,可以長(cháng)期使用。
②必須足夠便宜,以保證多數人用得起。
③相關(guān)的技術(shù)必須成熟,以保證大規模使用。
④必須足夠安全、清潔,可以保證不會(huì )嚴重污染環(huán)境。
◆◆二、主要考點(diǎn)梳理◆◆
本部分不是中考的重點(diǎn)和熱點(diǎn),在中考題中出現的概率不是太高。
在中考中多以填空題、選擇題和綜合應用題的形式出現。
其中能源的概念及其分類(lèi)、核能的利用、環(huán)境污染、溫室效應、能量轉化與守恒是填空題和選擇題的熱點(diǎn)。
綜合應用題的考查近幾年頻率較高,大部分都是考查太陽(yáng)能的轉化與熱或者電相結合的題,難度不是太大,計算量有所增加。
本部分的考點(diǎn)主要有以下三個(gè)方面
(1)能量和能源:了解能量存在的不同形式,能簡(jiǎn)單描述各種各樣的能量和人們生活的關(guān)系,能夠根據不同的分類(lèi)標準對能源進(jìn)行分類(lèi),理解可再生能源和不可再生能源的不同。
(2)太陽(yáng)能:了解太陽(yáng)能屬于什么能源,知道太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn),會(huì )計算太陽(yáng)能轉化為內能或者電能的效率。
(3)核能:了解核能在生活和軍事上的應用,知道鏈式反應的原理,了解核能的優(yōu)點(diǎn)和可能帶來(lái)的問(wèn)題。
◆◆三、經(jīng)典題型解析◆◆
題1：小明學(xué)習了“能源與可持續發(fā)展”一章的知識后,做了如下總結,其中有一條總結的內容有錯誤,請你幫他找出來(lái)( )。
A.煤、石油和天然氣都來(lái)源于太陽(yáng)能
B.電能是最重要的二次能源
C.木材、草類(lèi)、肉類(lèi)等由生命物質(zhì)提供的能源稱(chēng)為生物質(zhì)能
D.地熱能是不可再生能源的典型例子
解答：D
能源是能夠向人類(lèi)提供能量的物質(zhì),能源分為可再生能源和不可再生能源兩大類(lèi),也可分為一次能源和二次能源。
一次能源是可以從自然界直接獲取的能源。
二次能源指的是必須通過(guò)一次能源的消耗才可以得到的能源,其中電能是現代社會(huì )中非常重要的二次能源。
大量使用不可再生能源(煤炭、石油)會(huì )造成環(huán)境污染,目前人類(lèi)使用的能源主要是煤和石油等不可再生能源,其都是直接或間接來(lái)源于太陽(yáng)。
為了降低環(huán)境的惡化,人類(lèi)正積極探索開(kāi)發(fā)新能源,如利用核裂變建造核電站,將太陽(yáng)能轉化成熱能和電能進(jìn)行使用。故選D。
技巧提示：
本題考查了多方面的知識,綜合性較強,但都是一些基礎知識,是中考常見(jiàn)題型。
題2：光伏產(chǎn)業(yè)利用太陽(yáng)能的最佳方式是光伏轉換,利用光伏效應使太陽(yáng)光照射到硅材料上產(chǎn)生電流直接發(fā)電。下列說(shuō)法中正確的是( )。
A.光伏效應是將太陽(yáng)能轉化為電能
B.太陽(yáng)能是不可再生能源
C.太陽(yáng)能和電能都屬于一次能源
D.化石能源和太陽(yáng)能都是取之不盡、用之不竭的
解答：A
光伏效應過(guò)程將太陽(yáng)能轉化為電能；
太陽(yáng)能屬于可再生能源；
太陽(yáng)能屬于一次能源,可以直接利用；
電能屬于二次能源,從其他能源轉化而來(lái)；
地球上化石能源的總量是有限的,總有一天會(huì )開(kāi)發(fā)殆盡；
太陽(yáng)能至少在太陽(yáng)存在的時(shí)間內是取之不盡用之不竭的。故選A。
技巧提示：
本題考查的是能量的轉化和根據不同標準對能源的分類(lèi),理解能源的分類(lèi)和如何判斷能量的轉化是解決本題的關(guān)鍵。
題3：下列關(guān)于核能的說(shuō)法正確的是
( )。
A.核能是一種可再生能源
B.核反應堆將核能轉化為化學(xué)能
C.核電站是利用核裂變釋放的核能
D.開(kāi)發(fā)核能即使有核泄漏也是安全的
解答：C
核聚變和裂變都能釋放能量,但聚變不容易控制,所以核電站是利用核裂變來(lái)發(fā)電,核能是一種新型能源,也是不可再生能源。
核反應堆工作時(shí)會(huì )放出能量,也會(huì )產(chǎn)生射線(xiàn),會(huì )對人和其他生物造成傷害。
核能直接取自于地殼中的核物質(zhì),是不可再生能源,故選C。
技巧提示：
本題主要考查學(xué)生對核能的理解和掌握,理解核電站的工作方式和核能的來(lái)源是解決該題的關(guān)鍵。
題4：在新農村建設中很多樓房頂部裝有太陽(yáng)能、電能兩用熱水器,該熱水器利用太陽(yáng)輻射的能量加熱時(shí),能把太陽(yáng)輻射能的70%轉化為水的內能；
用電熱絲加熱能把電能的90%轉化為水的內能,該熱水器也可利用太陽(yáng)輻射的能量和電熱絲同時(shí)加熱。它的銘牌如表格所示。小明家熱水器的支架與樓頂水平臺面總接觸面積為0.1m2。
他家所在的地區(晴天)每天接受太陽(yáng)輻射的時(shí)間為8h,太陽(yáng)光照射地面時(shí)的輻射功率為900J/(s·m2),即每平方米的面積上每秒得到的太陽(yáng)輻射能平均為900J。
已知g=10N/kg,
c水=4.2×103J/(k·℃),
ρ水=1.0×103kg/m3。當熱水器內蓄滿(mǎn)水時(shí),求：
××牌熱水器
型號HM-20
集熱管數28支
額定頻率50Hz
水箱容積150L
集熱管管長(cháng)180cm
額定電壓220V
防水等級A
系統承壓3.0MPa
額定功率4000W
自身質(zhì)量50kg
采光面積2.0m2
(1)熱水器對水平臺面的壓力和壓強。
(2)熱水器每天接受的太陽(yáng)輻射能使水升高的溫度。
(3)熱水器將水從20℃加熱到52.4℃所需的最短時(shí)間。
解答：
(1)水的質(zhì)量
m水=ρV=1.0×103kg/m3×
0.15m3=150kg；
熱水器對水平臺的壓力
F=G=(m器+m水)g
=(50kg+150kg)×10N/kg=2000N；
熱水器對水平臺的壓強
p=F/S=2000N/0.1m2=20000Pa。
(2)熱水器每天接受的太陽(yáng)輻射能:
W=900J/(s·m2)×8×3600s×2.0m2=5.184×107J；
水吸收的熱量
Q吸=70%W=70%×5.184×107J
=3.6288×107J；
水的體積V=150L=0.15m3；
水的質(zhì)量m=150kg；
因為Q=cm△t,所以水升高的溫度△t =Q吸/cm水= 57.6℃。
(3)熱水器將水從20℃加熱到52.4℃所吸收的熱量為
Q吸’=cm(t-t2)=4.2×103J/(kg·℃)
×150kg×(52.4℃-20℃)=
2.0412×107J。
熱水器利用太陽(yáng)輻射的能量和電熱絲同時(shí)加熱,時(shí)間最短,假設此時(shí)的時(shí)間為t,因為W=Pt,則
Q吸’=90%×Pt+70%×900J/(s·m2) ×t×2.0m2=4860W×t,
所以需要加熱的時(shí)間為
t= Q吸’/4860W=4200s。
技巧提示：
本題主要考查的是對壓力、壓強、熱量、電能計算公式的理解和掌握,綜合性較強,中考常見(jiàn)題型。
特別提示：
一次能源與二次能源的區別在于能否從自然界直接獲取,不可再生能源與可再生能源的區別在于能否短期內從自然界得到補充。
最終的能源科技的發(fā)展方向是力求節約不可再生能源,積極開(kāi)發(fā)可再生能源和利用技術(shù)。
不能認為太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能是零成本能源。
有關(guān)太陽(yáng)能的計算題一般都是根據太陽(yáng)的輻射功率求出太陽(yáng)能,再根據轉化效率求出其他形式的能。
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