2018年鲁科版物理选修3-3第6章-第1节 能源、环境与人类生存+第2节 能源的开发与环境保护

第1节能源、环境与人类生存
第2节能源的开发与环境保护
[先填空]
1．各种能源
(1)定义：能源是提供可利用能量的物质资源或自然过程．
(2)分类：①一次能源：人类从自然界中直接获得的能源．如煤、石油、天然气、水力、太阳能、核燃料等．
②二次能源：一次能源经过加工转换成的另一种形态的能源．如电能、焦炭、煤气、汽油、煤油、蒸汽等．
(3)来源：地球上的能源绝大部分直接或间接来自太阳．
2．能源与人类、环境与人类生存
(1)人类利用能源的历史可分为5个阶段：
①火的发现和利用．
②畜力、风力、水力等自然动力的应用．
③化石燃料的开发和利用．
④电的发现和开发利用．
⑤核能的发现和开发利用．
(2)人类生存环境的基本因素：大气、水土、森林和生物．
3．能源与生活
(1)消耗能量的方面：家庭生活和交通工具．
(2)能量的来源：电能、煤、天然气、木柴、汽油等．
(3)现状
①随着科学技术的发展和生活水平的提高，越来越多的电器进入家庭，供暖、制冷、文化生活所消耗的能量在家庭能量消耗中所占的比例逐年增加．
②交通工具消耗的能源主要是汽油和柴油，实际利用率为15%左右．
③运输效率：燃烧1 L汽油时，交通工具运载的人员或货物的吨数与行驶的千米数的乘积．
[再判断]
1．地球上的能源都直接或间接来自太阳．(×)
2．只有有生命的动植物才具有生物质能．(×)
3．能源是人类生存和发展的基础．(√)
[后思考]
自然界中的能量是守恒的，没有必要节约能源和开发新能源，这种认识是否正确？
【提示】虽然自然界中的能量是守恒的，但由于能量耗散会导致能量的品质下降，高品质的能量转化为低品质的能量，世界上的常规能源是有限的，为了人类的可持续发展必须要节约能源，同时要开发新能源．
[合作探讨]
探讨1：常见的能源分类方法有哪些？
【提示】有以下几种(1)按形成或转换特点分
(2)按利用技术分
(3)按可否再生分
(4)按对环境污染情况分．
探讨2：太阳能可以划分为哪种能源？
【提示】太阳能是一次能源也是新能源和清洁能源．[核心点击]
各种能源的比较
1．以下说法正确的是()
A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能B．汽油是一种清洁能源
C．水能是可再生能源
D．煤、石油等常规能源是取之不尽用之不竭的
E．煤、石油、天然气是不可再生能源
【解析】煤、石油、天然气等是动植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，选项A对；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，选项B 错；水是可再生能源，选项C对；煤、石油等储量是有限的，是不可再生能源，选项D错，E对．
【答案】ACE
2．能源可划分为一次能源和二次能源．自然界以现成形式提供的能源称为一次能源；需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源．下列叙述正确的是()
A．水能是二次能源B．电能是二次能源
C．天然气是一次能源D．焦炉气是一次能源
E．焦炭是二次能源
【解析】由题意可知水能和天然气是自然界中已经存在的，是一次能源．电能是由其他形式的能转化的，焦炉气是炼油厂产生的副产品，焦炭是利用烟煤冶炼制成的，故它们是二次能源，故应选B、C、E.
【答案】BCE
3．下列属于一次能源的是()
A．太阳能B．焦炭
C．核能D．汽油
E．地热能
【解析】一次能源是自然形成，未经加工的，因此B、D错误，选A、C、E.
【答案】ACE
[先填空]
1．常规能源：煤、石油、天然气．
2．电能的生产
电能主要来源于火力发电厂和水力发电站，目前火力发电厂的发电效率大约为40%．
3．能源的开发与环境保护
(1)造成的环境问题
①煤：煤的开采造成地面环境的破坏；煤是常规能源中污染最严重的燃料．
②石油：开采、运输过程中的泄漏，各种烃类化合物对环境造成污染．
(2)常规能源利用过程中的污染
①工厂排放的烟尘．
②工厂生产中产生的不能降解的物质．
③噪声污染．
(3)措施
①对煤进行净化．
②对煤进行气化和液化．
③汽车安装电控喷嘴和新一代催化转化装置．
4．可再生能源的开发
(1)水能
①水力发电．
②建设水电站会淹没大量土地，改变生态环境，对生态系统造成不同程度的破坏．
(2)太阳能
①应用方式：光—电转换，直接将太阳能转化为电能，如太阳能电池；光—热转换，主要有太阳能集热器和太阳能热水器．
②面临问题：太阳能的利用受昼夜、天气的影响较大，并且不容易储存．
(3)风能
风的动能可以间接转变为电能或其他形式的能，风力发电的困难在于发电机的结构设计，受地域的限制．
[再判断]
1．能量是守恒的，既不会增加，也不会减少．(√)
2．常规能源的利用会引起环境问题，所以我们不应利用常规能源．(×) 3．用太阳能灶供热有利于环境保护．(√)
[后思考]
如图6-1-1是锅炉工作时的外景，从节约能源和环境保护角度来看，分析存在的主要问题是什么．
图6-1-1
【提示】由图中的浓烟滚滚，可以发现存在的主要问题有两个：一是燃料燃烧不充分，且烟气带走大量的热量，造成能量损失；二是造成大气污染．
[合作探讨]
探讨1：目前具有良好开发前景的新能源是什么？它是一次能源还是二次能源？
【提示】太阳能一次能源
探讨2：利用太阳能的最好途径是什么？
【提示】利用太阳能电池将太阳能直接转换成电能．
[核心点击]
1．新能源的开发
(1)太阳能是取之不尽，用之不竭的，同时太阳能是一种清洁能源，不会污染环境．
(2)水能：水能有巨大的开发潜力，可以开发梯级电站．
(3)生物质能：生物质能指绿色植物通过光合作用储存在生物体的太阳能，储存形式是生物分子的化学能．
(4)核能：是一个巨大的能源，通过原子反应堆进行核发电，主要应注意防止核泄漏、控制核污染．
(5)风能：为了增加风力发电的功率，通常把很多风车建在一起，成为“风
车田”．我国的新疆、内蒙古等地已经开始大规模利用风力发电．2．当前我国的几大能源工程
(1)“西气东输”．
(2)“南水北调”．
(3)“西电东送”．
(4)“热电联产”．
3．做好环境保护工作
目前的任务是采用环境能源技术，解决突出的环境污染问题，例如：城市生活垃圾问题，变垃圾为能源；汽车尾气问题，达到废气“零”排放；环境污染的综合治理问题，解决废物、废水、废气等污染问题，要变废为宝．
4．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污染比燃烧石油、煤炭大
E．用太阳能供热有利于环境的保护
【解析】常规能源的储量有限，且不可再生，故A错误，B正确；常规能源特别是煤和石油对环境的污染很大，应努力开发新能源；核能属新能源且污染小，故C、E正确，D错误．
【答案】BCE
5．能源问题是当前的热门话题，传统的能源——煤和石油，由于储量有限，有朝一日要被开采完毕，同时在使用过程中也会带来污染，寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向，利用潮汐发电即为一例．
图6-1-2表示的是利用潮汐发电的简单示意图，左方为陆地和海湾，中间为大坝，其下有通道，水经通道可带动发电机．涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道如图6-1-2甲所示；潮落至最低点时放水发电，如图6-1-2乙所示；待内外水面高度相同，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又放水发电，如图6­1­1丙所示．设海湾面积为5.0×107 m2，高潮与低潮间高度差为3.0 m，则一天内水流的平均功率为__________MW.(g取10 m/s2)
【导学号：30110067】
图6-1-2
【解析】每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的重力mg＝ρShg ＝1.0×103×5.0×107×3×10 N＝1.5×1012 N.
其重心高度变化为h′＝1.5 m.
每次落潮海水重力势能的减少量
ΔE p＝mgh′＝1.5×1012×1.5 J＝2.25×1012 J.
一天内水流做功的功率
P＝4ΔE p
t＝
4×2.25×1012
24×3 600
W≈1.0×108 W＝100 MW.
【答案】100
解决能源危机的措施
(1)能量使用时，能量的品质降低，所以应节约能源．
(2)化石能源的大量消耗会带来很多环境问题，开发新能源势在必行．。