初中物理能源与可持续发展知识大总结，99%的童鞋都转了！

◆◆一、知识点梳理◆◆

（一）能源

1、能源

凡是能够提供能量的物质资源都叫作能源。

2、能源的分类

能源的分类见下表。

分类方法

类別

定义

常见能源

按能否从自然界直接获取分

一次能源

可以直接从自然界中获取的能源

风能、水能、太阳能、地热能、核能等

二次能源

无法从自然界直接获取的能源

电能、汽油、柴油、煤油等

按是否可再生分

可再生能源

可以从自然界源源不断地得到的能源

风能、水能、太阳能等

不可再生能源

不能在短期内从自然界得到补充的能源

煤、石油、核能等

从能源的来源上分

化石能源

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

煤、石油、天然气等

生物质能

由生命物质提供的能量

木材、草类、肉类等

3、能源革命

(1)定义:人类历史上不断地进行着能量转化技术的进步,这就是所谓的能源革命。

(2)能源革命:

①钻木取火是人类在能量转化方面最早的一次革命:以柴薪为主要能源,持续近亿年。

②蒸汽机的发明是人类利用能量的第二次革命:柴薪向化石燃料(煤、石油、天然气)转化。

③20世纪40年代,物理学家发明了可以控制核能释放的装置——反应堆,拉开了以核能为代表的第三次能源革命的序幕。

（二）核能

1、核能

(1)定义:原子核在改变中释放出的巨大的能量叫作核能。核能包括核裂变能和核聚变能。

(2)裂变:用中子轰击较大的原子核,使其变成两个中等大小的原子核,同时释放出巨大的能量,叫作裂变。裂变时发生链式反应。

核电站中的核心设备是核反应堆,核反应堆中的链式反应是可以控制的。原子弹中的链式反应是不加控制的。

(3)链式反应:裂变后的铀核同时释放出2~3个中子,这些中子轰击其他铀核,使它们也发生裂变,裂变不断地自行继续下去的现象叫作链式反应。

(4)聚变:将质量很小的原子核,在超高温下结合成新的原子核,会释放出更大的核能,称为聚变,也称为热核反应。

2、核能的利用

(1)核电站:利用核能发电的电站叫作核电站,核电站是利用重原子核裂变释放的能量发电。

(2)核电站的优点:核电站具有消耗燃料少、运输量小、成本低、功率大的特点,但需要防止放射性物质的泄漏,避免放射性污染,确保安全。

(3)核武器:核武器有原子弹和氢弹。

原子弹爆炸是利用核裂变不加控制的链式反应制成的；

氢弹是利用核聚变制成的,核聚变放出的能量比裂变放出的能量更大,氢弹比原子弹的威力更大。

（三）太阳能

1、太阳能

(1)定义:太阳是一个巨大的“核能火炉”,太阳表面以热和光的形式向四周辐射的能叫作太阳能。

(2)太阳能的四大优点如下:

①太阳能十分巨大。太阳内部的核聚变释放巨大的核能。

②太阳能供应时间长久。太阳这个巨大的“核能火炉”已经稳定地“燃烧”了50亿年。目前,它正处于壮年,还在源源不断地向外释放能量。

③太阳能分布广阔,获取方便,无需挖掘、开采和运输。

④太阳能安全,不污染环境。

2、直接利用太阳能的两种途径

一种是用集热器把水等物质加热,另一种是用太阳能电池把太阳能转化为电能。

（四）能源革命与可持续发晨

1、能量转移和转化的方向性

能量的转移和转化都是有方向的,在一般情况下,内能从高温物体转移到低温物体,不能反向转移；

我们是在能量的转化或转移过程中利用能量的。

因此不是什么能量都可以利用的,能量的利用是有条件的,也是有代价的。

2、能源与可持续发展

(1)21世纪的能源趋势:随着能源消耗的迅速增长,地球储存的化石能源将日益减少,最终将枯竭,必须不断开发新能源,提高能源的利用率,同时要节约能源,这是解决能源问题的主要途径。

(2)能源消耗对环境的影响:化石燃料的消耗会造成空气污染,加剧温室效应、水土流失、土地沙漠化；酸雨对植物、建筑物、金属物件造成危害；核泄漏会对人类造成伤害。

(3)未来理想能源:未来的理想能源要能够大规模地替代石油、煤炭、天然气等常规能源,它必须满足以下条件:

①必须足够丰富,可以长期使用。

②必须足够便宜,以保证多数人用得起。

③相关的技术必须成熟,以保证大规模使用。

④必须足够安全、清洁,可以保证不会严重污染环境。

◆◆二、主要考点梳理◆◆

本部分不是中考的重点和热点,在中考题中出现的概率不是太高。

在中考中多以填空题、选择题和综合应用题的形式出现。

其中能源的概念及其分类、核能的利用、环境污染、温室效应、能量转化与守恒是填空题和选择题的热点。

综合应用题的考查近几年频率较高,大部分都是考查太阳能的转化与热或者电相结合的题,难度不是太大,计算量有所增加。

本部分的考点主要有以下三个方面

(1)能量和能源:了解能量存在的不同形式,能简单描述各种各样的能量和人们生活的关系,能够根据不同的分类标准对能源进行分类,理解可再生能源和不可再生能源的不同。

(2)太阳能:了解太阳能属于什么能源,知道太阳能的优点,会计算太阳能转化为内能或者电能的效率。

(3)核能:了解核能在生活和军事上的应用,知道链式反应的原理,了解核能的优点和可能带来的问题。

◆◆三、经典题型解析◆◆

题1：小明学习了“能源与可持续发展”一章的知识后,做了如下总结,其中有一条总结的内容有错误,请你帮他找出来( )。

A.煤、石油和天然气都来源于太阳能

B.电能是最重要的二次能源

C.木材、草类、肉类等由生命物质提供的能源称为生物质能

D.地热能是不可再生能源的典型例子

解答：D

能源是能够向人类提供能量的物质,能源分为可再生能源和不可再生能源两大类,也可分为一次能源和二次能源。

一次能源是可以从自然界直接获取的能源。

二次能源指的是必须通过一次能源的消耗才可以得到的能源,其中电能是现代社会中非常重要的二次能源。

大量使用不可再生能源(煤炭、石油)会造成环境污染,目前人类使用的能源主要是煤和石油等不可再生能源,其都是直接或间接来源于太阳。

为了降低环境的恶化,人类正积极探索开发新能源,如利用核裂变建造核电站,将太阳能转化成热能和电能进行使用。故选D。

技巧提示：

本题考查了多方面的知识,综合性较强,但都是一些基础知识,是中考常见题型。

题2：光伏产业利用太阳能的最佳方式是光伏转换,利用光伏效应使太阳光照射到硅材料上产生电流直接发电。下列说法中正确的是( )。

A.光伏效应是将太阳能转化为电能

B.太阳能是不可再生能源

C.太阳能和电能都属于一次能源

D.化石能源和太阳能都是取之不尽、用之不竭的

解答：A

光伏效应过程将太阳能转化为电能；

太阳能属于可再生能源；

太阳能属于一次能源,可以直接利用；

电能属于二次能源,从其他能源转化而来；

地球上化石能源的总量是有限的,总有一天会开发殆尽；

太阳能至少在太阳存在的时间内是取之不尽用之不竭的。故选A。

技巧提示：

本题考查的是能量的转化和根据不同标准对能源的分类,理解能源的分类和如何判断能量的转化是解决本题的关键。

题3：下列关于核能的说法正确的是

( )。

A.核能是一种可再生能源

B.核反应堆将核能转化为化学能

C.核电站是利用核裂变释放的核能

D.开发核能即使有核泄漏也是安全的

解答：C

核聚变和裂变都能释放能量,但聚变不容易控制,所以核电站是利用核裂变来发电,核能是一种新型能源,也是不可再生能源。

核反应堆工作时会放出能量,也会产生射线,会对人和其他生物造成伤害。

核能直接取自于地壳中的核物质,是不可再生能源,故选C。

技巧提示：

本题主要考查学生对核能的理解和掌握,理解核电站的工作方式和核能的来源是解决该题的关键。

题4：在新农村建设中很多楼房顶部装有太阳能、电能两用热水器,该热水器利用太阳辐射的能量加热时,能把太阳辐射能的70%转化为水的内能；

用电热丝加热能把电能的90%转化为水的内能,该热水器也可利用太阳辐射的能量和电热丝同时加热。它的铭牌如表格所示。小明家热水器的支架与楼顶水平台面总接触面积为0.1m²。

他家所在的地区(晴天)每天接受太阳辐射的时间为8h,太阳光照射地面时的辐射功率为900J/(s·m²),即每平方米的面积上每秒得到的太阳辐射能平均为900J。

已知g=10N/kg,

c_水=4.2×10³J/(k·℃),

ρ_水=1.0×10³kg/m³。当热水器内蓄满水时,求：

××牌热水器

型号HM-20

集热管数28支

额定频率50Hz

水箱容积150L

集热管管长180cm

额定电压220V

防水等级A

系统承压3.0MPa

额定功率4000W

自身质量50kg

采光面积2.0m²

(1)热水器对水平台面的压力和压强。

(2)热水器每天接受的太阳辐射能使水升高的温度。

(3)热水器将水从20℃加热到52.4℃所需的最短时间。

解答：

(1)水的质量

m_水=ρV=1.0×10³kg/m³×

0.15m³=150kg；

热水器对水平台的压力

F=G=(m_器+m_水)g

=(50kg+150kg)×10N/kg=2000N；

热水器对水平台的压强

p=F/S=2000N/0.1m²=20000Pa。

(2)热水器每天接受的太阳辐射能:

W=900J/(s·m²)×8×3600s×2.0m²=5.184×10⁷J；

水吸收的热量

Q_吸=70%W=70%×5.184×10⁷J

=3.6288×10⁷J；

水的体积V=150L=0.15m³；

水的质量m=150kg；

因为Q=cm△t,所以水升高的温度△t =Q_吸/cm_水= 57.6℃。

(3)热水器将水从20℃加热到52.4℃所吸收的热量为

Q_吸’=cm(t-t₂)=4.2×10³J/(kg·℃)

×150kg×(52.4℃-20℃)=

2.0412×10⁷J。

热水器利用太阳辐射的能量和电热丝同时加热,时间最短,假设此时的时间为t,因为W=Pt,则

Q_吸’=90%×Pt+70%×900J/(s·m²) ×t×2.0m²=4860W×t,

所以需要加热的时间为

t= Q_吸’/4860W=4200s。

技巧提示：

本题主要考查的是对压力、压强、热量、电能计算公式的理解和掌握,综合性较强,中考常见题型。

特别提示：

一次能源与二次能源的区别在于能否从自然界直接获取,不可再生能源与可再生能源的区别在于能否短期内从自然界得到补充。

最终的能源科技的发展方向是力求节约不可再生能源,积极开发可再生能源和利用技术。

不能认为太阳能、风能、水能是零成本能源。

有关太阳能的计算题一般都是根据太阳的辐射功率求出太阳能,再根据转化效率求出其他形式的能。