課程標準對《能源與可持續性發展》提出了如下主要的考查要求:能通過具體事例,說出能源與人類生存和社會發展的關系,了解不同歷史時代人類利用的主要能源。能結合實例,說出不可再生能源和可再生能源的特點。了解核能的優點和可能帶來的問題,了解當前處理核廢料的常用辦法。了解世界和我國的能源狀況。了解我國和世界上核能利用的最新進展。
關注能源安全,合理的利用能源,對于能源的開發利用要有可持續發展的意識。綜觀近幾年各地中考測試題,該部分考查的題型主要以選擇、填空為主,計算題也時有出現,但并不是單純的能源與可持續性發展的題目,而是學科內綜合性試題,這類題目的綜合性較強。
【知識總攬】
【重點精講】
重點1:能源的利用、核能
考點評述:
這部分內容在中考中雖不是重點,但能源問題在現代生活中日益突出,將會越來越引起人們的重視;主要考查能源的分類、能源的利用情況、核能的利用與鏈式反應、裂變與聚變認識,考查重點是能源的利用與分類。常見的題型是選擇和填空。
知識回顧:
1.能源的分類
根據能源的獲得方式可以分為一次能源和二次能源,從自然界里直接獲得的能源就是一次能源,如風能、水能、化石燃料等,一次能源通過轉化得到的能源是二次能源,如電能等。根據能源能否及時得到補充可分為可再生能源(如:水能、風能、太陽能等)和不可再生能源(如:化石燃料、核能等)。
2.核能
(1)定義
原子核分裂或聚合而獲得的能量稱之為核能。核電站、原子彈、氫彈及太陽能等都是核能的利用。
(2)鏈式反應
鏈式反應有兩種:一種是重核的裂變,另一種是輕核的聚變,這兩種反應方式是獲得核能的兩種途徑。在上例中,核電站和原子彈內發生的反應是裂變,而氫彈爆炸和太陽能內都發生的核聚變。現在人們已經能夠讓裂變平穩地進行,而聚變尚未完全得到控制。
考題賞析:
例1(08江蘇鎮江)現代社會,人們越來越關注能源問題,下列能源屬于可再生能源的是( )
A.煤 B.石油 C.風能 D.天然氣
解析:可再生能源就是能夠再生,循環利用的能源,選項中的煤、石油和天然氣都屬于化石燃料,他們是由古代動植物經過漫長的年代所形成的,它們用一點就少一點,短時間內不能再生了,而風能則是由于太陽使空氣的溫度發生變化所形成的,是取之不盡的,屬于可再生能源。故選C。
點評:由于可再生能源具有循環性,所以可是說是取之不盡,用之不竭的,因而是將來能源發展的方向,人們開發和利用的新能源主要是針對可再生能源進行的。
例2(08廣東茂名)在水能、地熱能、電能中屬于二次能源的是_________________。到目前為止,核電站只能利用___________變釋放的核能來發電。
解析:一次能源是指從自然界中直接得到的能源,水能和地熱都是直接從自然界中得到的,而電能則需要轉化才能得到,屬于二次能源。在現階段,核聚變還沒有得到控制,當今核電站是均是利用重核的裂變來發電的。
答案:電能 核裂變
點評:我們開發和利用的能源是一次能源,但為了方便使用,我們一般要將它們轉化成二次能源來利用,在一般的考試中,電能是最常見、最便于利用的二次能源。
重點2:太陽能、能源與可持續性發展
考點評述:
這部分內容主要考查太陽能在生活中的應用,能源危機、能源的利用與環境保護等方面,考查題型有填空題、選擇題、閱讀理解題和綜合性,考查方式比較靈活,考查面較大,特別是綜合性的題,所運用的知識基本涵蓋了初中物理的全部內容。
知識回顧:
1.太陽能
太陽能來源與太陽內部氫核的聚變,化石燃料、風能、水能等均來自于太陽能,人們利用太陽的方式主要有兩種,一種是直接利用太陽能來加熱,如太陽能熱水器,太陽灶等;另一種是利用太陽能來發電,如太陽能電池等。
2.能源與可持續性發展
人們利用能源的方式有兩種,一是能的轉移,如太陽能熱水器,另一種是能的轉化,我們對能源的利用主要是能的轉化,把一次能源轉化成我們可以使用的能源。能的轉化與轉移具有方向性和守恒性。從人們對能源的利用歷程來看,能源危機已經來臨。人們在使用能源時也會對環境造成污染。
考題賞析:
例3(08浙江湖州)石油是一種重要的能源,但又是不可再生的能源,目前人類正面臨著石油短缺、油價上漲的挑戰。探求能源利用的新途徑是人類亟待解決的課題。以下探究能源利用的途徑不恰當的是( )
A.更多地利用木材 B.更多地利用太陽能 C.增加風力發電量 D.增加核發電量
解析:木材也是一種能源,但過多使用木材會造成植被破壞、燃燒木材時形成的煙霧對大氣又會造成污染,多過地利用木材是不恰當的。故應選A。
點評:本題把能源的利用與環境保護結合起來,但并沒有直接說明考查的是這方面的內容,考查的點比較隱蔽,考查方式比較靈活。
例4(08山東濰坊)目前,許多城市的十字路口都安裝了太陽能紅綠燈。白天太陽能電池板給紅綠燈供電,同時多余的電能又給蓄電池充電。在陰雨天和晚上蓄電池又給紅綠燈供電,使紅綠燈能連續工作,其主要參數見下表:
光電轉換效率η | 有效受光面積S | 燈泡額定電壓U |
40% | 0.5m2 | 24V |
(1)若每天有效受光時間為6h,每平方米的面積上太陽輻射的功率為103W,求這種太陽能電池板每天獲得的電能。
(2)若太陽能紅綠燈由紅、黃、綠三燈組成.每天獲得的電能,可使它連續正常工作40h,求:太陽能紅綠燈正常工作時的功率和電阻。
解析:太陽能電池板每平方米的面積上太陽輻射的功率為103W,而它的有效受光面積S=0.5m2,故可知太陽能電池板上太陽輻射的有效功率為0.5×103W。
每天有效受光時間為6h,所以太陽能電池板接受到的太陽輻射能W總=P總t =0.5×103W×6×3600s=1.08×107J
而光電轉換效率η=40%,所以每天太陽能電池板獲得的電能W有效==W總η=1.08×107J×40%=4.32×106J
太陽能紅綠燈工作紅綠燈是并聯的,且是連續交替工作,故可以把它們看做是一盞燈連續工作40h,所以它們的功率P有效===30W
所以它們的電阻:R= ==19.2Ω
答案:(1)4.32×106J (2)30W 3.2Ω
點評:本題考查的是電學與能源的綜合性題目,考查的知識面較大,但解題思路卻比較單一,只要運用相關的公式進行計算即可。