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第十八章电从哪里来第一节电能的产生【体验】水果电池活动:准备一个苹果,一个电压表,两根导线,一个铜片和一个锌片。如图,将铜片和锌片插入苹果中,将两根导线的一端分别接在铜片和锌片上,另一端分别接在电压表正负接线柱上。(1)电压表(选填“有”或“没有”)示数。(2)该实验中存在的能量转化是能转化为能。(3)该实验中苹果(选填“可以”或“不可以”)用西红柿代替。提示:(1)有(2)化学电(3)可以1.电池有哪些种类?各有什么优缺点?2.常见的发电方式有哪些?能量是如何转化的?探究1电池结合“体验”,思考以下问题:1.化学电池是把能转化为能的装置,主要由、和组成。提示:化学电池是把化学能转化为电能的装置,负极为用锌做的圆筒,做成筒状的目的是用来储存电解液等化学药品。正极是一根碳棒,它的周围被二氧化锰、碳粉和氯化铵的混合剂所包围,总称为“碳包”。碳包和锌筒之间填充着氯化铵、氯化锌的水溶液和淀粉等组成的糊状物,称为电糊。电池口上用沥青、松香等配成的封口剂封牢。参考答案:化学电正极负极电解质2.直流电和交流电的区别是什么?化学电池提供的是电。参考答案:直流电的大小和方向都不随时间变化,交流电的大小和方向随时间做周期性变化。直流3.我们常用的一节干电池的电压是V。一个蓄电池的电压是V。参考答案:1.524.太阳能电池是将能转化为能的装置。一般用和制成。参考答案:太阳电半导体硅金属导体5.不同种类的电池有哪些优点和缺点?填写表格。提示:每种电池都有各自的优点和缺点,在生产生活中要根据实际情况进行选择,科技含量的高低、效率的高低并不是选择电池的唯一标准。种类优点缺点干电池__________________________蓄电池__________________________太阳能电池__________________________参考答案:种类优点缺点干电池使用方便处理不当,污染较重蓄电池电流较大、电压稳定体积较大、处理不当,污染较重太阳能电池取之不尽、没有污染受天气限制探究2发电机1.分析各种发电方式及其能量转化发电方式能量来源能量转化过程火力发电________燃料的化学能⇨水和水蒸气的____________⇨发电机转子的____________⇨电能水力发电________水的机械能⇨水轮机的_________⇨发电机转子的机械能⇨电能核能发电_________核能⇨水和蒸汽的_________⇨发电机转子的________⇨电能提示:火力发电是通过燃烧煤、石油等燃料,将燃料中存在的化学能转化为高温高压蒸汽的内能释放出来,通过热机将内能转化为机械能,再通过发电机将机械能转化为电能;水力发电是利用水的机械能转移给发电机,发电机再将机械能转化为电能;核能发电是利用铀原子核裂变时产生的能量来加热水,用水所产生的蒸汽作为动力,推动蒸汽涡轮机转动,从而带动发电机发电的。参考答案:发电方式能量来源能量转化过程火力发电煤、石油燃料的化学能⇨水和水蒸气的内能⇨发电机转子的机械能⇨电能水力发电水水的机械能⇨水轮机的机械能⇨发电机转子的机械能⇨电能核能发电铀原子核裂变核能⇨水和蒸汽的内能⇨发电机转子的机械能⇨电能2.从可持续发展和环境保护的角度来看,它们有哪些优点和缺点?发电方式优点缺点火力发电水力发电核能发电提示:火力发电需要消耗大量的能源,并且造成了较为严重的环境污染,但建设周期短、不需要较高的技术和设备,投资小;水力发电不会对环境造成污染,但其对地域有严格要求;核电是高效能源,消耗资源少,但投资大,建设周期长,需要较高的技术和设备,要解决好核辐射、废料处理以及选址问题。参考答案:发电方式优点缺点火力发电就地取材、设备简单燃料不可再生、污染环境、效率较低水力发电对自然资源的综合利用、无污染受地域限制核能发电用料省、运输方便、比较清洁技术含量高、处理不当会有核污染一、电池1.定义:把其他形式的能转化为_____的装置。2.特点:提供_____电。3.种类:化学电池和太阳能电池(1)化学电池:把_____能转化为___能的装置。(2)太阳能电池:将_____能转化为___能的装置。电能直流化学电太阳电二、发电机1.定义:把_________的能转化为_____的装置。2.分类:常见的发电方式发电方式火力发电水力发电核能发电能量转化_______转化为电能_______转化为电能_____转化为电能特点耗能___,较严重的环境污染___污染,受地域限制处理不当会发生___污染其他形式电能化学能机械能核能大无核【拓展延伸】干电池的工作原理干电池工作时,锌和氯化铵发生反应,产生氢气,附着在碳棒上面。由于氢的电阻很大,电池工作时,在电极附近产生相当大的电压降,使路端电压降低(这种现象称作“极化”)。所以在干电池中加入二氧化锰作为“退极化剂”。二氧化锰是不良导体,如果用得太多,电池的内电阻就要增大,用得太少,退极化作用太慢。为了解决这个问题,通常就加入一些导电本领较好的碳粉,它的作用主要是导电,其次是吸收反应过程中生成的部分气体。考点电池及能量转化【典例如图所示是德州开发区使用的“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇,“肩扛”光电池板,“腰挎”照明灯,“脚踩”蓄电池。下列解释合理的是()A.光电池板是将电能转化为光能B.照明灯是将内能转化为电能C.小风扇利用风力发电,将机械能转化为电能D.蓄电池夜晚放电,将电能转化为化学能【思路导引】分析本题的两个关键点:关键点1:发电机将其他形式的能转化为电能。关键点2:用电器将电能转化为其他形式的能。【精讲精析】选C。本题考查太阳能和风能路灯的能量转化。“肩扛”光电池板,是靠光能发电,是将光能转化为电能,A错误;“腰挎”照明灯,是消耗电能,是将电能转化为光能,B错误;“头顶”小风扇,小风扇利用风力发电,是将风能(机械能)转化为电能,C正确;“脚踩”蓄电池,是储存电能,将电能转化为化学能储存在蓄电池内部,当夜晚放电时,化学能转化为光能,D错误。【方法归纳】电池与发电机的异同点(1)能量来源不同:不同的电池,不同的发电方式,能量来源不同。(2)能量转化相同:各种电池、各种发电方式都是对外供电,提供电能,它们都是将其他形式的能最终转化为电能。1市场上有一种装有太阳能电风扇的帽子,如图所示,阳光照射太阳能电池板,扇叶快速转动,能在炎热的夏季给人带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是()A.机械能→太阳能→电能B.太阳能→机械能→电能C.电能→太阳能→机械能D.太阳能→电能→机械能【解析】选D。本题考查能量的转化。阳光照射太阳能电池板,太阳能转化为了电能,扇叶快速转动,电能转化为了机械能。故应选D。2.据悉,到2020年我国将建立自己的空间站“天宫一号”。关于空间站所使用的供电装置,你认为最可行的是()A.太阳能电池B.化学蓄电池C.柴油发电机D.风力发电机【解析】选A。本题考查各种电源。可以从各电源的工作原理及特点上进行分析,选择最可行的电源。太阳能电池可以做得比较小巧,并且太阳能取之不尽,没有污染,所以太阳能电池要比化学蓄电池和柴油发电机优越得多。因为在太空中没有空气,不会产生风,所以风力发电机就没有用武之地了。3.截至目前,中国第一大地热发电站西藏羊八井地热发电站已累计发电超过24亿千瓦时。分析如图,地下井→汽轮机→发电机,其能量转化过程是:内能→能→能。【解析】本题考查能量的转化。地热发电站发电时,先利用地下井获得地热将水加热成水蒸气,水蒸气膨胀推动活塞,使汽轮机转动工作,将水蒸气的内能转化为机械能,汽轮机带动发电机工作,将机械能转化为电能;所以整个过程能量的转化是:内能→机械能→电能。答案:机械电4.在我省高速公路上安装有太阳能视频监控系统,如图所示。晴天,电池板将太阳能转化为电能,并向蓄电池充电,将电能转化为能储存起来。【解析】本题考查能量的转化。向蓄电池充电的过程主要是电能转化为化学能。答案:化学5.一种向自行车车灯供电的小发电机上端有一个摩擦小轮,小轮与自行车后车轮的边缘接触,如图所示。当车轮转动时,因力作用而带动小轮转动,从而为发电机提供动力。发电机运转时,将能转化为电能。【解析】本题考查能量的转化。带动小轮转动的是摩擦力,能量是由机械能转化来的。答案:摩擦机械6.请仔细阅读下文,并回答文后问题。垃圾发电填埋是目前全球垃圾处理的主要方式,传统的垃圾处理方式是将垃圾集中填埋,让其自行发酵。在发酵过程中会产生二氧化碳和甲烷等废气,易造成常规污染,还可能带来温室效应,甚至有爆炸的危险。福州市红庙岭垃圾填埋气发电厂将垃圾填埋后,采用科学方法使其发酵,并把产生的填埋气收集起来用于发电。因此,垃圾填埋气和太阳能、风能一样,是一种可再生能源,不仅解决了垃圾填埋场安全和污染问题,也可产生显著的经济效益,同时减少温室气体的排放。目前,本市垃圾填埋气发电厂和前期投产的垃圾焚烧发电厂的年总发电量大约可供4万个年用电量为2800千瓦时的家庭使用。(1)传统的垃圾填埋处理方法的缺陷有:_______________等。(2)将填埋气收集起来用于发电,是将这些垃圾的化学能最终转化为能。(3)请谈谈你在节能减耗、环境保护方面做了哪些实事?(写出一点)【解析】本题综合考查发电的相关知识。将填埋气用于发电是将化学能转化为电能,可以结合我们平时节约用电和植树造林绿化环境等方面来谈如何节能减耗,进行环境保护。答案:(1)会造成常规污染(带来温室效应,甚至产生爆炸的危险)(2)电(3)如随手关灯等找找你容易错在哪里?化学电池在使用时把能转化为能,2号电池和1号电池的电压(选填“相等”或“不相等”)。【学生自答】化学电不相等【教师点评】①正确之处:能量的转化判断正确;②错误之处:对于化学电池来说,1号、2号、5号、7号电池的电压都是1.5V。【正确答案】化学电相等