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物理竞赛辅导能源类试题知识网络化石燃料能源能源的含义地球上能源的分类来自地球以外天体的能源太阳辐射能生物对太阳能的利用光合作用和呼吸作用中能量的转化草木燃料煤石油天然气液化气水能江河水流能海洋水流能风能风能的形成风力发电来自地球本蕴藏的能源原子核能原子核的组成核能地热能来自地球与其他天体相互作用的能源潮汐能地球能源的来源水流的形成水利发电一、能源概念及分类自然界中存在的并且能够提供能量的资源叫能源。任何物质都具有能量，具有能量的物质不一定是能源。太阳辐射能是地球上能源的最主要来源，是太阳向周围空间辐射的能源，包括可见光、不可见光和各种微粒。太阳辐射能一部分被反射回太空，一部分被地球吸收。能源的分类分类依据分类名称特点例子按来源分来自地球以外的能源太阳能地球本身蕴藏的能源原子核能地球和其它天体相互作用的能源潮汐能按形态是否改变来分一次能源以现有形式存在于自然界煤、石油二次能源依靠其它能源制取产生汽油、电能按能否再生来分再生能源可以不断地从自然界得到补充水流能、风能非再生能源随着人们的应用将日益减少煤、天然气按能源利用角度来分常规能源被广泛利用的能源煤、草木燃料非常规能源有待开发才能广泛利用的能源氢能源二、生物能源（一）来源生物质能来自生物体，源于太阳能，是一类可再生能源。（二）能量转化1、绿色植物进行光合作用，把太阳能转化为化学能贮存于生物体内的有机物中，其表达式为：二氧化碳+水光淀粉（贮存能量）+氧气2、生物体通过呼吸作用释放能量，一部分供给生物体进行各种生理活动，另一部分则转化为热能而散失。呼吸作用是生物体将贮存在体内有机物中的化学能释放、转化和利用的过程，其表达式为：有机物+水活细胞二氧化碳+水+能量三、其他能源（一）煤、石油、天然气的比较能源重要性元素组成主要分类用途煤我国第一能源碳元素无烟煤、烟煤和褐煤燃料、化工原料石油我国第二能源碳、氢元素炼制成汽油柴油、煤油等燃料、化工原料天然气我国重要能源碳、氢元素∕燃料、化工原料（二）水能、风能、原子能的比较能源能的来源能量转化途径用途水能太阳辐射能水的势能→水的动能→电能第三大能源，无污染，可再生风能太阳辐射能气压差→空气的动能→电能无污染，不会枯竭，不稳定原子能核变化释放核能→热能→机械能→电能能量巨大，可控制，可防护（三）新能源1、太阳能：能量巨大、无污染、安全、经济，但能量分散、会间断、不稳定，开发前景广阔，目前利用太阳能的主要方法是太阳能储量和太阳能直接发电；2、氢能源：资源丰富、热值高、无污染，但制取成本高、储运不安全；3、其他新能源：沼气能源、地热能（地球本身蕴藏的能源）、潮汐能（地球和其他天体相互作用形成的能源）都是有待开发的新能源。热点搜索考查学生在能量转化过程中能量形式的变化；通过不同能源的比较、分析，考查学生的环保意识；考查新能源（如太阳能、氢能源）的利用；结合热学知识，对学生进行综合能力的考查；结合实际问题，考查学生的分析能力。例题精析1、考查在能量转化过程中能量形式的变化例1火力发电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是（）A、机械能→内能→化学能→电能B、化学能→内能→机械能→电能C、化学能→重力势能→动能→电能D、内能→化学能→机械能→电能思路点拨：此题考查学生对能量形式的判断。煤具有的能是储存在煤体内的化学能，所以，起始的能量是化学能；出的是“电”，说明最终是转化为电能；中间经过燃烧过程，而燃烧是把化学能转化为内能，发电则要把机械能转化为电能，因此，整个变化过程的能量转化是化学能→内能→机械能→电能。答案：B例22003年10月15日我国载人航天飞船“神舟5号”用“长征2号-F”运载火箭发射成功。飞船在太空飞行时，各物体处于“失重”状态。（1）火箭发射时能量的转化情况主要是（）A、太阳能转化为机械能B、机械能转化为化学能C、化学能转化为机械能D、电能转化为机械能（2）发射时，火箭尾部火焰如果直接喷到发射台，发射架要熔化，为了保护发射架，就在发射台底建了一个大水池，让火焰喷到水池中，这是利用水汽化时要，使周围环境温度不致太高。思路点拨：此题取材于我国航天的发展技术，既介绍了我国的航天技术，又结合了有关能源方面的知识。火箭发射时，燃料燃烧放出热量，推动火箭上升，所以是燃料的化学能转化为机械能。水汽化是水从液态变为气态，需要吸收热量。答案：C；吸收热量。2、通过不同能源的比较、分析，考查学生的环保意识例3在我国实施的“西气东输”工程中，西部地区的天然气被输送到缺乏能源的东部地区。天然气与煤相比，从热学角度分析它突出的优点是；从环保角度分析它突出的优点是。（天然气、煤的燃烧值分别为1.14×108焦/千克、3×107焦/千克）思路点拨：此题比较基础，联系当前的实际考查学生从不同角度比较、分析两种能源的优点。问题中已告知天然气、煤的燃烧值，从而比较得出天然气的燃烧值比煤大；又从燃烧产物分析，天然气燃烧生成二氧化碳和水，不会污染环境，而煤燃烧除生成二氧化碳和水外，还会产生烟尘、二氧化硫等污染物。答案：燃烧相同质量的天然气和煤，天然气放出的能量多（或天然气的燃烧值大）；污染比较少。例42001年，中国正式加入WTO，并赢得了2008年第29届夏季奥运会的举办权。为向世界展现中国的新形象，某学校同学提出了下列环保建议：（1）开发新能源，减少矿物燃料的燃烧；（2）开发生产无汞电池；（3）提倡使用一次性发泡塑料餐具和塑料袋；（4）提倡使用手帕，减少餐巾纸的使用；（5）分类回收垃圾。其中，你认为可以采纳的是（）A、（1）（3）（5）B、（1）（2）（3）（5）C、（1）（2）（4）（5）D、（1）（2）（3）（4）（5）思路点拨：现在，世界各国越来越重视环保，我国也不例外，因而，有关环保方面的知识成了考试的热点。此题结合能源的知识考查学生的环保意识。一般地，此类问题可以从以下几个方面去考虑：（1）使用后是否会产生污染物；（2）是否会对环境、资源以及生态造成破坏；（3）是否有利于可持续发展。对照题中的几项建议，“使用一次性发泡塑料餐具和塑料袋”会造成白色污染，不符合环保，而“减少矿物燃料的燃烧”、“开发生产无汞电池”可以减少环境污染，“开发新能源”、“提倡使用手帕，减少餐巾纸的使用”则可以节约能源，有利于可持续发展，“分类回收垃圾”有利于能源的再利用和污染物的处理，都符合环保措施。答案：C例5人们将一次能源的煤加工制成二次能源的电。下列关于这种加工目的的叙述，错误的是（）A、为了便于运输B、为了提高利用率C、为了使用方便D、为了增加能量思路点拨：此题考查的是能源的分类以及二次能源——电能的优点。煤是自然界直接提供的能源，因而是一次能源，加工制成的电能就是二次能源。这样加工的优点是运输、使用方便、利用率高，而根据能的转化与守恒定律，在能的转化过程中，能的总量是不变的，所以不可能增加能量。答案：D3、考查有关新能源（如太阳能、氢能源）的利用例6氢气是一种绿色能源，科学家们最新研制出利用太阳能产生激光，再用激光使海水分解得到氢气的新技术。海水分解的化学方程式可表示为，2H2O2TiO激光2H2+2O2，下列说法中不正确的是（）A、TiO2在反应中作氧化剂B、水分解不产生污染物C、TiO2在反应中作催化剂D、该技术可以将太阳能转化为氢能思路点拨：能源问题越来越受到世界各国的重视，而开发新能源是解决能源问题的重要途径。此题就是有关开发新能源的问题。水难以分解，TiO2在反应中作催化剂，分解产物是氢气和氧气，不会产生污染物，而且该技术是利用太阳能使海水分解获得氢气，是将太阳能转化为氢能。答案：A4、结合热学知识，对学生进行综合计算能力的考查例7太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点。（1）太阳能热水器工作时，把太阳能转化为水的能。（2）有一太阳能热水器，水箱的容积为160升。装满水后，若水温由20℃升高到70℃，水箱里的水吸收的热量是多少焦耳？[1升=1分米3，c水=4.2×103焦耳/（千克•℃）]思路点拨：此题考查的是太阳能的利用、转化及其计算。太阳能热水器是利用水吸收太阳辐射能的原理制成的，所以是太阳能转化为水的热能。水箱里的水吸收热量的多少可以根据热量公式Q=cm(t－t0)进行求解：m=ρV=1.0×103千克/米3×160×10-3米3=160千克Q=cm(t－t0)=4.2×103焦/（千克•℃）×160千克×（70℃－20℃）=3.36×106焦答案：（1）热能（2）3.36×106焦5、结合实际问题，考查学生的综合分析能力例8在能源消耗日益增长，人们的环境意识不断提高的今天，如何利用好现有能源以及积极开发新能源已成为当务之急。我国建造的三峡水电站，很重要的方面就是利用现有的水能转变为电能；同时人们还以水为原料，积极开发氢能源。（1）下表是长江三峡工程的部分设计数据（为了便于计算，个别数据作了近似处理）。若26台发电机组全部建成，按设计要求年发电时间为天。（2）已知氢气的燃烧值为1.43×108焦/千克，比煤和石油高出许多，且燃烧后的产物是水蒸气，排到大气中不会造成污染。氢是地球上数量很大，主要以化合态存在与水中。如何把氢廉价地提取出来，是科学家正在研究的新课题。有资料表明：在20千伏、500安的条件下，通电24小时可电解9吨水。请你从能源的角度，通过计算分析这种方法获得氢能源是否有价值，并提出一种更好的氢能源开发设想。思路点拨：此题考查学生分析实际问题的能力，要求学生会读表获取信息、会利用有关化学方程式和电功的计算，是一道综合性比较强的题目。（1）小题解题思路：ｔ=W/P=8.640×1010千瓦时/1.800×107千瓦=4800小时=200天（2）小题解题思路：是否有价值，就是比较所获得的能量是否比消耗的电能大。消耗的电能：W=UIｔ=2×104伏×500安×24×3600秒=8.64×1011焦设电解9吨水产生的氢气的质量为ｘ，2H2O通电2H2↑+O2↑3649吨ｘ36∶4=9吨∶ｘｘ=1吨1吨氢气燃烧所获得的能量为：Q=ｍq=1×103千克×1.43×108焦/千克=1.43×1011焦消耗的电能大于所获得的能量，所以，从能源的角度分析，这种方法获得氢能源没有价值。“提出一种更好的氢能源开发设想”是一个开放性问题，只要回答得有道理就可以，比如利用太阳能电解水等等。能力训练A组大坝坝高（米）185长（米）2335最大蓄水位（米）175水库总库容量（米3）3.930×1010防洪库容量（米3）2.215×1010平均年流量（米3）4.510×1011电站总装机数（台）26总装机工作时的发电总功率（千瓦）1.800×107年平均发电量（千瓦时）8.640×10101、关于光合作用和呼吸作用的叙述中，正确的是（）A、光合作用把光能转变为化学能，呼吸作用把化学能转变为光能B、呼吸作用要消耗有机物，所以呼吸作用旺盛对植物生长是不利的C、光合作用把太阳能转变成有机物中的能量，太阳能是地球上最主要的能量来源D、没有光合作用，呼吸作用无法进行；没有呼吸作用，光合作用可以进行2、下列事例中，属于机械能转化为热能的是（）A、火药的燃气把子弹从枪膛中射出B、古人用钻木的方法取火C、电流通过白炽灯发光D、用酒精灯加热烧杯里的水3、如图所示，请你说出其中的两件家用电器在使用过程中，电能转化成了什么形式的能？例：玩具电动车，电能转化为机械能。4、氢气是一种很有前途的新能源。以水为原料制取氢气最理想的途径是（）A、由热电站提供电力电解水B、改进以焦炭和水制取水煤气的方法C、利用太阳能分解水D、使炽热的铁和水反应生成氢气5、如图所示，是小辉自制的一个柠檬电池。当他把一只阻值为4欧的小灯泡接入电路时，测得通过小灯泡的电流为0.2安，小辉由此可计算出柠檬电池两端的电压约为伏。电路中的电能是由柠檬的能转化而来。6、国家决定推广乙醇汽油的应用，所谓乙醇汽油就是在汽油中加入适量乙醇混合而成的一种燃料。下列叙述错误的是（）A、乙醇汽油是一种新型的化合物B、汽车使用乙醇汽油能减少有害气体的排放C、用石油可以制得汽油D、用玉米、高粱发酵可以制得乙醇7、主持