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20.2开发新能源体验1太阳能的利用活动：将质量、温度都相同的水分别倒入两个相同瓶子中,用白纸和黑纸分别将两个瓶子包起来,如图所示,然后将两个瓶子放在太阳光下,经过5min后,观察两个瓶子中的温度计示数的变化。(1)两个瓶子中哪个瓶子里的温度计的示数大?。(2)由温度计示数的大小,可知白纸和黑纸哪种纸吸热能力强?。提示：(1)黑纸包的瓶子(2)黑纸体验2链式反应活动：火柴按图摆放,点燃第一支火柴,观察现象。(1)点燃第一支火柴后,随着时间的推移,后面的火柴(选填“会”与“不会”)点燃。(2)如果排列着无数支火柴,这样的变化会停止吗?(不考虑外界环境影响)。提示：(1)会(2)不会1.吸收和利用太阳能的途径有哪些?2.释放核能的方式有哪几种?3.核裂变与核聚变的原理是什么?探究1太阳能的利用结合“体验1”中的活动,思考以下问题：生活中人们是怎样直接利用太阳能的?并举例说明。提示：常见的利用太阳能的第一种方式是把玻璃的内表面涂黑,制成集热器,用收集到的热能为人类服务。第二种方式是将太阳能转换为电能,一是热发电,就是先用聚热器把太阳能变为热能,再通过汽轮机将热能转变为电能；二是光发电,利用太阳能电池的光电效应,将太阳能直接转变成电能。第三种方式是用太阳能制氢,将太阳能转化为化学能,再转化为电能等其他能量,用来驱动汽车等。参考答案：直接利用太阳能的三种方式：第一种是光热转换,将太阳能转化为热能,如用集热器把水等物质加热；第二种是光电转换,将太阳能转化为电能,如利用太阳能电池发电；第三种是光化转换,将太阳能转化为化学能,如利用太阳能制氢等。探究2核裂变与核聚变的原理及应用结合“体验2”中的活动,观察下列图片,思考下列问题：1.两图中获取核能的方式有什么不同?提示：图甲是用中子轰击较大原子核,较大原子核分裂成两个中等大小的原子核,同时释放出能量,这种释放核能的方式叫作核裂变。图乙是将两种质量较轻的原子核聚合成一个较重的原子核,这种反应叫作核聚变。参考答案：甲图是通过核裂变获取能量；乙图是通过核聚变获取能量。2.核电站与原子弹中的链式反应的主要区别是什么?参考答案：核电站的链式反应在核反应堆中进行,是可控的反应,原子弹爆炸时的链式反应是不加控制的反应,大量原子核在一瞬间发生裂变,释放出巨大的能量。3.核聚变的应用有哪些?参考答案：太阳能的产生、氢弹等。一、太阳能1.形式：太阳主要以_______的形式向四周辐射能量。光和热2.利用：地球吸收和利用太阳能的四个主要渠道。吸收升腾循环海洋直接3.能量转化：在直接利用太阳能的过程中,可以将其转化为_____、_____、_______等。内能电能化学能二、核能1.定义：_______内部蕴藏的巨大能量。原子核2.释放核能的两种方式：(1)核裂变：①定义：_____的原子核裂变为_____的原子核的一种核反应。②应用：a._______；b._______。(2)核聚变：①定义：在超高温条件下,将两个质量_____的原子核,聚合成一个质量_____的原子核的核反应。②应用：a._____；b.太阳能来源于太阳内的_______。较重较轻原子弹核电站较轻较重氢弹核聚变【拓展延伸】太阳能的特点(1)太阳能的四大优点：①“大”：太阳向空间辐射的能量,总功率达3.8×1023kW,到达地面的太阳能功率达8.1×1013kW(到达地面的太阳能比到达地球的要少,因为到达地球的太阳能有一部分被云层等反射回到空间而到不了地面),比全世界的发电总量高出5×104倍。②“公”：阳光普照,到处都有(当然,分布也不平衡,如撒哈拉等热带沙漠地区的太阳能资源特别丰富)。③“洁”：太阳能是清洁能源,直接利用太阳能不会产生废渣、废气而污染环境。④“久”：太阳能是可再生能源,太阳还能发光、发热几十亿年,取之不尽,用之不竭。(2)太阳能的三个缺点：①太阳能虽然是个巨大的能源,但它太分散。②太阳能不稳定,不能正常使用。③目前太阳能转换器的效率不高。考点1太阳能的利用【典例1】(2012·梅州中考)如图所示是太阳能LED照明路灯,它主要由太阳能电池板、LED灯头等部分构成。LED是一种发光二极管,通过电流可以把电能直接转化成能。太阳能清洁无污染,是在太阳内部氢原子核发生(选填“裂变”或“聚变”)时释放出的核能。【思路导引】解答此题抓住以下关键点：【精讲精析】本题考查太阳能的有关知识。LED灯发光是电能转化为光能；在太阳内部,氢原子核在超高温下发生聚变,释放出巨大的核能。答案：光聚变【方法归纳】太阳能的三种利用方式(1)光热转换：太阳能转化为内能,如太阳能热水器。(2)光电转换：太阳能转化为电能,如太阳能电池。(3)光化转换：太阳能转化为化学能,如绿色植物。考点2核能【典例2】(2013·枣庄中考)核电站利用核能发电,它的核心设备是核反应堆。下列说法错误的是()A.目前核电站都是通过聚变反应来利用核能B.核反应堆中发生的链式反应是可以控制的C.原子核分裂或聚合时释放出核能D.核能是一种不可再生的能源【思路导引】解答本题应明确以下两点：(1)核能短时间内不可以再生；(2)核电站利用的是可以控制的核裂变。【精讲精析】选A。本题考查的是核能的相关知识。核能的获得有两种方式：核裂变和核聚变。核电站采用的是可控核裂变来实现对核能的利用。【方法归纳】(1)区分核裂变和核聚变：核裂变可控制,核聚变是不可控的。(2)核电站利用的是核裂变。1.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。本题考查不同能源的选择。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。故选A。2.(2013·梅州中考)下列说法正确的是()A.核能是指原子核发生变化时所释放的能量B.煤炭、石油、天然气、太阳能都是不可再生能源C.原子弹和氢弹都是利用核裂变D.目前核电站获得核能的途径是核聚变【解析】选A。本题考查了核能的特点和利用。核能是由于原子核内部结构发生变化而释放出的能量,A符合题意；煤炭、石油、天然气都是不可再生能源,太阳能是可再生能源,B不符合题意；原子弹是利用核裂变,氢弹是利用核聚变,C不符合题意；核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的,D不符合题意。故选A。3.地球内部储藏有取之不尽、用之不竭的地热能,有报道也把地热能叫作地温能,地球浅表层蕴含的地温能在一定程度上已经能够开发利用。比如在地球浅表层埋上水管,做成地热导管,用水泵推动形成水循环,将地热“携带”到地面,可供冬天御寒而代替空调。那么,这里所说的地温能属于()A.动能B.电能C.化学能D.内能【解析】选D。本题考查对新能源的认识。通过地温源热泵从地下水或土壤中提取和利用的热能被称为地温能,地温能能直接用于水循环,即可对水以热传递的方式进行加热,传递热量,故地温能属于内能。4.(2013·连云港中考)连云港市第一座光伏电站采用晶体硅光伏发电系统,利用太阳能发电,功率为3.2×106W。太阳能是清洁(选填“可再生”或“不可再生”)能源。假设一年平均有效发电时间为1200h,则年发电量可达kW·h。【解析】本题考查太阳能的有关知识、能源的分类和计算。太阳能是可再生能源,年发电量W=Pt=3.2×106W×1200h=3.84×106kW·h。答案：可再生3.84×1065.获取核能有两条途径：一是重核的裂变,二是轻核的变。如图所示,图甲属于核变。【解析】本题考查了核能的利用以及核裂变与核聚变的区别。获得核能的途径一是重核裂变,二是轻核聚变；甲图中进行的是较重的原子核裂变成较轻的原子核的一种核反应,是核裂变,乙图中是较轻的原子核结合成较重的原子核的一种核反应,是核聚变。答案：聚裂6.“世界面临的每一个危险都能追究到科学,拯救世界的每一种手段都将来自科学。”也许在不久的将来我们能变害为宝,比如可以建立发电站,利用海啸具有的转化为,为人类服务。(以上两空均选填“核能”“机械能”或“电能”)【解析】海啸具有机械能,可以转化为电能,为人类服务。答案：机械能电能7.太阳能是取之不尽、用之不竭而又无污染的能源,在生产生活中被广泛地应用。太阳能热水器就是典型的例子,它具有安全、节能、经济和环保等优点。在学习太阳能后,爱动脑、动手的小明同学发现他家使用的太阳能热水器,有20根黑色的集热管与上方的水箱相连,集热管之间留有一定的空隙,集热管的后方有光亮的金属板。(1)太阳能热水器工作时,能的转化关系是怎样的?(2)在太阳光照射下,集热管中的水温度升高是通过什么方式增加了水的内能?为了更多地吸收太阳能,该热水器采取的措施是什么?(举两点并说明理由)【解析】太阳能热水器在工作的过程中将太阳能转为内能,转化成的内能通过热传递的方式使得集热管中的水温度升高；要想获得更多的内能,就要更多地吸收太阳能,可以从集热管的颜色、管径、管长、管子数量、增加反射面等方面来考虑。答案：(1)太阳能转化为内能。(2)热传递措施1：集热管制成了黑色,因为黑色吸收热辐射能力强；措施2：集热管后设置了反光板,反光板能将太阳光反射到管的侧面和后面,增加了受光面积。找找你容易错在哪里?小明同学学过核能发现：现在建的核电站是利用核能来发电；而原子弹也是利用核能放出的大量能量达到摧毁的目的。它们工作的过程相同吗?【学生自答】它们工作的过程完全相同,都是利用了核裂变释放出来的能量。【教师点评】①知道核电站和原子弹的原理,是值得肯定的。②忽略了在相同原理下还存在着不同,即发生的链式反应核电站可以控制,而原子弹不可控制。【正确答案】它们的原理相同,都是利用链式反应工作的,但核电站的核反应堆中发生的链式反应是可以控制的,而原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的。