题目列表(包括答案和解析)
人教版第十七章 能源与可持续发展 复习提纲
一、能源家族
（一）、能源：凡是能提供能量的物质资源。
（二）、分类：
1、按能源的利用方式分为：
一次能源：（直接从自然界中可以获取的能源）（化石能源：煤、石油、天然气；核能；内能、太阳能、海洋能、生物质能）
二次能源：（无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到）电能
2、按是否可再生分：
不可再生能源（化石能源：煤、石油、天然气；核能）
可再生能源：内能、太阳能、海洋能、生物质能
3、按开发早晚的情况还可分为：常规能源（煤、石油、天然气、）和新能源（太阳能、水能、潮汐能、地热能、核能）。
4、化石能源：煤、石油、天然气，是千百年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。
5、生物质能：由生命物质提供的能量。
二、核能
1、原子和原子核
（1）原子的组成：质子、中子、电子组成，质子带正电荷，电带负电荷，中子不带电。
（2）原子核的组成：由质子和中子组成。
2、核能：由于原子核的变化而释放的巨大能量叫核能，也叫原子核。
裂变：用中子轰击重核时，重核会分裂成大小相差不大的部分，同时释放核能。 原子弹：不可控核裂变。
聚变：较轻的核在超高温下结合成新核的过程同时释放巨大的能量。 氢弹：不可控核聚变。
（2）核能获得的途径：
①原子核的核裂变：核电站。②原子核的核聚变：太阳能（太阳表核聚变面）的利用。
3、核电站
（1）利用核能发电的电站。已建成的核电站都是利用重原子核裂变释放的能量发电。
（2）核电站具有的消耗的燃料少、运输量小、成本低、功率大的特点，但需防止放射性物质泄漏，避免放射性污染，确保安全。
三、太阳能
太阳能的优缺点：
来源 | 优点 | 缺点 |
轻核聚变的核能以电磁波的形式辐射出去 | 十分巨大；供应时间长；分布广阔；无需开采、运输安全；无污染。 | 存在分散；太阳能的功率变化大，不稳定，给正常连续使用造成困难；转换效率低；转换系统造价过高。 |
人类利用太阳能的四个渠道：
被直接利用；被海洋、大地吸收；被植物、微生物吸收；使大气、水升腾循环。
直接利用太阳能两种方式：
2、太阳能的转化
使空气变热形成风能；直接使大地变热，使水汽化，太阳能变为内能；被生物吸收成为生物质能等。
四、能源革命 五、能源与可持续发展
1、能源革命
人类历史上，能量转化技术在不断进步，这就在能源革命。
A、第一次能源革命：标识：钻木取火； 主要能源：柴薪； 持续时间：近一万年。
B、第二次能源革命：标识：蒸汽机的发明；主要能源：煤、石油、天然气；持续时间：二百多年
C、第三次能源革命：标识：核能的使用 主要能源： 持续时间：到现在
2、能量转移和能量转化的方向性： 例如：汽车制动时，由于摩擦而使一部分动能变为地面和空气的内能，这部分内能就不能再次开动汽车。
3、节约能源：由于能量转移和能量转化的方向性，目前作为人类主要能源的化石能源正逐渐被消耗，所以节约能源，已成为紧迫部问题。
出路：提高能源的利用率，开发新能源，特别是开发利用核能和太阳能。
4、能源消耗对环境的影响
（1）环境污染：燃料燃烧过程中会产生有害气体，不完全燃烧还会产生粉尘，污染大气，危害人体健康，影响动植物正常生长。
（2）环境影响：水土流失，土地沙漠化。
（3）环境保护的主要措施：改进燃烧设备，尽量使燃料充分燃烧；加装消烟装置，减少烟尘排放量。普及使用煤气和天然气，以代替家用煤炉。集中供热，以减少烟囱数目，既提高了燃料的利用率又减少了污染。开发利用污染小的新能源。
5、未来的理想能源
理想能源满足的四个条件：
第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；第二，必须足够便宜，可以保证大多数人用得起；第三，相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；第四，必须足够安全、清洁，可以保证不会污染环境。
人教版第十七章 能源与可持续发展 复习提纲
一、能源家族
（一）、能源：凡是能提供能量的物质资源。
（二）、分类：
1、按能源的利用方式分为：
一次能源：（直接从自然界中可以获取的能源）（化石能源：煤、石油、天然气；核能；内能、太阳能、海洋能、生物质能）
二次能源：（无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到）电能
2、按是否可再生分：
不可再生能源（化石能源：煤、石油、天然气；核能）
可再生能源：内能、太阳能、海洋能、生物质能
3、按开发早晚的情况还可分为：常规能源（煤、石油、天然气、）和新能源（太阳能、水能、潮汐能、地热能、核能）。
4、化石能源：煤、石油、天然气，是千百年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。
5、生物质能：由生命物质提供的能量。
二、核能
1、原子和原子核
（1）原子的组成：质子、中子、电子组成，质子带正电荷，电带负电荷，中子不带电。
（2）原子核的组成：由质子和中子组成。
2、核能：由于原子核的变化而释放的巨大能量叫核能，也叫原子核。
裂变：用中子轰击重核时，重核会分裂成大小相差不大的部分，同时释放核能。 原子弹：不可控核裂变。
聚变：较轻的核在超高温下结合成新核的过程同时释放巨大的能量。 氢弹：不可控核聚变。
（2）核能获得的途径：
①原子核的核裂变：核电站。②原子核的核聚变：太阳能（太阳表核聚变面）的利用。
3、核电站
（1）利用核能发电的电站。已建成的核电站都是利用重原子核裂变释放的能量发电。
（2）核电站具有的消耗的燃料少、运输量小、成本低、功率大的特点，但需防止放射性物质泄漏，避免放射性污染，确保安全。
三、太阳能
太阳能的优缺点：
来源 | 优点 | 缺点 |
轻核聚变的核能以电磁波的形式辐射出去 | 十分巨大；供应时间长；分布广阔；无需开采、运输安全；无污染。 | 存在分散；太阳能的功率变化大，不稳定，给正常连续使用造成困难；转换效率低；转换系统造价过高。 |
人类利用太阳能的四个渠道：
被直接利用；被海洋、大地吸收；被植物、微生物吸收；使大气、水升腾循环。
直接利用太阳能两种方式：
2、太阳能的转化
使空气变热形成风能；直接使大地变热，使水汽化，太阳能变为内能；被生物吸收成为生物质能等。
四、能源革命 五、能源与可持续发展
1、能源革命
人类历史上，能量转化技术在不断进步，这就在能源革命。
A、第一次能源革命：标识：钻木取火； 主要能源：柴薪； 持续时间：近一万年。
B、第二次能源革命：标识：蒸汽机的发明；主要能源：煤、石油、天然气；持续时间：二百多年
C、第三次能源革命：标识：核能的使用 主要能源： 持续时间：到现在
2、能量转移和能量转化的方向性： 例如：汽车制动时，由于摩擦而使一部分动能变为地面和空气的内能，这部分内能就不能再次开动汽车。
3、节约能源：由于能量转移和能量转化的方向性，目前作为人类主要能源的化石能源正逐渐被消耗，所以节约能源，已成为紧迫部问题。
出路：提高能源的利用率，开发新能源，特别是开发利用核能和太阳能。
4、能源消耗对环境的影响
（1）环境污染：燃料燃烧过程中会产生有害气体，不完全燃烧还会产生粉尘，污染大气，危害人体健康，影响动植物正常生长。
（2）环境影响：水土流失，土地沙漠化。
（3）环境保护的主要措施：改进燃烧设备，尽量使燃料充分燃烧；加装消烟装置，减少烟尘排放量。普及使用煤气和天然气，以代替家用煤炉。集中供热，以减少烟囱数目，既提高了燃料的利用率又减少了污染。开发利用污染小的新能源。
5、未来的理想能源
理想能源满足的四个条件：
第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；第二，必须足够便宜，可以保证大多数人用得起；第三，相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；第四，必须足够安全、清洁，可以保证不会污染环境。
沈括 |
沈括（约1031～1095）中国古代科学技术鼎盛时期（北宋）最博学的科学家，字存中，钱塘（今浙江杭州）人。小时勤奋好学，14岁就读完家中藏书，他随父母到过许多地方，广闻博见，知识丰富。历任沭阳县主簿（县令助理）、太史令，参与过整理盐政，考察水利及任司天监、翰林学士等技术性官职，几乎包办了当时朝廷中的科学事务，如修历法，改良观象仪器，兴水利，制地图，监造军器等。他十分虚心求教，勤于思考，能向一切内行学习，“历访镜工”，“问教坊老乐工”，“问老医”，“凡所到之处，山林隐者，无不求访，及一药一术，皆至诚恳切而得之”，“发明考证，洞悉源流”。例如他三十多岁开始研习数学天文时，就常请教当时的女数学家胡淑修。沈括比她及其丈夫年长十余岁，仍能如此虚心下问，并屡叹曰：“得为男子，吾益友也。”他在天文、历法、数学、物理、地学、生物、化学、医药、水利、兵工、治金、建筑、文史、乐律等多学科领域，都有很高造诣。有《梦溪笔谈》、《长兴集》、《苏沈良方》等著名（据《宋史·艺文志》记载他的著述有22种155卷，但不少已散失）。研究中国科学史的专家李约瑟誉他为“中国通”。 沈括十分重视调查、观察、实测、实验，并且要“原其理”，“以理推之”。他倡导“见简即用，见繁即变，不胶一法”，这也是他取得天文、物理等方面独创性成就的原因之一，他的科学思想受儒、道、元气说等的影响，同时注意核查他人在实测中的数据。例如在天文学方面，他详细观察五星运行轨迹（“如柳叶边缘”）和陨石坠落时的情景；为测量北极星与北天极的真实距离设计了窥管，每夜3次，连续三月，得200余图，得出当时极星“离天极三度有余”的粗测结论；作晷漏实验十余年，首次推出冬至日昼夜“百刻有余”，夏至日“不及百刻”的结果。他还设计了“一弹丸，以粉涂其半，侧视之则粉处如钩，对视之则正圆”（《梦溪笔谈》卷七）的演示实验，证明了“月本无光，日耀之乃光耳”，以及月相变的道理。对历代历法的积弊改进，推行了比较合理的“奉元历”，在此基础上又提出了更科学的“十二气历”设想：即以节气定月份，大小月相间的纯阳历。 沈括对指南针进行了深入研究，他把“方家以磁石磨针锋”而得的人工磁化针用来作试验，提出四种装置方法（水浮法，碗沿法，指甲法和单丝悬挂法）并分别评论，指出悬丝法“最善”及具体办法（“独丝、”“粘蜡”），还记载与验证了磁针“常微偏东、不全南也”的磁偏角现象，比西欧记录早400年。 在光学方面，沈括对小孔成像、凹镜成像等成倒影（像）的诸种现象进行比较，得出“碍”（焦点）的概念（参见“中国古代对光的认识”），并具体描述了焦点处“大如麻菽著物则火发”的现象，他称光通过“孔”“碍”成象为“本末相格”之术。他亲自查看了虹的成因而得出“虹两头都垂洞中”的记录，并说当时“自西望东则见”。通过“红光验尸”记录了民间利用新赤油伞滤光验出尸身上的青紫伤痕的方法。对透光镜将背面花纹字迹透现在镜面上的原因也从铸造工艺作了考察：“铸时薄处先冷，唯背文（纹）上差厚（厚度有差别），后冷而铜缩多，文虽在背，而鉴面隐然有迹”。 在声学上沈括用纸人来放大琴弦上的共振，以便形象地观察（英国人诺布尔和皮戈特在500年后才有类似的琴弦上纸游码试验），还记录了兵土用皮革箭袋作枕时“虚能纳声”的空穴效应，并深入分析了各种乐器制作、制钟等音乐声学问题。 在《梦溪笔谈》中，他还记录了许多宝贵科技资料如《木经》（喻皓）、活字印刷（毕异），水利施工（合龙方法）等等。 沈括在政治、军事、外交上亦展示了才能。他积极参与王安石变法运动，1075年曾出使契丹，驳斥其争地要求，1080年抗击西夏侵略时受连累遭贬，1087年退居润州（镇江）梦溪园写出《笔谈》巨著。 选自：《物理教师手册》 |
阅读与思考．
21世纪——核能时代21世纪，能源问题是首先要解决的问题之一，随着人口的增加和经济的发展，能源的消耗量飞快地增长．从目前的消耗量计算，石油还能采50年，煤最多能采100多年．若全世界均按美国和加拿大的耗能水平(人均耗煤8.4吨/年)计算，即使人口增长率为零，地球上的煤也只能维持30多年，而石油和天然气只能维持10几年．
虽然地球上还有其他形式的能源，如太阳能、风能、地热能、水能等，但与煤和石油相比微不足道，不能满足人类的需要．相比之下，核能是解决能源危机的一个最有效的途径．核能是地球上储量最丰富的能源．又是高度密集的能源．它的效率是惊人的，1 kg核燃料所释放的能量相当于2 500 t煤或2 000 t石油．而且，核裂变发电技术已经成熟，它有其无法取代的优点．首先，是地球上核燃料资源储量丰富，已探明的矿至少有460万吨，可供人类使用200多年；其次，核能发电比较经济，总的算起来，核电厂的发电成本要比火电厂低15％～50％；第三，核电是清洁的能源，有利于保护环境．
所以，21世纪是核能发电的大发展时期．氢是一种很有前途的新的“二次能源”．液态氢已被用来作为人造卫星和宇宙飞船中的能源，但困难是不能大量制取．其原因是目前制取氢的办法是以消耗其他能源为代价的．若利用核聚变反应则非常有希望解决这一问题．因为海水中含有大量氢及其同位素氘和氚(据计算，一桶海水中能提取的氘的能量相当于300桶汽油)．若将海水中所有的氘的核能都释放出来，它所产生的能量足以提供人类使用数百亿年．
然而，实现持续的可控核聚变，难度非常大．核聚变反应的温度大约需要几十亿度，在这样的高温下，氘、氚混合燃料形成高温等离子态．这里有许多问题需要解决，如怎样加热到如此高的温度？怎样盛装如此高温度的等离子体？这就是如何约束的问题．
目前，世界各国已建造多种类型的试验装置200多台．近年来，设在英国牛津附近的核聚变装置完成了一项可控核聚变试验．在圆形圈内，在2亿摄氏度下，氘、氚气体相遇成功爆炸，产生了200 kW的能量，试验持续了几分钟．虽然这距实际应用还有相当大的距离，技术上也还有许多难题需要解决．但已露出胜利的曙光．预计到21世纪50年代前后能实现原型示范的可控聚变反应．
可见，下世纪一旦核聚变能被利用起来，将会使人类彻底摆脱能源危机．我们设想，到那时，廉价的能源将使21世纪成为一个能量富足的时代，可生产出更丰富更新型的产品，而成本更为低廉．例如，可以从海洋中提取更多有用的元素，像金和铂，到那时，其价值不再是金钱的象征．那么利用金和铂耐腐蚀的优良特性，来制造耐腐蚀的储槽、阀门、管道等，可延长其使用寿命而不用频繁更换．
此外，从海水中提取矿物质的“核”工厂生产过程中的副产品——蒸馏水，也非常有用，可以通过管道将它们输送到水源短缺的地方，实施庞大的灌溉计划，改造农田，生产过程中产生的热量还可以送入城市，用于取暖或作为热源．核能除了发电之外，还可以用于炼钢、推动动力机械、海水淡化处理、建筑物供热采暖、空调制冷及热水供应等．
低温核供热反应堆是一种既清洁、经济又安全的理想新热源．建设一座20万千瓦的供热堆，每年消耗核燃料二氧化铀仅1 t，它可以为500万立方米的建筑物供暖．利用核能还可以对海水进行淡化处理，以解决缺水问题．
法国已设计了一种轻小型反应堆，功率为10～20万千瓦，只有10个大气压的运行压力，比较安全．利用堆芯产生的热量将海水加热蒸馏，每天可生产8万立方米淡水，可供15万人饮用．
中子照相已成为一种新的无损检验方法，它可以弥补X射线和γ射线照相的不足之处，进行一些它们鞭长莫及的工作．如可以检验手机、航天器、火箭等装置内部零件的结构状况和质量，进行考古文物内部的无损检验等．
可以预计，21世纪是核能与核技术在医学中广泛应用并取得重大发展的时代．除了现有的核医学诊断治疗技术之外，中子治疗癌症是比较有前途的方法之一．这是因为许多癌组织对硼有较好的吸收效果，同时硼又有吸收中子的能力，当它被癌组织吸收后，经中子辐照，硼－10变成锂－7，并放出α粒子，α粒子的射线能量较高，可以更有效地杀死癌细胞．
例如，日本有一脑癌患者就是利用这种方法治疗后，不仅痊愈了，而且还能驾驶卡车，简直不可思议．在交通运输领域，核能的利用将使其产生革命性的变革．核能舰船组成的远洋舰队可以在水上游弋几十年而不用补充燃料．如果将反应堆做得足够小，并解决防护问题，到那时，就能生产出核能汽车、核能坦克、核能火车、核能飞机．
核能还可作为宇宙飞船的动力，到那时，人们可以到其他星系去旅游．21世纪，人们可以对“老天爷”——天气发号施令．人类将充分利用核能与大自然抗衡．到那时，不会因气候和天气情况影响飞机的起降，没有飞机会因机场封冻而不能着陆，因为我们可设法在飞机水泥跑道下面安装蒸气管道．
不难预料，未来的世纪将是科学技术日新月异的时代，是人类学会和自然和谐相处的时代，是经济和文明继续高速发展的时代，也是核能与核技术全方位应用的新时代．未来的核能时代将成为人类历史上最光彩夺目、最美好的时代．
(李士 中国科学院核分析开放实验室)
(1)21世纪存在什么样的能源危机？为什么说核能是解决能源危机的一个最有效的途径？
(2)21世纪，核能除了发电之外，还有哪些方面的应用？
(3)人类社会现在所应用的能源很多来自千百万年前埋在地下的植物经过漫长的地质年代形成的化石能源(例如：石油、煤)，如果有一天化石燃料枯竭了，你能否想出一些能替代这些化石能源的清洁能源．(至少写出三种)
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