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Chapter 18
第十八章 能源与可持续发展
1 能源与核能
[学习目标]
1. 了解日常生活中的各种能源，人类利用能源的过程，不同形式能量的相互转化，新能源
的开发与利用；
2. 了解核能的优点和可能带来的问题；
3. 了解能源与人类生存和社会发展的关系；
4. 能说出不同能源的特点；
5. 了解在现实生活中能量转化与转移有一定的方向性。
一、能源
1．能源的定义：凡是能够提供能量的物质资源，都可以叫做 。
2．人类利用能源的历程：
① 钻木取火是人类从利用自然火到利用人工火的转变，导致了以柴薪为主要能源的
时代的到来。
② 蒸汽机的发明使人类以机械动力代替人力和畜力，人类的主要能源从柴薪向煤、
石油、天然气等 转化，利用化石燃料的各种新型热机的问世，使化石能源成为当今
世界的主要能源。
③ 物理学家发明了可以控制核能释放的装置---反应堆，拉开了以核能为代表的新能
源利用的序幕。
3．一次能源和二次能源
① 像化石能源一样，风能、太阳能、地热能以及核能，是可以 获得的，
这些可以从自然界直接获取的能源，统称为一次能源。常见的一次能源有：煤、石油、天
然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能等。
② 我们使用的电能，无法从自然界直接获取，必须通过 才能得到，所
以称电能为二次能源。常见的二次能源有： 。
③ 我们今天使用的煤、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，所以称为化石能源。常见的化石能源有：煤、石油、天然气。
二、核能
1．质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分
裂或者重新组合是极困难的。但是，一旦质量较大的原子核分裂或者质量较小的原子核相
互结合，就可能释放出惊人的能量，这就是 。核能是新能源，它有两种主要形式：
能和 能。
1．核裂变：快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，
我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变
反应的装置。2．核聚变：除了裂变外，如果将质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中
子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成新的原子核，会释放
出更大的核能，这就是聚变，有时聚变也称为热核反应。
3．核能的利用：我国是核能资源丰富的国家，现已具备了建造核电站的物质和技术基
础，现已在浙江和广东建设了核电站，分别是浙江秦山核电站、广东大亚湾核电站。核电
站的建立给人类解决能源危机带来了希望，在不可再生资源日趋珍贵之时，适度发展核电
是人类的一种选择，全世界已经建成几百座核电站，核电发电量接近全球发电量的1/5。
一、能源的概念
凡是能提供能量的物质资源叫做能源
二、能源的类型
1．按能源的利用方式分为：
一次能源：可以从自然界直接获取的能源为一次能源。如煤、石油、天然气、风能、水
能、潮汐能、太阳能、地热能、核能、柴薪等。
二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源称为二次
能源。如电能、汽油、煤气、焦炭、激光、沼气等。
2．按能源能否再生可分为：
不可再生能源：凡是越用越少，不能在短期内从自然界得到补充的能源，都属于不可再
生能源。如煤、石油、天然气、核能。
可再生能源：可以从自然界中源源不断地得到的能源，属于可再生能源。如水能、风能、
太阳能、食物、柴薪、地热能、沼气、潮汐能等。
三、核能及其优缺点
1．原子、原子核：原子由原子核和核外电子(带负电)组成，原子核由中子(不带电)和
质子(带正电)组成。
2．核能：原子核分裂或聚合时释放出的能量。
① 核裂变：用中子轰击较重的原子核，使其裂变为较轻原子核的一种核反应，如原
子弹。核反应堆中的链式反应是可控的，原子弹的链式反应是不可控的。核电站利用核能
发电，目前核电站中进行的都是核裂变反应。
② 核聚变：使较轻原子核结合成为较重的原子核的一种核反应，如氢弹。氢弹爆炸
的聚变反应是不可控的。
3．核能的优点：核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源。利用核能发电不仅可
以节省大量的煤、石油等能，而且用料省，运输方便。核电站运行时不会产生二氧化碳、
二氧化硫和粉尘等对大气和环境污染的物质，核电是一种比较清洁的能源。
4．利用核能可能带来的问题：如果出现核泄漏会造成严重的放射性环境污染。
知识点一：能源与社会发展
【探究重点】1．钻木取火是人类从利用自然火到利用人工火的转变，导致了以柴薪为主要能源的时
代的到来。
2．蒸汽机的发明使人类以机械动力代替人力和畜力，人类的主要能源从柴薪向煤、石
油、天然气等化石能源转化，利用化石燃料的各种新型热机的问世，使化石能源成为当今
世界的主要能源。
3．物理学家发明了可以控制核能释放的装置——反应堆，拉开了以核能为代表的新能
源利用的序幕。
【例题精讲】
1. （2022·湖南邵阳） 我市积极利用区域优势，大力发展风力发电，在城步南山、新邵
龙山、邵东黄帝岭、洞口苏宝顶等地方建立了风力发电站。下列能源中与风能同属于可再
生能源的是（ ）。
A煤炭 B石油 C太阳能 D天然气
【巩固训练】
2. （2022·湖北宜昌） 2022年6月2日，我国发布了“十四五”可再生能源发展规划，
确立了到2025年实现可再生能源年发电量达到3.3万亿千瓦时的目标，为此需要逐步减少
（ ）。
A煤炭、天然气发电 B太阳能、风力发电
C海水涨落的潮汐发电 D水力发电
知识点二：能源类型
【探究重点】
1．化石能源：我们今天使用的煤、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，所以称为化石能源。
2．可再生能源：可再生能源指的是在自然界可以循环再生。是取之不尽，用之不竭的
能源，不需要人力参与便会自动再生，是相对于会穷尽的非再生能源的一种能源。如太阳
能、风能、水能；
3．不可再生能源：煤、石油、天然气及核燃料等；
4．清洁能源：对环境无污染或污染很小的能源，如太阳能、水能、风能等；
5．非清洁能源：如媒、石油、天然气等化石能源。
【例题精讲】
3. （2022·四川自贡）下列关于能源及其利用 说的法，正确的是（ ）。
A. 目前人类的主要能源是柴草、煤等化石能源；
B. 石油、天然气、天然铀矿等都属于可再生能源；
C. 核电站使用过的核废料无放射性，不会污染环境；
D. 风能、水能、太阳能等清洁能源可以转化为电能
【巩固训练】
4. (2022·湖北随州）2022年2月俄乌军事冲突开始以来，石油、煤、天然气的供应在国
际市场上一下子紧张起来，许多国家正在谋求长远的多种能源出路。下面有关能源的说法
正确的是（ ）。
A煤属于核能范畴，用煤发电是通过链式反应完成的；
B天然气可以直接从自然界获取，属于一次能源，而石油是二次能源；
C石油、煤、天然气都是化石能源；
.
D 风能、石油、太阳能可以从自然界中源源不断地得到，属于可再生能源知识点三：核能
【探究重点】
原子核内的各个粒子间还存在强大的吸引力——核力，质子和中子正是依靠强大的核
力紧紧地结合在一起的。当原子核发生变化时，就可能释放出惊人的能量，这种能量被称
为核能。当原子核发生分裂或相互结合时就会释放出巨大的能量；
【例题精讲】
5. （2022·陕西省）核能是原子核裂变或聚变释放出的能量。下列说法正确的是（ ）。
A. 原子核由质子和中子构成 B. 原子核带负电
C. 当前的核电站是利用核聚变原理工作的 D. 核能是可再生能源
【巩固训练】
6. （2022·四川内江）核能是指原子核在______或______过程中释放出的能量。
知识点四：核能的优劣
【探究重点】
与火力发电相比，核能发电具有三个优点：一、只需要消耗很少的核燃料就可以产生
大量的电能。二、核电站不排放烟尘和CO、SO 等有害气体，对环境的污染比火力发电站
2 2
小得多。三、从长远看，核能发电的成本低于火力发电。
【例题精讲】
7. （2022·四川南充）近年来我国在信息和能源等高科技领城取得了巨大成就，下列关于
信息和能源的说法中正确的是（ ）。
A. 华为5G通信是利用电磁波传递信息的；
B. 秦山核电站是利用聚变反应的原理工作的；
C. “天和号”太空舱“帆板”接收的太阳能来自于太阳内部的裂变反应释放的能量；
D. 比亚迪新能源纯电动汽车是利用的一次能源
【巩固训练】
8. 泸州新农村建设公共设施安装了大量的太阳能路灯。每当夜幕降临，太阳能路灯同时亮
起，这些路灯与控制它的开关之间连接方式是______联的；太阳能是太阳内部______(选填
“核聚变”或“核裂变”)反应而来的，它是______(选填“可再生”或“不可再生”)能源。
1. （2022·河南）科普小组的同学调查了我省不同类型的发电站，其中利用不可再生能源
发电的是（ ）。
A小浪底水电站 B孟津风力电站
C郑州燃气电站 D博爱光伏电站
2. 可以直接从自然界获得的能源叫一次能源,必须通过消耗一次能源才能获得的能源叫二次
能源。下列能源属于二次能源的是( )
A.煤 B.石油 C.天然气 D.电能
3. 下列关于太阳能的说法，错误的是( )
A．太阳能是一次能源 B．太阳能是由核聚变产生的
C．当前我国能源消费以直接利用太阳能为主 D．太阳能是可再生能源
4. 关于核电站、能量和能源,下列说法正确的是( )
A.目前人类已建成的核电站,都是利用核聚变发电的B.核电站的核废料可以直接堆放在露天垃圾场
C.所有能量转化和转移过程,都遵循能量守恒定律
D.水能、风能和太阳能都属于不可再生能源
5. 下列能源属于可再生能源的是( )
A.风能 B.天然气 C.核能 D.石油
6. 2020年我国在南海成功试采“可燃冰”，“可燃冰”是CH 与水在低温高压下形成的一
4
种天然气水合物，是一种储量丰富、高热值、环保的新能源．它属于( )
A．三次能源 B．一次能源
C．生物质能源 D．二次能源
7. 下列有关能源的说法正确的是( )
A．石油是二次能源 B．煤炭的大量燃烧不会导致温室效应
C．天然气是可再生能源 D．太阳能可转化为电能
8. 下列关于能量转化与能源，说法不正确的是( )。
A．电风扇通过电动机，能将电能转化为风能；
B．电磁感应现象中，有其他形式的能量转化为电能；
C．地热、天然气、电能都属于二次能源；
D．虽然能量是守恒的，但是我们仍需节约能源
9. .（2022·湖南郴州）下列关于能源的理解正确的是（ ）。
A能量是守恒的，所以不需要节约能源；
B化石能源属于可再生能源；
C水能、风能是可循环利用的绿色能源；
D电能属于一次能源
10. (2020·湖北省黄石市)中国是一个负责任的大国，为构建人类命运共同体而不懈努力，
实现可持续发展已成为21世纪各国的任务。能源可按不同方式分类，如图，下列四组能源
中，能归入图中阴影部分的一组是( )
A. 煤炭、沼气 B. 太阳能、风能 C. 水能、天然气 D. 石油、
核能
11. 能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一。能源家族中:①煤炭、②核能、③石油、
④天然气、⑤水能、⑥风能、⑦地热能等,属于不可再生能源的是 ;不是直接或间
接来自太阳的是 。(填序号)
12. 核能的释放有_____和 两种方式，太阳能的产生是通过 方式．
13. 海南有丰富的太阳能资源，太阳能热水器使用广泛。太阳能是_______(选填“可再生”或“不可再生”)能源。太阳能热水器在加热水时，把太阳能转化为______。
14. (2020南充16)生活中的各种用电器工作时都要消耗电能，电能属于________(选填“一
次"或“二次”)能源；我国核能利用的技术已居于世界领先地位，其中氢弹利用的就是
________(选填“裂变"或“聚变")在瞬间释放的能量。
15. 能源是现代社会发展面临的重要课题以下列出的几种能源中，属于新能源的是
，属于不可再生能源的是 (均填序号)
①太阳能 ②天然气 ③氢能 ④石油
16. 2019年4月10日，人类发布了首张黑洞照片，为解开星系演化之谜提供了宝贵资枓。
(1)质量巨大 的天体，像太阳一样，其内部一直发生着核________(填“聚变”或“裂
变”)反应，并________(填“吸收”或“释放”)大量的能量，当天体的能量即将
耗尽时，在自身________(填“重力”或 “惯性”)的作用下发生塌缩，就形成
了黑洞。
(2)照片中的黑洞距离我们5500万________(填“年”或 “光年”)，它是根据接收到
的高能射线经过计算机处理而形成的，高能射线的传播速度为________m/s；研
究人员在计算机屏幕上将黑洞边缘环状(明亮)部分用红色显示，红光________(填
“属于”或“不属于”)光的三原色。
1. 下列四种能源中属于二次能源的是( )
A.电能 B.风能 C.水能 D.太阳能
2. 关于原子、原子核和核能,表述正确的是( )
A.原子由质子和电子组成 B.原子核由质子和中子组成
C.核能清洁无污染,利用核能有利无害 D.核能是我国当前利用的最主要能源
3. （2022·青海） 清洁能源是指不排放污染物，能够直接用于生产、生活的能源。下列
能源中都属于清洁能源的是（ ）。
A太阳能、石油 B石油、风能
C太阳能、风能 D风能、煤炭
4. 目前许多城市的居民使用天然气为燃料。关于天燃气，下列说法正确的是( )。
A．是一次能源，是可再生能源；
B．是一次能源，是不可再生能源；
C．是二次能源，是可再生能源；
D．是二次能源，是不可再生能源5. （2022·四川成都B） 新能源的开发和利用在中国发展势头强劲，是东方巨龙腾飞的
助推器，图是我国生产的某品牌氢动力汽车。关于新能源，下列说法不正确的是（ ）。
A核燃料、氢燃料和天然气都属于新能源 B核电站利用核裂变释放的能量来发
电
C氢燃料发动机将化学能转化为机械能 D新能源 的开发可以有效缓解能源危
机
6. 核电站发电流程如图所示。在核电站的发电过程中,下列所述能量转化顺序正确的是(
)
A.核能→化学能→内能→电能 B.核能→化学能→机械能→电能
C.核能→内能→机械能→电能 D.核能→机械能→内能→电能
7. (2020年荆州市)下列关于能源的说法正确的是( )
A. 煤、石油、天然气属于可再生能源
B. 煤、石油、天然气属于一次能源
C. 风能水能、地热能属于不可再生能源
D. 风能、水能、地热能属于二次能源
8. 关于原子、原子核和核能，下列说法正确的是( )。
A．原子是由原子核和核外质子组成的；
B．原子弹是利用核聚变制造的毁灭性武器；
C．核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备；
D．核反应堆有厚重的保护层是为了避免核燃料逸出
9. 科学研究表明，太阳能来自于太阳内部的 (选填“核裂变”或“核聚变”)，
就是利用这个原理制成的。煤、石油、天然气属于 能源。(选填“可再生”或
“不可再生”)。
10. “风能、电能、水能、煤炭”中属于二次能源的是 、属于不可再生能源的是
。
11. (2020·辽宁省本溪市、铁岭市、辽阳市)我国具有完全自主知识产权的百万千瓦级核电
技术电站—“华龙一号”首堆年底即将投产。核燃料在核反应堆中发生的是______(填“裂
变”或“聚变”)，核能是______(填“可再生”或“不可再生”)能源。12. 在原子、原子核、电子、中子、质子中，带负电的有 。核反应堆是通过可控
(选填“裂变”或“聚变”)反应释放核能的设备。
13. 天然气是一种清洁燃料,很多地方的出租车使用天然气代替柴油或汽油。天然气属于
(选填“可再生”或“不可再生”)能源,它燃烧时产生的 能转化为车的机械能。
14. 开发和利用新煤、石油、天然气是______能源(选填“可再生”或“不可再生”)。核
能是目前被广泛应用的新能源，我国已建成十余座核电站，它们是利用______(选填“核裂
变”或“核聚变”)反应所释放的能量来发电的。
15. 十九大报告提出：“绿水青山就是金山银山”，倡导保护环境，使用新能源势在必行，
太阳能等新型能源属于 能源(填“可再生”或“不可再生”)；4G通信技术在进行信
息、文件等材料的传输过程中，是靠 来传输的，华为5G时代即将来临，将会让人们
的生活更加方便快捷。
16. 北斗卫星导航系统与地面光纤通信共同组成现代通信，将于2020年实现全球覆盖。卫
星利用太阳能电池板获得能量，太阳能属于________能源。卫星是使用_______与地面站通
信的，而光纤传递信息利用了光的__________（选填“反射”或“直线传播”）原理。
17. 众所周知,煤炭是不可再生能源,地球上储量有限,节约能源关系到子孙后代的生存,火力
发电是利用煤炭燃烧来发电的,煤炭在燃烧时会释放大量二氧化碳、二氧化硫等有害气体,能
形成酸雨和大气污染,会造成全球气候灾难性的变化。节约1 kW·h电约少消耗0.4 kg煤,约
少排放0.5 m3二氧化碳和30 g二氧化硫,因此,节约用电具有重要的现实意义。
(1)现居住在苏州的人口大约有1 000万,约有350万个家庭,假设每个家庭原来用三盏60 W
的普通灯泡照明,每天每盏灯正常工作4 h,现将60 W的普通灯泡都换成亮度相当的11 W节
能灯。请你估算:苏州市每天能节约多少千瓦时电?这些电若由火力发电厂提供,则需消耗多
少千克煤?产生多少千克二氧化碳?(二氧化碳的密度为1.98 kg/m3,估算时可取2 kg/m3)
(2)为增强节能环保意识,倡导低碳生活,请你从节约用电的角度提出一条合理化建议: 。
1. 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.重核分裂时释放出核能 D.核能是一种不可再生的能源
2. （2022·四川眉山） 人们在实际生活中使用下列设备时，所涉及到的能量转化正确的
是（ ）。
A用天然气灶炒菜，是电能转化为内能；
B电梯运行过程中，是机械能转化为电能；
C用太阳能电池板，是太阳能转化为电能；
D秋千向下摆的过程中，是动能转化为重力势能
3. 人类对核能的开发和利用不断取得新的进展,根据目前的科研水平,你认为下列关于原子
弹和核电站的说法正确的是( )
A.核电站能控制裂变的反应速度 B.原子弹对聚变的链式反应不加控制C.原子弹利用核裂变,核电站利用核聚变 D.原子弹利用核聚变,核电站利用核裂变
4. （2022·四川凉山）为减少碳排放，建设绿色家园，近几年西昌大力发展电动公交车，
以取代部分燃油车。关于电动车和燃油车，下列说法错误的是（ ）。
A电动车电动机工作时利用了磁场对电流的作用；
B电动车充电时将电能转化为化学能；
C电动车电动机将电能全部转化为机械能；
D电动车对环境的噪声污染比燃油车小
5. 我国核动力潜艇的相关技术已十分成熟，目前正在加紧研究将大功率核动力用于航空母
舰的技术。关于核动力航母说法正确的是( )。
A．航母核反应堆里发生的是化学反应；
B．航母核反应堆里发生的是核聚变；
C．航母核反应堆中发生的链式反应是可以控制的；
D．航母核反应堆产生的核废料对环境没有污染
6. (2020年武汉市)关于能源，下 列说法正确的是
A. 电能、地热能都是一次能源
B. 风能、水能、太阳能都是不可再生能源
C. 核反应堆中发生的链式反应，是可以控制的
D. 大量氢核的裂变，可以在瞬间释放出巨大的核能
7. 我们在节约能源的同时,还应开发和利用新的能源。作为未来的理想能源应满足一定的条
件。下列不符合理想能源必要条件的是( )
A.必须足够丰富,可以保证长期使用 B.必须足够便宜,可以保证多数人用
得起
C.必须足够安全、清洁,可以保证不会严重影响环境 D.必须足够昂贵,可以保证节约使用
8. 目前，人类利用核能发电的主要方式是 (选填“核裂变”或“核聚变”)。随着
科技的发展，人类 (选填“会”或“不会”)制造出永动机。
9. 目前核能已经被广泛和平利用。其中核电站是利用 (选填“裂变”或“聚变”)
时释放出大量的核能来发电的。核能属于 (选填“一次”或“二次”)能源。
10. 液氢是现阶段理想的火箭燃料，是因为它具有较大的 ，属于 (选填
“清洁能源”或“非清洁能源”)，常温下使氢气液化的方法是 。
11. (2020·江苏省扬州市)小阳学习太阳能和核能后，建立了利用核能的知识结构图，请你
帮他补全空格处的内容。
12. .天然气是 (选填“可”或“不可”)再生能源。目前城市公共汽车用天然气取
代汽油做燃料是因为使用天然气相对减少了二氧化硫气体的排放,可以有效减少 危害。
13. 近几年，我国核电事业迅速发展，建成多个核电站，核能也成为我们重要能源之一，
核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是利用原子核的__________(选填“裂变”或“聚
变”)来产生能量的；太阳也是一个巨大的核反应堆，其内部进行着原子核__________(选
填“裂变”或“聚变”)反应。
14. (2020·广东省)目前人们正致力于开发太阳能、核能、凤能、海洋能、氢能……其中核
能是______(选填“可再生”或“不可再生”)能源，核电站利用原子核______(选填“聚
变”或“裂变”)释放的能量发电，电能属于______(选填 “一次能源” 或“二次能源”)
15. 利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电。某市启动了“光伏工程”示范项目,
在某中学的教学楼顶安装了总功率为20 kW的光伏发电系统。
(1)光伏发电系统发电时, 能转化为 能。
(2)一天的有效光照时间按8 h计算,该光伏发电系统一天共发电多少千瓦时?
(3)该光伏发电系统一天的发电量,如果由热电转换效率为30%的热电厂来完成,需要燃烧多
少千克煤?(煤的热值q =3.0×107 J/kg)
煤
(4)请写出一条光伏发电的优点。
16. 同学们学习了“能源与可持续发展”的内容后,知道火电站既能发电,又能供热,随着火电
站技术不断更新,煤的燃烧程度比传统火电站更充分。为深入了解,他们对某火电站进行调查,
获取信息如下:
工作时间燃煤 发电总功率废气
(1)①4 000 t煤完全燃烧放出多少热量?
②20 h发电多少千瓦时?(q煤=3×107 J/kg)
(2)该火电站的能量利用率是多少?
(3)请你结合以上信息,写出提高火电站能量利用率的方法。
