12.4 能源与可持续发展-2021-2022学年高二物理精讲精练（新人教版必修第三册）（解析版）

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12.4 能源与可持续发展

考点精讲

考点 1：能量守恒定律的理解和应用

1．能量的存在形式及相互转化

（1）各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、

原子能等。

（2）各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化。例如，利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；

煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，车轮温度升高，机械能转化为内能。

2．能量守恒的两种表达

（1）某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等。

（2）某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。

3．应用能量转化与守恒解题的步骤

（1）首先分析研究对象的受力情况、做功情况、能量的转化方向及初、末状态能量的具体形式。

（2）分别列出减少的能量 ΔE减和增加的能量 ΔE增的表达式。

（3）依据 ΔE减＝ΔE增列式求解。

【例 1】　如图所示，一个粗细均匀的 U形管内装有同种液体，液体质量为 m。在管口右端用盖板 A

密闭，两边液面高度差为 h，U形管内液体的总长度为 4h，先拿去盖板，液体开始运动。由于管壁的阻力

作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为 (　　)

A．mgh　　 B．mgh

C．mgh D．mgh

【解析】A　去掉右侧盖板之后，液体向左侧流动，最终两侧液面相平，液体的重力势能减少，减少

的重力势能转化为内能。如图所示，最终状态可等效为右侧 h的液柱移到左侧管中，即增加的内能等于该

液柱减少的重力势能，则 Q＝mg·h＝mgh，故 A正确。

【技巧与方法】

利用能量转化与转移解题的两点注意

1 能量既可通过做功的方式实现不同形式的能量之间的转化，也可在同一物体的

不同部分或不同物体间进行转移。

2 能量在转化与转移过程中，能量的总量保持不变。利用能量守恒定律解题的关键是正确分析有多少

种能量变化，分析时避免出现遗漏。

【针对训练】

1．能量守恒定律的建立是人类认识自然的一次重大飞跃，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律

之一。下列说法正确的是(　　)

A．因为能量守恒，所以不需要节约能源

B．因为能量不会消失，所以不可能有能源危机

C．不同形式的能量之间可以相互转化

D．能量可以被消灭，也可以被创生

【解析】C　自然界的总能量是守恒的，能量既不能被消灭，又不能被创生，但随着能量耗散，能量

可以利用的品质会降低，可利用的能源会减少，所以会有能源危机，我们要节约能源，C正确。

考点 2：能源和可持续发展

1.如何正确理解能量耗散和品质降低

(1)各种形式的能最终都转化为内能，流散到周围的环境中，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，

它也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能驱动机器做功了。

(2)从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量。由此可知，能量耗散虽

然不会导致能量的总量减少，却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不大可

用的形式。

(3)能量耗散导致可利用能源减少，所以要节约能源。

2．能源的分类

能源分类方

法能源分类名称特点举例

按形式

或转换

特点分

一次能源自然形成，未经加工太阳能、风能、地热能、

核能、潮汐能

二次能源由一次能源经加工转换而成焦炭、木炭、蒸汽、液化

气、酒精、汽油、电能

按利用

技术分

常规能源已大规模正常使用煤、石油、天然气、水能

新能源正在开发，或有新的利用方式太阳能、核能、地热能、

海洋能、沼气、风能

按可否

再生分

可再生能源可循环使用水能、风能、生物质能、

地热能

不可再生能源短期内无法转换获得煤、石油、天然气、核燃

料

按对环

境污染

情况分

清洁能源对环境基本上没有污染太阳能、海洋能、风能、

水能

污染能源会严重污染环境化石燃料(煤、石油、天然

气)

【例 2】　(多选)下列关于能量耗散的说法正确的是(　　)

A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律

B．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用

C．各种形式的能量向内能的转化，在一定条件下可以全额发生

D．能量耗散导致能量品质的降低

【解析】BCD　能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守

恒定律，但使得能量品质降低，故选项 A错误，选项 D正确；耗散的内能无法再被利用，选项 B正确；其

他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，选项 C正确。

【技巧与方法】

能量耗散不仅遵循能量守恒定律，而且从能量的角度反映出自然界的宏观过程具有方向性。

【针对训练】

2．(多选)下列关于能源的说法正确的是(　　)

A．能源是取之不尽，用之不竭的

B．能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等

C．大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源

D．核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大

【解析】BC　尽管能量守恒，但耗散的能量无法重新收集利用，所以能源是有限的，特别是常规能源，

A错，B对；常规能源的利用比新能源核能的利用对环境影响大，C对，D错。

考点达标

◎考点一　能量守恒定律的理解和应用

1．有人设想在夏天用冰箱来降低房间内的温度，他的办法是：关好房间的门窗，然后打开冰箱的所

有门让冰箱运转，则开机后，室内的温度将(　　)

A．升高

B．保持不变

C．开机时降低，停机后又升高

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