能源与能量守恒定律例题与习题

【例1】判断下列说法是否正确

A.能量就是能源 [ ]

B.电能是一种二次能源 [ ]

C.石油是一种常规能源 [ ]

【分析】能源是提供能量的物质资源，能源的利用过程。实质上是能量的转化和转移过程，但不能说能源就是能量，说法(1)是不正确的。能源的分类方法很多。所谓一次能源和二次能源是按能源是否由自然界直接提供来分的，如煤、石油、草木燃料、风、流水等都属于一次能源;而电能是一种再造能源，是由自然界提供的能源转化而来的，属于二次能源，所以说法(2)是正确的。所谓常规能源和新能源是按人们发现和利用能源的进程来划分的，石油是人类已经利用多年的一种能源，属常规能源，因而说法(3)也是正确的。

【解答】 A.错误，B.C.正确。

【例2】 关于能源的利用，下列说法中正确的是 [ ]

A.由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要

B.能源的利用过程，实质上是能的转化和传递过程

C.现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气

D.煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能

【分析】煤、石油和天然气是由古代的动植物在长期地质变迁中形成的。古代的动物食用植物，而植物是靠吸收太阳能生长的，所以可以说，煤、石油和天然气的化学能来自太阳能。目前人类使用的能源主要的仍是煤和石油。燃料燃烧时，化学能转化为内能，内能又可转化成机械能和电能。人类在生产和生活中需要各种形式的能，我们可以根据需要把能源的能量转化成各种形式的能，以供利用。所以，能源的利用过程实质上是能的转化和传递的过程。我国的煤和石油尽管储量丰富，但终究有限，且利用后不能再生，终有用完的日子。所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能，是解决能源问题的出路。因此在四个说法中，错误的是(A)。

【例3】下列关于核能的说法正确的是 [ ]

A.物质是由原子组成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能

B.到目前为止，人类获得核能有两种途径，即原子核的裂变和聚变

C.原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成的

D.自然界只有在人为的条件下才会发生裂变

【分析】核能是人们在近几十年里才发现和开始利用的新能源。虽然各种物质的原子里都有原子核，但在通常情况下并不能释放能量。只有当原子核发生改变裂变和聚变时才能放出巨大的能量。原子弹是利用裂变的链式反应中能在极短的时间内释放出巨大能量的原理制成的，而氢弹则是利用轻核的聚变制成的。自然界除了人为的聚变反应外，太阳和许多恒星内部都进行着大规模的聚变反应，并以光和热的形式将核能辐射出来。故应选B。

【解答】B

【例4】在核电站中，从核能到电能，中间经过了哪些形式的能量转换?

【分析】可根据核电站的基本工作过程考虑。

【解答】在核电站中，反应堆里铀核的裂变将核能转化为高温蒸气的内能;蒸气推动汽轮机运转，将内能转化为机械能(动能);汽轮机带动发电机发电，将动能转化为电能。

【例5】1kg铀全部裂变释放出的能量约为8.51013J，相当于完全燃烧多少无烟煤放出的能量?

【分析】查出煤的燃烧值，即可根据铀裂变放出的总能量算出所需煤的质量。

【解答】查表可知，无烟煤的燃烧值为3.4107J/kg。设完全燃烧mkg无烟煤放出的热量相当于1kg铀全部裂变释放出的能量，则

m=8.51013J/(3.4107J/kg)=2.5107kg

相当于2.5107kg的无烟煤。

【说明】从以上计算可以看出，原子核在发生裂变时释放的能量是十分巨大的。所以，开发核能对国民经济的发展具有重大的意义

1.凡是能提供能量的物质都叫能源。能源家族成员种类繁多，而且新成员不断加入。能源家族从不同的角度可以划分不同的成员，从其产生的方式的角度可分为一次能源和二次能源;从其是否可再利用的角度可分可再生能源和不可再生能源;根据能源消耗后是否造成环境污染可分为污染能源和清洁型能源;根据使用的情况又可分为常规能源和新型能源。

1)请给下列能源分类(填序号)

⑴水力资源、⑵石油、⑶天然气、⑷海洋能、⑸核能、⑹电力、⑺柴油、⑻焦炭、⑼太阳能

一次能源

二次能源

可再生能源

不可再生能源

常规能源

新能源

(2)太阳表面温度高达6000℃，内部不断进行核聚变反应，并且以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量。据估计，每三天太阳向地球辐射的能量，就相当于地球所有矿物燃料能量的总和。太阳能通过四个渠道被人类利用(转化和储存)，这四个渠道是：①被植物、微生物吸收;②使大气和水升腾循环;③被海洋吸收;④被直接利用。

你认为水力发电属于利用太阳能的哪个渠道?( )

A.被直接利用 B.被植物、微生物吸收

C.被海洋吸收 D.使大气、水升腾循环

你认为以下能源中不是由太阳能转化的是( )

A. 煤 B.石油 C.天燃气 D.核能

(3)原子核内部蕴藏的能量，叫原子能，简称叫核能。

获取核能的方法有核裂变和核聚变。分别如图1中的 和 。

甲 图1 乙

链式反应发生在( )

A.核裂变时 B.氢弹爆炸时 C.核聚变时 D.铀自发放出射线时

核电站是和平利用原子能主要方式，图2核电站原理示意图。在反应堆中，核燃料发生裂变放出大量的核能，并利用循环水流生成高温高压水蒸气，带动轮机运动，使发电机发电。

请描述核电站工作过程中能量的转化情况。

图2

你认为核电站的核心装置是( )

A.反应堆 B.热交换器 C.核燃料 D.汽轮发电机

你认为目前大多数核电站发电原理是( )

A.不受控制的铀核裂变时产生能量转化为电能

B.人工控制的链式反应使能量缓慢释放发电

C.轻核结合合成较重核时产生能量发电

D.氘和氚聚变时产生能量发电

(4)图3是13世纪一个名叫亨内考的法国人设计的永动机，永动机的设计违背了什么规律?请写出该规律的内容。

图3

乒乓球落下时， 能转化为 能;球碰到地面发生弹性形变时， 能又转化成 能;恢复形变时， 能又转化为 能;离开地面上升时， 能又转化为 能。但每次上升的高度都比前一次低，最后停下。这是否没有遵守上述的规律?

(5)能量转化形式多种多样，在下列现象中，是什么形式的能量转化成什么形式的能量。

(1)摩擦生热 ： ;

(2)气体膨胀做功 ;

(3)水轮机带动发电机发电 ;

(4)电动机带动水泵 ;

(5)用打气桶给轮胎打气 ;

(6)植物的光合作用 ;

2. 图4是某工厂锅炉工作时的外景，看了这幅图你想到了什么?

(写出五个以上合理的观点、看法、建议)

图4

3.21世纪，科学家将在地球赤道上空3.6万千米高的静止轨道上建设太阳能发电站，站上装有巨型光能收集器，由太阳能电池把光能转换成电能，再经微波发生器转换成微波能，借助相控阵发射天线把微波能定向发回地面接收站，最后换为电能，供人类享用。

(1)展开你的想像，画出这壮美的景象。

(2)你认为空间太阳能发电站与地面同类电站比较，具有哪些优势?