第二十章能源、材料与社会
__能量的转化与守恒__
能量的转化与守恒
能量转化图
图20－1－1
能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式__转化__为另一种形式，或者从一个物体__转移__到另一个物体，而能的总量保持不变。
类型之一能量的转化及守恒
阅读图文，回答问题。
与伟大同行
图20－1－2
这是一个著名物理学家发现一个伟大定律的实验装置！仔细观察后回答：(1)装置中的两个配重的重量不等，释放后大配重下降，小配重上升；通过反复
对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度__升高__(填变化情况)，原因是__对水做功，水的内能增加__。实现的能量转化是__机械能转化为内能__。
(2)实验中科学家某次测得了的数据如下：
小配重重量G
＝100 N，
小
＝520 N，
大配重重量G
大
每升降一次配重各自移动的距离h＝1 m，
热量计中水的质量m＝500 g，
升降次数与水温变化的关系：
通过分析数据，科学家得出了结论：在上述现象中能量是守恒的！请你帮他补出计算、判断过程(只需分析一次实验)：
【答案】(2)升降一次配重做功
W＝G·h＝420 N×1 m＝420 J，
水增加的内能
Q＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×0.2 ℃＝420 J，
W＝Q，即配重做的功转化为了水的内能。
(3)本实验中的误差主要来源于__克服摩擦做功消耗一部分能量__。
1．我国用自制的“长征2F”捆绑式火箭将“神舟九号”宇宙飞船成功送入预定轨道，关于火箭发射过程中能量转化的说法，正确的是(A)
A．将燃料的化学能经过内能，再转化为火箭的机械能
B．将燃料的化学能转化为火箭的内能
C．将燃料的内能转化为火箭的化学能
D．将燃料的机械能转化为火箭的内能
2．我国是世界上第一产煤大国。煤的储藏量很大，直到现在煤在我国仍作为第一能源，煤中能量从根本上说来源于(B)
A．地热与地压的作用
B．光合作用固定的太阳能
C．细菌的分解和侵蚀作用
D．地球与其他天体的相互作用
3．质量相同的两个重锤从同一高度自由落下，打在质量相等的铅块和铁块上，落在铅块上的重锤静止不动，落到铁块上的重锤又被反弹回来，则铅块与铁块的内能(A)
A．铅块增加得多
B．铁块增加得多
C．增加一样多
D．都不会增加
【解析】落到铁块上的重锤的重力势能没有全部转化为内能。
1．下列关于能量的转化与转移过程，正确的是(B) A．草→太阳→兔子吃草→人吃兔子
B．太阳→树木→钻木取火→用火烤食
C．太阳→电能→风能→电灯发光
D．石油→太阳→汽油→汽车载货
2．[2014?永州]以下是核电站工作情况的方框图，关于方框图中各装置的能量转化，下列说法正确的是(C) 核反应堆―→蒸汽轮机―→发电机―→各种用电器
A．核反应堆将核能转化为电能
B．蒸汽轮机将机械能转化为内能
C．发电机将机械能转化为电能
D．各种用电器只能将电能转化为内能
【解析】核电站发电过程：核能先转化为内能，所以A不正确；水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，所以B不正确；蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化
为电能，所以C正确；用电器将电能转化为内能、机械能等我们需要的各种能量，所以D不正确，故选C。
3．下列关于能量转化的说法正确的是(B) A．汽车匀速上坡时，动能转化为重力势能
B．燃料燃烧过程中化学能主要转化为内能
C．太阳能电池将太阳能转化为光能
D．电风扇正常工作时，电能主要转化为内能
4．下面关于能量的说法中正确的是(D) A．用砂轮磨刀时，有内能转化为动能
B．陨石进入大气层成为流星时，是内能转化为机械能
C．壶中的水沸腾时壶盖不停地跳动，是水的势能转化为壶盖的动能
D．用打气筒给轮胎打气，打气筒发热是机械能转化为内能
5．有一种压电塑料薄膜，在压力作用下表面会产生电压。若将它用在微型扬声器或话筒上，可以将电信号转化为发声振动，或将发声振动转化为电信号；另外，当它受热时还会产生电流，可以用来制作火警装置。以上信息中没有涉及到的能量转化过程是(D)
A．机械能转化为电能B．电能转化为机械能
C．内能转化为电能D．内能转化为化学能
【解析】“在压力作用下表面会产生电压”，这是机械能转化为电能的过程；
“可以将电信号转化为发声振动”，这是电能转化为机械能的过程；“当它受热时还会产生电流”，这是内能转化为电能的过程。
6．不同的物理现象往往遵循同一物理规律。例如：跳伞运动员从空中徐徐下降；
刹车后，水平路面上行驶的公交车逐渐减速停靠在车站。这些现象中能量转化有共性的是(D)
A．物体的动能全部转化为重力势能
B．物体的重力势能转化为其他形式的能量
C．其他形式的能量转化为物体的机械能
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
7．[2014?宜昌]2014年5月21日，中国与俄罗斯签署了总额高达4 000亿美元的天然气贸易合同，俄罗斯向中方提供30年的天然气供应。天然气是__不可
__(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碳气体的排放，可以有效缓解__温室__
效应。
【解析】天然气不能从自然界源源不断得到，不能重复利用因此是不可再生
能源；使用天然气作燃料可以有效减少空气污染，提高空气质量；可以有效减
缓温室气体的排放。
8．古人的钻木取火过程，是将机械能转化为__内__能；水力发电是将水的机械能转化为__电__能；自然界中能量在转化和转移的过程中，能的总量保持__不变
__。
9．能量的转化和转移是有方向性的。例如，冬天烤火的时候，人们燃烧煤等燃料获得__内__能，火炉把这些能量自动传给周围空气，但这些能量__不能__(填
“能”或“不能”)自动聚集起来再次利用。
10．如图20－1－3是我国西部某地区风力发电的Array外景。该地区空气密度为1.3 kg/m3，一台风车
的轮叶转动时可以形成面积为100 m2的圆面。
下表给出了在不同风速下一台风车获得的能
图20－1－3
量。
(1)若某时间内风速为10 m/s，一台风车工作1小时所产生的电能可供10只
“220 V100 W”灯泡正常工作8 h，求这台风车发电的效率。
(2)若此地年平均风速为15 m/s，100台这样的风车一年(工作时间按4 000 h计
算)获得的风能相当于完全燃烧多少千克煤？(煤的热值为3×107 J/kg)
(3)若风速为10 m/s，则1 min内有多少千克的空气流冲击风车轮叶转动形成的
圆面？
【答案】(1)风车工作1小时获得的能量为
W总＝8×104 J/s×3 600 s＝2.88×108 J，
风车工作1小时产生的电能为
W＝Pt＝10×100 W×8×3 600 s＝2.88×107 J，故风车发电的效率为
η＝W电
W总＝
2.88×107J
2.88×108 J
×100%＝10%；
(2)100台风车一年获得的风能为
W＝100×12×104J/s×4 000×3 600 s＝1.728×1014 J，
根据W＝mq得1.728×1014 J＝m×3×107 J/kg，
解得m＝5.76×106 kg；
(3)空气流质量为
m＝ρV＝ρv tS＝1.3 kg/m3×10 m/s×60 s×100 m3＝78 000 kg。
__能源的开发和利用__
1．能源的分类
不可再生能源：煤、石油、天然气和轴矿等化石或矿物能源，一旦消耗就很难再生的能源属于不可再生能源。
可再生能源：水能、风能、太阳能、生物质能等，可以长期提供或可以再生的能源属于可再生能源。
2．新能源
新能源：包括太阳能、核能、地热能、潮汐能、风能等。
太阳能：太阳内部进行着大规模的聚变，释放的核能以电磁波的形式从太阳辐射出来，地球上的生物每天都享用着聚变释放出的能量。
太阳能利用：(1)利用太阳能的四个渠道：第一是通过植物的光合作用把太阳能转化和储存进来再以草木、沼气、煤、石油、天然气等燃料的形式释放出来；第二是通过大气和水分的升腾循环，再通过风、流水、波浪、海流等释放出来；第三是被海洋吸收，成为海洋内能；第四是被人们直接利用，如太阳能热水器等。(2)直接利用太阳能的三种方式：一是将太阳能直接转化成内能；二是将太阳能直接转换成电能；三是将太阳能直接转换成化学能。
核能：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，要使它们分裂或重新组合是极其困难的。但是，一旦使原子核分裂或聚合，就可能释放出惊人的能量，这就是核能。
裂变：核裂变是较重的原子核裂变为较轻的原子核的一种核反应。科学家发现用中子轰击铀235(质量数为235的铀)，铀核会分裂成大小相差不很大的两部分，这种现象叫做裂变。铀核裂变时，还同时放出2～3个中子，放出的中子又可以轰击其他铀核，使它们也发生裂变。这样，裂变将不断地自行继续下去，这种现象叫做链式反应。
聚变：科学家们发现，较轻的原子核结合成较重的原子核，也能释放能量，这种现象叫做聚变。
类型之一能源的分类
研究能源利用，实现可持续发展已成为21世纪世界各国共同的任务，能
源按不同的分类方式可进行不同分类。下列四组能源中，能归入图20－2－1所示阴影部分的一组是(B)
图20－2－1
A．煤炭、地热能、沼气B．太阳能、风能、水能
C．水能、木柴、天然气D．石油、水能、核能
【解析】新能源具有污染少、储量大的特点，如太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等。图中阴影部分所代表的能源应该既是新能源、可再生能源，又是来源于太阳辐射，四个选项中只有B符合条件。【点悟】太阳能是地球“能源之母”，它的能量来源于热核反应，是一种核能。地球上除核能、地热能、潮汐能不是来源于太阳能，其他能源均来源于太阳能。类型之二开发利用新能源
[2014?长沙]如图20－2－2所示是我省某高校学生设计的一款小夜灯，它
的一侧是太阳能电池板，另一侧是高效节能的LED灯。关于小夜灯中所应用的物理知识，下列说法正确的是(A)
图20－2－2
A．太阳能电池板主要是靠白天接受阳光的照射而获得能量
B．太阳能电池板将电能转化为内能
C．LED灯的发光物体是由电阻很小的铜质材料制成的
D．LED灯不发光时也有电流通过
【解析】因为只有白天才有太阳光，所以太阳能电池板主要是靠白天接受阳光的照射而获得能量，A说法正确；太阳能电池板是将光能转化为电能，B说
法错误；二极管是由硅和锗等材料制作成，而硅和锗是半导体材料，因此LED 灯的发光物体是由半导体材料制成的，C说法错误；LED灯不发光时没有电流通过，D说法错误，故选A。
【点悟】本题考查太阳能的利用，半导体的应用等，注意从生活中领悟知识的无处不在。
1．下列关于核能的说法，错误的是(D)
A．核电站是利用核能来发电的
B．核反应堆中发生的是链式反应
C．核电站发生泄漏时会对人和生物造成伤害
D．核废料不会对环境造成污染
2．凡是能够提供__能量__的物质资源都可以叫做能源。我们常见的煤、石油、天然气被称为__化石能源__。
3．太阳把空气和地面晒热，太阳能转化为__内能__，晒热的空气上升，空气流动形成风，又转化为__风能__；太阳使地面上一部分水蒸发，蒸发的水汽升空形成云，云又以雨雪等形式落下，流入江河，太阳能转化为__水能__；植物吸收太阳能，进行光合作用，太阳能转化为__化学能__。
1．[2014?海南]下列能源中属于可再生能源的是(C) A．石油B．天然气
C．太阳能D．核能
2．[2014?巴中]下列关于能源利用的说法中正确的是(B) A．煤、石油、太阳能都是不可再生资源
B．风能、太阳能是绿色能源，应大力开发利用
C．核电站是利用原子核聚变所释放的能量来发电
D．火箭发射利用的燃料是液态氢，是因为它含有的热量多
【解析】太阳能是可再生能源，所以A错误；风能、太阳能属于可再生能源，
使用起来环保无污染，所以B正确；核电站是利用原子核裂变所释放的能量来发电，所以C错误；火箭发射利用的燃料是液态氢，是因为它的热值高，所以D错误，故选B。
3．[2014?广州]化石能源是当今我国的主要消耗能源，下列说法正确的是(A) A．核电站发生核泄漏会造成危害
B．使用化石能源不会对环境造成破坏
C．我国消耗的能源以可再生能源为主
D．化石能源可短期内从自然界得到补充
4．[2014?随州]长期以来随州人民的生活能源离不开煤、石油、天然气这些①，由于这些②在自然界中越用越少且又排放污染，人们正在寻找理想能源。随州市的“齐星公司”正在研发太阳能的高效利用。因为太阳能可直接从自然界中获取，所以叫它③。太阳能取之不尽又清洁环保！我们期待太阳能的深度开发，我们期待蓝天白云！以上叙述中①、②、③分别是指(A)
A．化石能源、不可再生能源、一次能源
B．二次能源、可再生能源、一次能源
C．可再生能源、一次能源、二次能源
D．化古能源、二次能源、不可再生能源
【解析】像煤、石油、天然气等是由古代动植物的遗骸经一系列复杂变化而形成的燃料，属于化石能源；像煤、石油和天然气等这些化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源；因为太阳能可直接从自然界中获取，所以叫它一次能源，故选A。
5．关于太阳能的转化，下面说法不正确的是(D) A．太阳能可转化为物体的内能
B．太阳能可转化为风能和水能
C．太阳能可转化为植物的化学能
D．太阳能可转化为潮汐能和地热能
【解析】地热能来源于地球内部。潮汐能是太阳、月亮对地球的万有引力所带来的能量。这两种能源与太阳能无关。
6．(多选)关于核能的获得，下列说法中正确的是(BC)
A．核反应堆是原子核裂变时，在极短时间内释放出大量核能的装置
B．当原子核内部发生变化时会释放出巨大的能量，核裂变和核聚变是获得核能的两种方式
C．核电站是使核能转化为内能，再通过汽轮发电机转化为电能的装置
D．在核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变
7．[2014?锦州]新能源在现代社会中有着广泛的应用。太阳能属于__可再生__(填“可再生”或“不可再生”)能源；警用电动车逐渐成为警察巡逻的主要交通工具，电动车行驶时，车上的锂离子电池将化学能转化为__电__能，再转化为机械能；警察和指挥中心无线通信时是通过__电磁波__(填“超声波”或“电磁波”)进行联络的。
【解析】太阳能是可再生能源；锂离子电池是电源的一种，它在对外供电的时候是把化学能转化为电能；警用电动车和地面指挥中心无线通信，是利用电磁波来工作的。
8．我国实施的《可再生能源法》不仅向人们显示了可再生能源对于未来社会生活的重大意义，同时，也为可再生能源未来的发展指出了更明确的方向。
(1)目前我国常用的能源有煤炭、石油、天然气、风能、水能、核能、太阳能等，
其中属于可再生能源的是__风能、水能、太阳能__。
(2)与不可再生能源相比，可再生能源的主要优点是__可以从自然界里源源不断
地得到__。
9．[2014?德州]太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小华家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息。
求：(1)水在10 h内吸收的热量；
(2)太阳能热水器的能量转化效率。
【解析】(1)水吸收的热量为
Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg?℃)×100 kg×50 ℃＝2.1×107 J；
(2)太阳能热水器10 h吸收的太阳能为
Q总＝Pt＝3.0×106 J/h×10 h＝3×107 J，
η＝Q吸
Q总
×100%＝
2.1×107 J
3×107 J
×100%＝70%。
__材料的开发和利用__
1．材料与社会发展
作用：简单回顾一下历史便可知晓，正是在历史发展过程中以及与此相联系的人类知识和经验的增长过程中，材料的使用才得以发展。
2．材料的导电性
导体：容易导电的物体叫导体，如__各种金属、酸碱盐的水溶液、铅笔芯、人体、大地__等是导体。
绝缘体：不容易导电的物体叫绝缘体，如__纯净的水、空气、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷__等是绝缘体。
半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的一类物质，如__锗、硅和砷化钾__等都是半导体。
3．开发新材料
超导现象：有些材料当温度降低到某一温度时，材料的电阻突然变为__零__的现象。
超导材料：能够发生__超导__现象的材料叫超导材料。
应用：①运用电阻为零的特性制作电动机线圈、输电导线等，可减少电能损失，提高电能利用率。②运用超导磁浮的特性制造磁悬浮列车、超导船等，既减少了能量损失，又提高了交通工具的运行速度和安全性能。
纳米材料：指制成材料的基本单元大小限制在__1～100__纳米范围的材料，材料的性能会发生显著变化，如颜色、导电性、导热性、硬度、磁性等会产生很大的变化。由纳米材料组成的物质也就有了许多一般物质没有的特性。
基本单元的分类：纳米颗粒、纳米管、纳米膜。
应用：工业、农业、医疗、国家安全等各个方面都有广泛的应用。
类型之一理解材料的导电性
如图20－3－1所示，关于闸刀开关上的一些部件的导电性能，下列说法
中正确的是(A)
图20－3－1
A．瓷柄是绝缘体
B．胶盖是导体
C．动触头是绝缘体
D．静触头是绝缘体
【点悟】能正确理解导体和绝缘体的区别是解答此类问题的关键，以同学们家里都有的闸刀开关为题，充分考查了导体和绝缘体的有关知识，充分体现了“从生活走向物理”的理念。
类型之二认识新材料
“纳米”是一种长度单位，1 nm＝__10－9__m，纳米技术是以1 nm～100
nm这样的尺度为研究对象的前沿科学。目前，我国在对纳米技术的研究方面已跻身世界前列，尤其是对“超级纤维”(碳纳米管的研制)走在了世界前沿。已知我国已研制成的碳纳米管的强度(可理解为“单位面积能承受的最大压
力”)是钢的100倍，而碳纳米管的密度仅为钢的1
6。假设有两根足够长的细杆，
一根由上述碳纳米管制成，一根由钢制成，将它们分别在地面附近竖直悬挂起
来，设它们能承受自身重力而不断裂的最大长度分别为L
纳与L
钢
，则L
纳
∶L
钢
＝__600∶1__。
【解析】材料受到自身的拉力为F＝G＝mg＝ρVg＝ρSLg，
G纳G钢＝
ρ
纳
L
纳
ρ
钢
L
钢
，即
100
1＝
L纳
6L钢
，所以
L纳
L钢
＝
600
1。
【点悟】正确理解纳米材料的结构特点和应用，是解答此类问题的关键。本例题中，以纳米材料为背景，通过计算来说明纳米材料在抗拉力方面的优越性能，要求学生利用数学知识进行综合分析。
1．如果以下电器选用超导材料制作，不能正常工作的是(B)
A．微波炉B．电饭锅C．电动机D．发电机
2．以下物体中，属于半导体材料的是(B)
A．铝线B．硅
C．食盐水溶液D．牛皮
3．有一种碳纳米管的直径只有1.4 nm，5万个这种碳纳米管并排起来只有一根头发丝那么粗，则这种碳纳米管的直径约等于__1.4×10－9__m，—根头发丝的直径等于__7×104__nm，合__70__μm。
4．超导磁悬浮列车是应用超导体的__超导磁浮__现象，使列车悬在导轨上面，减小了__摩擦力__，提高了运行速度和安全性能。
1．下列说法中，错误的是(A) A．水银在高温时是超导体
B．水银的温度降到－269℃时，可以变成超导体
C．由纳米材料制成的导线将大大提高计算机的性能
D．当光照射到某些半导体时，半导体内将会产生电流，由此可制成太阳能电池
2．关于纳米材料，下列说法不正确的是(B) A．纳米材料的基本单元空间尺度小
B．纳米“机器人”已经设计并制造出来了
C．有的纳米材料强度高、硬度大，有的纳米材料磁性强
D．利用纳米技术可制作量子磁盘，提高存贮量
3．若常温下的超导体研制成功，则它将适合于作(B) A．保险丝B．输电线
C．电炉丝D．滑动变阻器的线圈
【解析】超导体电阻为零，电流通过超导体时，不会产生电热，所以电热器中的电热丝不能用超导体。输电线用超导体，输电过程中将没有电能损失。4．以下所列各组物品，其中均属于导体的一组是(B)
A．塑料瓶盖、铁钉、铝箔
B．铅笔芯、铁钉、铝箔
C．铅笔芯、蜡纸、铁钉
D．塑料瓶盖、蜡纸、铅笔芯
5．[2014?济宁]为配合济宁市“五城同创”活动，小梦提出下列环保建议：①开发新能源，减少化石燃料的燃烧；②使用手帕，减少餐巾纸的使用；③市内出行乘公交车或骑自行车，少开私家车；④使用一次性发泡塑料餐具和塑料袋；
⑤分类回收垃圾。其中你认为可行的是(A)
A．①②③⑤B．①③④⑤
C．①③⑤D．①②③④⑤
【解析】①开发新能源，减少化石燃料的燃烧，能减少空气污染物的排放，所以正确；②提倡使用手帕，减少餐巾纸的使用，有利于保护植被，充分利用植物的光合作用吸收大气中的二氧化碳，防止温室效应，还能减少生产纸的能耗，所以正确；③化石燃料的燃烧能产生大量的空气污染物，所以市内出行乘公交车或骑自行车，少开私家车，减少化石燃料的燃烧，所以正确；④大量使用一次性发泡塑料餐具和塑料袋，不仅会造成环境污染，还增加了资源和能源消耗，所以错误；⑤分类回收不仅节约资源，还可减少污染，所以正确，故选A。
6．关于半导体，下列说法错误的是(D) A．有的半导体，在光照下电阻减小，利用这种半导体可以做成体积很小的光敏电阻
B．常用的电器中，如收音机、电脑等都利用了半导体元件
C．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间
D．由半导体材料制成的二极管的导电性能很特殊，它只允许电流从负极流向正极
7．某些物质在温度突然低到某个值(临界转变温度)以下时，突然变得__电阻为零__，这种现象叫超导性；从能量角度看，用超导体做成的输电线的最大特点是__没有电能损失__。
8．纳米材料统指制成材料的基本单元大小限制在__1～100__nm__范围内的材料，
这大约相当于10～1 000个原子紧密排列在一起的尺度。
9．请你提出一种方法，判断一个二极管允许电流从它的哪端流入哪端流出。
【答案】如图所示，用干电池、小灯泡．开关、二极管、导线连接一简单电路，闭合开关，观察小灯泡的发光情况。若小灯泡发光，则二极管与电源正极相连的哪端为电流流入端，另一端为电流流出端。
第9题答图
10．假如可以大规模地实现超导体的应用，请你设想一下：世界有什么变化？
【答案】输电线可以比以前制作的更细，而且也没有电能损失；电动机可以制造的更小；可以普及超导磁悬浮列车，改变我们的出行方式，等等。11．人类对新材料的探索永远不会停止。请运用你丰富的想象力，设想一种神奇的新材料，指出它的特点与作用。
【答案】泡沫金属，它的特点成泡沫状、密度小、强度高。可以应用在汽车行业，我们众所周知汽车要减少油耗，提高车速，除强化发动机性能、改进车型设计外，还有一条重要途径——降低车身自重，我们可以用泡沫金属来制造车身。
12．在科幻小说《往日之光》中，作者鲍勃·肖幻想了一种慢透光玻璃，讲述了一段美丽动人的故事。“想象有一种玻璃，光在这种玻璃中运动速度极慢，通过半厘米厚需要10年，比蜗牛的速度还慢得多。当一块慢透光玻璃制出来时，望上去总是一片漆黑，因为还没有光穿过它，把这种玻璃放在风景秀丽的林中、湖边，带着这些美丽的景致的光射入慢透光玻璃中，10年也出不来。把在这种地方放了10年的玻璃镶在城市住宅的窗户上，那么，在下一个10年的过程中，这个窗子外面便仿佛呈现出林中湖泊的美景。各种动物无声地前来饮水，空中百鸟飞翔，日夜在交替，季节在变化，身居闹市，犹如别墅。”这确实是
一个有意思的幻想，但关键是要降低飞驰的光。科学技术发展到今天，部分科幻已经开始变成现实。
(1)本文作者进行科学幻想的依据是什么？
(2)在生活和学习中你一定也有许多奇思妙想吧，简要写出一种想象及其依据。【答案】(1)光在不同的介质中传播的速度不同。(2)常温下制成超导体，依据是超导材料与温度有关。
类型之一能源分类和利用
1．[2014?泰州]下列能源中属于可再生能源的是(C)
A．煤B．石油
C．风能D．天然气
2．[2014?佛山]如图20－1所示，关于能源的描述，正确的说法是(A)
图20－1
【解析】太阳能取之不尽，属于可再生能源，所以A说法正确；地热能属于天然能源，所以B说法错误；煤炭是一次能源，所以C说法错误；核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，所以D说法错误，故选A。3．[2014?武汉]关于能量与能源，下列说法错误的是(C)
A．能量的转化、能量的转移，都是有向性的
B．人类在耗用各种能源时，不可避免地会对环境造成影响
C．化石能源、水能、核能，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源
D．可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向
4．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)
A．太阳能电池B．化学蓄电池
C．柴油发电机D．风力发电机
类型之二能量的转化和守恒
5．[2014?通辽]如图20－2所示为核电站发电流程图。在核电站的发电过程中，能的转化顺序正确的是(A)
图20－2
A．核能－内能－机械能－电能
B．核能－电能－机械能－内能
C．核能－机械能－内能－电能
D．核能－内能－电能－化学能
【解析】核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能，故选A。
6．[2014?滨州]开发新能源是本世纪人类关注的热点之一。除了开发新能源，我们还应该从节约身边的能源做起。图20－3中符合节约能源且安全的做法是(B)
图20－3
7．关于能源的利用，下列说法正确的是(B)
A．大量使用石油产品会造成大气污染，所以应该停止开采石油
B．和平利用核能特别要注意防止核泄漏，以免造成环境污染
C．修筑拦河坝建造水电站利用水能发电，有百利而无一害
D．天然气是一种清洁能源，人类可以无穷无尽地开发
8．[2014?德州]如图20－4所示是获取电能的几种途径，其中消耗不可再生能源又不会对大气造成污染的是(D)
图20－4
新能源发展背景，现状，前景，国家政策 新能源行业发展背景 近年来，面对能源危机、金融危机以及人类对气候危机越来越清晰地认识，全球范围内新能源出现超常规发展的态势。各国对新能源的投资大幅度增长，新能源产能也急剧扩大。 可再生能源发电是新能源发展的核心，风电是在技术和成本上最具竞争力的新能源形式。尽管短期内新能源还无法替代传统化石能源，但世界范围内资源的供需紧张以及全球为应对气候变化而对温室气体排放所做的限制为新能源发展铺就了宽广的道路。新能源技术的发展和市场的扩大超乎想象，许多可再生能源资源将逐渐变成商业项目。可以预见，不同能源形式的逐渐替代将改变世界经济和政治版图以及人类的生存和生活方式。 石器时代的结束并不是因为没有石头了，石油时代的结束并不是因为没有石油了。 ——艾哈迈德·扎基·亚马尼（Ahmed Zaki Yamani）新能源行业发展状况分析 （一）太阳能行业发展状况分析 我国的太阳能光热发电行业正在起步，2009年科技部成立“太阳能光热产业技术创新战略联盟”，开始发动一轮光热攻坚战。目前，我国已完成建设的光热发电项目只有少数几个，且装机容量均在1MW以下。但我国在建和拟建项目较多，这意味着我国光热发电产业将呈现突破式增长。据统计，如果所有已公布项目均能实施，2015年前，我国的太阳能热发电装机容量将达3GW左右规模，市场总量达450亿元人民币。 （二）风能行业发展状况分析 2012年，中国（不包括台湾地区）新增安装风电机组7872台，装机容量12960MW，同比下降26.5%；累计安装风电机组53764台，装机容量75324.2MW，同比增长20.8%。2012年，中国海上风电新增装机46台，容量达到127MW，其中潮间带装机量为113MW，占海上风电新增装机总量的89%。
专题26 信息、能源与材料、粒子与宇宙 一、选择题 1.（2020·新疆生产建设兵团）在相同时间内，5G通讯传输的信息量约为4G的10倍。与4G 相比，5G电磁波（） A. 频率更高 B. 频率更低 C. 传播速度更小 D. 传播速度更大 2.（2020·新疆生产建设兵团）为了减少对环境的污染，未来我国占能源消费总量的比例逐步降低的能源是（） A. 煤炭 B. 核能 C. 风能 D. 水能 3.（2020·四川省乐山市）在疫情防控期间，人们通过手机传递信息实现在线教育、视频会议、无线对讲等办公服务，避免了人与人之间的直接接触，手机传递信息是利用了（） A. 红外线 B. 电磁波 C. 超声波 D. 次声波 4.（2020·四川省甘孜州）关于原子核和核能，下列说法正确的是（） A. 核反应堆发生的是可控链式反应 B. 核能是可再生能源也是二次能源 C. 原子核占据了原子的大部分空间 D. 原子核是由电子组成的 5.（2020·山东省聊城市）因为电能便于输送和转化，已成为现代社会离不开的一种能源。电能属于（） A. 一次能源 B. 二次能源 C. 可再生能源 D. 不可再生能源 二、填空题 6.（2020·四川省南充市）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。 7.（2020·山东省滨州市）2020年6月23日，我国北斗三号最后一颗组网卫星发射成功。如图所示，北斗卫星工作所需要的电能是通过太阳能电池板由______能转化而来的，电能属于 ______（选填“一次能源”或“二次能源”）。
读后感之《新能源材料》 读了《新能源材料》一书后，我对新能源这一词汇的概念变得更加清晰了，该书主要从太阳能，氢能，核能，风能，新型能源材料与化学电源等方面进行了详细的介绍。原来新能源并不只是我原来认为的那般。下面来简要谈谈我的所获所感。 如今，我们人类已经消耗了地球的大量的能源，现在的人们正面临着能源短缺的危机问题。新的能源代替日渐枯竭的现有的能源呢显得尤为重要，发展新能源经济是当今世界的历史潮流和必然选择。培育新能源经济，当前应把重点放在太阳能的开发利用上，要以太阳能产业作为新能源经济发展的龙头，加快发展太阳能、风能、沼气等技术成熟、市场竞争力强的新能源，尽快提高新能源在能源结构中的比重；积极推进技术基本成熟、开发潜力大的生物质能利用、太阳能发电、风能发电等新能源技术的产业化发展，为更大规模开发利用新能源、培育壮大新能源经济奠定扎实的基础。培育新能源经济的线路图要围绕太阳能、风能和生物质能的产业链发展，最终形成光伏产业多晶硅提纯、单晶硅拉制、多晶硅铸锭、晶硅切片、太阳能电池、组件封装、光伏技术系统应用的完整产业链，以及太阳能、风能互补，太阳能、生物质能互补的产业发展模式。 利用新能源材料，发展新能源经济可为经济又好又快发展提供支撑。有丰富的新能源资源，新能源发展又有了一定的基础，这些条件为发展新能源经济提供了支撑，这就必须要培育新能源经济的总体思路。众所周知，曾支撑人类文明高速发展的以石油、煤炭和天然气为主的石化能源出现了前所未有的危机，除其储藏量不断减少外，更严重的是科学研究发现，石化能源在使用后产生的二氧化碳气体作为温室效应气体排放到大气中后，人为地导致了全球变暖，引发了人们对未来社会发展动力来源的广泛关注和思考。不少国家的能源战略都有一个明显的政策导向——鼓励开发新能源，这既是国际市场上石油等传统能源产品价格高昂压力所致，也是人类可持续发展的客观需要。因此，新能源开发有可能成为未来最重要的经济增长引擎，成为最有创造就业和财富能力的新经济支柱。目前，全球投向新能源，特别是风能、太阳能和生物质能的资金数量激增。有一种共识正在世界范围内形成：只有在新能源技术革命中走在前面，才有可能在未来的世界经济格局中占据优势地位。尤其在受金融危机的影响全球经济呈现不断下滑严重
清洁能源开发利用现状 学院：材料科学与工程学院 班级：高分子 081 班 姓名：高东春 学号： 2008016006
[摘要] 随着现代工业的快速发展，人们生活水平日益提高，家用汽车的保有量逐步增多，化石燃料的消耗和环境污染日益 加剧，气候的极端变化频繁发生。开发清洁能源、降低污染物的排放、保护环境已成为当前科技工作者关注的焦点。清洁能源天然 气、二甲醚、燃料乙醇、生物柴油等的开发和利用以及节能减排技术对降低化石燃料的消耗、缓解能源压力、保护环境、实现低碳 经济具有重要的意义。 [关键词] 清洁能源；化石燃料；环境污染；低碳经济 引言:由于科学技术和经济发展情况的制约，我国目前能源仍以煤炭、石油和天然气等天然化石能源为主。我国是石油资源相对贫乏的国家，石油稳定供给不会超过20 年。据国际能源署(IEA)预测[1]，在2010 年和2020 年中国石油进口依存度将分别达到61.0%和76.9%，进口量和进口依存度的迅速攀升给中国石油安全带来了严重的影响，能源消耗造成的环境压力可想而知。若不开发新型能源，很可能在实现全面小康的2020 年，就是石油供给丧失平衡的“拐点年”[2]。因此，清洁能源的研究与开发对我国的化石燃料的消耗和经济可持续发展具有举足轻重的作用[3-5]。近年来,开发的清洁能源有天然气、氢气、二甲醚、太阳能、风能、核能、燃料乙醇和生物柴油等新型能源。本文主要以天然气、燃料乙醇和生物柴油为例，简述我国新型能源的发展情况。 1 天然气 天然气的主要成分为甲烷，由于燃烧后不产生二氧化硫和粉尘，可以减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，有助于减少酸雨形成，延缓温室效应，改善环境质量，因此，天然气是一种清洁能源。天然气作为一种新型高效能源，其储量巨大、分布广泛、热值高、污染少而被广泛用于工业和民用燃料。据估计，20.7%的陆地和大洋底90%的地区，具有形成天然气水合物的有利条件[6]。预计2020 年后，天然气将作为首席能源，进入一个全新的发展时期。新一轮油气资源评价数据显示，从总量上来看我国堪称天然气资源大国[7]。但目前我国能源结构中天然气的比例仅占3.8%，远低于24%的世界水平。因此，近年来我国政府加大天然气的设备投入，促进洁净能源的利用，西气东输等骨干管道的建成为天然气的使用提供了有力条件。我国的天然气正在进入快速发展的新阶段，据估计，到2020 年需求量达到2 100 亿m3/a，2030年达到2 380 亿m3/a，届时天然气在一次能源消费结构中有望超过10%。 2 二甲醚 二甲醚(DME)是一种无色气体，易液化，无毒、无腐蚀性和致癌性，燃烧性能好、热效率高、储运安全，燃烧过程中无残渣、无黑烟，CO、NO 排量低，具有较高的十六烷值[8]，良好的可压缩性，生产原料来源丰富，是一种理想的清洁能源。含量高于95%的二甲醚可替代液化气作为民用燃料，也是理想的柴油替代品。二甲醚作为清洁的替代燃料已经得到国内外广泛关注，特别是其替代城市燃气和柴油方面所具有巨大的市场潜力。因此，生产二甲醚工艺是国内外工艺技术开发的热点之一。目前工业上制取二甲醚的生产方法主要有以下 3 种:(1)甲醇脱水法；(2)合成气直接合成二甲醚；(3)甲酸甲酯催化分解。气相甲醇脱水法是将甲醇蒸气通过固体催化剂发生非均相反应，甲醇脱水生成二甲醚。此法操作简便、污染少、可连续生产。液相甲醇脱水法是将甲醇与H2SO4 的混合物加热至140 ℃，甲醇脱水生成二甲醚。该反应的特点是反应温度低、选择性好、转化率高，但设备腐蚀严重，废水对环境污染严重，产品后处理比较困难。目前,国内只有武汉硫酸厂用此法生产二甲醚。直接合成法
新能源与未来发展趋势研究概况 摘要：通过简单介绍能源的概念与内涵，引出了新能源的内涵及其在国内外的应用。然后又介绍了未来几种新能源的发展和应用趋势，并且对新能源的现状及发展趋势进行了分析，论述了新能源在减少二氧化碳中的地位和作用，最后对新能源提出了未来展望。 关键词：能源；新能源；未来的新能源；新能源发展愿景 一能源概念及内涵 能源亦称能量资源或能源资源。是指可产生各种能量(如热量、电能、光能和机械能等)或可作功的物质的统称；是指能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。 能源是整个世界发展和经济增长最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。自工业革命以来，能源安全问题就开始出现。在全球经济高速发展的今天，国际能源安全已上升到了国家的高度，各国均制定了以能源供应安全为核心的能源政策。在此后的二十多年里，在能源稳定供应的支持下，世界经济规模取得了较大增长。但是，人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到了一系列无法避免的能源安全挑战，能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题正在威胁着人类的生存与发展。 能源种类繁多，而且经过人类不断的开发与研究，更多的新型能源已开始能够满足人类的需求。根据不同的划分方式，能源可分为不同的类型。 1 按能源来源分类 （1）来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换而来。 （2）地球本身蕴藏的能量。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层，它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层，一般厚度为几公里至70km不等。地壳下面是地幔，其大部分为熔融状的岩浆，厚
中国清洁能源现状分析及发展中存在问题
2007-4-23 20:06:57国际新能源网网友评论 一清洁能源概念 传统意义上，清洁能源指的是对环境友好的能源，意思为环保，排放少，污染程度小。但是这个概念不够准确，容易让人们误以为是对能源的分类，认为能源有清洁与不清洁之分，从而误解清洁能源的本意。 清洁能源的准确定义应是：对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含义有三点：第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二清洁能源不但强调清洁性同时也强调经济性；第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。 二我国清洁能源发展现状 清洁能源在我国发展至今，主要有如下几种： 1.洁净煤技术
由于我国煤炭在能源中的重要地位，今后一段时期内，煤炭仍将是我国主要的一次能源，最直接也是最重要的就是煤炭的清洁燃烧。目前比较成熟的的洁净煤技术主要包括：型煤、洗选煤、动力配煤、水煤浆、煤炭气化、煤炭液化、洁净燃烧和发电技术等。 2.核电 核能是清洁的能源。我国已经建有的核电站分别有秦山核电站、大亚湾核电站、岭澳核电站等，运行情况良好。目前是我国主要的发电来源之一，地位仅次于煤炭和水电。根据新浪网消息，我国政府近期规划在2006年至2010年期间，将积极发展核电，重点建设百万千瓦级核电站；远期规划是到2020年，每年核发电能力，从目前的8700兆瓦，增加到4万兆瓦，意味着2006～2020年的14年里，中国将增建30座核电厂。 3.太阳能 太阳能是清洁可再生的能源，目前已在我国得到较大范围的使用，主要体现为太阳能热水器
行的潮汐电站八座，最大的是温岭市江厦潮汐试验电站。 9.氢能 氢能是一种新型的清洁能源，世界范围内正在掀起很热的研究高潮。我国十分重视氢能技术的开发和利用，《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020年)》提出要重点发展氢能的制造、运输、储存等技术。我国在氢能研究领域已经取得很多重要成果，燃料电池，燃料汽车技术都已成熟。 三清洁能源发展过程中存在的问题 清洁能源在我国正得到越来越广泛的应用，但目前仍然存在不少问题亟待解决： 1.人们普遍对清洁能源认识不足。清洁能源要快速健康发展，良好的社会氛围无疑是必需的。目前除了相关领域的人员外，清洁能源并没有得到广大人民群众的清晰认识，缺少广泛的群众基础；重要的是相当一部分一些决策者也没有
材料、信息、能源与可持续性发展 基础夯实 1.(2019·湖北荆州中考)关于电磁波和现代通信,下列说法正确的是() A.导体中电流的迅速变化会在空间激起电磁波 B.我国建立的“北斗”卫星导航系统是利用超声波进行导航的 C.固定电话、移动电话、广播和电视都是利用导线中的电流传递信息的 D.电话听筒是把声信号转换成电信号 答案A 解析导体中电流的迅速变化会在空间激起电磁波,故A项说法正确。卫星在太空中,太空中是真空,声波在真空中不能传声,所以不能利用超声波导航,故B项说法错误。固定电话是利用导线中的电流来传递信息的,移动电话、广播和电视都是利用电磁波来传递信息的,故C项说法错误。电话的话筒是把声信号转化为电信号,听筒是把电信号转化为声信号,故D项说法错误。 2.(2019·广西玉林中考)随着人们环保意识的增强,我市环境有很大改善。以下做法不利于改善环境的是() A.随地张贴小广告 B.严禁燃放烟花爆竹 C.不随地乱扔垃圾 D.减少使用化石能源 答案A 解析随意贴小广告,破坏城市环境,造成城市“牛皮癣”,不利于改善环境,A符合题意;烟花爆竹在燃放过程会产生二氧化硫等许多有害气体,严禁其燃放能改善环境,B不符合题意;不随地扔垃圾,显然能减少城市环境的破坏,能在一定程度改善环境,C不符合题意;化石能源在燃烧过程排放温室气体二氧化碳以及一些有害气体一氧化碳、二氧化硫等,减少使用化石能源有利于改善环境,D不符合题意。 3.
(2019·辽宁辽阳中考)如图是一款太阳能座椅,椅子顶部安装的硅光电池板,可储备能量供晚间使用。下列说法正确的是() A.硅光电池板是由超导材料制成的 B.硅光电池板可以将太阳能转化为电能 C.太阳能来源于太阳内部氢核的裂变 D.太阳能属于不可再生能源 答案B 解析硅光电池板由半导体材料制成,故A错误;硅光电池板可将太阳能转化为电能,故B正确;太阳能来源于太阳内部氢核的聚变,而不是裂变,故C错误;太阳能可源源不断从自然界获得,因此属于可再生能源,故D错误。 4. 今年2月底,某国产手机品牌发布了其首款折叠屏幕+5G手机,其可折叠屏幕使用柔性LED(有机发光二极管),还搭配了双金属外壳的设计,同时为了满足散热以及控制机身厚度的要求,使用了升级版的石墨烯散热技术,关于这款手机所利用到的材料属性描述不正确的是() A.柔性LED的硬度较小 B.柔性LED的表面透光性好 C.金属外壳的导电性好 D.石墨烯的导热性好 答案C
研究生课程结课综述 ------新能源材料心得体会 姓名： 学院： 专业： 学号： 新能源材料 一、新能源概况 新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生
的热能，包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。一般地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源，而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等作为新能源。 以新能源中的太阳能为例，新能源具有无可替代的资源优势：太阳能资源取之不竭，太阳能是地球上分布最广泛的可再生能源，每年到达地球陆地上的太阳辐射能量约27万亿吨标准煤，是目前世界能源消费总量的2000多倍。可开发的风能资源为53000 TWh，是目前全球发电量的两倍，水力发电资源量的三倍。太阳能、风能已成为各国实施可持续发展的重要选择，是一种朝阳的产业，孕育着巨大的潜在经济利益为维持技术优势、占领市场的需要。 二、我国发展新能源的重要性 太阳能、风能已成为各国实施可持续发展的重要选择。同国外相比，我国的能源系统更加不具备可持续发展特点：能源枯竭的威胁可能来的更早。人口多，人均资源占有量仅及世界的一半，石油和天然气资源仅占世界人均量的17.1％和13.2％；加之能源利用技术落后，效率低下，能耗高，枯竭速度可能会比国外更加迅速，能源匮乏的威胁可能来的更早、能源供需缺口将越来越大。2020年全国需求量27亿吨TOE，尚缺4.8亿吨标煤；2050年一次需求量达到40亿吨标煤，缺口达10亿吨标煤，短缺25％以上。过度依赖煤炭，环境影响更加严重。煤炭几乎满足了我国一次能源需求的70％，66％的城市大气颗粒物的含量和22％的城市的二氧化硫含量均超过国家空气质量二级标准，在冬季这些污染物的浓度更大，通常为夏季的2倍。环境专家估计，大气中90％的二氧化硫和70％的烟尘来自于燃煤。 煤废料的处理仍是问题。煤炭开发利用过程中产生的大量的矸石、腐蚀性水、煤泥、灰渣和飞灰等，已构成对工农业生产和生态环境的危害，成为制约所在地区可持续发展的一个制约因素。 在我国，近13亿人中约80％居住在农村，每年消耗6亿多吨标煤的能量，其中约一半来自可再生能源，但这些能源目前还是以传统的利用方式为主。另外我国还有700万户无电人口，无法用常规电网延伸解决用电问题。 发展新能源可以满足安排剩余劳动力的需要。如丹麦的风力发电制造业，1999年风机制造、维护、安装和咨询服务，即为丹麦提供了1.2万至1.5万个工作机会；它的风机零部件的供应遍及全球，同时还创造了约6,000个工作机会。 发展新能源同时可以维护生态建设成果、改善农村生活环境。目前有2亿多人面临沙漠化的威胁，但燃烧传统生物质能源在很多地区仍是主要的生活用能方
我国清洁能源技术的政策保障机制现状分析 近年来，随着各项政府示范工程的推广，我国清洁能源产业已取得重要进展。据德国罗兰˙贝格战略咨询公司.统计，按风力发电及其他清洁技术产值占国内生产总值(GDP)的比例对全球38个国家排名，中国环保技术产业的增长速度最快，平均每年增长77%，清洁技术产值超过440亿欧元(640亿美元)，占GDP的1.4%。我国正从一个清洁能源技术进口国跃升为主要的创造国。目前，在能源领域，我国已初步构建了一个政策体系，主要包括法律、产业政策、能源发展规划、政府规制政策等多种工具，一定程度上推动了我国清洁能源产业的发展，但与发达国家相比，在财政投入、税收优惠、产业扶持等方面仍然存在较大的差距。具体来说，我国清洁能源技术发展主要存在的问题有如下方面。 1.1 促进清洁能源技术发展的财政投入不足 清洁能源产业是资金密集型的产业，产业发展初期的高投人、高成本是制约其技术商业化和推广应用的最大障碍，因此，政府的财政政策支持对于清洁能源的发展至关重要。目前，我国财政资金对清洁能源发展投入不足，导致清洁能源产业的发展缺乏动力，主要表现在：我国中央一级每年安排的清洁能源科技攻关费用过少，且大多数经费被机构运转和人员经费所占用，各级政府也未把清洁能源发展相关项目纳入各级政府的财政预算和计划之中，导致我国清洁能源技术发展的资金严重缺乏，远远不能满足发展清洁能源的需要。此外，当前并没有一个关于上下级财政之间支持清洁能源发展的规范、可行的转移支付办法，上下级政府间的支出职责不清，在很大程度上也影响了地方支持清洁能源发展的积极性。 1.2 支持清洁能源发展的税收优惠政策不到位 为促进清洁能源技术的发展，我国陆续出台了一些支持能源资源节约和环境保护的税收优惠政策，但由于缺乏对清洁能源技术发展的整体把握，我国税收制度并未根据实际情况进行相应的配套调整。与国外相对完善的能源税收制度相比，我国税收支持清洁能源技术和环境保护的作用还有待加强，主要表现在：第一，税收优惠措施比较单一，大多数限于低税率、减税、免税等直接的税收减免，而对投资抵免、加速折旧、提取准备金等间接优惠政策手段却较少利用，无法充分发挥降低清洁能源成本使之具有市场竞争力的作用。第二，税收优惠政策分布过于零散，例如，在所得税方面，国家还没有制定全国统一的清洁能源发展所得税优惠办法，只是一些地方根据当地情况对某些清洁能源企业出台了部分优惠措施。第三，税收优惠政策的支持范围过窄，促进清洁能源技术开发利用的税种主要集中在增值税、企业所得税上，而没有充分发挥其他税种如车辆购置税对购买清洁能源汽车的激励作用，不利于清洁能源产业健康协调发展。 1.3 扶持产业发展的产业政策力度不够 清洁能源产业一般投资周期长，产业的发展需要通过较长的产业链以及各个环节的相互衔接才能实现。由于缺乏产业政策的强有力扶持，目前，我国多数清洁能源产业仍处于发展初期，产业程度不高，主要表现在：第一，产业的基础设施和服务体系不完善，在一定程度上影响了清洁能源产业的发展，例如，我国电网基础设施在电力的高效传输、运维管理、调峰等方
绪论 材料、能源、与信息是客观世界的三大要素，是构成现代文明的三大支柱，同时，材料是人类赖以生存的物质基础，是社会现代化的先导、是人类进步的里程碑，它与人类息息相关乃至被公推为人类文明的标志。但是人类对材料的认识却是经历了一个极其漫长的过程，由浅到深、逐步深入。 经典的时空观念将时间分为过去、现在、未来，历史呈现于过去却蕴含在现在与未来，并且，影响、推进着现在与未来：过去，人类对材料认识的深入经历了石器时代、铜器时代、铁器时代和钢铁时代---一个时代的结束与兴起，亦是人类文明的发展与进步；现在，世界无处不材料，“材料”这个名词已经深深的扎根于人们的思想文化领域，促进了现代文明的发展；未来，材料将真正的延伸到世界的每一个角落，与人类文明共同蓬勃发展。 “材料与社会的文明发展”，顾名思义，材料与社会文明的发展唇亡齿寒，若没有材料，社会不可能会发展，人类历史上的许多记载便是明证，再者，若人类文明不存在，那么遑谈材料是否存在了。材料与人类文明的发展是息息相关的，不论是过去已有的历史，还是蓬勃发展的今朝，更或者是无法预测的未来，都离不开材料。 关键词：物质基础、人类文明、时空观念、材料。 PART 1 与材料的初步对话 材料的定义：材料一般是指人类用以制造生活生产的所需的、有用的物品、器件、构件、机器和其他产品的物质。材料是物质，但不是所有的物质都可以称之为材料。如燃料与化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。只有那些可为人类社会接受而又能经济的制造有用器件的物质，才能叫做材料。但是根据许多可靠资料来源，这个定义其实不是那么的严格，如炸药、固体火箭推进剂，有人便称之为“含能材料”。另外，就这个定义而言，其中“制造”一词一定涉及了人类的劳动行为，即人类为实现特定的目的而借助某种劳动来改造物质。材料定义中“有用”一词就限定了相应劳动行为的目的是为了把特定物质改造成具备某种实际使用功效的物件，而“有用”也指的是对人类有用。借助人类劳动的行为并实现对人类有用的目的是材料的基本属性；由此可见，材料是一个以人为本的概念，其主旨是在于为人类服务。 “材料”与“材料学科”：“材料”一词早已存在，其具体的日期不可考究，但“材料科学”的提出即在20世纪60年代，美国于1957年在一些大学成立了十余个材料科学研究中心，至此，“材料科学’这个名词便被广泛应用了。随后，1986年，英国的Pergmon 出版了《材料科学与工程百科》全书，其内对材料科学与工程的定义为：材料科学与工程就是研究有关材料的组成、结构、制备工艺流程与材料性能的用途的关系的产生及其运用。材料及材料科学，一个是原体，而另外一个是衍生题，其涉猎范围之广、涉及知识和人文面之大已经无法具体阐明，此处笔者仅作简要述介。 材料的分类：材料种类繁多，用途广泛，有不同的分类方法。依据材料的来源可以分
（2017?淮安）人类社会的进步与能源的利用息息相关，下列能源中，属于可再生能源的是（）B A．天然气B．太阳能C．核能D．石油 （2017?枣庄）下列能源属于可再生能源的是（）A A．风能B．煤C．核能D．石油 （2017?徐州）下列能源中，一旦消耗就很难再生的是（）D A．太阳能B．风能C．水能D．石油 （2017?怀化）2017年5月10日，我国在南海成功试采“可燃冰”，“可燃冰”是CH4与水在低温高压下形成的一种天然气水合物，是一种储量丰富、高热值、环保的新能源．它属于（）B A．可再生能源B．不可再生能源C．生物质能源D．二次能源 （2017?益阳）2017年5月18日中国国家地质局向全世界宣布：中国在南海勘探开采可燃冰的试验取得全面成功．这标志着我国可燃冰开采技术领先世界各国．可燃冰是由甲烷为主的成分组成，外观象冰且遇火即可燃烧．下述关于可燃冰的说法中正确的是（）B A．可燃冰含有大量的热量 B．可燃冰的热值高且使用方便 C．可燃冰是可再生能源 D．因为开采需要消耗能量，所以可燃冰是二次能源 （2017?徐州）将一根导线的一端与电池的负极相连，另一端与电池的正极时断时续地接触，旁边的收音机就会发出“喀啦喀啦”的声音，这是因为收音机收到了电池与导线产生的（）C A．超声波B．次声波C．电磁波D．光波 （2017?无锡）WiFi上网是当今广泛使用的一种无线网络传输技术，它快递信息用到的是（）C
A．红外线B．紫外线C．电磁波D．超声波 （2017?福建）今年1月，我国发射的世界首颗量子科学实验卫星，完成了在轨测试任务．实验卫星与地面通信联系是利用（）B A．次声波B．无线电波C．红外线D．超声波 （2017?临沂）2017年1月18日，我国发射的世界首颗卫星“墨子号”正式交付用户单位使用，“墨子号”与地面控制系统交流靠的是（）D A．次声波B．X射线C．红外线D．电磁波 （2017?无锡）WiFi上网是当今广泛使用的一种无线网络传输技术，它快递信息用到的是（）C A．红外线B．紫外线C．电磁波D．超声波 （2017?镇江）我国已有几十颗通信卫星镶嵌在浩瀚太空，联结成一条“太空丝绸之路”，为我国所倡导的“一带一路”提供全方位通信服务，通信卫星与地面间信息传输的媒介是（）C A．可听声B．次声波C．电磁波D．超声波 （2017?盐城）4月22日，“天舟一号”与“天宫二号”成功对接，地面上科技人员控制对接过程是利用（）B A．超声波B．微波C．次声波D．紫外线 （2017?益阳）关于电磁波与信息技术，下列说法正确的是（）B A．电磁波不能在真空中传播 B．不同波长的电磁波在空气中的传播速度不同 C．可见光不是电磁波 D．日常生活中使用的手机既能发射电磁波，也能接收电磁波 （2017?宿迁）关于电磁波，下列说法正确的是（）B A．光波不是电磁波 B．电磁波能传递信息
報告題目:北半球新能源材料姓名：王柏翔學號：M9840106 前言： 現今由於能源已經逐漸開始發生短缺的現象，使得能源的價格頻頻上漲，以及這些能源排放出過多的二氧化碳，讓地球來不及消耗、代謝，因而在於大氣中產生溫室效應，使得全球氣候異常，如此的現象有可能會造成地球加速的滅亡，因此，我們必須尋找新的能源，且必須是天然無污染的，唯有如此才能減少二氧化碳的排放量，所以綠色能源逐漸的備受到重視，而綠色能源的種類有：生質能、風能、水利能、太陽能、潮汐能、地熱能和燃料電池。 太陽能的應用產品： 長久以來，太陽能技術已經取得了跨越式的發展，每天都有新的技術投入使用，此前一些曾被認為遙不可及的設計理念如今也都得到了運用。日前，有學者挑選出了十大值得關注的太陽能技術，雖然其中有些技術還處於試驗之中，但相信在不久的將來這些技術一定都會得到實際應用： 1、水冷式太陽能電池板 Pyron Solar Triad公司設計出一種特殊的短焦距、由丙烯酸材料合成的太陽能集光透鏡。太陽光在這種透鏡中進行反射和折射後能夠有效的將能量集中到一點。第二個透鏡在捕捉到第一個透鏡傳遞過來的能量後再將其集中到一塊小型的光伏板上。該公司稱這種HE鏡片系統(HE OPTICS SYSYTEM)生產的電力是同等大小的硅太陽能電池板的800倍。 2、將太陽能轉換成氫氣 2009年，麻省理工大學教授丹尼爾·諾瑟雷(Daniel Nocera)創立了一家公司，該公司的目的是為了將一項『水分解』和太陽能存儲技術進行商業推廣。諾瑟雷表示：『我們的思路是要利用太陽能電池板為電解槽提供電力，用以生產能夠存儲在燃料罐裡的氫氣，當人們需要電能的時候，存儲的氫氣就能驅動燃料電池產生電能。』 3、太陽能屋頂板及可涂刷的太陽能電池板 此前，人們曾一直設想假如安裝太陽能電池板能像鋪設屋頂瓦那樣簡單，或者太陽能涂料能像刷油漆一樣刷在屋頂上該多好啊。實際上，這個設想目前已經得到實現，這種太陽能涂料被稱為硅墨水。美國國家可再生能源實驗室(U.S. National Renewable Energy Laboratory)表示，目前采用這項技術的太陽能電池已經可以將18%的太陽能轉化為電能。而陶氏化學公司(Dow Chemical)則表示，到2010年中期由該公司研發的太陽能屋頂瓦將可以進行小規模生產，2011年將進行大規模生產。
新型清洁能源的开发现状与利用 我国属于能源大国，能源开发与国民经济发展的关系十分密切，我国一直重视开发煤炭和石油能源的开发，现在正在逐渐向新型能源转化，逐步开发新能源。现在西方发达国家陆续开始开发新型能源，包括太阳能、风能、水能、潮汐能等能源，这些属于可再生能源，还有很多不可再生能源，如天然气、氢气和核能等。目前我国正致力于新型清洁能源的开发与利用研究。本文首先指出了清洁能源开发的现状，分析了当前清洁能源开发和利用存在的问题，提出了清洁能源开发和利用的有效策略。 在我国战略发展过程中，清洁能源的开发和利用是一项基本战略，这是实现可持续发展的必然要求，这也符合生态经济与低碳经济发展的需要，是构建和谐社会的基础和前提。我国心情清洁能源的开发和利用还面对很多的问题，如认识不够、开发难度大、开发和处理技术落后、保障制度不够完善、能源利用率较低等，要想解决这些问题，就要推进技术研发，建立完善的制度，进而促进新能源的开发和利用。 一、我国清洁能源发展现状 清洁能源开发难度大。我国地大物博，广袤土地上存在的清洁能源较为风农夫，但是由于多种原因，新型清洁能源
的?_发不是很顺利，首先，地理条件和环境是一种限制因素，例如我的很多地区未开发的水能一般集中在西南部的高山 和深谷中，地热能和潮汐能也分布在地势较为特别的地区，风能主要集中在西北风较大的地区，能源开发环境恶劣，工程建设难度较大，其次，清洁能源的勘探工作水平较低，成本较高，开发难度较大，与其他能源相比，竞争力较弱，因此，难以实现大规模开发。 清洁能源产业化存在困难。能源的利用最好就是形成产业链，改变传统能源结构，实现多元化的能源利用。但现阶段，我国清洁能源产业化与西方国家相比起步较晚，缺乏相关经验，与西方国家差距较大。清洁能源产业化存在一些困难，主要表现在：（1）水能。我国水资源较为丰富，我国可以开发和利用的水资源约占全球水资源的1/7，总量大，但是开发利用的较少，利用率远远低于很多西方国家。有数据显示，美国水资源开发率为63%，我国只约到15%。（2）风能。我国目前利用风力发电在逐年上升，截止到2010年，风力发电能力达到16吉瓦。但与部分发达国家相比，风能资源的产业化水平不足，没有实现风力发电机并网发电，发电机功率较小，风能资源还有很大开发空间。（3）太阳能。我国对于太阳能的开发和利用还处于起步探索阶段，光伏发电装机容量只有15万千瓦，还没有形成一定的规模。（4）潮汐能、地热能。我国目前对于地热能和潮汐能的开发利用
专题17 信息、材料与能源 1．（2019·河南）一款5G手机的折叠屏由柔性发光二极管制成，其中制成发光二极管的材料是A．导体B．半导体 C．超导体D．绝缘体 2．（2019·云南）2019年4月30日，云南省政府新闻办发布消息，我省33个贫困县（市、区)达到脱贫标准，退出了贫困序列。脱贫过程中许多村镇安装了“肩扛太阳能电池板，头顶小风扇”的新能源路灯。下列说法正确的是 A．小风扇的作用是为太阳能电池板散热 B．太阳能电池板把太阳能转化成了小风扇的机械能 C．这种新能源路灯是集太阳能发电和风力发电为一体的发电用电设备 D．太阳能电池板可以把接收到的太阳能全部转化为电能 3．（2019·陕西）下列说法中，正确的是 A、核电站是利用核裂变释放的核能发电的 B、摩擦起电的过程中创造了电荷 C、原子是构成物质的最小微粒，不可再分 D、太阳能是不可再生能源 4．（2019·湖北黄冈）2019年1月3日，由我国发射的嫦娥四号实现了人类首次在月球背面成功着陆。下列有关嫦娥四号巡视器玉兔二号的判断正确的是 A．飞行控制中心利用声波控制玉兔二号 B．飞行控制中心利用电磁波控制玉兔二号 C．供给玉兔二号的电能是一次能源， D．太阳能帆板接收的太阳能是不可再生能源 5．（2019·山东淄博）如图是一款太阳能LED灯，下列相关说法错误的是 A．LED灯是由半导体材料制成的 B．LED灯可以把太阳能转化为电能
C．太阳能是可再生能源 D．太阳能是太阳内部发生核裂变释放的能量 6．（2019·四川巴中）下列关于能源说法正确的是 A．太阳能是清洁能源 B．核能是可再生能源 C．煤是新型能源 D．电能是一次能源 7．（2019·湖北孝感）下列有关说法错误的是 A．磁极间的相互作用是通过磁场发生的 B．电动机工作时将电能主要转化为机械能 C．5G时代的人和物连接、物和物连接是利用电磁波来传递信息的 D．核电站利用铀核聚变释放出核能发电 8．（2019·湖南衡阳）能源、信息、材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法正确的是A．超导材料可用来制作电饭锅的发热体，且发热效率更高 B．太阳能、核能等新能源都属于可再生能源 C．手机的芯片使用的材料主要是半导体 D．卫星导航是利用超声波来定位导航 9．（2019·四川巴中）下列关于电磁波和信息技术说法正确的是 A．由华为主导的5G技术不是利用电磁波进行信息传输的 B．北斗卫星导航系统是通过电磁波进行定位服务的 C．电磁波只能传递信息不能传递能量 D．不同频率的电磁波在真空中传播速度不相同 10．（2019·四川攀枝花）月球表面为超高真空，白天最高温度可达160 ℃，夜间最低温度可达–180 ℃，环境极端严酷，然而月球含有丰富的可用于核聚变反应的氦3资源。2019年1月3日10点26分，“嫦娥四号”探测器在月球背面成功着陆。拍摄的世界第一张近距离月背影像图通过“鹊桥”中继星传回地球，揭开了古老月背的神秘面纱。下列说法中正确的是
新能源的发展现状与未 来趋势精 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】
中国新能源的发展现状与未来趋势The Current Development Situation and the Future Trend of Chinese New Energy 新能源发展趋势、前景 从新能源行业发展总体情况来看,大部分新能源利用方式始于20世纪70年底,并在90年代开始普及应用,虽然部分技术趋向成熟,但无论从市场扩张速度还是成长前景看,新能源行业仍然处于生命发展周期中的成长期,并将在3年左右的时间内陆续进入成熟期。 由于技术的限制,短期内电力行业没有替代品,电力行业生命周期的问题主要研究对象是各种具体的电源类型,比较的是这些电源类型之间的替代和生命周期。新能源由于具有清洁、可持续的特性,因此新能源行业的成熟期持续时间将较长,即使到了行业的饱和衰退期,其衰退速度也将很慢。 具体来看,水电行业历史悠久,技术已经比较成熟,可以看作是步入成熟期的行业;风电产业在20世纪70年代末起始西欧国家,风电设备行业克服了“能量不稳定”、“转换效率低”等弱点,在丹麦、德国、西班牙、荷兰、美国、日本、印度等国家得到广泛应用,风电设备产业在部分国家开始饱和,逐步向外技术输出。从这些特征可以确定,风电设备产业在先发国家已经进入了成熟期,但在中国、印度等新兴国家,风电产业仍处于快速成长期;太阳能发电行业目前在技术研发、试点应用等方面取得了显着成效,已经脱离了幼稚期,但由于成本仍然过高,限制了技术的推广应用,可以看作刚刚进入成长期的朝阳产业。 新能源行业目前投资成本仍然较高,尤其是大型风电基地、核电站的投资规模要求很高,行业存在一定风险,但短期来看,国家新能源发电优先上网的政策对新能源行业盈利水平提供了基本的保障。虽然风电设备、多晶硅等部分潜在产能过剩或存在低水平重复建设的行业竞争趋向激烈,部分企业发展面临困难。但在2020年前,在国家节能减排及能源结构调整的大背景下,新能源行业均将保持在景气区间,行业盈利水平有望持续提高。一、中国能源行业发展历史
重磅！2020年中国绿色能源产业及各细分领域政策汇总（全） 近些年，在全球气候变暖加剧和能源转型压力等多重因素之下，发展绿色可代替能源逐渐成为世界各国的共识。发展绿色能源是社会发展的必然选择，对缓解传统能源紧缺和环境问题具有不可替代的作用。 近年来，我国密集发布绿色能源领域相关政策，进一步完善绿色能源发展应用的法律法规、管理规范和规划指导，内容涵盖风能、核能、太阳能、生物质能等多个领域，推动行业向纵深发展。 国家绿色能源行业相关政策汇总 绿色能源的发展离不开政策的调控，通常由于原料生产、收集和运输环节较高的成本，技术和产业发育程度尚较低，以及配套设施不完善等原因，绿色能源的营利能力薄弱，利润积累微薄，在没有适当保护政策的支撑下，很难直接和化石能源展开市场竞争。近年来，我国出台多项政策，规范和鼓励我国绿色能源产业发展。
绿色能源发展规划汇总 近年来，我国还发布多项绿色能源产业相关规划，加强国家能源发展战略和规划的导向作用。在我国的多项规划中，均提出了对绿色能源所涉及的各领域的发展要求。2014年6月，国家发布《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》，明确提出，到2020年，核电装机容量达到5800万千瓦，在建容量达到3000万千瓦以上； 力争常规水电装机达到3.5亿千瓦左右；风电装机达到2亿千瓦，风电与煤电上网电价相当；光伏装机达到1亿千瓦左右，光伏发电与电网销售电价相当；地热能利用规模达到5000万吨标准煤。
各细分领域政策汇总 风能领域 2014年11月，针对我国能源资源约束日益加剧、生态环境问题突出等现状，国务院发布《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》，提出要积极开发水电，积极发展地热能、生物质能和海洋能等其他可再生能源，到2020年，非化石能源占一次能源消费比重达到15%。 整体而言，风电行业在未来2-3年会经历关键时刻。随着政策对于风电项目作业的规范越加严格，风电项目对于企业而言也具有一定风险性。
能源、材料与社会 1．我区大力发展火力发电，火电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是（）A．机械能→内能→化学→能电能B．化学能→内能→机械能→电能 C．化学能→重力势能→动能→电能D．内能→化学能→机械能→电能 2．下列说法中错误的是（） A．能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化 B．只要有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律 C．能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器 D．任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量是保持不变 3．下列现象中，利用内能做功的是（） A．冬天在户外时两手相搓一会儿就暖和 B．车刀在砂轮的高速磨擦之下溅出火花 C．在烈日之下柏油路面被晒熔化了 D．火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起 4. 关于煤的叙述中，下列正确的是（） A 煤是一种纯净物 B 煤燃烧后的产物只有CO2 C 煤燃烧容易引起污染，在我国只能把它作为二次能源 D 煤中的化学能是由太阳能转化而来的 5. 下列能源中与太阳能无关的是（） A.水能和风能 B.煤和石油 C.潮汐能 D.干木材 6．下列说法不正确的是( ) A．原子核在分裂或者聚合时释放的能量叫做核能 B．用中子轰击比较大的原子核可以使其发生裂变获取核能 C．核电站里的链式反应是可以控制的 D．原子弹发生爆炸时发生的链式反应也是可以控制的 7. 关于纳米技术，下列说法错误的是（） A. 纳米是一个长度单位，符号为“nm” B. 人们在纳米尺度内发现很多新的现象，给技术带来很多新进展 C. 纳米技术是现代科学技术的前沿之一，我国在这方面的研究具有世界先进水平 D. 所有高科技术产品都与纳米技术有关 8. 下列材料属于超导体的是（） A. 导电性能在导体和绝缘体之间的材料 B. 强度和硬度都是很高的材料 C. 温度降到足够低时电阻为零的材料 D. 由很小的基本单元制成的材料 9. 从能的转化和守恒的观点来看，用热传递来改变物体的内能，实际上是的过程，用做功方法来改变物体的内能，实际上是的过程． 10．当水壶中的水烧开时，壶盖会被顶起，从能量转化的观点看，这是水蒸气的_________能转化为壶盖的能。 11. 获取核能有两条途径：一是原子核的________，二是________；用人工控制的办法释放核能的装置叫做________，利用核能发电的电站叫做________。 12.直接利用太阳能有两种途径：其一是把太阳能转化为________能，如________、________；其二是把太阳能转化为________能，如________、________。 13. 半导体的导电能力介于之间。半导体二极管具有性质。