2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册5.4能源与环境课后作业（Word版含解析）

能源与环境
一、单选题
1．下列过程中属于机械能转化为电能的是（　　）
A．水力发电 B．火力发电
C．核能发电 D．太阳能发电
2．如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展面“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是（　　）
A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
3．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把耗散的能量重新收集、重新加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是（　　）
A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
B．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了
C．能量耗散表明，能量守恒定律具有一不定期的局限性
D．能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量转化的宏观过程可以有任意的方向性
4．北京冬奥组委召开“低碳管理工作阶段性成果新闻发布会”，为贯彻落实“简约、安全、精彩”的办赛要求，北京冬奥组委交通部积极推进低碳交通工作，在车辆筹措、交通运行、高铁运输、信息化管理等方面开展了一系列工作，目前，最大限度应用节能与清洁能源车辆，减少碳排放量，制定了“北京赛区内，主要使用纯电动、天然气车辆；延庆和张家口赛区内，主要使用氢燃料车辆”的配置原则。电动汽车由于节能环保的重要优势，越来越被大家认可，电动汽车储能部件是由多个蓄电池串联叠置组成的电池组，如图所示。某品牌电动小轿车蓄电池的数据如下表所示。下列说法正确的是（　　）
电池只数 输入电压 充电参数 放电时平均电压/只 电池容量/只
100只 交流220 V 420V，20A 3.3V 120Ah
A．可以将电池组的两极直接接在交流电上进行充电
B．电池容量的单位Ah就是能量单位
C．该电池组充电时的功率为8.4×105W
D．该电池组充满电所储存的能量约为1.4×108J
5．如图所示是新型“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列说法正确的是（　　）
A．照明灯利用的风能属于不可再生能源
B．夜晚蓄电池放电，将化学能转化为电能
C．小风扇利用风力发电，将电能转化为机械能
D．太阳能为可再生能源，光电池板将电能转化为光能
6．我国计划在2060年达到“碳中和”目标，到时生产、生活排放的碳总量与植被吸收的碳总量将达到平衡，为了实现这一目标。未来四十年我国应减少使用的能源是（　　）
A．水能 B．石油能源 C．太阳能 D．风能
二、多选题
7．下面设想符合能量守恒定律的是（　　）
A．利用核动力，驾驶地球离开太阳系
B．做一条船，利用流水的能量逆水行舟
C．通过太阳照射飞机，即使飞机不带燃料也能飞行
D．利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械
8．关于能源的利用和节能，下列说法正确的是（　　）
A．根据能量守恒定律，能源的利用率应该是100%
B．节约能源只要提高节能意识就行，与科学进步无关
C．能量的总量不变，在自然界存在的形式不同
D．在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失掉
9．下列关于能量转化的说法中，正确的是（　　）
A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用
B．各种形式的能量在转化时，总能量是不变的
C．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的
D．各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的
三、填空题
10．能源可分为一次能源和二次能源。直接取之于自然界，未经人类加工转换的能源称为一次能源，如煤、石油、天然气、水能、风能、太阳能、生物能、海洋能等。从一次能源直接或间接转化而来的能源称为二次能源，如电能、氢能、焦炭等，下面按照表中给出的能源分类法，填写能源的名称。
类别 一次能源 二次能源
可再生能源 _______ _______
不可再生能源 _______ _______
未来的理想能源 _______ _______
四、解答题
11．太阳能及风能是清洁能源，我国已经建成众多的太阳能及风力发电场。风力发电是利用风的动能推动风力发电机的叶片转动而产生电能的。某地区安装有2台超大型风力发电机，每片扇叶长达80m，该地区常年的平均风速v=5.0m/s，风向跟叶片转动的圆面垂直，空气的密度ρ=1.25kg/m3，风力发电机的叶片转动时可形成半径R=80m的圆面。已知风力发电机能将通过圆面的空气的动能的10%转化为电能。
（1）求每台风力发电机的发电功率P；
（2）已知标准煤的热值q=3.0×107J/kg，则该风力发电场年发电量相当于燃烧多少标准煤产生的热量？
12．什么叫自然资源？我们必须珍惜哪些自然资源？采取哪些举措来保护自然资源？
13．三峡水利工程的坝高h0＝185 m，正常水位为h＝175 m，水库容积V＝3.93×1010 m3，装机容量（发电机的总功率）P＝1.768×107 kW，发电量W＝8.4×1010 kW·h。假设发电机效率η＝80%，试根据这些数据计算出水利枢纽的流量Q（不进行具体计算，用字母表示）。
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
A.水力发电是机械能转化为电能,A正确;
B.火力发电是化学能转化为电能,B错误;
C.核能发电是核能转化为电能,C错误;
D.太阳能发电是光能转化为电能,D错误;
故选A。
2．D
【解析】
【详解】
A．转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，故A错误；
B．要维持转轮转动需要外力做功，转轮转动所需能量不能由转轮自己提供，故B错误；
C．转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，故C错误；
D．根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，故D正确。
故选D。
3．B
【解析】
【详解】
AC．能量虽然有耗散但总的能量是守恒的在转化的过程中总量不会减少，故AC错误；
B．能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低了，故B正确；
D．根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量转化的角度反映了这种方向性，故D错误；
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
A．由表中数据可知，充电电压为420V，所以不能直接接在交流电上进行充电，A错误；
B．电池容量的单位Ah符合
的计算规律，故单位为电量的单位，B错误；
C．由公式
可知，充电时的功率为
C错误；
D．放电时的总电压为
该电池组充满电所储存的能量为
D正确。
故选D。
5．B
【解析】
【详解】
A．照明灯利用的风能属于可再生能源。故A错误；
B．夜晚蓄电池放电，将化学能转化为电能。故B正确；
C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能。故C错误；
D．太阳能为可再生能源，光电池板将光能转化为电能。故D错误。
故选B。
6．B
【解析】
【详解】
水能、风能、太阳能属于可再生能源，使用过程污染少，环保；而石油能源属于不可再生能源，使用过程中向空气中排碳，污染严重，所以我国应减少使用石油能源，ACD错误，B正确。
故选B。
7．ABC
【解析】
【详解】
A．利用核动力，核能提供能量，驾驶地球离开太阳系，符合能量守恒定律，故A正确；
BC．让船先静止在水中，设计一台水力发电机使船获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；同理可利用光能的可转化性和电能的可收集性，使光能转化为飞机的动能，实现飞机起飞，故BC正确；
D．利用永久磁铁和软铁的相互作用，制成一台机器，不消耗能量而不停地转动，不符合能量守恒定律，故D错误。
故选ABC。
8．CD
【解析】
【详解】
AD．能源的使用在任何情况下都不可能达到理想状态，做到没有任何损失。虽然遵从能量守恒定律，但它指的是损失部分和被利用部分总和与原来能源总量相等，故A错误，D正确；
B．根据能量转化的方向性可知，能量经转化后，可利用的能，只可能减少，不可能增加，因此节能的意义重大；同时，只有节能意识是不够的，必须利用科技进步提高能源的利用率，不断开发新能源，以满足人类社会可持续发展的需要，故B错误。
C．能量的总量不变，在自然界存在的形式不同，故C正确；
故选CD。
9．ABC
【解析】
【详解】
ABC．根据能量守恒定律可知，不论在能量的转化还是在能量的转移过程中，能量的总量都是不变的，由能量耗散可知，在能量转化的过程中，有一部分能量转化为周围环境的内能，而我们无法把这部分内能收集起来重新利用，这表明，在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但是在品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的，而自然界的能量仍是守恒的，故ABC正确；
D．各种能量不论在转化时或不转化时均是守恒的，故D错误；
故选ABC。
10． 水能、风能、太阳能，生物能，海洋能 电能、氢能 煤、石油、天然气 焦炭 海洋能 氢能
【解析】
【详解】
可再生能源中，一次能源有：水能、风能、太阳能，生物能，海洋能，二次能源有：电能、氢能；
不可再生能源中，一次能源有：煤、石油、天然气，二次能源有：焦炭；
未来的理想能源有：海洋能，主要原因是海洋在地球占比巨大，海洋中含有能源丰富，二次能源有：氢能，主要原因是不污染环境，清洁环保。
11．（1）P=1.57×105W；（2）m=3.30×105kg。
【解析】
【详解】
（1）设单位时间（t0=1s）内通过每台风力发电机叶片转动形成圆面的空气的体积为V、动能为Ek，则有
解得
P=1.57×105W
（2）2台风力发电机发电的功率为2P，年发电时间
t=365×24×3600s
设年发电量为E，则有
E=2Pt
E=qm
解得
m=3.30×105kg
12．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
自然资源是指自然界中人类可以直接获得用于生产和生活的物质。分为可再生资源和不可再生资源。
我们必须珍惜那些不可再生的自然资源，如矿石资源，土壤资源，煤、石油、天然气等。
一要有节约，有计划的来开采利用自然资源；二要坚决杜绝盲目、滥开采等人为因素引起的不必要的浪费；三要开发和利用新能源；四要多利用可再生资源，减少利用不可再生的资源，等举措来保护自然资源。
13．
【解析】
【分析】
【详解】
设在Δt时间内，有ΔV的水通过水利枢纽，则
减少的势能
发电机的功率
流量为
Q＝
（其中各物理量均取国际制单位）
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