人教版必修三 12.4 能源与发展专题（含答案）

人教版必修三第十二章能源与发展专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 下列说法正确的是( )
A. 所有的能量守恒过程都能自发地发生
B. 热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是可逆过程
C. 世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物质能等都来自太阳辐射的能量
D. 能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机
2. 随着能源危机的不断加剧，我们不但要合理节约常规能源，还要大力开发新能源，下列能源中属于新能源的是( )
A. 石油 B. 天然气 C. 太阳能 D. 煤炭
3. 如图所示是我国某风能发电基地，全球可利用的风能为，比地球上可开发利用的水能总量还要大倍，我国风能资源总储量约年月日装机容量达到万千瓦的三峡水电站，已成为全世界最大的水力发电站和清洁能源生产基地。下列说法正确的是( )
A. 风力发电是把风的内能转化为电能
B. 我国风能资源总储量约为个三峡水电站的装机容量
C. 风力发电过程违反能量守恒定律
D. 水能和风能都是清洁能源且都是不可再生能源
4. 太阳能汽车是利用太阳能电池板将太阳能转化为电能工作的一种新型汽车。晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为。某太阳能汽车所用太阳能电池板接收到的太阳能转化为机械能的转化效率约为。若驱动该太阳能汽车正常行驶所需的机械功率为，且其中的来自于太阳能电池板，则所需的太阳能电池板的面积至少约为( )
A. B. C. D.
5. 由于梅雨季节连续多日雨水，月日时起，杭州新安江水库个泄洪闸孔全开泄洪，这也是新安江水库建成年来的首次泄洪，在泄洪过程中可以进行水力发电。已知泄洪流量为，水位落差，水流冲击水轮机发电时，水流的机械能转化为电能，已知水的密度为，按照以上数据估算发电站的发电功率是
A. B. C. D.
6. 利用能源的过程实质上是( )
A. 能量的消失过程 B. 能量的创造过程
C. 能量不守恒的过程 D. 能量转化或转移并且耗散的过程
7. 如图所示，两种不同的金属组成一个回路，接触头置于热水杯中，接触头置于冷水杯中，此时回路中电流计发生偏转，这是温差电现象．假设此过程电流做功为，接触头从热水中吸收的热量为，冷水从接触头吸收的热量为，根据热力学第二定律可得( )
A. B. C. D.
8. 关于能量和能源，下列说法中正确的是( )
A. 能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加
B. 能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少
C. 能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要
D. 能量的转化和转移具有方向性．且现有可利用的能源有限，故必须节约能源
9. 某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的。某次测试中，汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机，测出了汽车动能与位移的关系图像如图所示，其中是关闭储能装置时的关系图线，是开启储能装置时的关系图线。已知汽车的质量为，设汽车运动过程中所受地面阻力恒定，空气阻力不计。根据图像所给的信息可求出( )
A. 汽车行驶过程中所受地面的阻力为
B. 汽车的额定功率为
C. 汽车加速运动的时间为
D. 汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为
10. 风力是清洁能源，我国的风力发电技术已经走在世界的前列。华锐风电科技集团股份有限公司独立研发并制造的风力发电机，单机设计功率为，叶片长度为，已知空气的密度为，如果该风力发电机利用风的动能转化为电能的效率约为，则该风力发电机正常工作时，风速值应接近
A. B. C. D.
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
11. 图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为。一台热水器的聚热面积为，若每天相当于太阳直射热水器，太阳能的可转化为水的内能，那么这个热水器一天内最多能利用的太阳能为多少？
12. 某风景区有一处约层楼高的瀑布，甚为壮观。请估计：瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差多少？水的比热容为。
13. 风能将成为世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能气流的动能转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等，如图所示。
风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。设空气密度为，气流速度为，风轮机叶片长度为。求单位时间内流向风轮机的最大风能。
已知风力发电机的输出电功率与成正比。某风力发电机在风速时能够输出电功率。我国某地区风速不低于的时间每年约为小时。试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
涉及热现象的宏观过程都具有方向性，只有既遵守能量守恒，又遵守热力学第二定律的过程才能自发地发生。能的转化过程符合能量守恒定律，但是在转化过程中存在着“能量耗散”和“品质降低”，会发生能源危机。
本题考查了对能量转化或转移的理解，大都属于理解记忆知识，对于这类问题要平时加强记忆和强化练习，可通过实例来分析抽象的问题。
【解答】
A.并非所有能量守恒的过程都能自发的进行，如没有在引起其它变化的情况下，热量不能自发地从低温向高温传递，故A错误；
B.热的传导具有方向性，摩擦生热和气体自由膨胀都是不可逆过程，故B错误；
C.世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量，故C正确；
D.虽然总能量是守恒的，但对能源的过度消耗将使自然界的能量的品质不断降低，形成“能源危机”，故D错误。
2.【答案】
【解析】解：常规能源是指传统的能源，包括植物秸秆和化石燃料，而石油，天然气和煤都是化石燃料，故都是常规能源。故只有太阳能是新能源。故C正确。
故选：。
新能源主要指海洋能、地热能、风能、太阳能、核能等．常规能源是指传统的能源，包括植物秸秆和化石燃料，而石油，天然气和煤都是化石燃料．
解决此题主要依靠识记集中新能源的类型，并且知道什么是常规能源．
3.【答案】
【解析】解：、风力发电机将风的机械能转化为电能。故A错误；
B、我国风能资源总储量约三峡水电站装机容量达到万千瓦，可知我国风能资源总储量约为个三峡水电站的装机容量。故B正确；
C、风力发电的过程是能量转化的过程，不违反能量守恒定律。故C错误；
D、水能与风能都是清洁能源且都是可再生能源。故D错误
故选：。
风力发电机将机械能守恒为电能；结合题目中的数据比较；水能与风能都是可再生能源。
该题属于能源的开发与利用，要注意牢记两类能源的区别以及常见的能源的种类。
4.【答案】
【解析】
【分析】
太阳能汽车是太阳能最终转化为机械能，结合题意根据能量守恒列式求解太阳能电池板的最小面积。
本题主要考查太阳能量的转化及计算，熟悉其转化过程是解题的关键，难度不大。
【解答】
设电池板的面积为，由能量守恒得
，解得。故C正确，ABD错误。
故选C。

5.【答案】
【解析】
【分析】
先计算一段时间内水流从高处到低处重力所做的功，再计算发电功率功率。
根据密度和泄洪流量计算水流的质量，注意只有的机械能转化为电能。
【解答】
一段时间水流做的功为，电能为，发电功率为，故B正确，ACD错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】
【分析】
能量既不会消灭也不会创生，它只会从一种形式转化成另一种形式或者从一个物体转移到另一个物体，在能的转化或转移的过程中，能的总量保持不变。
本题考查能量转化和守恒规律的应用，要注意明确转化是指能的形式发生变化，转移是指能量从一个物体转移到另一个物体，能的形式不变。
【解答】
能的利用过程是指利用能源为人类服务，实质上是能量的转化和转移的过程，能量并没有创造消失，而能量的总量是守恒的，故D正确，ABC错误。
故选D。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了能量守恒定律的应用，基础题，难度不大，关键是分析清楚能量的转化关系。
电流做的功，冷水从接触头吸收的热量，均来源于接触头从热水中吸收的热量，根据能量转化和守恒定律进行分析。
【解答】
温差发电现象中产生了电能，是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分传递给冷水，根据能量守恒定律，可得：，故B正确，ACD错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】解：、根据能量转化和守恒定律可知能量在转化和转移过程中总量既不会增加，也不会减少。故A错误。
B、根据能量转化和守恒定律可知能量在转化和转移过程中总量既不会增加，也不会减少。故B错误。
C、能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，但品质越来越差，即可利用率越来越低，故必需节约能源。故C错误。
D、能量的转化和转移具有方向性即朝可利用率低的方向转化，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源，故D正确。
故选：。
能量在转化和转移过程中总量既不会增加，也不会减少，品质越来越差，且现有可利用的能源有限．
只要理解了能量转化和守恒定律，并且明白能量的转化具有方向性即可解决此类题目．
9.【答案】
【解析】
【分析】
关闭储能装置时，根据动能定理求解汽车所受地面的阻力．在过程中汽车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，求解汽车的额定功率．根据动能定理求解加速运动的时间，其中牵引力的功为由能量关系分析汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能。
本题是汽车的起动问题，根据动能定理求解阻力和加速运动的时间．汽车匀速运动时，牵引力与阻力平衡。
【解答】
A.对于图线，根据动能定理得：，得到，故A错误；
B.设汽车匀速运动的速度为，则有得，，汽车的额定功率为，故B错误；
C.对于加速运动过程，根据动能定理得：，得到，故C错误；
D.根据功能关系得到：汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为，故D正确。
故选D。

10.【答案】
【解析】
【分析】
在时间内通过叶片所在圆区域的空气柱长度，根据动能定理求出该柱形体积内风的动能，根据该风力发电机发出的电功率的数学表达式求出风速
【解答】
以叶片长为半径的圆面积，在时间内通过叶片所在圆区域的空气柱长度，该柱形体积内风的动能为，功率公式，则该风力发电机发出的电功率的数学表达式为，代入数据得，项正确。
故选C。
11.【答案】解：
根据题意可知，这个热水器一天内最多能利用的太阳能为
【解析】见答案
12.【答案】解：假设从层楼高处落下的水的重力势能全部转化为水的内能，每层楼高约为，
则有，
故。
即瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差。
【解析】见答案
13.【答案】解：风垂直流向风轮机时，提供的风能功率最大．
单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为，
风能的最大功率可表示为
．
按题意，风力发电机的输出功率为
最小年发电量约为
．
答：单位时间内流向风轮机的最大风能；
这台风力发电机在该地区的最小年发电量是 ．
【解析】本题主要考查电功率的计算。
根据题中的信息和动能定理，可求出单位时间内流向风轮机的最大风能功率；
根据风速、的关系可以求出发电机的输出功率，求出该地区发电机的最小输出功率，再根据求出最小年发电量的值。
第1页，共1页