第二十二章 能源与可持续发展综合素质评价试题（含答案）

第二十二章综合素质评价
一、选择题(每题3分，共9分)
1．[立德树人·人与环境]“能源分类相关图”如图所示，则阴影部分的能源可能是(　　)
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A．煤炭、石油、天然气 B．水能、生物质能、天然气
C．太阳能、风能、水能 D．地热能、海洋能、核能
2．以下关于能源的说法正确的是(　　)
A．电能属于二次能源 B．煤炭属于清洁能源
C．石油是可再生能源 D．太阳能是由核裂变产生的
3．[立德树人·国防教育]我国在20世纪六十年代分别进行了两种核弹的试爆，打破了核大国的核垄断和核讹诈。如图是用中子轰击铀235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述中正确的是(　　)
A．该模型表示的是聚变
B．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应
C．该反应不会产生放射性物质
D．不能用该反应获得的能量进行发电
二、填空题(每空1分，共9分)
4．如图所示为太阳能路灯，白天通过太阳能电池板将太阳能转换成________能输送到蓄电池中以________能的形式储存起来，夜晚光控开关闭合，蓄电池又把储存的能量转换成________能输送至路灯，最终大部分能量转化成光能给行人和车辆照明。
5．用氢气作燃料是利用了氢气具有________且燃烧产物不污染环境的特点，因此被认为是最清洁的能源。有人认为能源的使用，不过是一种形式的能转化为另一种形式的能而已，自然界的能量是守恒的，它既不能创生，也不会消灭。既然如此，没必要节约能源。你认为这句话________(填“正确”或“错误”)的，理由是________________________。
6．我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的________。在地球上阳光充足的地方，1 m2的面积每年获得的太阳能可达4.2×109 J。这些能量相当于________g焦炭完全燃烧放出的热量(焦炭的热值为3.0×107 J/kg)。利用太阳能对蓄电池储存电能，若电池的工作电压为7.4 V，容量为3 400 mA·h，它能够存储 ________ J的电能。
三、计算题(共6分)
7．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表为小明家的太阳能热水器在阳光照射下记录的相关信息，其中太阳辐射功率在数值上等于1 h内投射到太阳能热水器吸热板1 m2面积上的太阳能，求：
太阳照射时间/h 装水质量/kg 吸热板面积/m2 水升高的温度/℃ 水的比热容/J/(kg·℃) 太阳辐射功率/J/(m2·h)
4 100 2 40 4.2×103 3×106
(1)水在4 h内吸收的热量是多少？
(2)水在4 h内吸收的热量相当于完全燃烧多少千克的焦炭所释放的热量？(不计热量损失，焦炭的热值取3×107 J/kg)
(3)该太阳能热水器的能量转化效率是多大？
四、综合能力题(第8题6分，第9题12分，第10题8分，共26分)
8．[学科素养·科学探究]LED灯是一种新型的环保节能灯。小梦为了探究LED灯与家用普通白炽灯、普通节能灯的发光效率，他用如图所示的装置进行了实验(其中R0为光敏电阻，其电阻值与光照强度成反比)其实验步骤如下：
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① 先把“220 V　15 W”的普通白炽灯接入灯座，通过调整，使灯泡与温度计的玻璃泡距离约为2 cm，灯泡与光敏电阻的距离约为30 cm。闭合开关S和S1，通电10 min，分别读出温度计和电流表的示数，并填入下表。
②接着分别把“220 V　15 W”的普通节能灯和LED灯接入灯座，重复上述实验。
灯泡类型 盒内初温 盒内末温 电流表示数
白炽灯 20 ℃ 78 ℃ 6 mA
节能灯 20 ℃ 50 ℃ 15 mA
LED灯 20 ℃ 35 ℃ 60 mA
根据小梦的探究，请回答：
(1)正常发光时，电能转化为内能最多的灯是________，这是通过观察________________来比较的。
(2)正常发光时，电能转化为光能最多的灯是________，这是通过观察________________来比较的。
(3)LED灯的发光效率较________(填“高”或“低”)。
(4)综合分析表中数据可知，正常发光时，15 W的LED灯的发光亮度与________的白炽灯发光亮度相当。
9．[学科素养·能量观念]阅读材料，回答问题。
太阳能的利用
(1)太阳能电池帆板(简称“电池板”)是为“嫦娥”系列探测器及其他空间飞行器提供能源的装置。“电池板”通常装有“向日器”，有了“向日器”，“电池板”就像“向日葵”一样迎着太阳转动。某兴趣小组为了研究“影响太阳能电池产生电流大小的因素”，他们用材料相同、面积分别为S和S′的“电池板”进行实验，并改变“电池板”与光线的夹角，用电流表测量电流大小，实验过程如图1所示。请根据实验现象及相关条件归纳得出初步结论。
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①分析比较图(a)与图(b)可得：_________________________________________。
②分析比较图(a)与图(c)可得：________________________________________。
③根据实验结论可知，“电池板”安装“向日器”是为了自动改变“电池板”的角度，尽量使____________________。
(2)人类利用太阳能的实质是将太阳能转化为其他形式的能量，主要包含三种方式：光热转换、光化转换、光电转换，太阳能热水器属于以上方式中的：________。太阳能热水器主要是通过________的方式增加水的内能，如图2所示，若它接收阳光垂直照射的面积是2 m2，每平方米每秒接收到的太阳能为
1 000 J，热水器中水的质量为 100 kg，垂直照射 7 min，水的比热容为
4.2×103 J/( kg·℃)，若不计一切热量损失，水温可以升高________℃。
10．阅读材料，回答问题。
波浪能真的能发电吗
波浪能作为一种清洁能源，因其分布广、储量巨大受到了研究者们的重点关注。什么是波浪能呢？波浪能是从海浪中提取的能量，是海洋表面所具有的动能和势能的和。波浪冲击海岸时会激起大量浪花，剧烈的垂直和水平运动蕴含大量动能。1平方千米海面上，每秒可产生2×108焦左右的能量，能源储量十分丰富。
波浪能是怎样发电的？波浪能从捕获到发电一般经过三级能量转换(如图所示)一级转换为将波浪蕴含的能量通过捕能机构在波浪下的运动转换为传动系统所需能量，二级转换为将捕获的能量通过传动系统转换成发电机所需的能量形式，三级转换为通过发电机等设备将能量以电能形式输出。当然，经过一级转换捕捉的能量也可以通过直线发电机直接转换为电能输出。波浪能的发电方式有很多种，按照不同的能量转换形式，分为机械式发电、气动式发电和液压式发电。
波浪能是一种机械能，是海洋能中质量最好的能源，同时也使其能量转化装置相对简单，已设计并投入运用的发电装置迭代发展。其中，鹰式波浪能发电装置“先导一号”可移动能源平台并网技术的成功实现，使我国成为了全球首个在深远海布放波浪能发电装置并成功并网的国家。“先导一号”平台装机容量260千瓦，通过2 000米长的电缆由电站连接至岸上电力接入点，已成功并入三沙市永兴岛电网。平台也在海上波—光—储互补技术上实现了重大突破，为其他海上多功能互补平台提供了成功经验。在未来的能源结构布局中，新能源必定将占有举足轻重的地位，合理分配使用传统能源，着力研发波浪能等新型清洁能源是发展大势，波浪能前景十分广阔！
根据上述材料，回答下列问题：
(1)波浪能属于________(填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2)波浪能发电是指将波浪能转换为________能的过程。
(3)如果以“1平方千米海面上，每秒可产生2×108焦左右的能量”来计算，每天正常发电 6 h，则每天大约发电________kW·h。
(4)“先导一号”平台并入的电网结构中，“先导一号”相当于电路中的____(填符号)。
A．电源 B．用电器 C．开关 D．导线
答案
一、1.C　2.A　3.B
二、4.电；化学；电
5．热值大；错误；能量的转化和转移都是具有方向性的
6．太阳能；1.4×105；90 576
三、7.解：(1) 水在4 h内吸收的热量是Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×
40 ℃＝1.68×107 J。
(2)因为Q放＝Q吸，所以焦炭的质量为m＝＝＝0.56 kg。
(3) 该太阳能热水器吸收的热量为Q辐＝PtS＝3×106 J/(m2·h)×2 m2×4 h＝2.4×107 J，
该太阳能热水器的能量转化效率是η＝×100%＝×100%＝70%。
四、8.(1)白炽灯；温度计示数的变化
(2) LED灯；电流表示数　(3)高　(4)150 W
点拨：(1)从表格中可以看出，在三种灯通电时间相同的情况下，白炽灯所在的盒内温度上升得最高，因此电能转化为的内能最多，这是转换法的应用；(2)从电流表的示数上可以看出，在相等时间内，电流表示数越大，即光敏电阻阻值越小，因为光敏电阻阻值与光照强度成反比，所以LED灯在相同时间内发光强度最强，即电能转化为的光能最多；(3)发光效率是电能转化为光能的百分比，从上述分析可知，LED灯在相等时间内将更多的电能转化为光能，因此发光效率较高；(4)分析表中数据可知：15 W的LED灯的发光亮度能使含有光敏电阻的电路中的电流为60 mA；而15 W的白炽灯的发光亮度能使含有光敏电阻的电路中的电流为6 mA；则需要与一个LED灯的发光亮度相当的15 W的白炽灯的个数是n＝＝10，即白炽灯的功率为15 W×10＝150 W。
9．(1)①材料、与光线夹角相同的电池板，面积越大，产生的电流越大 　②材料、面积相同的电池板，与光线夹角越大，产生的电流越大　③太阳光垂直照射电池板
(2)光热转换；热传递；2
10.(1)可再生 　(2) 电
(3)1.2×106
(4)A