2025人教版高中物理必修第三册同步练习题--4（有解析）　能源与可持续发展

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2025人教版高中物理必修第三册
4　能源与可持续发展
基础过关练
题组一　能量守恒与能量耗散
1.(2024河南郑州月考)下列关于能量守恒定律的认识不正确的是(　　)
A.某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加
B.某个物体的能减少,必然有其他物体的能增加
C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不可能制成的
D.石子从空中落下,最后停止在地面上,说明能量消失了
2.(经典题)(2023江苏扬州中学期中)在能源消耗的过程中,我们无法把一些能源消耗产生的内能收集起来重新利用,这种现象叫作能量的耗散。对于能量耗散理解正确的是(　　)
A.能量耗散说明能量在不断地减少
B.能量耗散不遵循能量守恒定律
C.能量耗散说明能量不能凭空产生,但能量却可以凭空消失
D.能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
题组二　能源的分类与应用
3.凡是能够提供某种形式的能量的物质,统称为能源。“能源分类相关图”如图所示,四组能源选项中,全部符合图中阴影部分的能源是　(　　)
A.煤炭、石油、沼气
B.水能、生物能、天然气
C.太阳能、风能、海水温差能
D.地热能、海洋能、核能
4.(2024江苏张家港月考)某居民楼顶部平台安装了12块太阳能电池板。利用这些电池板收集太阳能发电,发电时总功率可达到3 kW,工作电压为380 V,平均每天发电6 h;发电总能量的30%供本楼使用,富余电能以0.2元/度价格并入国家电网。则下列说法正确的是(　　)
A.该光伏项目年发电量约为6.75×104 kW·h
B.该光伏项目的工作总电流约为0.3 A
C.该光伏项目富余发电的年收入约1 400元
D.该光伏项目平均每天的发电量可供一只60 W的白炽灯正常工作约300小时
5.(经典题)(2024河北保定安国中学期中)风能是一种很好的可再生能源,而且对环境的污染较小,近年来我国在西北地区建立了许多风力发电厂。如图所示为风力发电的情景,通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面积的最大风能为这台风力发电机的可利用风能。已知:空气的密度为ρ,风轮机叶片的长度为r,若风速为v0,每台风力发电机输出电功率为P,求此过程中:
(1)每台风力发电机可利用风能的功率的表达式;
(2)风力发电机利用风能的效率表达式。
答案与分层梯度式解析
4　能源与可持续发展
基础过关练
1.D 2.D 3.C 4.D
1.D　根据能量守恒定律可知,某种形式的能减少,其他形式的能一定增加;某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加,A、B正确;不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机,违反了能量守恒定律,不可能制成,C正确;石子在与地面碰撞过程中机械能转化为了内能,能量并没有消失,D错误。
2.D　耗散的能量变成了无法收集利用的能量,能量并没有减少,A错误;能量守恒定律适用于整个自然界,物质能量变化遵循能量守恒定律,故能量耗散遵循能量守恒定律,B错误;能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,C错误;能量耗散是一个宏观过程,代表着能量向不可收集利用的方向转化,反映出自然界中的宏观过程具有方向性,D正确。
3.C　煤炭、石油是不可再生能源,选项A错误;天然气不是可再生能源,也不是新能源,选项B错误;太阳能、风能、海水温差能符合图中阴影部分,选项C正确;核能不是来源于太阳的能源,选项D错误。
4.D　发电总功率为3 kW,则年发电量为3 kW×6 h×365=0.657×104 kW·h,A错误;工作总电流约为I=≈7.9 A,B错误;该光伏项目富余发电的年收入约为0.657×104×70%×0.2元=919.8元,C错误;该光伏项目平均每天的发电量大约可供一只60 W的白炽灯正常工作的时间为t= h=300 h,D正确。
5.答案　(1)π r2ρ
解析　(1)风吹动风轮机的叶片转动,风力发电机将叶片转动的动能转化为电能。由能量守恒定律可知时间t内每台风力发电机可利用的风能为=P总t
在时间t内流向叶片扫过区域的空气质量m=πr2v0tρ
联立解得P总=
(2)风力发电机利用风能的效率η=。
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