12.4 能源与可持续发展 同步巩固练 2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第三册

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12.4 能源与可持续发展 同步巩固练
2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第三册
一、单选题
1．现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式。下列做法不符合节能要求的是（　　）
A．电脑使用完毕后关机并切断电源 B．电视机长时间处于待机状态
C．长时间外出需要切断热水器电源 D．手机充电结束后拔掉充电器
2．在“嫦娥五号”卫星的两侧装有太阳能电池板，为“嫦娥五号”卫星的正常工作提供能量。下列说法正确的是（　　）
A．太阳能可以转化为电能
B．太阳能不可以转化为电能
C．太阳能的利用，说明能量可以消灭
D．太阳能的利用，说明能量可以创生
3．2021年全国青年科普创新实验大赛中风帆车项目是利用自然风吹动风帆车前进，2022年该大赛中太空车项目是利用电池驱动电动机带动太空车攀爬障碍物。关于它们的能量转化，以下说法正确的是（　　）
A．都是将电能转化为机械能
B．都是将风能转化为机械能
C．风帆车将风能转化为机械能，太空车将电能转化为机械能
D．风帆车将电能转化为机械能，太空车将风能转化为机械能
4．“天宫一号”两侧装有巨大的太阳能电池板，为中国空间站正常工作提供足够的电能。下列说法正确的是（　　）
A．太阳能是不可再生能源
B．太阳能主要以热传导的方式传到地球
C．太阳能电池板是将太阳能转换为电能的装置
D．太阳能电池板能源源不断地产生电能，说明自然界的能量总量是可变的
5．能源是人类社会活动的基础，节约能源应成为公民的行为习惯．下列说法中正确的是（ ）
A．太阳能转化为电能过程中能量增加 B．能量耗散过程中能量在不断减少
C．能量耗散会降低能源的利用品质 D．能量转化在宏观上没有方向性
6．在下列四组用电器中，均属于利用电流的热效应的一组是（　　）
A．电风扇和电动机 B．白炽灯和电饭锅
C．洗衣机和电冰箱 D．电解槽和电视机
7．如图所示是我国某风能发电基地，全球可利用的风能为2×107 MW（1 MW＝106 W），比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，我国风能资源总储量约1.6×105 MW 。2012年7月4日装机容量达到2 240万千瓦的三峡水电站，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7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
8．风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为9m/s 时，输出电功率为405kW，风速在5~10m/s范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为A，空气密度为ρ，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片。则下列说法中正确的是（　　）
A．该风力发电机的输出电功率与风速成正比
B．单位时间流过面积A的流动空气动能为
C．若每天平均有1.0×108 kW的风能资源，则每天发电量为2.4×109 kW h
D．若风场每年有5000h 风速在6~10m/s 范围内，则该发电机年发电量至少为6.0×104 kW h
9．利用太阳能发电系统发电是我国近几年重点发展的新型发电方式，人们利用太阳能发电系统进行发电，该系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池组组成。已知太阳与地球之间的平均距离约为1.5×1011m，太阳每秒辐射的能量约为3.86×1026J，现有一太阳能发电用户在自家楼顶装了面积为120m2的太阳能发电板，且太阳能转化为电能的效率为5%，如果每天的平均日照时间为6h，以下说法正确的是（　　）
A．该用户一天的太阳能发电约为5kW·h
B．太阳每秒照到太阳能发电板上的能量约为136.6J
C．发电一小时可供22W的灯泡正常工作约410h
D．以上说法都不正确
10．风能是可再生资源中发展最快的清洁能源，我国目前正逐步采用变桨距控制风力发电机替代定桨距控制风力发电机，来提高风力发电的效率。具体风速对应的功率如下图所示，设下图中风力发电机每片叶片长度为30米，所处地域全天风速均为，空气的密度为，圆周率取3.14，下列选项不正确的是（　　）
A．变桨距控制风力发电机将风能转化成电能的效率为
B．用变桨距控制风力发电机替换定桨距控制发电机后，每台风力发电机每天能多发电
C．无论采用变桨距控制风力发电机还是定桨距控制风力发电机，每台发电机每秒钟转化的空气动能均为
D．若煤的热值为，那么一台变桨距控制风力发电机每小时获得的风能与完全燃烧45千克煤所产生的内能相当
二、多选题
11．关于能量守恒定律与能源，下面说法正确的是（　　）
A．人骑自行车是将生物质能转化为机械能
B．电动自行车和燃油汽车将汽油的化学能转化为机械能
C．只要有能量转移和转化，就一定遵从能量守恒定律
D．生物质能属于可再生能源，风能属于不可再生能源
12．新能源汽车在某些情况下可利用“动能回收”装置将机械能转化为电能。某次质量为的电动车以的初动能沿平直斜坡向下运动。若关闭发动机，让车自由滑行时，其动能—位移关系如图直线①所示：若关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能—位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，则（　　）
A．图线①中，电动车受到的合外力大小为500N
B．图线②中，电动车行驶到150m处的速度大小为16m/s
C．图线②中，电动车行驶到150m处电能的回收转化功率为4000W
D．图线②中，电动车行驶200m过程中回收转化了的电能
三、简答
13．“文明礼让”是中华民族的优良传统，驾驶员在行车过程中，应注意礼让行人。如图所示，小汽车行驶在市区的水平道路上，驾驶员发现前方不远处有行人正在通过人行横道，立即采取制动措施，驾驶着汽车开始减速，直到在行人前停止。从开始减速到停止的这段距离称为刹车距离，忽略空气阻力，请用文字简要回答：
（1）在刹车过程中，小汽车受到哪些作用力？
（2）在刹车过程中，小汽车的机械能是否守恒？它的能量转化情况如何？
（3）在避免紧急刹车的情况下，要缩短刹车距离应采取什么措施？（至少写2项）
14．地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的总能量，称为太阳常数。因观测方法和技术不同，得到的太阳常数值不同。世界气象组织（WMO）1981年公布的太阳常数值是。太阳辐射在穿过大气层的过程中，由于大气对太阳辐射的吸收、反射和散射等作用，到达地面时的辐射强度会大大降低。此外如果有云层，其阻碍作用会更加强烈，因此各地地面接收到的太阳辐射相差较大。如果某地某段时间内到达地面的太阳辐射只有太阳常数的40%，在该地面处垂直于太阳光线放置一块面积为的太阳能电池板，如果该电池板接收太阳辐射把光能转化为电能的效率为80%，请你计算一下，1小时内它能产生多少电能？
15．水能是可再生能源，可持续地利用水能来发电，为人类提供“清洁”的能源．若一水力发电站水流的平均流量为Q（m3/s），落差为h（m），发电效率为η，则该电站一年的发电量（kW·h）是多少？（一年按365天计算，g取10 m/s2，水的密度ρ＝1×103 kg/m3）
参考答案
1．B
电脑使用完毕后关机并切断电源，长时间外出需要切断热水器电源，手机充电结束后拔掉充电器，这三种做法符合节能要求，电视机长时间处于待机状态不符合节能要求。
故选B。
2．A
太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能，过程中能量是守恒的，能量没有消灭，也没有创生，太阳能的利用只能说明能量是可以转化的，故BCD错误，A正确。
故选A。
3．C
风帆车项目是利用自然风吹动风帆车前进，风帆车是将风能转化为机械能，太空车项目是利用电池驱动电动机带动太空车攀爬障碍物，太空车是将电能转化为机械能。
故选C。
4．C
A．太阳能是可再生能源，故A错误；
B．太阳能主要以热辐射的方式传到地球，故B错误；
C．太阳能电池板是将太阳能转换为电能的装置，故C正确；
D．太阳能电池板能源源不断地产生电能，并不是创造了能量，而是能量发生了转化，总的能量仍然守恒，故D错误。
故选C。
5．C
A．太阳能转化为电能过程中能量总和不变，故A错误；
B．能量耗散说明能量在转化的过程中能量的可利用率越来越小，但总量不会减少，故B错误；
C．能量耗散说明能量在转化的过程中能量的可利用率越来越小，可利用的品质降低了，故C正确；
D．能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性，故D错误。
故选C。
6．B
A．电风扇和电动机正常工作时是非纯电阻，做功是主要的，发热是次要的，主要是将电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故A错误；
B．白炽灯和电饭锅是纯电阻，工作时将电能转化为内能，利用了电流的热效应，故B正确；
C．洗衣机工作时主要将电能转化为机械能，电冰箱主要是将电能转化为电动机的机械能，通过做功使物态发生变化，可知，洗衣机和电冰箱均不是利用电流的热效应，故C错误；
D．电解槽和电视机均是非纯电阻，电解槽主要将电能转化为化学能，电视机主要将电能转化为声和光能，可知电解槽和电视机均不是利用电流的热效应，故D错误。
故选B。
7．B
A．风力发电是把风的机械转化为电能，A错误；
B．我国风能资源总储量约，三峡水电站的装机容量为2240万千瓦合，因此我国风能资源总储量约为7个三峡水电站的装机容量，B正确；
C．风力发电是把风的机械转化为电能，不违反能量守恒定律，C错误；
D．水能和风能都是清洁能源且都是可再生能源，D错误；
故选B。
8．B
AB．单位时间流过面积A的流动空气体积为
单位时间流过面积A的流动空气质量为
单位时间流过面积A的流动空气动能为
风速在范围内，转化效率可视为不变，可知该风力发电机的输出电功率与风速的三次方成正比，故A错误，B正确；
C．由于风力发电存在转化效率，若每天平均有的风能资源，则每天发电量应满足
故C错误；
D．若风场每年有风速在的风能资源，当风速取最小值时，该发电机年发电量具有最小值，根据题意，风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变，可知风速为时，输出电功率为
则该发电机年发电量至少为
故D错误。
故选B。
9．D
AB．建立以太阳为中心，太阳与地球间距为半径的球体模型，则球面面积
S=4πr2=2.8×1023m2
已知太阳每秒辐射的能量约为
E=3.86×1026J
太阳能发电板的面积为
S0=120m2
太阳能转化为电能的效率为5%，则每秒产生的电能为
E0=×S0×5%=8.27×103J
根据焦耳与千瓦时的公式换算可知，这家用户一天的太阳能发电约为
E总=6×3600E0=kW·h≈49.6kW·h
故AB错误；
CD．发电一小时的能量
E1=3600E0
可供22W的灯泡正常工作时间
t==h≈376h
故C错误，D正确。
故选D。
10．D
A．设在时间t内发电机获得的风能为，则由于
所以
故变桨距控制风力发电机将风能转化成电能的效率
故A不符合题意；
B．由图像可知，当风速为7.5m/s时，变桨距控制风力发电机的功率为400kw，定桨距控制风力发电机的功率为100kw，所以每台风力发电机每天能多发电
故B不符合题意；
C．由A知道空气的动能为，所以每台发电机每秒钟转化的空气动能均为
故C不符合题意；
D．完全燃烧45kg煤所产生的内能
一台变桨距控制风力发电机每小时获得的风能为
故D符合题意。
故选D。
11．AC
A．人骑自行车是将生物质能转化为机械能，故A正确；
B．电动自行车是将蓄电池中储存的电能转化为机械能，燃油汽车是将汽油的化学能转化为机械能，故B错误；
C．能量守恒定律是自然界中普遍存在的规律，只要有能量转移和转化，就一定遵从能量守恒定律，故C正确；
D．生物质能和风能都属于可再生能源，故D错误。
故选AC。
12．AD
A．根据图像的斜率表示物体所受合外力可知，图线①的斜率为
A正确；
B．开启“动能回收”装置后从图线②读取动能数值，利用动能定义可知
解得速度为
B错误；
C．在150m处，自由滑行时所受合外力为，动能回收时，匀速直线运动，即产生电能的力为
电能回收转化功率的计算应考虑效率90%，正确的回收转化功率为
C错误；
D．回收转化的电能为两条图像的在200m处动能差值乘以效率90%，则
D正确。
故选AD。
13．（1）重力、支持力、摩擦力；（2）否，动能转化为内能；（3）①速度不要过高 ②增大轮胎粗糙程度
（1）刹车过程中，小汽车受到自身的重力、地面对小汽车的支持力、地面对小汽车的摩擦力。故在刹车过程中，小汽车重力、支持力、摩擦力。
（2）在刹车过程中，摩擦力对小汽车做负功，重力势能不变，动能减小，所以小汽车的机械能不守恒；小汽车的动能转化为轮胎与地面的内能。
（3）由速度位移关系得
可知，x减小时，可以增大a或减小v，即①小汽车速度不要过高，②增大轮胎粗糙程度。
14．
该地区的太阳常数为
太阳能电池板1小时接受的光能为
太阳能板1小时转化出的电能为
15．
每秒钟水能转化为电能为
也就是发电功率，所以一年内的发电量
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