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12.4 能源与可持续发展
1.理解能量耗散和品质降低的概念。
2.理解能源的利用实际上是能量的转化和转移过程。
3.了解常规能源的使用带来的环境污染。
4.了解开发新能源的方法和意义。
知识点一 能量守恒定律
1.能量守恒定律内容
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
2.能量守恒定律意义
能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。
知识点二 能量转移或转化的方向性
1.能量转化：自然界中存在着各种不同形式的能量，并且各种形式的能量是可以相互转化的，但在大多数情况下，各种形式的能量最终都转化为内能。
2.能量转化的方向：物体的机械能可以自发地全部转化为内能，但内能不可能自发地全部转化为机械能而使物体恢复原来的机械运动。
3.能量的耗散：燃料燃烧时，一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为热能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗散。能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的了。
知识点三 能源的分类与应用
1.能源开发：能量的利用过程是不可逆的，自然界中的常规能源的储量是有限的，并且是不可再生的，所以我们要珍惜现有的能源，尽力提高现有能源的利用效率。注意研究和开发新能源，目前，正在开发的新能源有风能、海洋能、太阳能、地热能、氢能、生物质能及核能等。
2.常规能源和新能源的转化途径
3.能源的分类
能源分类方法 能源分类名称 特点 举例
按形式或转换特点分 一次能源 自然形成，未经加工 太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能
二次能源 由一次能源经加工转换而成 焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能
按利用技术分 常规能源 已大规模正常使用 煤、石油、天然气、水能
新能源 正在开发，或有新的利用方式 太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能
按可否再生分 可再生能源 可循环使用 水能、风能、生物质能、地热能
不可再生能源 短期内无法转换获得 煤、石油、天然气、核燃料
按对环境污染情况分 清洁能源 对环境基本上没有污染 太阳能、海洋能、风能、水能
污染能源 会严重污染环境 化石燃料(煤、石油、天然气)
知识点四 能源与社会发展
1.人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期和石油时期。自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源。
2.能源短缺和环境恶化已成为关系到人类社会能否持续发展的大问题。
3.能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源。
4.人类与能源的关系
(1)有利方面：能源的利用给人类的生活带来了极大的改善，人类社会每一次重大的经济飞跃和生产革命，都与新的能源和动力机械的利用密切相关，能源消耗的多少已经成为一个国家和地区经济发展水平的重要标志。
下列对能量理解正确的是（ ）
A．能量在被利用的过程中，可利用的效率不变
B．能量转化遵守能量守恒定律
C．能量可以凭空消失
D．自然界中的能量在不断减少
【解答】解：A．由热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。开尔文的表述阐述了机械能与内能转化的方向性：机械能可以全部转化为内能，而内能不可能全部用来做功以转化为机械能，因此能量在被利用的过程中，可利用的效率是不同的，故A错误；
BC．能量转化遵守能量守恒定律，能量不可以凭空消失，故B正确，C错误；
D．由能量守恒定律可知，自然界中的能量不会减少，故D错误。
故选：B。
关于能源、能量，下列说法正确的是（ ）
A．能量是守恒的，所以不会发生能源危机
B．能量利用过程中存在能量耗散，说明能量在不断减少
C．能量耗散说明便于利用的能源最终会转化为不便于利用的能源
D．能量守恒定律说明能量的转化或转移不具有方向性
【解答】解：AC、能量是守恒的，能量耗散说明便于利用的能源最终会转化为不便于利用的能源，会发生能源危机，故A错误，C正确；
B、在自然界中能量是守恒的，能量耗散只是能量从一种形式转化成另一种形式，故B错误；
D、由于能量耗散，能量的转化或转移具有方向性，实际上，能量转化或转移通常具有方向性，如热能从高温物体向低温物体传递，这符合热力学第二定律，故D错误。
故选：C。
“富兰克林铃”可以简化成如图所示的模型，当与毛皮摩擦过的气球靠近金属钉甲时，铝箔小球就会在塑料管内“左右横跳”。下列关于“富兰克林铃”的说法中正确的是（ ）
A．与毛皮摩擦过的气球带正电
B．气球靠近金属钉甲时，金属钉甲左侧感应出电荷，右侧带等量的异种电荷
C．气球靠近金属钉甲时，金属钉甲吸引铝箔小球，说明电荷可以创生
D．铝箔小球会在塑料管内“左右横跳”，说明能量可以创生
【解答】解：A．根据研究发现，与毛皮摩擦过的气球带负电，故A错误；
B．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可得气球靠近金属钉甲时，金属钉甲左侧感应出电荷，根据电荷守恒定律可知，右侧带等量的异种电荷，故B正确；
C．由上述可知气球靠近金属钉甲时，金属钉甲吸引铝箔小球，说明带电物体具有吸引轻小物体的性质；电荷的总量是守恒的，不能被创造，故C错误；
D．能量既不会消失，也不会创生，只会从一个物体转移到另外一个物体，或者从一种形式转变为另一种形式，故D错误。
故选：B。
如图所示为某地一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为R的圆面。假定某时间内该地区的风速是v，撞击叶片后速度变为零，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为ρ，若该风机将风能转化为电能的效率为η，下列说法正确的是（ ）
A．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积为
B．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为
C．此风力发电机发电的功率为
D．若风速变为原来2倍，则电功率将变为原来4倍
【解答】解：A、单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积为
V＝Sh＝πR2 vΔt＝vπR2
故A错误；
B、单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的质量为
m＝ρV
单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为
Ekmv2πρR2v3
故B错误；
C、风机将风能转化为电能的效率为η，
所以风力发电机发电的功率为
P πηρR2v3
故C正确；
D、若风速变为原来2倍，则电功率将变为
P′ηπR2ρ（2v）3＝4πηρR2v3＝8P
故B错误。
故选：C。
下表是某共享电动汽车的主要参数，根据信息，下列说法正确的是（ ）
空车质量 800kg
电池能量 50kW h
标准承载 200kg
最大续航（充满电最大行驶路程） 200km
所受阻力与汽车总重比值（忽略空气阻力） 0.09
A．工作时，电动汽车的电动机是将机械能转化成电池的化学能
B．电池充满电时的电荷量为1.8×108C
C．标准承载下，电动汽车以72km/h的速度匀速行驶10min所用电能为2.4kW h
D．若标准承载下汽车以120km/h速度匀速行驶，汽车电动机输出功率不小于30kW
【解答】解：A、工作时，电动汽车的电动机是将电能转化成机械能，故A错误；
B、由公式W＝Pt得电池充满电时的电能为
W＝50kW h＝50×1000×3600J＝1.8×108J
所以50kW h为充满电时的电能不是电荷量，根据题目已知信息无法求得电池充满电时的电荷量，故B错误；
C、标准承载下，电动汽车以v＝72km/h＝20m/s的速度匀速行驶时，F＝0.09mg
功率P＝Fv＝0.09mgv＝0.09×（800+200）×10×20W＝1.8×104W＝18kW
如果电能全部转化为机械能时，根据W＝Pt＝18kW h＝3kW h
但实际过程中电能不可能全部转化为机械能，所以耗电量大于3kW h，故C错误；
D、若标准承载下汽车速度能达120km/h，功率P＝Fv2＝0.09mgv2＝0.09×（800+200）×10W＝30000W＝30kW，则汽车电动机最大输出功率不小于30kW，故D正确。
故选：D。
（多选）下列关于能量耗散的说法，正确的是（ ）
A．能量耗散违背了能量守恒定律
B．节约能源是没必要的
C．能量耗散导致能量品质降低
D．能源的利用是有条件的，也是有代价的
【解答】解：AB、能量耗散并不违背能量守恒定律，因为能量守恒定律指出能量在转化过程中总量保持不变，但能量耗散导致能量品质下降，使得部分能量难以再被有效利用，故AB错误；
C、能量的转化和转移都是具有方向性的，不能反过来转化，因而人类可利用的资源是有限的，所以我们仍然要注意节约能源，故C正确；
D、能源的利用是有条件的，也是有代价的，故D正确。
故选：CD。
（多选）关于能量和能源，下列说法正确的是（ ）
A．化石能源是不可再生能源，水能是可再生能源
B．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
C．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源
D．能源危机的深层次含义是能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了
【解答】解：A、化石能源，如煤、石油和天然气，是经过数百万年地质作用形成的，其形成过程极其缓慢，因此在人类的时间尺度上被视为不可再生能源。水能，即利用水的流动或落差产生的能量，可以通过水循环不断再生，因此是可再生能源，故A正确；
B、人类在不断地开发和利用新能源，但能量不可以被创造，故B错误；
C、在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但是能源的品质在降低，所以还需要节约能源，故C错误；
D、能源危机的深层次含义是能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，故D正确。
故选：AD。
（多选）如图所示为某地一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为R的圆面。假定某时间内该地区的风速是v，撞击叶片后速度变为零，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为ρ，若该风机将风能转化为电能的效率为η，下列说法正确的是（ ）
A．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积为vπR2
B．若风速变为原来2倍，则电功率将变为原来8倍
C．此风力发电机发电的功率为πR2ηρv2
D．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为
【解答】解：A．叶片转动时可形成半径为R的圆面，则单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积为V＝Sh＝πR2 vΔt＝vπR2，故A正确；
D．已知单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流体积和密度，则质量为m＝ρV，单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为，故D错误；
C．此风力发电机发电的功率为，故C错误；
B．若风速变为原来2倍，则电功率将变为，故B正确。
故选：AB。
2022年6月30日位于浙江安吉的长龙山抽水蓄能电站全部机组正式投产发电。该项目是华东地区最大的抽水蓄能电站，主要承担整个华东电网调峰、填谷的双倍调峰功能。电站在电网用电低谷时将水抽到高处，在电网用电高峰时再利用水能发电，平均用4度谷电能换3度峰电。电站每年可生产清洁电能2.435×109kWh。已知峰电价格0.50元，谷电价格0.30元。下列说法正确的是（ ）
A．水能是不可再生能源
B．该电站产生的电能小于消耗的电能，从经济的角度没有实际意义
C．电站实现电能转化为势能储存，需要时再转化为电能，说明能量不仅数量上守恒，在可利用的品质上也不变
D．电站每年发电直接产生的经济效益约为2.435×104万元
【解答】解：A、水能是可再生能源，因为水的循环是自然界的持续过程，通过降雨、蒸发、河流等自然循环，水能可以不断得到补充，故A错误；
B、虽然该电站产生的电能小于消耗的电能，消耗4度谷电能换3度峰电，但峰电价格0.50元，谷电价格0.30元，则可知每4度谷电能换3度峰电产生的直接经济效益为0.3元，因此从经济的角度是有意义的，故B错误；
C、电站实现电能转化为势能储存，在转化的过程中，虽然能量是守恒的，但有一部分能量被耗散，不能实现百分之百的转化，而需要时再转化为电能的量减少了，利用的品质下降了，故C错误；
D、电站每年可生产清洁电能
则需要消耗的电能为
直接产生的经济效益为，故D正确。
故选：D。
“天宫一号”两侧装有巨大的太阳能电池板，为中国空间站的正常工作提供足够的能量。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，说明能量可以创生
【解答】解：A.太阳能取之不尽，用之不竭是可再生能源，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.太阳能电池板利用硅光电池将太阳能转换为电能，因此太阳能电池板是将太阳能转换为电能的装置，故C正确；
D.根据能量守恒定律，能量不可能凭空产生，也不可能凭空消失，故D错误。
故选：C。
市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子（如图所示）。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是（ ）
A．太阳能→电能→机械能 B．太阳能→机械能→电能
C．电能→太阳能→机械能 D．机械能→太阳能→电能
【解答】解：根据题意小电扇在阳光照射下转动，说明最初的能量来源为阳光，即太阳能，然后阳光被一块太阳能板电池吸收，将太阳能转化成电能。电能带动小电动机，实现了小电扇的旋转，是电能向机械能的转化。总的转化过程为：太阳能→电能→机械能。
故选：A。
2022年12月，我国“西电东送”的国家重大工程—白鹤滩水电站全部机组投产发电，如图所示。白鹤滩水电站位于金沙江干流河段上，坝址年平均流量Q＝1.3×1011m3，共安装16台单机容量为100万千瓦的水轮发电机组，每台发电机组平均每年发电时间为3.6×103h。若白鹤滩水电站大坝蓄水水面与水轮机组位置的高度差H＝200m，已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度g＝10m/s2，火电厂每发一度电大约需排放二氧化碳1kg。求：
（1）相比于同功率的火电厂，每年可减少二氧化碳的排放量；
（2）白鹤滩水电站将水能转化为电能的效率（结果保留三位有效数字）。
【解答】解：（1）由题意可知，水电站所有发电组每年的发电总量为：W＝16Pt
代入数据解得：W＝5.76×1010kW h
故每年减少二氧化碳的排放量为：m＝5.76×1010kg
（2）每年平均流过坝址水的总质量为：m＝ρQ
解得：m＝1.3×1014kg
下落过程中减少的重力势能为：Ep＝mgH
解得：
转化为电能的总量：E＝5.76×1010×103×3.6×103J＝2.0736×1017J
转化为电能的效率为：η
解得：η＝79.8%
太阳能是21世纪重点发展的能源之一。太阳能汽车利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车。如图是一辆太阳能实验车，在晴朗天气，太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P0＝1kW。该太阳能电池将太阳能转化为电能的效率η1＝15%。电池产生的电压恒为U＝120V，当车正常行驶时，对电动机提供I0＝10A 的电流。汽车在只有电池板供电的情况下行驶，求：
（1）在晴朗天气，为保证汽车能正常行驶，则车上太阳能电池接收太阳能的面板的有效面积应为多大？
（2）如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为η2＝75%，在水平路面上正常行驶的速度为v0＝12m/s，此时汽车受到的阻力f1多大？
（3）设汽车在水平路面上行驶时的阻力f＝f0+kv，其中f0＝45N，若电能转化效率同（2）问，当太阳光减弱，照射到电池板的辐射功率变为原来的40%时，汽车匀速行驶的速度变为多大？
【解答】解：（1）设接收太阳能的面板的有效面积应为S。
太阳光照射到电池板上的辐射总功率为：P总＝P0S
电池的总功率为：P电＝UI0＝η1P总
其中：P0＝1kW＝1000W，η1＝15%，U＝120V，I0＝10A
解得：P电＝1200W，S＝8m2
（2）汽车在水平路面上以速度v0匀速行驶时，则有：f1＝F牵
F牵v0＝η2P电
解得：f1＝75N
（3）根据（2）汽车受到的阻力，由题意可得：
f1＝f0+kv0
解得：k＝2.5N s/m
当照射到电池板的辐射功率变为原来的40%时，牵引力的功率也变为原来的40%，根据题意可得：
（f0+kv）v＝40%×η2P电
解得：v＝6m/s（另一解为v＝﹣24m/s，不合理，舍去。）
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12.4 能源与可持续发展
1.理解能量耗散和品质降低的概念。
2.理解能源的利用实际上是能量的转化和转移过程。
3.了解常规能源的使用带来的环境污染。
4.了解开发新能源的方法和意义。
知识点一 能量守恒定律
1.能量守恒定律内容
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
2.能量守恒定律意义
能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。
知识点二 能量转移或转化的方向性
1.能量转化：自然界中存在着各种不同形式的能量，并且各种形式的能量是可以相互转化的，但在大多数情况下，各种形式的能量最终都转化为内能。
2.能量转化的方向：物体的机械能可以自发地全部转化为内能，但内能不可能自发地全部转化为机械能而使物体恢复原来的机械运动。
3.能量的耗散：燃料燃烧时，一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为热能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗散。能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的了。
知识点三 能源的分类与应用
1.能源开发：能量的利用过程是不可逆的，自然界中的常规能源的储量是有限的，并且是不可再生的，所以我们要珍惜现有的能源，尽力提高现有能源的利用效率。注意研究和开发新能源，目前，正在开发的新能源有风能、海洋能、太阳能、地热能、氢能、生物质能及核能等。
2.常规能源和新能源的转化途径
3.能源的分类
能源分类方法 能源分类名称 特点 举例
按形式或转换特点分 一次能源 自然形成，未经加工 太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能
二次能源 由一次能源经加工转换而成 焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能
按利用技术分 常规能源 已大规模正常使用 煤、石油、天然气、水能
新能源 正在开发，或有新的利用方式 太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能
按可否再生分 可再生能源 可循环使用 水能、风能、生物质能、地热能
不可再生能源 短期内无法转换获得 煤、石油、天然气、核燃料
按对环境污染情况分 清洁能源 对环境基本上没有污染 太阳能、海洋能、风能、水能
污染能源 会严重污染环境 化石燃料(煤、石油、天然气)
知识点四 能源与社会发展
1.人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期和石油时期。自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源。
2.能源短缺和环境恶化已成为关系到人类社会能否持续发展的大问题。
3.能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源。
4.人类与能源的关系
(1)有利方面：能源的利用给人类的生活带来了极大的改善，人类社会每一次重大的经济飞跃和生产革命，都与新的能源和动力机械的利用密切相关，能源消耗的多少已经成为一个国家和地区经济发展水平的重要标志。
下列对能量理解正确的是（ ）
A．能量在被利用的过程中，可利用的效率不变
B．能量转化遵守能量守恒定律
C．能量可以凭空消失
D．自然界中的能量在不断减少
关于能源、能量，下列说法正确的是（ ）
A．能量是守恒的，所以不会发生能源危机
B．能量利用过程中存在能量耗散，说明能量在不断减少
C．能量耗散说明便于利用的能源最终会转化为不便于利用的能源
D．能量守恒定律说明能量的转化或转移不具有方向性
“富兰克林铃”可以简化成如图所示的模型，当与毛皮摩擦过的气球靠近金属钉甲时，铝箔小球就会在塑料管内“左右横跳”。下列关于“富兰克林铃”的说法中正确的是（ ）
A．与毛皮摩擦过的气球带正电
B．气球靠近金属钉甲时，金属钉甲左侧感应出电荷，右侧带等量的异种电荷
C．气球靠近金属钉甲时，金属钉甲吸引铝箔小球，说明电荷可以创生
D．铝箔小球会在塑料管内“左右横跳”，说明能量可以创生
如图所示为某地一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为R的圆面。假定某时间内该地区的风速是v，撞击叶片后速度变为零，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为ρ，若该风机将风能转化为电能的效率为η，下列说法正确的是（ ）
A．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积为
B．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为
C．此风力发电机发电的功率为
D．若风速变为原来2倍，则电功率将变为原来4倍
下表是某共享电动汽车的主要参数，根据信息，下列说法正确的是（ ）
空车质量 800kg
电池能量 50kW h
标准承载 200kg
最大续航（充满电最大行驶路程） 200km
所受阻力与汽车总重比值（忽略空气阻力） 0.09
A．工作时，电动汽车的电动机是将机械能转化成电池的化学能
B．电池充满电时的电荷量为1.8×108C
C．标准承载下，电动汽车以72km/h的速度匀速行驶10min所用电能为2.4kW h
D．若标准承载下汽车以120km/h速度匀速行驶，汽车电动机输出功率不小于30kW
（多选）下列关于能量耗散的说法，正确的是（ ）
A．能量耗散违背了能量守恒定律
B．节约能源是没必要的
C．能量耗散导致能量品质降低
D．能源的利用是有条件的，也是有代价的
（多选）关于能量和能源，下列说法正确的是（ ）
A．化石能源是不可再生能源，水能是可再生能源
B．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
C．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源
D．能源危机的深层次含义是能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了
（多选）如图所示为某地一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为R的圆面。假定某时间内该地区的风速是v，撞击叶片后速度变为零，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为ρ，若该风机将风能转化为电能的效率为η，下列说法正确的是（ ）
A．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积为vπR2
B．若风速变为原来2倍，则电功率将变为原来8倍
C．此风力发电机发电的功率为πR2ηρv2
D．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为
2022年6月30日位于浙江安吉的长龙山抽水蓄能电站全部机组正式投产发电。该项目是华东地区最大的抽水蓄能电站，主要承担整个华东电网调峰、填谷的双倍调峰功能。电站在电网用电低谷时将水抽到高处，在电网用电高峰时再利用水能发电，平均用4度谷电能换3度峰电。电站每年可生产清洁电能2.435×109kWh。已知峰电价格0.50元，谷电价格0.30元。下列说法正确的是（ ）
A．水能是不可再生能源
B．该电站产生的电能小于消耗的电能，从经济的角度没有实际意义
C．电站实现电能转化为势能储存，需要时再转化为电能，说明能量不仅数量上守恒，在可利用的品质上也不变
D．电站每年发电直接产生的经济效益约为2.435×104万元
“天宫一号”两侧装有巨大的太阳能电池板，为中国空间站的正常工作提供足够的能量。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，说明能量可以创生
市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子（如图所示）。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是（ ）
A．太阳能→电能→机械能 B．太阳能→机械能→电能
C．电能→太阳能→机械能 D．机械能→太阳能→电能
2022年12月，我国“西电东送”的国家重大工程—白鹤滩水电站全部机组投产发电，如图所示。白鹤滩水电站位于金沙江干流河段上，坝址年平均流量Q＝1.3×1011m3，共安装16台单机容量为100万千瓦的水轮发电机组，每台发电机组平均每年发电时间为3.6×103h。若白鹤滩水电站大坝蓄水水面与水轮机组位置的高度差H＝200m，已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度g＝10m/s2，火电厂每发一度电大约需排放二氧化碳1kg。求：
（1）相比于同功率的火电厂，每年可减少二氧化碳的排放量；
（2）白鹤滩水电站将水能转化为电能的效率（结果保留三位有效数字）。
太阳能是21世纪重点发展的能源之一。太阳能汽车利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车。如图是一辆太阳能实验车，在晴朗天气，太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P0＝1kW。该太阳能电池将太阳能转化为电能的效率η1＝15%。电池产生的电压恒为U＝120V，当车正常行驶时，对电动机提供I0＝10A 的电流。汽车在只有电池板供电的情况下行驶，求：
（1）在晴朗天气，为保证汽车能正常行驶，则车上太阳能电池接收太阳能的面板的有效面积应为多大？
（2）如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为η2＝75%，在水平路面上正常行驶的速度为v0＝12m/s，此时汽车受到的阻力f1多大？
（3）设汽车在水平路面上行驶时的阻力f＝f0+kv，其中f0＝45N，若电能转化效率同（2）问，当太阳光减弱，照射到电池板的辐射功率变为原来的40%时，汽车匀速行驶的速度变为多大？
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