人教版物理高二选修1-2第四章第四节能源与可持续发展同步训练

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人教版物理高二选修1-2第四章
第四节能源与可持续发展同步训练
一．选择题
1．关于能量和能源，下列说法正确的是（ ）
A．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
B．能量耗散说明能量在转化的过程中，其总量会不断减少
C．能量耗散现象说明，在能量转化的过程中，可利用的品质降低了
D．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
答案：C
解析：解答：A、在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但可利用率越来越小，故仍需节约能源．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、能量既不会创生也不会消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体．故D错误．
故选C．
分析：能量既不会创生也不会消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体．在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但由于能量耗散，故能量的可利用率越来越小．
2．关于能量和能源，下列说法正确的是（ ）
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，其总量保持不变，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
答案：D
解析：解答： A、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正确．
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D．
分析：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．
3．下列说法不正确的是（ ）
A．一次能源是指自然界天然存在、不改变其形态就可直接利用的能源
B．二次能源是指由一次能源进行加工转换而得到的能源产品
C．水力、风力、太阳能等能源属于再生能源
D．煤炭、石油、天然气等能源属于再生能源
答案：D
解析：解答：A、一次能源是指自然界天然存在、不改变其形态就可直接利用的能源；故A正确；
B、二次能源是指由一次能源经加工后而得到的能源；故B正确；
C、水力、风力及太阳能等能够重复利用，属于再生能源；故C正确
D、煤炭、石油、天然气等能源用完后短期内不可再生，故不属于再生能源；故D不正确；
本题选不正确的，故选：D．
分析：从能源的来源进行分析判断；可以从自然界直接获取的能源叫一次能源；不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源．有些能源能够重复利用，属于再生能源；而有些能源用完即枯竭，如煤炭、石油、天然气属不可再生能源．
4．下列不属于火力发电厂的污染的是（ ）
A．排放导致温室效应的气体 B．废渣污染水土
C．酸雨 D．破坏大气臭氧层
答案：D
解析：解答： 煤中的可燃性硫经在锅炉中高温燃烧，大部分氧化为二氧化硫，其中只有0.5～5%再氧化为三氧化硫．在大气中二氧化硫氧化成三氧化硫的速度非常缓慢，但在相对湿度较大、有颗粒物存在时，可发生催化氧化反应．此外，在太阳光紫外线照射并有氧化氮存在时，可发生光化学反应而生成三氧化硫和硫酸酸雾，这些气体对人体和动、植物均非常有害．大气中二氧化硫是造成酸雨的主要原因；
粉煤灰渣，是煤燃烧后排出的固体废弃物．其主要成分是二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁及部分微量元素．粉煤灰既是“废”也是“资源”．如不很好处置而排入江河湖海，则会造成水体污染；
导致温室效应的气体是二氧化碳，煤燃烧产生的二氧化碳会是导致温室效应的气体故属于火力发电厂的污染；
破坏大气臭氧层的气体主要是氟利昂，不属于火力发电厂的污染；
故选：D．
分析：火电厂生产电能的全过程中，各种排放物对环境的影响超过一定限度而造成环境质量的劣化．这些排放物包括燃料燃烧过程排出的尘粒、灰渣、烟气．
火力发电厂的污染主要是排放二氧化硫，二氧化硫是一种有毒的物质，能够污染空气，容易和水反应生成显酸性的物质，从而污染环境．
5．可持续发展的首要任务是（ ）
A．环境保护 B．能源开发 C．发展经济 D．消除贫困
答案：C
解析：解答： 发展经济、满足人民的基本需要在发展中国家的可持续发展行动中具有根本性的作用．贫困会养活人们以持续的方式利用资源，并会加剧对环境的压力．因此，对发展中国家来说，加速经济发展、提高人均收水平是实现可持续发展的前提条件．
故选：C
分析：可持续发展战略要求经济、社会、生态三方面的协调发展，要求正确处理好经济增长与社会发展、生态保护的关系．一方面，只有经济增长而没有社会、生态的相应发展，这样的社会肯定是不完善的；另一方面也不能离开经济发展去追求社会其它方面的发展．
6．关于能源，下列说法正确的是（ ）
A．一次能源是可再生能源 B．二次能源是可再生能源
C．煤、石油、天然气属于新能源 D．太阳能、核能属于新能源
答案：D
解析：解答： A、可以从自然界直接获取的能源叫一次能源，一次能源并不一定都是可再生能源，比如煤是一次能源，但属于不可再生能源，A错误；
B、并不是所有的二次能源都是可再生能源，故B错误；
C、煤、石油、天然气属于不可再生能源，而像太阳能、风能、核能、地热能、氢能等属于新能源．故C错误，D正确；
故选：D．
分析：从能源是否可再利用的角度可分为可再生能源和不可再生能源，像风能、水能、太阳能、生物质能，可以在自然界里源源不断的得到补充，所以它们属于可再生能源；可以从自然界直接获取的能源叫一次能源．
7．关于能源的开发和利用，下列说法中错误的为（ ）
A．能源是有限的，无节制地利用常规能源，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒，能源应该是取之不尽，用之不竭的
C．能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响
D．不断开发新能源，是缓解能源危机，加强环境保护的重要途径
答案：B
解析：解答：A．能源是有限的，比如常规能源，所以无节制地利用常规能源是一种盲目的短期行为，A正确；
B．能量都转化为不能利用或不易利用的能源，所以这样会减少可利用资源的数量，因此应该节约能源，所以B是错误．
C．能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响，所以C是正确的．
D．不断开发新能源是缓解能源危机加强环境保护的重要途径也是根本途径，所以D正确．
题目要求选错误的，故选B．
分析：可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源．化石能源是指煤、石油、天然气等资源；同时我们要注意节约能源，充分利用可再生能源．
8．关于“能量耗散”的下列说法中，正确的是（ ）
A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散
B．能量在转化过程中变少的现象叫能量的耗散
C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量的数量并未减少，但是能量可利用的品质升高了
D．能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的
答案：A
解析：解答：A、B、C、能量耗散的过程中能量向品质低的大气内能转变，但是总的能量是守恒的，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，但有方向性，机械能转化为内能后，我们无法将它们收集起来重新利用；故A正确，CBD误；
故选：A
分析：解答本题的关键是充分理解热力学第二定律，正确理解能量耗散和能量的转化与守恒
9．关于旧电池的回收，下列说法正确的是（ ）
A．用过的旧电池中主要是金属，因而不必考虑污染问题
B．旧电池中并未含有有害的物质，因而可不必回收
C．旧电池可采取埋入地下的方式处理
D．要避免大量旧电池的出现，可采取用充电电池代替一次性电池的措施
答案：D
解析：解答：A、旧电池中含有比较多的重金属，因此对环境及人体产生很大的危害．故A错误
B、旧电池中含有比较多的重金属，因此对环境及人体产生很大的危害，所以要及时回收．故B错误
C、旧电池埋入地下会再次污染地下水．故C错误
D、用充电电池可从根本上解决大量旧电池的问题．故D正确
故选：D
分析：旧电池中含有比较多的重金属，因此对环境及人体产生很大的危害，所以要及时回收．由于重金属的不可降解性，在回收时不能简单地埋入地下，这样，会再次污染地下水．回收过程应与再利用过程结合，旧电池中的很多成分完全可以再利用，不能再重复利用的，可考虑集中处理．当然，随着电池用量的增多，要从根本上解决大量旧电池的问题，用充电电池也是一种有效的办法．
10．关于能量和能源，下列说法正确的是（ ）
A．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少
C．能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性
D．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
答案：B
解析：解答：A、自然界的能量守恒，但能源需要节约，同时为了提高生活质量．故A不正确；
B、在利用与节约能源的过程中，能量在数量并没有减少．故B正确；
C、能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性，比如一杯热水过段时间，热量跑走啦，水冷了．所以转化具有方向性．故C不正确；
D、人类在不断地开发和利用新能源，但能量不能被创造，也不会消失．故D不正确；
故选：B．
分析：能量是守恒的，但能源需要节约；能量耗散具有方向性；能量不能被创造，也不是消失．
11．下述做法能改善空气质量的是（ ）
A．以煤等燃料作为主要生活燃料
B．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源
C．鼓励私人购买和使用汽车代替公交车
D．限制使用电动车
答案：B
解析：解答： A、以煤作为主要生活燃料会产生大量污染物，如：C0、C02、S02等有害气体，污染大气，温室效应、导致酸雨等环境问题，故A错误；
B、利用太阳能、风能等替代化石能源可以减少有害气体的排放，解决能源问题的最佳方法是开发新能源（如风能、地热能、氢能、水能、核能、生物质能等），故B正确；
C、汽车尾气中含有氮氧化物和硫氧化物，会严重污染大气，汽车越多，则污染越严重，故C错误；
C、D、使用电动车不会产生污染，故限制使用电动车不能改善空气质量，故D错误．
故选：B．
分析：改善空气质量最根本的是减少污染气体排放，例如减少废气、废水、废渣，减少C02的排放等，多使用清洁能源，少使用化石能源．
12．能源在“两型”社会的建设中有着重要的意义，节约用电应成为现代公民的行为准则．下列用电方式中不属于科学、合理地节约用电的是（ ）
A．家电尽量要长时间待机
B．用节能灯替换白炽灯
C．楼道、走廊照明灯采用声、光控制
D．定期清除冰箱内的冰、霜
答案：A
解析：解答：A、家电尽量不要长时间待机，待机浪费电，故不属于科学、合理地节约用电，故A正确；
B、用节能灯替换白炽灯，可节约电，故B错误
C、楼道、走廊照明灯采用声、光控制，属于科学、合理地节约用电，故C正确；
D、定期清除冰箱里的冰、霜可以节约电能；可以节约用电；故D正确
本题选择不属于科学、合理地节约用电的；故选：A．
分析：科学、合理地节约用电是现代公民的行为准则，属于科学、合理地节约用电的是：家电尽量不要长时间待机，用节能灯替换白炽灯，楼道、走廊照明灯采用声、光控制等．
13．日常生活中应节约能源，下列符合节能做法的是（ ）
A．白天长时间开着走廊电灯
B．白天尽量利用自然光
C．家庭空调长时间设置在18°C
D．电脑长时间不用时保持开机状态
答案：B
解析：解答： 日常生活中应节约能源，则白天应关闭走廊电灯，在电脑长时间不用时要关闭电脑，白天尽量利用自然光，家庭冬天设置在18°左右，夏天设置在25°左右．故只有B正确．
故选B．
分析：节约能源是指不该使用能源的时候就不使用能源，该使用的时候尽量少利用能源．
14．能源利用的过程实质是（ ）
A．能量被消耗的过程
B．产生能量的过程
C．能量的转化和传递的过程
D．能量的转化、传递和消耗的过程
答案：C
解析：解答：根据能量守恒定律可知，能量只会发生转化和转移，在转化和转移过程中，能量的总量保持不变；能源的利用也是如此，只存在能量的转化和传递，不存在消耗问题；
故选：C．
分析：掌握能量守恒定律的内容，明确能源利用只是能量的转化和转移过程，不存在消耗问题．
15．中国为了实现2020年碳排放量下降40﹣45%，应当大力开发和利用下列能源中的（ ）
A．石油 B．太阳能 C．天然气 D．煤炭
答案：C
解析：解答：要减小碳排放，就必需利用非化石能源，即能源中不能含有C元素，而石油，天然气和煤炭都含有C元素，故应大力开发太阳能，故C正确．
故选C．
分析：要减小碳排放，就必需利用不能含有C元素的非化石能源．
二．填空题
16．我们常用的能源有煤、石油、天然气，可开发利用的能源还有： 、 、
等．
答案：水能|风能|太阳能
解析：解答： 目前我国常用的能源有煤炭、石油、天然气、风能、水能、核燃料、太阳能等，
故答案为：水能、风能、太阳能
分析：目前我国常用的能源有煤炭、石油、天然气、风能、水能、核燃料、太阳能等
17．国家“西气东输”重点工程完工后，将向东部沿海地区送来清洁能源天然气，已知天然气的热值为8.4×107J/m3，则每输送100m3的天然气就相当于输送了 J的能量．这些能量若能完全被水吸收，则可以使 kg的水从20℃升高到100℃．[c水=4.2×103J/（kg ℃ ）]．
答案：8.4×109|2.5×104
解析：解答：输送的能量Q=qV=8.4×107J/m3×100m3=8.4×109J；
水的质量m==2.5×104kg．
故答案为：8.4×109；2.5×104．
分析：已知天然气的热值和体积，根据公式Q=qV可求释放的热量；根据公式Q=cm△t可求水的质量．
18．天然气是清洁的能源，它相对于煤而言，其 较高．（选填“比热容”、“热值”、“沸点”）
答案：热值
解析：解答： 根据生活经验可知，相同量的天然气和煤，天然气放出的热量多，故天然气的热值高．
故答案为：热值．
分析：不同燃料的热值不同，燃料的热值越大，完全燃烧相同质量时，放出的热量越多．
19．太阳能光电池是一种新型清洁电源，它在工作时把 能转化为 能．
答案：太阳|电
解析：解答：太阳能电池板工作时消耗太阳能，得到了电能，故它在工作时把太阳能转化为电能．
故答案为：太阳，电
分析：太阳能电池板可以将太阳能转化为电能，太阳能电动车靠由太阳能转化来的电能驱动，驱动时电能转化为电动车的机械能，太阳能是一种清洁能源，在生活中的使用已经越来越广泛．
20．人类社会自从进入电气化时代以来，就一直在不断地探寻电能的来源．如今常见的发电方式有：① 火力发电、② 水力发电、③ 核发电，其中将自然界的机械能转化为电能的方式是 （写序号即可）．如果把直接来自于自然界的煤炭称为一次能源，那么由煤炭转化而来的电能则属于 能源．
答案：②|二次
解析：解答： 水力发电是利用水的机械能转移给发电机，发电机再将机械能转化为电能；
把直接来自于自然界的煤炭称为一次能源，煤炭转化而来的电能则属于二次能源．
故答案为：②，二次．
分析：火力发电是通过燃烧燃料，将燃料中存在的化学能转化为高温高压蒸气的内能释放出来，通过热机将内能转化为机械能，再通过发电机将内能转化为电能；
水力发电是利用水的机械能转移给发电机，发电机再将机械能转化为电能；
风力发电是利用空气的流动带动风力转轮的转动，转轮的转动带动放电机转子的转动，再通过发电机将机械能转化为电能．
三．解答题
21．汽车是常见的交通工具．它在给人们带来交通便利的同时，也带来了环境污染、交通安全等一些社会问题．现请运用所学的物理知识解决下列问题：
（1）汽车里的燃料燃烧排放的尾气既污染环境，又会引起热岛效应．请你设想可以采用哪些新型能源来解决这个问题并说出它的优点．（要求写出一种）
答案：可以用太阳能，优点是卫生、节能、不会排放尾气等．
可以用蓄电池，优点是不会排放尾气等．
可以用液化气，优点是排出尾气少等．
（2）为了减少交通安全事故发生，可能采用哪些有效措施？请提出设想和建议（要求写出两条）
答案：汽车司机和乘客要系上安全带，不要超速行驶，避免由于惯性造成的伤害；
行人要遵守交通规则；
设计感应装置，遇到障碍物自动减速或者刹车
解析：解答：（1）可以用太阳能，优点是卫生、节能、不会排放尾气等．可以用蓄电池，优点是不会排放尾气等．可以用液化气，优点是排出尾气少等．（2）汽车司机和乘客要系上安全带，不要超速行驶，避免由于惯性造成的伤害；行人要遵守交通规则；设计感应装置，遇到障碍物自动减速或者刹车．
答：（1）设想如上；（2）建议如上．
分析：常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源．因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源，而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能等作为新能源．
22．有一座城市，经常受到大风和风沙的侵扰．为了合理使用新能源，计划建造风能发电站或太阳能发电站．请用物理学知识，指出建造哪种类型的发电站更合适，并请说明理由．
答案：该城市经常受到大风的侵扰．说明此地具有丰富的风力资源，由于没有说明是否具有丰富的太阳能，所以适合建风力发电站．
解析：：解答： 该城市经常受到大风的侵扰．说明此地具有丰富的风力资源，由于没有说明是否具有丰富的太阳能，所以适合建风力发电站．
答：建风能发电站比较合理．
分析：根据题意，该城市经常受到大风和风沙的侵扰．说明此地具有丰富的风力资源，所以适合建风力发电站．
23．汽车行驶时，要消耗汽油，尽可能详细地说明汽油燃烧时释放的化学能通过哪些途径转化成了周围环境的内能．
答案：化学能变成了气缸内气体的内能，一部分内能转化为汽车的动能，另一部分散失到周围环境中成为环境的内能，汽车的动能通过摩擦转化为环境的内能；气缸内气体的内能还有一部分通过汽车发电机转化为蓄电池内的化学能，使用蓄电池时，这部分化学能转化为电能，又通过车灯转化为光能，光照到地面空气，转化为环境的内能；
解析：解答： 化学能变成了气缸内气体的内能，一部分内能转化为汽车的动能，另一部分散失到周围环境中成为环境的内能，汽车的动能通过摩擦转化为环境的内能；气缸内气体的内能还有一部分通过汽车发电机转化为蓄电池内的化学能，使用蓄电池时，这部分化学能转化为电能，又通过车灯转化为光能，光照到地面空气，转化为环境的内能；
答：化学能变成了气缸内气体的内能，一部分内能转化为汽车的动能，另一部分散失到周围环境中成为环境的内能．
分析：汽车消耗汽油，化学能转化为机械能，最终都转化为内能而耗散．
24．在一些大城市（例如广州）禁止排气不符合环保标准的机动车上路，同时大力发展以电为动力的公交车．随着科技的发展，以电力为能源的汽车已研制成功，而且性能好、时速可以和热机发动机媲美．请你从能源利用和环保的角度谈谈从热机到电动机的技术变革对工业发展所起的作用？
答案：热机消耗的是石油等常规律能源，而这些能源一旦用完将很难再形成；而电力机车使用的电能可以来自于核能等新能源；可以减小对常规能源的消耗；
同时，热机会排放大量汽车尾汽而对大气层造成污染；而电动机车零排放；可以减小对环境的污染；
解析：解答： 热机消耗的是石油等常规律能源，而这些能源一旦用完将很难再形成；而电力机车使用的电能可以来自于核能等新能源；可以减小对常规能源的消耗；
同时，热机会排放大量汽车尾汽而对大气层造成污染；而电动机车零排放；可以减小对环境的污染；
答：使用电动机车可以减小常规律能源的消耗，同时可以减轻对环境的污染．
分析：根据能源危机以及环境污染两个方面进行分析即可解答．
25．据统计，北京地区某太阳能综合利用示范楼每天发电200kW h，若太阳能的转化率为45%，且北京地区太阳能年辐射量为1500kW h/m2，则太阳能集热器的面积大约是多少？
答案：解答： 北京地区太阳能年辐射量为：q=1500kW h/m2，太阳能的转化率为η=45%，每天发电W=200kW h，根据能量守恒定律，有：
W=qSη/365
解得：
S=≈108.1m2
答：太阳能集热器的面积大约是108.1m2．
解析：分析：抓住能量守恒，根据能量守恒定律列式即可．
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