第十一章
物理学与能源技术
3.能源
4.核能
5.能源开发与可持续发展
1．下列关于能源的说法正确的是( ?)
A．太阳能是清洁能源
B．核能是可再生能源
C．煤是新型能源
D．电能是一次能源
2．下列属于不可再生能源的是( ?)
A．煤
?
B．风能
C．太阳能
?
D．水能
3．下列利用不可再生能源发电的是( ?)
A．水力发电
?
B．风力发电
C．光伏发电
?
D．核能发电
4．关于核能和太阳能，下列说法错误的是( ?)
A．裂变也称为热核反应，裂变时会释放出巨大的核能
B．核电站利用核能发电，它的核心设备是反应堆
C．太阳能是可再生能源，核能是不可再生能源
D．太阳能和核能均属于一次能源
5．关于核聚变，下列说法正确的是( ?)
A．原子核必须在超高温下才能发生聚变
B．任何两个原子核都可以发生聚变
C．原子弹爆炸时释放的巨大能量来自核聚变
D．目前人类已经建成核电站，利用核聚变发电
6．
“北国好风光，尽在黑龙江”，建设人与自然和谐共存的美丽家园，打响蓝天保卫战，能源问题已成焦点，全球能源将发生巨大变革。下列关于能源问题的说法正确的是( ?)
A．天然气燃烧产生的二氧化碳，不会加剧地球温室效应
B．煤是不可再生的化石能源，它在能源领域重要性有所降低
C．地下石油资源取之不尽用之不竭，可无限开采
D．核电站可完全替代火电站，因为核能是可再生能源
7．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是( ?)
?甲
乙
丙
丁
A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B．图乙中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能
C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D．图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能
8．如图所示为一种新型薄膜太阳能电池，厚度只有几微米，可弯曲，1
g薄膜太阳能电池1
h可提供6×10－3
kW·h的电能，它可以贴在玻璃上，制成太阳能发电窗户。下列说法正确的是( ?)
A．太阳能不是清洁能源
B．太阳能从太阳传递到薄膜电池上没有能量损失
C．薄膜太阳能电池将电能直接转化为光能
D．1
g薄膜太阳能电池1
h可提供2.16×104
J的电能
9．不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称之为不可再生能源；可以在自然界中源源不断地得到，这类能源称之为可再生能源。如图所示的是1990年和2050年世界各类能源在消费总量中所占的比例。根据你所学的有关能源的知识和图中的信息判断，下列叙述正确的是( ?)
A．石油在世界各类能源消费中所占的比例，2050年比1990年有所提高
B．煤炭和石油等能源燃烧产生的二氧化碳是产生酸雨的主要原因
C．图中的水能是指水的化学能
D．图中的石油属于不可再生能源
10．能源家族中，有煤、石油、风能、水能、核能、太阳能等，属于不可再生能源的有________________；电能是___________
(选填“一次能源”或“二次能源”)，它可以使电动机转动，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能，该现象说明能量转化具有________性。
11．我国正在大力推广太阳能发电，太阳能电池板将太阳能转化为电能，电能属于__二次__(选填“一次”或“二次”)能源，太阳能属于__可再生__(选填“可再生”或“不可再生”)能源。
12．威海属于风力资源丰富的地区，有许多由风力发电机组成的“风车田”，发电机发电的过程是将其他形式的能________
(选填“转移”或“转化”)成电能的过程。风能安全清洁，作为________
(选填“可再生”或“不可再生”)能源是未来的理想能源之一。
13．比较大的原子核在中子的轰击下变成两个中等大小原子核的过程叫________。为了有效、和平利用核裂变时所产生的能量，科学家们研制成了________，从而使链式反应可以在人工的控制下缓慢进行。核裂变除了可以用于发电外，在军事上还可以做成威力强大的________。
14．氢弹是利用氢核的________
(选填“裂变”或“聚变”)在瞬间释放的能量，核能是________
(选填“可再生”或“不可再生”)能源。
15．有一种利用太阳能电池工作的新型动力车，它上面的太阳能接收板的有效面积为8
m2，天气晴朗且接收板正对太阳时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1
000
J，太阳能电池产生的电压为120
V，可供电动机正常工作的电流为10
A。
(1)太阳能属于________
(选填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是________。
(3)电动机正常工作时，将电能主要转化为________能，若转化效率是80%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是150
N，则该车匀速行驶的速度是________m/s。
16．(物理观念)阅读短文，回答问题。
核电站
原子核能，是原子核发生转变的过程中所释放出的能量。只有一些质量非常大的原子核像铀、钍等才能发生核裂变，这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时释放出两到三个中子和很大的能量。如果核燃料的质量超过了临界质量(铀235大约是1千克)，一个原子放出的中子就能使别的原子核接着发生核裂变，使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应，原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能。
核电站和原子弹都是采用核裂变的方式释放能量的。在原子弹中，对这种“链式反应”是不加任何控制的，因此会产生巨大的、破坏性的爆炸，并会产生明显的烟雾及气体组成的蘑菇云。核电站反应堆所用的核燃料，浓度比原子弹中的核反应材料低，按程序正规操作一般不会发生核爆炸。
核电站将核燃料棒或核燃料芯块中的能量释放出来，并将它转化为电能。核反应堆的示意图如图所示，在圆顶状的反应堆中，核燃料棒发生裂变并释放出能量，然后利用这些能量生成蒸汽，蒸汽被引入到一个独立的建筑物中驱动汽轮机进行发电工作。
(1)核电站是利用核_______
(选填“聚变”或“裂变”)来发电的。
(2)水在蒸汽发生器中，由液态变为气态的过程中需要______(选填“吸收”或“放出”)热量。
(3)核电站发电过程中涉及的能量转化可以简述为：核能→内能→________能→电能。
(4)有人认为核能的使用能够节约正在被耗尽的化石燃料，有人认为继续研究发展核能可能暂时会对我们有所帮助，但是世界上铀的含量是有限的，而且核电站会产生放射性高，持续几千年的废料。面对有关核的争议，请简述你的看法：_______________
______________________________________________________。
参考答案
1．A
2．A
3．D
4．A
5．A
6．B
7．A
8．D
9．D
10．煤、石油、核能
二次能源
方向
11．二次
可再生
12．转化
可再生
13．裂变
核反应堆
原子弹
14．聚变
不可再生
15．(1)可再生
(2)
15%
(3)机械
6.4
【解析】
(2)太阳能电池1
s输出的电能为：W＝UIt＝120
V×10
A×1
s＝1
200
J，太阳能电池板1
s接收的能量为：E＝1
000
J/(m2·s)×8
m2×1
s＝8
000
J，效率：η＝×100%＝×100%＝15%；
(3)电动机工作时主要将电能转化为机械能，若转化效率是80%，则转化成的机械能为：W机＝W·η＝1
200
J×80%＝960
J，输出功率为：P＝＝＝960?
W，因为做匀速直线运动，所以P＝＝＝Fv，v＝＝＝6.4
m/s。
16．(1)裂变
(2)吸收
(3)机械
(4)目前来看，核能的发展还是很有其必要性的，但从长远看，人类还需要研究和开发安全的、可替代的新能源
8第十一章
物理学与能源技术
1.能量守恒定律
2.能量转化的方向性和效率
1．根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是( ?)
A．随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的
B．两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面
C．电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去
D．出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动
2．下列关于能量的说法中，正确的是( ?)
A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能
B．电水壶工作时是将内能转化为电能
C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移
D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少
3．我们的生产与生活总离不开能量及其转化。下列说法正确的是( ?)
A．提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心
B．全自动洗衣机工作时，电能全部转化为机械能
C．吊装码头上，只要货物受到的合力为0，它的能量就不变
D．用燃气灶烧水，只要调大火力，燃气灶的加热效率就提高
4．下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是( ?)
A．“既要马儿跑得好，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律
B．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
C．发电机发电时，将机械能转化为电能
D．酒精燃烧时，将化学能转化为内能
5．生活中能量转化的实例很多，下列描述中正确的是( ?)
A．摩擦生热是把内能转化为机械能
B．燃料燃烧放热是把内能转化为化学能
C．电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能
D．摩擦起电是把电能转化为机械能
6．下列实例中，能表示能量转化或转移具有“方向性”的是( ?)
A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能
B．机械能可以转化为内能，内能也可以转化为机械能
C．动能可以和重力势能相互转化
D．热量自发从高温物体向低温物体传递，却不能自发从低温物体向高温物体传递
7．下列关于能量转化、转移现象的说法，错误的是( ?)
A．电池充电，电能转化为化学能
B．电动机工作，电能转化为机械能
C．暖瓶塞被热气弹开，机械能转化为内能
D．用热水袋取暖，内能发生了转移
8．2013年2月15日，一颗数十吨的陨石被地球俘获，在加速下落的过程中，陨石与大气剧烈摩擦、迅速升温、猛烈燃烧，犹如一颗火球扑向地球。陨石下落过程中，其能量转化过程是( ?)
A．重力势能→动能→内能
B．动能→重力势能→内能
C．重力势能→内能→动能
D．内能→重力势能→动能
9．以下关于能量转化与守恒定律说法不正确的是( ?)
A．小华家使用的天然气热水器是将电能转化为内能
B．子弹没击中目标，最后下落陷在土地中，子弹的一部分机械能转化为内能
C．LED灯发光效率高是因为它将电能绝大部分转化为光能
D．人体维持37
℃左右，是因为人体内不断将食物的化学能转化为内能
10．下列说法不正确的是( ?)
A．能量在转化过程中是守恒的，所以能源是“取之不尽，用之不竭”的
B．植物的光合作用是将光能转化为化学能
C．为节约能源，我们应该从小养成“人走灯灭”的好习惯
D．在能源的利用中，总会有一部分能量未被利用就损失了
11．能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式________为其他形式，或者从一个物体_______到其他物体，而在这两个过程中，能量的总量保持不变。如图所示为一种人们设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作，实际上，这种永动机_______(选填“能够”或“不能够”)永远工作下去。
12．太阳能路灯的灯杆顶端有太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明。若在一段时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为7.5
kW·h，合_______J；这些能量经转化后，可供功率为35
W的路灯工作60
h，那么该太阳能路灯的能量转化率是_______%。
13．(1)伽利略认为，如果图示中的斜面是光滑的，那么当小球从左侧某一高度向下运动时，无论右侧斜面坡度如何，小球都会沿斜面上升到相同的高度，这是因为小球在这一运动过程中，能的总量是_______的。
(2)众所周知，内能会从温度高的物体转移到温度低的物体，但不可能自动地从温度低的物体转移到温度高的物体；由于摩擦总会有一些机械能转化为内能散失到空气中，但散失到空气中的内能却不可能自动地再转化为机械能，这是因为能量的转化或转移具有_______。
14．(物理观念)阅读短文，回答问题。
如图所示，无链条电动自行车被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它结合了电子动力和人体动力，此车既可以通过给锂电池充电获得能量，也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。骑行者踩脚踏板的动能，可通过车上的发电机转化为电能，存储在自行车框架中的锂电池内，之后通过电动机驱动后轮转化成动能，以此驱动自行车前进。因此使骑行者骑得更省力，同时也能减少对环境的污染。
图中所示这款无链条电动自行车，其锂电池容量为10
Ah
(电池容量是指放电电流与放电时间的乘积)、电压为30
V。若骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池驱动，“电力驱动”可正常行驶1.8×104
m，若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，“混合动力驱动”可使车连续行驶3.2×104
m。与链条车相比，这种新型自行车具备许多优点。比如：省力、耐用、安全、灵便、干净卫生、结构简单、修理方便，骑行12
000
km也无需大修。因此，无链条电动自行车是城市中一种理想的交通工具。
(1)骑行者踩脚踏板的目的是把踩脚踏板的动能转化为_______能。
(2)无链条电动自行车前进是通过_______驱动后轮转化成机械能，驱动车子前进。
(3)无链条电动自行车的车把龙头是_______
(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
(4)图中这款车的锂电池最多所储存的电能约为_______J。
(5)正常行驶时，这款车“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为_______。
15．太阳能热水器具有安全、节能、环保等优点。某品牌太阳能热水器保温储水箱储水120
kg，集热管长1.8
m，内底部到储水箱中水面的高度为1.5
m。若某地太阳光照射的时间为平均每天5
h，太阳能辐射到集热管上的平均功率为3.5×103
W。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，g取10
N/kg，ρ水＝1.0×103
kg/m3]求：
(1)水对集热管内底部的压强。
(2)当储水箱中常温状态下的水吸收的热量为2.52×107
J时，水升高的温度。
(3)若该太阳能集热管5
h接收的能量全部用来驱动一辆电动汽车，电动汽车质量为500
kg，运行过程中受到的平均阻力为车重的0.02倍，可供该电动汽车以36
km/h的速度匀速行驶多少小时？
参考答案
1．B
2．C
3．A
4．B
5．C
6．D
7．C
8．A
【解析】
陨石在加速下落的过程中，速度增加，高度减小，因此重力势能减小，动能增加，即重力势能转化为动能；陨石与大气剧烈摩擦、迅速升温、猛烈燃烧，又将机械能转化为内能。
9．A
10．A
11．转化
转移
不能够
12．
2.7×107
28
【解析】
因为1
kW·h＝3.6×106
J，所以E＝7.5
kW·h＝7.5×3.6×106
J＝2.7×107
J；由P＝可得，路灯消耗的电能：W＝Pt＝0.035
kW×60
h＝2.1
kW·h，太阳能路灯的能量转化率：η＝＝×100%＝28%。
13．(1)守恒
(2)方向性
14．(1)电
(2)电动机
(3)省力
(4)1.08×106
(5)
7∶9
【解析】
“混合动力驱动”时所提供的总能量W1＝Fs1＝F×3.2×104
m，仅靠锂电池驱动所提供的能量W2＝Fs2＝F×1.8×104
m，“混合动力驱动”时人所提供的能量W3＝W1－W2＝F×3.2×104
m－F×1.8×104
m＝F×1.4×104
m，
则“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比：＝＝。
15．解：(1)水对集热管内底部的压强：
p＝ρ水gh＝1.0×103
kg/m3×10
N/kg×1.5
m＝1.5×104
Pa。
(2)当储水箱中的水吸收的热量为2.52×107
J时，
由Q吸＝cmΔt可得，水升高的温度：
Δt＝＝＝50
℃。
(3)太阳能辐射到集热管上的能量：
E＝Pt＝3.5×103
W×5×3
600
s＝6.3×107
J，
电动汽车受到的阻力：
f＝0.02G＝0.02m车g＝0.02×500
kg×10
N/kg＝100
N，
该汽车克服阻力做功的功率：
P′＝fv＝100
N×
m/s＝1
000
W，
电动汽车匀速行驶的时间：
t′＝＝＝＝6.3×104
s＝17.5
h。
9
