上海市北虹高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-3：5.2能源开放与环境保护 同步练习（含解析）

能源开发与环境保护
1．“绿色、环保、低碳”是当今世界的关键词，“低碳”要求我们节约及高效利用能源。关于能源与能量，下列说法正确的是（　　）
A．因为能量守恒，所以不要节约能源
B．自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用
C．人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源
D．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创造
2．2018年3月2日上映的《厉害了我的国》的票房和评分都极高。影片中展示了我们中国作为现代化强国的方方面面的发展与进步。如图是影片中几个场景的截图，则下列说法正的是
A．甲图中火箭点火后加速上升阶段，舱内的物体处于失重状态
B．乙图中的光伏电池能把太阳光的光能转化为内能
C．丙图中静止站立在电缆上的工作人员受到的合力垂直于倾斜的电线
D．丁图中某根钢索对桥面的拉力和桥面对该钢索的拉力是一对作用力和反作用力
3．作为新型燃料，从环保的角度来看，氢气具有的突出特点是（　　）
A．氢气存在自然界里 B．氢气轻且便于携带
C．氢气燃烧污染较小 D．氢气燃烧发热量高
4．最有利于环境保护的供热方式是（　　）
A．用煤做燃料供热 B．用太阳能供热
C．用石油做燃料供热 D．用天然气和煤气做燃料供热
5．如图所示为单库双向潮汐电站的示意图，在海湾建一双拦水坝，使海湾与大海隔开构成水库，其中a、b、c、d为水闸.利用潮汐造成的坝内外水位差，引导高水位的海水通过水轮发电机，使发电机发电.涨、落潮时要得到如图所示的海水流向，则应该（ ）.
A．涨潮时a、c打开，b、d关闭；退潮时a、c关闭，b、d打开
B．涨潮时a、d打开，b、c关闭；退潮时a、d关闭，b、c打开
C．涨潮时b、d打开，a、c关闭；退潮时b、d关闭，a、c打开
D．涨潮时b、c打开，a、d关闭；退潮时b、c关闭，a、d打开
6．下列能源中属于常规能源的是（　　）
A．石油 B．地热能 C．太阳能 D．核能
7．关于能源的开发和节约，你认为以下观点正确的是(　　)
A．能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒定律，担心能源枯竭实在是一种杞人忧天的表现
C．能源的开发利用，必须要同时考虑对环境的影响
D．和平利用核能是目前开发新能源的一项有效途径
8．以下说法正确的是（ ）
A．春节期间海南出现了大雾，导致轮渡不能正常运行而出现空前的车辆和旅客滞留，出现大雾的原因主要是因为工业污染
B．利用单分子油膜法测分子直径大小的实验中，要求撒一些痱子粉，是为了使油膜尽量散开来
C．人从小长大，所获知识越来越丰富，也越来越系统，但并不违背熵增加原理
D．电能是二次能源，电动车不能说是新能源车
E.相对湿度越大，空气中的水分子含量不一定越多
9．关于现代科技在生产、生活中的应用，下列说法正确的是________
A．潮湿的房间内，开启空调制热，可降低空气的绝对湿度
B．普通液晶显示器在严寒地区不能工作，是因为物质的液晶态是在一定温度范围内
C．石墨晶体是层状结构，层与层原子间作用力小，可用作固体润滑剂
D．天然气是一种洁净环保的能源，相比于传统化石燃料不会产生地球温室效应
10．下列说法正确的是（　　）
A．两个邻近分子间的距离在（分子引力与分子斥力平衡时的分子间距）时，因为分子间的作用力为0，所以两个分子组成的系统分子势能也为0
B．新能源的形式很多，太阳能、风能、水能、生物质能、天然气、核能都属于新能源
C．一定质量的理想气体，当分子的平均动能增大时，其压强可能不变
D．一定质量的理想气体，当压强和体积不变时，内能也一定不变
E.一定质量的理想气体，如果发生了等压升温的状态变化，那么分子的密集度一定减小
11．太阳向外辐射能量的功率为，而到达地球表面的仅占220亿分之一，则每年辐射到地球表面的太阳能（一年按365天计算）为_____J；若每千克标准煤燃烧时产生的热量为，如果把辐射到地面上的太阳能的1%利用起来，每年能节约_____t标准煤.
12．如图所示是我国研制的某型号风力发电机的功率-风速曲线.从图中可以知道：
（1）当风速达到______后，功率不再随风速的增大而增大。
（2）在风速为7~12m/s范围内，功率P与风速v的函数关系式可近似地用一次函数来表示，其表达式为______________.
13．测量太阳辐射功率的简单实验如下：取一个横截面积为的不高的圆桶，桶内装水，用来测量射到地面的太阳能，某一天中午在太阳光直射后，水的温度升高了。已知水的比热容，太阳到地球的距离为。
(1)求太阳光直射下地球表面每平方厘米每分钟获得的能量；
(2)假设射到大气顶层的太阳能只有43%到达地面，另外的被大气吸收和反射而未到达地面；请由此估算太阳辐射的功率。
14．风能是一种环保型能源，目前我国风力发电总装机容量已达，风力发电是将风的动能转化为电能。设空气的密度为，水平风速为，风力发电机每个叶片的长度为，风力发电机将风能转化为电能的效率为。
(1)求该风力发电机的发电功率的表达式；
(2)若某地平均水平风速为，空气密度，所用风力发电机的叶片长度，效率，平均每天发电，则平均每天能获得多少电能？（结果保留3位有效数字）
15．许多居民都在自家的楼顶上安装了太阳能热水器.该热水器的聚热面积约为，若每天接受太阳直射的时间为4h，设太阳单位时间垂直辐射到地面单位面积的能量为.太阳能的20%转化为水的内能，计算这个热水器最多能使200kg的水温度升至多少？（设水温的初始值为20℃）
16．有一种氢气燃料汽车，在发动机内燃烧的过程中，只会排出水蒸气而无其他废气排出，不会产生污染，因此它是环保汽车，如果氢气燃料汽车质量为，阻力是车重的0.05倍，最大输出功率为60kW，则问：
(1)汽车以加速度从静止匀加速启动，这个加速过程能持续多少时间？
(2)最大行驶速度为多少？
(3)若此车以最大速度行驶300km，发动机效率为50%，则需要多少氢气做燃料？（氢气的热值是）
17．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．
参考答案
1．C
【解析】
A．能量守恒告诉我们，能量是不会减少的，煤炭、石油、天然气等化石能源使用后，化学能转化为内能耗散了。虽然总能量没有减小，但是可以利用的品质降低了，故依然要节约能源，故A错误；
B．自然界中石油、煤炭等能源是有限的，故会不断减少，故B错误；
C．新能源是可以循环利用的，故人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源，故C正确；
D．人类不断地开发和利用新的能源，如风能、太阳能，本质上都来源于太阳，符合能量守恒定律，故D错误。
故选C。
2．D
【解析】
【详解】
A. 甲图中火箭点火后加速上升时，加速度向上，处于超重状态，故A错误；
B. 乙图中的光伏电池能把太阳光的光能转化为内能，但并不能全部转化成内能，存在一定的能量损耗，故B错误；
C. 丙图中静止站立在电缆上的工作人员受到的合力与重力等大反向，故竖直向上，故C错误；
D. 丁图中某根钢索对桥面的拉力和桥面对该钢索的拉力为相互作用，故是一对作用力和反作用力，故D正确。
3．C
【解析】
【详解】
ABCD．氢气燃烧生成物是水，所以对环境污染较小，ABD 错误C正确。
故选C。
4．B
【解析】
A．煤做燃料供热会释放二氧化碳，产生温室效应，且会产生二氧化硫，不利于环境保护，选项A错误；
B．太阳能是利用光能转化为电能供热，是清洁能源，有利于环境保护，选项B正确；
C．石油做燃料释放氮氧化物和二氧化硫，可形成酸雨，不利于环境保护，选项C错误；
D．天然气或煤气燃烧都会释放碳氧化物，不利于环境保护，选项D错误。
故选B。
5．B
【解析】
【详解】
涨潮时，海洋水位高，水库水位低，为了得到如图所示的海水流向，a、d打开，b、c关闭；退潮时，海洋水位低，水库水位高，为了得到如图所示的海水流向，a、d关闭，b、c打开。
A. 涨潮时a、c打开，b、d关闭；退潮时a、c关闭，b、d打开与分析不符，故A错误。
B. 涨潮时a、d打开，b、c关闭；退潮时a、d关闭，b、c打开与分析相符，故B正确。
C. 涨潮时b、d打开，a、c关闭；退潮时b、d关闭，a、c打开与分析不符，故C错误。
D. 涨潮时b、c打开，a、d关闭；退潮时b、c关闭，a、d打开与分析不符，故D错误。
6．A
【解析】
【分析】
【详解】
常规能源是已能大规模生产和广泛利用的一次能源，故石油是常规能源；太阳能和地热能、核能还没有大规模使用，是新能源；故A正确，BCD错误；
故选A。
【点睛】
常规能源是已能大规模生产和广泛利用的一次能源．又称传统能源。如煤炭、石油、天然气、水力，是促进社会进步和文明的主要能源。新能源是在新技术基础上系统地开发利用的能源，如太阳能、风能、海洋能、地热能等，与常规能源相比，新能源生产规模较小，使用范围较窄。
7．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为，选项A正确；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．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．和平利用核能是目前开发新能源的一项有效途径，选项D正确；故选ACD.
【点睛】
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．CDE
【解析】
【分析】
【详解】
A．大雾是自然天气原因而不是工业污染造成的，故A错误；
B．撒些痱子粉，不是为了围住油膜形成规则形状，而是让油酸形成单分子油膜，且一个靠着一个，故B错误；
C．任何自然现象都具有方向性，故C正确；
D．电动车是把化学能转化为电能二次使用，故D正确；
E．相对湿度是指水蒸汽的实际压强与该温度下水蒸汽的饱和压强之比，空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压；绝对湿度越大，空气中的水分子含量一定越大，故E正确。
故选CDE。
9．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．空气的绝对湿度是用空气中水蒸气的压强表示的，对房间内气体加热，不会减少空气中的水蒸气，故空气的绝对湿度不会降低，故A错误；
B．普通液晶显示器在严寒地区不能工作，是因为物质的液晶态是在一定温度范围内，故B正确；
C．石墨晶体是层状结构，层与层原子间作用力小，可用作固体润滑剂，故C正确；
D．天然气燃烧同样产生二氧化碳，也会产生温室效应，故D错误。
故BC正确。
10．CDE
【解析】
【分析】
【详解】
A．如图所示
关系图像与关系图像对比可知时，最小为负值，的位置在处，故A错误；
B．新能源是指传统能源之外的各种能源形式，具有污染小，储量大的特点，包括各种可再生能源和核能，但是天然气是不可再生的化石能源，正面临能源的枯竭问题，所以新能源不包括天然气，故B错误；
C．温度是物体分子平均动能的标志，一定质量的理想气体，当分子的平均动能增大，温度一定升高，根据理想气体的状态方程，气体的温度升高时，体积可能膨胀，气体可以发生等压变化，因此压强可能不变，故C正确；
D．一定质量的理想气体，满足理想气体状态方程，当气体的压强和体积不变时，其温度也不变，温度是物体分子平均动能的标志，当温度不变时，平均动能不变，分子个数是确定的，因此一定质量的理想气体总动能也不变，又因为理想气体不考虑分子力，不存在分子势能，理想气体的内能等于气体分子的总动能，所以内能也定不变，故D正确；
E．一定质量的理想气体，当温度升高时，分子平均动能增大，只有气体的体积同时增大，使分子的密集度减小，才能保持压强不变，故E正确。
故选CDE。
11．
【解析】
【详解】
[1]太阳向外辐射能量的功率为，而到达地球表面的仅占220亿分之一，则每年辐射到地球表面的太阳能：
[2]若每千克标准煤燃烧时产生的热量为，如果把辐射到地面上的太阳能的1%利用起来，每年能节约煤的质量
12．14m/s
【解析】
【详解】
(1)[1]14m/s（提示：风速达到14m/s后图线变为一条水平线，表示功率不再增大）
(2)[2] 在近似直线上取两点：（7，100）和（12，500），由两点式可得
13．(1)；(2)
【解析】
【详解】
（1）圆桶内的水经过照射后，内能增加
得
获得能量的功率
地球每分钟每平方厘米获得的能量
（2）太阳是以球形向外辐射能量的，其表面积
其中为地球到太阳的距离。以太阳为球心，以日地距离为半径作一个球面，在此球面的每平方米面积上接收到的太阳能功率（即射到大气顶层每平方米的太阳能功率）
太阳是向四面八方均匀辐射的，辐射功率
14．(1)；(2)
【解析】
【详解】
（1）叶片旋转所形成的圆面积为
时间内流过该圆面积的空气柱体积为
空气柱的质量为
空气柱的动能为
转化成的电能为
发电功率
（2）将已知数据代入可求得平均每天获得的电能为
15．56℃
【解析】
【详解】
热水器中水每天吸收的热量：
据可得，
即水温可升至56℃．
16．(1)20s (2)20m/s (3)12.6kg
【解析】
【详解】
(1)对汽车受力分析，由牛顿第二定律可得：
汽车匀加速能达到的最大速度：
汽车匀加速能持续的时间：
联立解得：
(2)汽车以最大速度行驶时，牵引力等于阻力，则汽车最大行驶速度：
(3)此车以最大速度行驶300km，发动机效率为50%，则：
解得：
17．建风能发电站比较合理
【解析】
【详解】
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．