【2012 精品同步】沪科版物理选修3-3 第5章5.3知能优化训练

1．下列对能量耗散的理解正确的有(　　)
A．能量耗散说明能量在不断减少
B．能量耗散遵守能量守恒定律21世纪教育网
C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失
D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
解析：选BD.在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终会转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散．能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙的能量既没有减少，也没有消失，它只从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错误，B、D正确．
2．城市垃圾不断增多与什么因素有关(　　)
A．消费商品量不断增加
B．不良的生活习惯
C．一次性用品使用的限制
D．方便袋的使用
解析：选ABD.随着工业发展，商品消费量增多，城市垃圾也不断增多，此外B、D也是垃圾增多的原因．
3．近两年，国家加大了农村沼气建设的投入力度．沼气是农作物秸秆、畜禽粪便等有机物经发酵后所产生的甲烷等气体．下列说法不符合沼气特点的是(　　)
A．是一种清洁能源，燃烧效率高
B．不可再生
C．能保护和改善生态环境、实现可持续发展
D．来源广泛
解析：选B.沼气的原料是可以从自然界中源源不断地获得的，是可再生的．
4．太阳向地球表面每平方米辐射光能的功率为1.4 kW，如今利用凹面镜制成太阳灶烧水，使20 ℃，5 kg的水在20 min内沸腾，此太阳灶中凹镜受光照面积的直径最少应该多大？(不计能量损失)
解析：使水沸腾需要的能量为
Q＝cm·Δt＝4.2×103×5×80 J＝1.68×106 J
吸收太阳光的能量为
Q′＝PS·t＝
由Q＝Q′得：d＝ m≈1.13 m.
答案：1.13 m[来源:21世纪教育网]
一、选择题
1．下列关于能量耗散的说法，正确的是(　　)
A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律
B．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用
C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的
D．能量耗散导致能量品质的降低
解析：选BCD.能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，故A错，D对；耗散的内能无法再被利用，B项对；其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，C项对；故选B、C、D.21世纪教育网21世纪教育网
2．关于能源的开发和节约，你认为下列哪些观点是错误的(　　)
A．常规能源是有限的，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，担心能源枯竭是一种杞人忧天的表现
C．能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响
D．通过核聚变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径
解析：选B.能源与环境保护是互相制约的，要尽量节约常规能源的使用，大力开发新能源．21世纪教育网
3．节约能源、保护环境，下列做法或现象中需要改进的是(　　)
A．及时关掉未关紧的水龙头，尽量做到一水多用
B．将废纸、矿泉水瓶等送到废品收购站
C．养成人走灯灭的习惯，利用垃圾焚烧发电
D．汽车排出黑色的尾气
答案：CD
4．某同学决定利用身边的材料制作一个简易的太阳能热水器，容器壁的其中两个面用玻璃板替代，以利阳光射入，其设计结构如图5－2－2所示．为了更有效地利用太阳能，提高热水温度，下列措施中不合理的是(　　)
21世纪教育网
图5－2－2
A．容器容积一定时，增大日光入射的有效面积
B．尽量使有效采光面与太阳光垂直
C．将除玻璃板之外的内壁涂黑
D．将除玻璃板之外的内壁涂上一层反射面
解析：选D.若将除玻璃板之外的内壁涂上一层反射面，则不利于对阳光的吸收，应涂成黑色，因为黑色的吸热效果较好．
5．作为新型燃料，从环保角度来看氢气具有的突出优点是(　　)
A．在自然界里存在氢气
B．氢气轻，便于携带
C．燃烧氢气污染小
D．氢气燃烧发热量高
解析：选C.作为新能源，氢的优点是发热量高，燃烧后生成物是水，所以仅从环保角度讲，应选C.
6．下列能源中，哪些属于不污染环境且不需要开采费用的新能源(　　)
A．太阳能 B．核能
C．风能 D．沼气
解析：选AC.目前，人类应用较多的能源是煤、石油、天然气等常规能源，正在大力发展的新能源有核能、太阳能、风能、沼气等．太阳能和风能都是无污染、不需要开采费用的能源，而且取之不尽，用之不竭．该题的正确选项为A、C.
7．抽水蓄能电站可以在用电低谷时，将电网中多余的电能转化为水的重力势能；在用电高峰时，再将水的重力势能转化为电能输回电网．假定多余电能为5×104kW·h，这部分多余的电能经储存再回到电网过程中将损失44%，则此蓄能电站能给电网补充的电能为(　　)
A．2.2×104kW·h B．2.8×104kW·h
C．3.5×104kW·h D．5×104kW·h
解析：选B.由题意可知，这部分电能在转化过程中要损失44%，则剩余部分为5×104×(1－44%)＝2.8×104kW·h.[来源:21世纪教育网]
二、非选择题
8．说明下列能源利用方式中的能量转化过程：
(1)水力发电：________；
(2)电动水泵抽水：________；
(3)柴油机牵引列车前进：________；21世纪教育网
(4)火箭发射人造卫星：________.
解析：水力发电是将水的机械能转化为电能．电动水泵抽水是将电能转化为水的势能．柴油机牵引列车前进是将柴油的化学能转化为内能，再转化为列车的机械能．火箭发射人造卫星是燃料的化学能转化为卫星的机械能．
答案：见解析
9．能源问题是当前热门话题，传统的能源——煤和石油，由于储量有限，有朝一日要被开采完毕，同时在使用过程中也会带来污染，寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向，利用潮汐发电即为一例．
下图表示的是利用潮汐发电，左方为陆地和海湾，中间为水坝；其下有通道，水经通道可带动发电机．涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道如图5－2－3甲；潮落至最低点时放水发电，如图乙；待内外水面高度相同，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又放水发电，如图丙．设海湾面积为5.0×107m2，高潮与低潮间高度差为3.0 m，则一天内流水的平均功率为________MW.
图5－2－3
解析：潮汐发电其实质就是将海水的重力势能转化为电能．每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的重力为mg＝ρShg＝1.0×103×5.0×107×3×10 N＝1.5×1012N，其重心高度变化为h＝1.5 m.
一天内海水两进两出，故水流功率为
P＝＝W
≈1.0×108W＝100 MW.
答案：100
10．1996年清华大学和香港大学的学生合作研制太阳能汽车，该车是利用太阳能电池将所接受到的太阳光能转化为电能以提供给电动机来驱动汽车的．[来源:21世纪教育网]
已知车上太阳能电池接受太阳光能的面板面积为S＝8 m2，正对太阳时能产生U＝120 V的电压，并对车上电动机提供I＝10 A的电流，电动机的直流电阻为R＝4 Ω，而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为P0＝1.0×103W/m2.
(1)该车的太阳能电池转化太阳光能的效率η1等于多少？电池对电动机供电的效率η2等于多少？
(2)若太阳的总辐射功率为P＝3.9×1026W，且太阳光在穿过太空及地球表面大气层达到地面处时，沿途有β＝28%的能量损耗，则据此可算出太阳到地球的距离r等于多少？
解析：(1)η1＝UI/(P0S)＝(120×10)/(1.0×103×8)＝15%，η2＝(UI－I2R)/(UI)＝(120×10－102×4)/(120×10)≈66.7%.
(2)由公式4πr2P0＝(1－β)P，[来源:21世纪教育网]
可解得r＝
＝ m
≈1.5×1011m.
答案：(1)15%　66.7%　(2)1.5×1011m