第5章 第2、3、4节 能源的利用方式　能量的转化与守恒　能源与环境 Word版含解析

第五章　第二节　第三节　第四节
A组·基础达标
1．水力发电站的电能最终来自于(　　)
A．太阳能 B．水的动能
C．水的势能 D．水的内能
【答案】A　【解析】地球上的水能、风能等，最终来自太阳．
2．(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．水能和风能是可再生能源
B．太阳能是一种清洁能源
C．沼气是一种新能源
D．核能对环境的污染比常规能源对环境的污染更大
【答案】ABC　【解析】水能和风能是“可再生能源”，A正确．太阳能是清洁能源，B正确．沼气是人们开发的新能源，C正确．核能对环境的污染比常规能源较小．
3．(多选)“能源分类相关图”如图所示，下列四组选项中，全部符合图中阴影部分的能源是(　　)
A．煤炭 B．太阳能
C．风能 D．核能
【答案】BC　【解析】同时具备太阳能、新能源及可再生能源三个条件的有B、C选项．
4．有一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应．一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的．只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10 kV～20 kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体．在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是(　　)
A．机械能转化为电能 B．内能转化为电能
C．光能转化为光能 D．化学能转化为电能
【答案】A　【解析】由题意，当对“压电陶瓷”电子元件挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，根据能量转化的关系可知，在挤压或拉伸的过程中，要消耗机械能对它做功，同时产生电能，所以该能量转化的过程为机械能转化为电能．则A正确，B、C、D错误．
5．下列说法正确的是(　　)
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的
D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
【答案】C　【解析】永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量对外做功的装置，违背了能量转化和守恒定律，A错误；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极少的一部分，但辐射到星际空间的能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，B错误；马和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物质能，C正确；所谓的“全自动”手表内部是有能量转化装置的，只有当人戴着手表活动时，才能不断补充能量，维持手表的运行，如果把表放在桌面上静置一段时间，它一定会停摆的，D错误．
6．下列对能的转化和守恒定律的认识错误的是(　　)
A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加
B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加
C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D．石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了
【答案】D　【解析】根据能量守恒定律得知，某种形式的能量减少，其他形式的能量一定增加；某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加，A、B正确；不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，违反了能量的转化和守恒定律，不可能制成，C正确；石子在运动和碰撞中机械能转化为了石子本身及周围物体的内能，能量并没有消失，故D错误．
7．自行车、电动自行车、普通汽车消耗的能量的分类是(　　)
①生物能　②核能　③电能　④太阳能　⑤化学能
A．①④⑤ B．①③⑤
C．①②③ D．①③④
【答案】B　【解析】自行车需要人力，故需要消耗体内的生物能；电动车要充电，消耗电能；汽车要燃烧汽油，消耗化学能．故B正确，A、C、D错误．
8．关于能量和能源，下列说法正确的是(　　)
A．在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少
B．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
C．能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性
D．人类在不断开发和利用新能源，所以能量可以被创造
【答案】A　【解析】自然界的能量守恒，但能源需要节约，能量在数量上并未减少，因为能量的转换有方向性，故A正确，B错误；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，热量跑走了，水冷了，所以转化具有方向性，故C错误；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错误．
B组·能力提升
9．足够长的传送带以v匀速传动，一质量为m的小物块A由静止轻放于传送带上，若小物块与传送带之间的动摩擦因数为μ，如图所示，当小物块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为(　　)
A．mv2 B．2mv2
C．mv2 D．mv2
【答案】D　【解析】物块A被放于传送带即刻做匀加速直线运动，加速度a＝＝μg，匀加速过程前进的距离x1＝＝，该时间内传送带前进的距离x2＝vt＝v·＝，所以物块相对传送带滑动的距离为Δx＝x2－x1＝，故产生的内能为Q＝μmg·Δx＝μmg·＝mv2，D正确．
10．“中国馆”世博中心和主题馆等主要场馆，太阳能的利用规模达到了历届世博会之最．总发电装机容量达到4.6×103 kW.设太阳能电池板的发电效率为18%，已知地球表面每平方米接收太阳能的平均辐射功率为1.353 kW，那么所使用的太阳能电池板的总面积为________m2.
【答案】1.9×104
【解析】设P＝4.6×103 kW，发电效率η＝18%，地球表面每平方米接收到太阳能的功率P0＝1.353 kW，则由题意得P＝P0×S×η代入数据，解得S≈1.9×104 m2.
11．水能是可再生能源，可持续地利用水能来发电，为人类提供“清洁”的能源．若一水力发电站水流的平均流量为Q(m3/s)，落差为h(m)，发电效率为η，则该电站全年的发电量(kW·h)约是多少？(g取10 m/s2，水的密度ρ＝1×103 kg/m3)
【答案】8.8×104ηQh (kW·h)
【解析】每秒钟水能转化为电能的能量为E＝ηQρgh，也就是发电功率，所以一年内的发电量
E′＝ηQh·ρgt＝ηQh×103×10×365×24 h
≈8.8×104ηQh(kW·h)．
12．风力发电作为一种无污染、低成本的电力产业，发展前景广阔，我国风力资源丰富，到2000年底，我国风力发电机的总装机容量已达264万千瓦．风力发电的原理是利用风推动叶轮转动，将风的动能转化为叶轮的动能，再将叶轮的动能转化为电能．
(1)设空气的密度为ρ，每个叶轮的长度为L，正对叶轮的水平风速为v，整个发电机的效率为η，那么每台发电机发出的电功率P为多大？
(2)我国研制的WD-646型风力发电机，每个叶轮L＝22 m，当风速达到15 m/s时，其输出电功率可达600 kW.求该风力发电机将风的动能转化为电能的总效率η.(空气的密度为1.29 kg/m3)
【答案】(1)πηρL2v3　(2)18%
【解析】(1)t时间内流过的空气质量
m＝ρSvt＝ρπL2vt
t时间内流过的空气动能
Ek＝mv2＝πρL2v3t
P＝＝πηρL2v3.
(2)由P＝πηρL2v3
得η＝×100%
＝×100%＝18%.
13．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，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．
如图所示的是利用潮汐发电，左方为陆地和海湾，中间为大坝；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时，堵住通道，如图甲．潮落至最低点时放水发电，如图乙．待内外水面高度相同时，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又进水发电，如图丙．设海湾面积为5.0×107 m2，高潮与低潮间高度差为3.0 m，海水每天涨潮2次，则一天内海水的平均功率为________MW.
【答案】100
【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＝1.5×1012 N，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＝1.0×108 W＝100 MW.