2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十二章電能能量守恒定律第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展作業(yè)含解析新人教版必修3

PAGEPAGE5第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．(多選)以下說法正確的是()A．煤、石油、自然氣等燃料的最初來源可追溯到太陽能B．汽油是一種清潔能源C．水能是可再生能源D．煤、石油等常規(guī)能源是取之不盡，用之不竭的【答案】AC【解析】煤、石油、自然氣等是動(dòng)植物轉(zhuǎn)化成的，其來源可追溯到太陽能，A正確；汽油燃燒會(huì)引起一些化合物的產(chǎn)生，導(dǎo)致有毒氣體的生成，B錯(cuò)誤；水能是可再生能源，C正確；煤、石油、自然氣等存量是有限的，是不行再生能源，D錯(cuò)誤．2．(多選)下列關(guān)于能量耗散的說法，正確的是()A．能量耗散使能的總量削減，違反了能量守恒定律B．能量耗散是指耗散在環(huán)境中的內(nèi)能再也不能被人類利用C．各種形式的能量向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，是能夠自動(dòng)全額發(fā)生的D．能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低【答案】BCD【解析】能量耗散是能量在轉(zhuǎn)化的過程中有一部分以內(nèi)能的形式被四周環(huán)境汲取，遵守能量守恒定律，但使得能量品質(zhì)降低，故A錯(cuò)誤，D正確；耗散的內(nèi)能無法再被利用，B正確；其他形式的能可以自發(fā)全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C正確．3．自行車、電動(dòng)自行車、一般汽車消耗的能量的分類是()①生物能②核能③電能④太陽能⑤化學(xué)能A．①④⑤ B．①③⑤C．①②③ D．①③④⑤【答案】B【解析】自行車須要人力，故須要消耗體內(nèi)的生物能；電動(dòng)車要充電，消耗電能；汽車要燃燒汽油，消耗化學(xué)能．故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．4．以下對(duì)能量轉(zhuǎn)化的說法中不正確的是()A．電風(fēng)扇把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B．電熱水壺?zé)闺娔苻D(zhuǎn)化為內(nèi)能C．燃?xì)鉄崴靼央娔苻D(zhuǎn)化為水的內(nèi)能D．舉重運(yùn)動(dòng)員把重物舉起來，體內(nèi)的一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能【答案】C【解析】電風(fēng)扇消耗電能使電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，則這個(gè)過程中是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故A正確；電熱水壺?zé)碾娔苻D(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，故B正確；燃?xì)鉄崴魇窍淖匀粴獾幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為水的熱能，是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，故C錯(cuò)誤；舉重運(yùn)動(dòng)員把重物舉起來，體內(nèi)的一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為杠鈴的重力勢(shì)能，D正確．本題選擇錯(cuò)誤的，故選C．5．關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是()A．在利用能源的過程中，能量在數(shù)量上并未削減B．由于自然界的能量守恒，所以不須要節(jié)約能源C．能量耗散說明能量在轉(zhuǎn)化過程中沒有方向性D．人類在不斷開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)建【答案】A【解析】自然界的能量守恒，但能源須要節(jié)約，能量在數(shù)量上并未削減，因?yàn)槟芰康霓D(zhuǎn)換有方向性，故A正確，B錯(cuò)誤；能量耗散說明能量在轉(zhuǎn)化過程中具有方向性，比如一杯熱水過段時(shí)間，熱量跑走啦，水冷了，所以轉(zhuǎn)化具有方向性，故C錯(cuò)誤；人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，但能量不能被創(chuàng)建，也不會(huì)消逝，故D錯(cuò)誤．6．動(dòng)車組列車進(jìn)站前的減速過程分為兩個(gè)階段進(jìn)行：第一階段來用“再生剎車”技術(shù)，速度從250km/h減至90km/h，這期間停止動(dòng)力供應(yīng)，列車依靠慣性接著前行，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；其次階段采納機(jī)械剎車，速度從90km/h起先不斷減小直至停止．假設(shè)軌道平面水平，則對(duì)剎車過程的第一階段，下列說法中正確的是()A．減小的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電能，即增加的電能等于減小的動(dòng)能B．減小的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電能，并且增加的電能小于減小的功能C．減小的動(dòng)能有一部分轉(zhuǎn)化為電能，即增加的電能小于減小的動(dòng)能D．該過程動(dòng)車組列損失的機(jī)械能等于增加的電能【答案】C【解析】第一階段減速過程中，由于速度變小，所以動(dòng)能變小，由于接著駛并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，故將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能．減小的動(dòng)能有一部分轉(zhuǎn)化為電能，另一部分轉(zhuǎn)化為阻力做功，即電能小于減小的動(dòng)能，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．7．下列說法正確的是()A．隨著科技的發(fā)展，永動(dòng)機(jī)是可以制成的B．太陽照耀到地球上的光能轉(zhuǎn)化成其他能量，但照耀到宇宙空間的能量都消逝了C．“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違反了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因而是不行能的D．有種“全自動(dòng)”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能始終走動(dòng)，說明能量可以憑空產(chǎn)生【答案】C【解析】永動(dòng)機(jī)是不消耗或少消耗能量，可以大量對(duì)外做功的裝置，違反能量守恒定律，A錯(cuò)誤．能量不行能憑空消逝，B錯(cuò)誤．能量也不行能憑空產(chǎn)生，C正確，D錯(cuò)誤．8．某地的平均風(fēng)速為5m/s，已知空氣密度是1.2kg/m3，有一風(fēng)車，它的車葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑為12m的圓面，假如這個(gè)風(fēng)車能將此圓內(nèi)10%的氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑒t該風(fēng)車帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)功率是多大？【答案】3.4kW【解析】首先可以求出在時(shí)間t內(nèi)作用于風(fēng)車的氣流質(zhì)量為m＝πr2vtρ，這些氣流的動(dòng)能為Ek＝eq\f(1,2)mv2故風(fēng)車帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的功率為P＝eq\f(10%Ek,t)＝eq\f(1,2)πr2ρv3×10%代入數(shù)據(jù)以后得P＝3.4kW．9．據(jù)《中國(guó)環(huán)境報(bào)》報(bào)道：從一份科技攻關(guān)課題探討結(jié)果顯示，我國(guó)酸雨區(qū)已占國(guó)土面積的40%以上，探討結(jié)果還表明，我國(guó)農(nóng)業(yè)每年因遭遇酸雨而造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)15億元．為了有效限制酸雨，目前國(guó)務(wù)院已批準(zhǔn)《酸雨限制區(qū)和二氧化硫污染限制區(qū)劃分方案》等法規(guī)．(1)在英國(guó)進(jìn)行的一項(xiàng)探討結(jié)果表明：高煙囪可有效地降低地面SO2濃度，在20世紀(jì)60～70年頭的10年間，由發(fā)電廠排放的SO2增加了35%，但由于建立高煙囪的結(jié)果，地面濃度降低了30%之多，請(qǐng)你從全球環(huán)境愛護(hù)的角度，分析這種做法是否可取？說明理由．(2)用傳統(tǒng)的煤、石油作燃料，其主要缺點(diǎn)是什么？與傳統(tǒng)的煤、石油作燃料相比，哪種物質(zhì)可以作為新能源？主要優(yōu)點(diǎn)是什么，缺點(diǎn)又是什么？【答案】(1)不行取，因?yàn)镾O2的排放總量并沒有削減，進(jìn)一步形成的酸雨仍會(huì)對(duì)全球造成危害．(2)見解析【解析】(1)削減酸雨的產(chǎn)生是要杜絕污染源，而不是建立高煙囪轉(zhuǎn)移污染，而杜絕酸雨的污染途徑一般有三個(gè)：一是對(duì)煤、石油等傳統(tǒng)能源進(jìn)行處理，使其在燃燒過程中不產(chǎn)生SO2；二是對(duì)污染物SO2進(jìn)行回收利用；三是開發(fā)新能源．(2)傳統(tǒng)燃料的主要缺點(diǎn)是：①煤、石油是不易再生的化工燃料，其資源是有限的；②燃燒后產(chǎn)生的SO2、NO2等嚴(yán)峻污染大氣，進(jìn)而形成酸雨；③燃燒后產(chǎn)生的CO2又會(huì)造成溫室效應(yīng)．與傳統(tǒng)的燃料相比，氫可以作為目前最志向的燃料，優(yōu)點(diǎn)：①H2可以用水作為原料來制取，取之不盡，用之不竭；②H2燃燒時(shí)放熱多，放出的熱量約為同質(zhì)量汽油的3倍；③氫燃料的最大優(yōu)點(diǎn)是燃燒產(chǎn)物為水，不易污染環(huán)境，還可循環(huán)運(yùn)用．缺點(diǎn)：氫能源的提取、開發(fā)和利用的技術(shù)獨(dú)創(chuàng)成為當(dāng)務(wù)之急．B組·實(shí)力提升10．抽水蓄能電站的工作原理是：在用電低谷時(shí)，電站利用電網(wǎng)多余電能把水抽到高處蓄水池中，到用電高峰時(shí)，再利用蓄水池中的水發(fā)電，浙江天荒坪抽水蓄能電站是亞洲第一大高山蓄能水電站，堪稱世紀(jì)之作．山頂水庫(kù)面積達(dá)2.8×105m2(水庫(kù)近似為長(zhǎng)方體)．已知上、下水庫(kù)落差H＝600m，如圖所示．蓄水后一個(gè)晝夜連續(xù)發(fā)電，山頂水庫(kù)水位降低30m，若水的重力勢(shì)能80%轉(zhuǎn)化為電能，水的密度為1.0×103kg/m3．則一個(gè)晝夜連續(xù)發(fā)電所產(chǎn)生的電能約為(gA．4×1010J B．4×1011JC．4×1012J D．4×1013J【答案】D【解析】一個(gè)晝夜能用于發(fā)電的水的體積V＝Sh＝2.8×105m2×30m＝8.4×106m3，水的總質(zhì)量m＝ρV，水的重力勢(shì)能Ep＝mgh′＝ρVgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H－\f(h,2)))，一個(gè)晝夜連續(xù)發(fā)電所產(chǎn)生的電能約為E＝Ep×80%，代入數(shù)據(jù)得E11．設(shè)計(jì)在風(fēng)力資源豐富的甘肅河西走廊西端的玉門建一個(gè)大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，其單機(jī)的額定功率為600kW．通過試驗(yàn)測(cè)得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率與風(fēng)速的關(guān)系曲線如圖所示．從圖示資料可知：當(dāng)平均風(fēng)速大于______m/s時(shí)就可以發(fā)電，當(dāng)平均風(fēng)速達(dá)到______m/s時(shí)達(dá)到額定功率．氣象資料顯示：河西走廊常年平均風(fēng)速為v＝12m/s，則一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的年發(fā)電量約為______kW·h．【答案】2144.64×106【解析】由題圖可知，橫坐標(biāo)為風(fēng)速、縱坐標(biāo)為功率，起點(diǎn)處縱坐標(biāo)為零，橫坐標(biāo)在2～3之間，所以當(dāng)平均風(fēng)速大于2m/s時(shí)，就有電功率輸出，就能發(fā)電．再由圖線可知，在風(fēng)速達(dá)到14m/s時(shí)，電功率穩(wěn)定，所以此時(shí)達(dá)到額定功率．風(fēng)速v＝12m/s時(shí)，對(duì)應(yīng)電功率為530kW，應(yīng)用W＝Pt公式，將數(shù)據(jù)代入求解整理可得W＝4.64×106kW·h．12．能源問題是當(dāng)前熱門話題，傳統(tǒng)的能源——煤和石油，由于儲(chǔ)量有限，有朝一日要被開采完，同時(shí)在運(yùn)用過程中也會(huì)帶來污染，找尋新的、無污染的能源是人們努力的方向，利用潮汐發(fā)電即為一例．如圖所示的是利用潮汐發(fā)電，左方為陸地和海灣，中間為大壩；其下有通道，水經(jīng)通道可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)．漲潮時(shí)，水進(jìn)入海灣，待內(nèi)外水面高度相同時(shí)，堵住通道，如圖甲．潮落至最低點(diǎn)時(shí)放水發(fā)電，如圖乙．待內(nèi)外水面高度相同時(shí)，再堵住通道，直到下次漲潮至最高點(diǎn)，又進(jìn)水發(fā)電，如圖丙．設(shè)海灣面積為5.0×107m2【答案】10