2025版新教材高中物理核心素養(yǎng)提升12電能能量守恒定律新人教版必修第三冊

eq\a\vs4\al(核)eq\a\vs4\al(心)eq\a\vs4\al(素)eq\a\vs4\al(養(yǎng))eq\a\vs4\al(提)eq\a\vs4\al(升)情境1太陽能節(jié)能燈——科學(xué)看法與責(zé)任1.如圖所示是一種太陽能草坪節(jié)能燈，太陽能電池板供一只“10V9W”的電子節(jié)能燈工作，若太陽能電池板接收太陽能的有效面積為0.3m2，平均1小時得到的太陽輻射能為4×105J，太陽光平均一天按8小時計算，恰好可以供電子節(jié)能燈工作10小時．問：(結(jié)果保留整數(shù))(1)太陽能節(jié)能燈的能量轉(zhuǎn)化狀況；(2)太陽能電池板單位面積上接收太陽能的功率大約是多少？(3)太陽能節(jié)能燈利用太陽能的效率大約是多少？情境2風(fēng)力發(fā)電——科學(xué)看法與責(zé)任2.風(fēng)力是清潔能源，我國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)走在世界的前列．如圖所示為某公司獨立研發(fā)并制造的SL5000風(fēng)力發(fā)電機，單機設(shè)計功率為5000kW，葉片長度為64m，已知空氣的密度為1.29kg/m3，假如該風(fēng)力發(fā)電機利用風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率約為20%，則該風(fēng)力發(fā)電機正常工作時，風(fēng)速值應(yīng)接近()A．8m/s B．10m/sC．15m/s D．20m/s情境3試驗器材的選取及電路設(shè)計——科學(xué)探究3.測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，除待測電池、開關(guān)、導(dǎo)線外，還有下列器材可供選用：A．電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻約1Ω)；B．電壓表(量程0～2V，內(nèi)阻約10kΩ)；C．電壓表(量程0～15V，內(nèi)阻約60kΩ)；D．滑動變阻器R1(0～10Ω，2A)；E．滑動變阻器R2(0～100Ω，1A).(1)為了使測量結(jié)果盡量精確，電壓表應(yīng)選用________，滑動變阻器應(yīng)選用________．(均填儀器的字母代號)(2)請在線框內(nèi)畫出測量電源電動勢和內(nèi)阻的電路原理圖．Ｋ(3)閉合開關(guān)S，調(diào)整滑動變阻器的滑片，測出多組U、I值，記入表格中．U/V1.411.351.301.251.21I/A0.090.200.300.400.49依據(jù)表中的試驗數(shù)據(jù)在圖中作出I-U圖像，由圖像可得出該干電池的電動勢為________V，內(nèi)阻為________Ω.(4)某同學(xué)對某次試驗進行了誤差分析，發(fā)覺在給出的直角坐標系中描點連線的過程中，方格紙的利用率較低，這可能會帶來________(填“偶然”或“系統(tǒng)”)誤差；本試驗所采納的試驗電路中，由于電壓表分流，試驗測出的電動勢________(填“大于”“等于”或“小于”)真實值．情境4測量質(zhì)量的儀器——科學(xué)探究4.[2024·福建龍巖聯(lián)考]愛好學(xué)習(xí)小組將電壓表改裝成測量物體質(zhì)量的儀器，如圖甲所示．所用試驗器材有：直流電源：電動勢為E，內(nèi)阻為r；志向電壓表V：量程0～3V；滑動變阻器R：規(guī)格0～5Ω；豎直固定的粗細勻稱的直電阻絲R0：總長為1cm，總阻值為9Ω；豎直絕緣彈簧：下端固定于水平地面，上端固定秤盤，彈簧上固定一水平導(dǎo)體桿，導(dǎo)體桿右端點P與直電阻絲R0接觸良好且無摩擦；開關(guān)S以及導(dǎo)線若干．試驗步驟如下：(1)秤盤中未放被測物前，將導(dǎo)體桿右端點P置于直電阻絲R0上端a處，秤盤處于靜止?fàn)顟B(tài)．(2)直流電源的U-I圖像如圖乙所示，則電源電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(3)在彈簧的彈性限度內(nèi)，在秤盤中輕輕放入被測物，待秤盤靜止平衡后，導(dǎo)體桿右端點P正好處于直電阻絲R0下端b處，要使此時電壓表達到滿偏，則滑動變阻器R接入電路的阻值為________Ω.已知彈簧的勁度系數(shù)k＝9.8×103N/m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.8m/s2，則被測物的質(zhì)量m＝________kg.由此在電壓表的刻度盤上標示相應(yīng)的質(zhì)量數(shù)值，即將該電壓表改裝成了測量物體質(zhì)量的儀器，則質(zhì)量刻度是________(填“勻稱”或“非勻稱”)的.(4)直流電源運用較長時間后，電動勢E減小，內(nèi)阻r增大．在此狀況下，被測物體質(zhì)量的測量值與真實值相比________(填“偏大”“偏小”或“相同”).核心素養(yǎng)提升1．答案：(1)見解析(2)370W(3)10%解析：(1)能量轉(zhuǎn)化：太陽能→電能→光能(熱能).(2)太陽能電池板單位面積上接收太陽能的功率：P＝eq\f(4×105,0.3×1×3600)W≈370W．(3)節(jié)能燈利用太陽能的效率：η＝eq\f(9×10×3600,4×105×8)×100%＝10%.2．答案：C解析：以葉片長l＝64m為半徑的圓面積S＝πl(wèi)2，在時間t內(nèi)通過葉片所在圓區(qū)域的空氣柱長度x＝vt，該柱形體積內(nèi)風(fēng)的動能為Ek＝eq\f(1,2)ρSxv2＝eq\f(1,2)pπl(wèi)2v3t，功率公式P＝eq\f(ηEk,t)，則該風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的電功率P的數(shù)學(xué)表達式為P＝eq\f(1,2)ηρπl(wèi)2v3，代入數(shù)據(jù)得v≈14.4m/s，故C正確．3．答案：(1)BD(2)如圖所示(3)如圖所示1.45(1.43～1.47)0.50(0.48～0.52)(4)偶然小于解析：(1)一節(jié)干電池電動勢約為1.5V，所以量程為0～2V的電壓表適合，為便利操作，在平安的狀況下滑動變阻器選最大阻值較小的，故選D.(2)電路原理圖如圖所示．(3)作出圖像如圖所示．E為圖線與U軸交點的橫坐標，大小為1.45V，r為斜率倒數(shù)的肯定值，則r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|＝eq\f(1.45－1.15,0.60)Ω＝0.50Ω.(4)坐標紙利用率低會引起偶然誤差；本試驗測量的電動勢E測＝eq\f(RV,RV＋r)E真，測量值比真實值偏?。?．答案：(2)4.01.0(3)210勻稱(4)偏小解析：(2)由于U-I圖線與縱軸交點表示電源電動勢，圖線斜率表示內(nèi)阻，可得E＝4V，r＝1Ω.(3)電壓表達到滿偏Ug時，設(shè)滑動變阻器R接入電路的阻值為Rx可得eq\f(Ug,R0)＝eq\f(E,R0＋r＋Rx)，解得Rx＝2Ω.由平衡條件可得kl＝mg，解得m＝10kg.因為電壓表示數(shù)與彈簧形變量成正比，