人教版高中物理必修第三冊第十二章電能能量守恒定律12-4能源與可持續(xù)發(fā)展練習含答案

第十二章電能能量守恒定律4能源與可持續(xù)發(fā)展【基礎(chǔ)鞏固】1.(多選)下列做法能改善空氣質(zhì)量的是()A.以煤等燃料為主要生活燃料B.利用太陽能、風能和氫能等能源替代化石能源C.鼓勵私人購買和使用普通汽車D.用純電動汽車代替燃油公交車答案:BD2.市面上出售一種裝有太陽能電扇的帽子(如圖所示).在陽光的照射下,小電扇快速轉(zhuǎn)動,能給炎熱的夏季帶來一絲涼爽.該裝置的能量轉(zhuǎn)化情況是()A.太陽能→電能→機械能B.太陽能→機械能→電能C.電能→太陽能→機械能D.機械能→太陽能→電能答案:A3.如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端與墻相連,質(zhì)量m=2kg的木塊沿光滑水平面以v0=5m/s的初速度向左運動,當木塊壓縮彈簧后速度減為v=3m/s時,彈簧的彈性勢能是(不考慮空氣阻力)()A.9J B.16JC.25J D.32J答案:B4.(多選)如圖所示是新型“風光互補”景觀照明燈,它“頭頂”小風扇,“肩扛”光電池板,“腰挎”照明燈,“腳踩”蓄電池.下列說法正確的是()A.照明燈利用的風能屬于不可再生能源B.夜晚蓄電池放電,將化學能轉(zhuǎn)化為電能C.小風扇利用風力發(fā)電,將電能轉(zhuǎn)化為機械能D.太陽能為可再生能源,光電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能答案:BD5.圖示中的路燈為太陽能路燈,每只路燈的光伏電池板有效采光面積約0.3m2.晴天時電池板上每平方米每小時接收到的太陽輻射能約為3×106J.如果每天等效日照時間約為6h,光電池一天產(chǎn)生的電能可供30W的路燈工作8h.光電池的光電轉(zhuǎn)換效率約為()A.4.8% B.9.6%C.16% D.44%解析:已知每只路燈的有效采光面積S,每平米每小時接收太陽能E0,每天日照時間t,則每只路燈每天接收的太陽能E效=SE0t;光電池一天產(chǎn)生的電能可供P0=30W的路燈工作T0=8h,光電池的光電轉(zhuǎn)換率η=P0答案:C【拓展提高】6.2023年6月4日,神舟十五號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸,航天員全部安全順利出艙,神舟十五號載人飛行任務(wù)取得圓滿成功.下圖中飛船飛向天空,太陽能電池板展開,飛船兩翼的太陽能電池板是太陽能電池在太空領(lǐng)域的應(yīng)用.關(guān)于電源、電流與電路,以下說法正確的是()A.太陽能安全、清潔,是可供人類利用的一種新能源,但只能在太空中使用B.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負極搬運到正極,保持兩極之間有電壓C.電源是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,電路兩端有電壓,電路中就有電流D.某電池板不接負載時的電壓是0.8V,短路電流是0.04A,則內(nèi)阻為20Ω解析:只要能接收到太陽光就能使用太陽能,選項A錯誤;電源內(nèi)部的電流由負極流向正極,而電子的運動方向與電流方向相反,則在電源內(nèi)部把電子由正極搬運到負極,選項B錯誤;除電壓外,還需要滿足閉合回路才能產(chǎn)生電流,選項C錯誤;由題意,電動勢為0.8V,則內(nèi)阻r=EI=20Ω,選項D正確答案:D7.是否節(jié)能是衡量機器性能好壞的重要指標.有經(jīng)驗的柴油機維修師傅,不用任何儀器,只要將手伸到柴油機排氣管附近,去感受一下尾氣的溫度,就能夠判斷出這臺柴油機是否節(jié)能.關(guān)于尾氣的溫度跟柴油機是否節(jié)能之間的關(guān)系,下列判斷正確的是()A.尾氣的溫度越高,柴油機越節(jié)能B.尾氣的溫度越低,柴油機越節(jié)能C.尾氣的溫度高低與柴油機是否節(jié)能無關(guān)D.以上說法均不正確解析:氣體的內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為柴油機的機械能,柴油機使柴油在它的汽缸中燃燒,產(chǎn)生高溫高壓的氣體,是一個高溫熱源;而柴油機排氣管排出的尾氣是一個低溫熱源.根據(jù)能量守恒可知,這兩個熱源之間的能量差就是轉(zhuǎn)換的機械能,燃燒相同的燃料,要想輸出的機械能越多,尾氣的溫度就要越低,選項B正確.答案:B8.某地的平均風速為5m/s,已知空氣密度是1.2kg/m3.有一風車,風車葉片轉(zhuǎn)動時可形成半徑為12m的圓面.如果這個風車能將圓面內(nèi)10%的氣流動能轉(zhuǎn)化為電能,則該風車帶動的發(fā)電機功率是多大?解析:在t時間內(nèi)作用于風車葉片的氣流質(zhì)量m=πr2vρt,這些氣流的動能Ek=12mv2,轉(zhuǎn)化成的電能E=12mv2×10%,所以風車帶動發(fā)電機的功率為P=12πr2ρv3×10%,代入數(shù)據(jù)得P答案:3.4kW【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】9.某輛以蓄電池為驅(qū)動能源的環(huán)保汽車,總質(zhì)量m=3×103kg.當它在水平路面上以v=36km/h的速度勻速行駛時,驅(qū)動電動機的輸入電流I=50A,電壓U=300V.(1)求驅(qū)動電動機的輸入功率P電.(2)若驅(qū)動電動機能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進的機械功率P機,求汽車所受阻力與汽車重力的比值,g取10m/s2.(3)設(shè)想改用太陽能電池給該車供電,其他條件不變,求所需太陽能電池板的最小面積.已知太陽輻射的總功率P0=4×1026W,太陽到地球的距離r=1.5×1011m,太陽光傳播到達地面的過程中大約有30%的能量損耗,該車所用太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為15%.解析:(1)驅(qū)動電動機的輸入功率為P電=UI=1.5×104W.(2)由功率計算式得P機=Fv,汽車勻速運動,由平衡條件得F=Ff,由題意得P機=0.9P電,聯(lián)立解得Ff=0.汽車所受阻力與汽車重力