新教材2024高中物理第十二章电能能量守恒定律12.4能源与可持续发展同步测试新人教版必修第三册

第十二章电能能量守恒定律4能源与可持续发展【基础巩固】1.(多选)下列做法能改善空气质量的是()A.以煤等燃料为主要生活燃料B.利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源C.激励私人购买和运用一般汽车D.用纯电动汽车代替燃油公交车答案:BD2.某市新开通的301路公交车,运用的燃料主要成分是甲烷,甲烷燃烧供应公交车所需的能量.关于上述能量转化,下列说法正确的是 ()A.电能转化为机械能B.风能转化为机械能C.光能转化为机械能D.化学能转化为机械能答案:D3.“风光互补路灯”系统在有阳光时通过太阳能电池板发电,有风时通过风力发电机发电,二者皆具备时则同时发电,并将电能输至蓄电池储存起来,供路灯照明运用.该系统 ()A.只可以实现风能转化为电能B.只可以实现太阳能转化为电能C.可以实现电能转化为风能D.可以同时实现风能、太阳能转化为电能答案:D4.如图所示,轻质弹簧一端与墙相连,质量m=2kg的木块沿光滑水平面以v0=5m/s的初速度向左运动,当木块压缩弹簧后速度减为v=3m/s时,弹簧的弹性势能是(不考虑空气阻力) ()A.9J B.16JC.25J D.32J答案:B5.一个盛有水的袋子如图所示,某人从侧面缓慢推袋子使它变形至如图实线所示位置,则此过程中袋子和水的重心将 ()A.渐渐上升B.渐渐降低C.先降低再上升D.始终不变答案:A6.(多选)二氧化碳对长波热辐射有剧烈的汲取作用,地球表面发出的长波热辐射到大气以后被二氧化碳截获,最终使大气升温,大气中的二氧化碳和暖房的玻璃一样,只让太阳的热辐射进来,却不让大气中的长波热辐射出去,二氧化碳的这种效应叫温室效应.这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点.依据这种观点,下列说法成立的是 ()A.在地球形成的早期,火山活动频繁,排出了大量的二氧化碳气体,当时地球的气温很高B.二氧化碳是空气的组成成分,人们可以放心大胆地运用煤、石油、自然气等化石能源,化石能源不会对环境造成任何影响C.由于工业的发展和人类的活动,二氧化碳在空气中的含量增多,地球上的气温上升D.气候变暖的缘由是工业用电和生活用电的急剧增加答案:AC7.(2024·广东肇庆)图示中的路灯为太阳能路灯,每只路灯的光伏电池板有效采光面积约0.3m2.晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为3×106J.假如每天等效日照时间约为6h,光电池一天产生的电能可供30W的路灯工作8h.光电池的光电转换效率约为 ()A.4.8% B.9.6%C.16% D.44%解析:已知每只路灯的有效采光面积S,每平米每小时接收太阳能E0,每天日照时间t,则每只路灯每天接收的太阳能E效=SE0t;光电池一天产生的电能可供P0=30W的路灯工作T0=8h,光电池的光电转换率η=P0答案:C【拓展提高】8.为了探究能量的转化与守恒,小明将小铁块绑在橡皮筋中部,并将橡皮筋穿入铁罐,两端分别固定在罐盖和罐底上,如图甲所示.如图乙所示,让该装置从不太陡的斜面上A处滚下,到斜面上B处停下,发觉橡皮筋被卷紧了,接着铁罐尽然能从B处自动滚了上去.下列关于该装置能量转化的推断正确的是 ()甲乙A.从A处滚到B处,主要是重力势能转化为动能B.从A处滚到B处,主要是弹性势能转化为动能C.从B处滚到最高处,主要是动能转化为重力势能D.从B处滚到最高处,主要是弹性势能转化为重力势能解析:从A处滚到B处,主要是重力势能转化为弹性势能;从B处滚到最高处,主要是弹性势能转化为重力势能,选项D正确.答案:D9.是否节能是衡量机器性能好坏的重要指标.有阅历的柴油机修理师傅,不用任何仪器,只要将手伸到柴油机排气管旁边,去感觉一下尾气的温度,就能够推断出这台柴油机是否节能.关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系,下列推断正确的是 ()A.尾气的温度越高,柴油机越节能B.尾气的温度越低,柴油机越节能C.尾气的温度凹凸与柴油机是否节能无关D.以上说法均不正确解析:气体的内能不行能完全转化为柴油机的机械能,柴油机使柴油在它的汽缸中燃烧,产生高温高压的气体,是一个高温热源;而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源.依据能量守恒可知,这两个热源之间的能量差就是转换的机械能,燃烧相同的燃料,要想输出的机械能越多,尾气的温度就要越低,选项B正确.答案:B10.如图所示,轻质弹簧长为l,竖直固定在地面上,质量为m的小球,在离地面高度为h处,由静止起先下落,正好落在弹簧上,使弹簧的最大压缩量为x.在下落过程中,小球受到的空气阻力恒为F阻,则弹簧在最短时,具有的弹性势能为 ()A.(mg-F阻)(h-l+x)B.mg(h-l+x)-F阻(h-l)C.mgh-F阻(h-l)D.mg(l-x)+F阻(h-l+x)解析:对整个过程由能量守恒有mgh=mg(l-x)+ΔEp+F阻(h-l+x),解得ΔEp=(mg-F阻)·(h-l+x),选项A正确.答案:A11.某地的平均风速为5m/s,已知空气密度是1.2kg/m3.有一风车,风车叶片转动时可形成半径为12m的圆面.假如这个风车能将圆面内10%的气流淌能转化为电能,则该风车带动的发电机功率是多大?解析:在t时间内作用于风车叶片的气流质量m=πr2vρt,这些气流的动能Ek=12mv2,转化成的电能E=12mv2×10%,所以风车带动发电机的功率为P=12πr2ρv3×10%,代入数据得P答案:3.4kW

【挑战创新】12.某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车,总质量m=3×103kg.当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时,驱动电动机的输入电流I=50A,电压U=300V.(1)求驱动电动机的输入功率P电.(2)若驱动电动机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机,求汽车所受阻力与汽车重力的比值,g取10m/s2.(3)设想改用太阳能电池给该车供电,其他条件不变,求所需太阳能电池板的最小面积.已知太阳辐射的总功率P0=4×1026W,太阳到地球的距离r=1.5×1011m,太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗,该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%.解析:(1)驱动电动机的输入功率为P电=UI=1.5×104W.(2)由功率计算式得P机=Fv,汽车匀速运动,由平衡条件得F=Ff,由题