《第6章 能源与可持续发展》试卷及答案-高中物理必修 第三册-沪教版-2024-2025学年

《第6章能源与可持续发展》试卷(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、下列选项中不属于可再生能源的是：A、太阳能B、风能C、石油D、水能2、关于可持续发展战略，下列哪种说法是错误的：A、实现经济、社会、环境的协调发展B、保障和改善民生C、加强国际间的能源合作D、重点发展高污染、高耗能产业3、在能源转换过程中，热机的效率最高可以达到多少？A、100%B、50%C、75%D、热机的效率受限于卡诺定理，最高效率为1-T2/T1，其中T1为热源温度，T2为冷却剂温度。因此，选项中并没有直接给出正确答案，但根据卡诺定理，热机的效率不可能达到100%，排除A选项；同样，75%的效率也不符合卡诺定理的极限，排除C选项；50%的效率虽然可能接近实际，但不是理论上的最高效率。因此，选择D选项。4、下列哪种能源属于可再生能源？A、石油B、天然气C、水能D、煤炭5、下列能源中，属于可再生能源的是（）A、煤炭B、核能C、风能D、石油6、太阳能电池板将太阳能转化为电能，这一过程主要利用了太阳能的（）A、热效应B、化学效应C、光电效应D、热核反应7、关于能源与可持续发展，以下哪项说法是不正确的？A、太阳能在地球上的资源是取之不尽、用之不竭的。B、核能的利用可以大大减少化石能源的消费。C、风能、水能等清洁能源在可持续发展中具有重要作用。D、能源消耗与经济发展水平成正比，经济发展速度越快，能源消耗越多。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、以下属于可再生能源的是（）。A.太阳能B.石油C.风能D.核能2、为了实现可持续发展目标，我们需要在能源开发与利用中采取哪些措施？（）A.大力开发利用非可再生能源B.改进化石能源的开采技术，提高开采效率C.加强能源节约教育，提倡高效用能D.发展核能和可再生能源，减少对化石能源的依赖3、下列关于能源与可持续发展的说法中，正确的是（）A.可再生能源的储量是不变的，因此其不会耗尽B.能源转换效率越高，浪费的能量越少，对可持续发展更加有利C.化石燃料的燃烧是地球上学不到能量转化的形式D.能源可持续发展需要平衡能源的消耗和能源的再生三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题1.请根据以下材料，分析我国在能源可持续发展方面所采取的措施及其意义。材料一：近年来，我国政府大力推动能源结构调整，积极发展清洁能源，如风能、太阳能等。材料二：我国政府实施能源消费总量和强度“双控”制度，即控制能源消费总量和单位GDP能耗强度。材料三：我国政府加大对能源科技创新的支持力度，提高能源利用效率。第二题题目：阅读材料，并回答问题。材料：随着全球能源需求的增长和环境问题的日益严峻，能源利用与环境保护成为近些年的重要议题。自然界蕴藏丰富的能源种类，包括化石能源、核能和可再生能源等。我国近年来大力发展清洁能源，特别是太阳能和风能的开发利用取得了显著成效，但目前所面临的挑战仍然很多。问题：1.对照材料内容，列举出两种属于可再生能源的例子，并解释为什么这些能源是可再生的。2.分析利用可再生能源的益处和面临的挑战。3.结合你对能源节约与环保的理解，提出两条日常生活中的可操作性建议。第三题描述：1.该电池具有较高的能量密度，可以在短时间内储存和释放大量电能。2.电池的材料采用可再生能源，对环境影响较小。3.电池在充放电过程中存在能量损失，最高转换效率为90%。4.电池在充放电过程中，容量衰减较慢，使用寿命较长。请回答以下问题：（1）试分析目前该电池的优缺点；（2）针对描述中的四个方面，提出改进方案，以提高电池的性能。第四题题目：某城市计划利用太阳能热水器为居民提供热水。已知太阳能热水器的效率为40%，每户居民每天需要的热水量为150kg，水温从初始的25℃升高到55℃所需的热量为4.2×10^6J/kg·℃。请计算：（1）每户居民每天需要多少太阳能才能满足热水需求？（2）若该太阳能热水器的面积为2m2，光照时间为8小时，每小时光照强度为1.2×105J/(s·m^2)，估算该太阳能热水器每天能收集多少太阳能？第五题题目描述：我国新能源汽车逐渐普及，电动汽车作为新能源汽车的一种，使用电能作为动力源，可以有效减少对化石能源的依赖，具有重要的推动可持续发展的意义。请结合所学知识回答以下问题：1.电动汽车的核心组件是电动机，电动机主要工作原理是什么？2.电动汽车的能量来源有哪些？比较电动汽车与燃油汽车在能源消耗方面的差异。3.提出两种以上的促进电动汽车发展的措施。《第6章能源与可持续发展》试卷及答案一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、下列选项中不属于可再生能源的是：A、太阳能B、风能C、石油D、水能答案：C解析：石油属于化石燃料，是不可再生能源，而太阳能、风能和水能都是从自然界中能够持续获得且不会耗尽的能源，属于可再生能源。2、关于可持续发展战略，下列哪种说法是错误的：A、实现经济、社会、环境的协调发展B、保障和改善民生C、加强国际间的能源合作D、重点发展高污染、高耗能产业答案：D解析：可持续发展战略强调的是经济、社会和环境的协调发展，关注民生改善和资源合理利用。选项D提到重点发展高污染、高耗能产业，这与可持续发展战略的核心理念相违背，因此是错误的。3、在能源转换过程中，热机的效率最高可以达到多少？A、100%B、50%C、75%D、热机的效率受限于卡诺定理，最高效率为1-T2/T1，其中T1为热源温度，T2为冷却剂温度。因此，选项中并没有直接给出正确答案，但根据卡诺定理，热机的效率不可能达到100%，排除A选项；同样，75%的效率也不符合卡诺定理的极限，排除C选项；50%的效率虽然可能接近实际，但不是理论上的最高效率。因此，选择D选项。答案：D解析：本题考查了热机效率的概念和卡诺定理。热机的效率是指热机将吸收的热量转化为机械能的比例。根据卡诺定理，热机的效率受到热源温度和冷却剂温度的限制，最高效率为1-T2/T1。因此，选项D正确。4、下列哪种能源属于可再生能源？A、石油B、天然气C、水能D、煤炭答案：C解析：本题考查了可再生能源和不可再生能源的区别。可再生能源是指可以自然再生或人类活动可以再生的能源，如太阳能、风能、水能等。不可再生能源是指一旦消耗就无法再生的能源，如石油、天然气、煤炭等。选项A、B和D都属于不可再生能源，而选项C水能可以通过水循环不断再生，因此属于可再生能源。所以，正确答案是C。5、下列能源中，属于可再生能源的是（）A、煤炭B、核能C、风能D、石油答案：C解析：可再生能源是指在自然条件下可以持续生成或恢复的能源，具有持续性和再生性。煤炭、核能、石油都是非可再生能源，用完就不能再生；而风能来自于自然界的风力，风力是可再生的，因此风能属于可再生能源。6、太阳能电池板将太阳能转化为电能，这一过程主要利用了太阳能的（）A、热效应B、化学效应C、光电效应D、热核反应答案：C解析：太阳能电池板通过光电效应将光能直接转换为电能。光电效应是指光照射到金属表面时，可以使其释放电子的现象。因此，太阳能电池板主要利用了太阳能的光电效应。7、关于能源与可持续发展，以下哪项说法是不正确的？A、太阳能在地球上的资源是取之不尽、用之不竭的。B、核能的利用可以大大减少化石能源的消费。C、风能、水能等清洁能源在可持续发展中具有重要作用。D、能源消耗与经济发展水平成正比，经济发展速度越快，能源消耗越多。答案：D解析：在可持续发展的过程中，虽然经济发展与能源消耗有一定的相关性，但在现代社会中，科技进步可以显著提高能源利用效率，降低能源消耗。因此，不可以说能源消耗与经济发展速度成正比。其他选项中，太阳能、核能、风能、水能都是可持续发展的清洁能源，具有重要的利用价值。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、以下属于可再生能源的是（）。A.太阳能B.石油C.风能D.核能答案：A、C解析：可再生能源是指可以持续利用、不会随使用而枯竭的一类能源。太阳能和风能属于这种能源，它们在自然界中持续不断地得到补充。而石油（化石燃料）和核能（绝大部分核能燃料需要通过一系列过程从天然矿石中提取）不属于可再生能源。2、为了实现可持续发展目标，我们需要在能源开发与利用中采取哪些措施？（）A.大力开发利用非可再生能源B.改进化石能源的开采技术，提高开采效率C.加强能源节约教育，提倡高效用能D.发展核能和可再生能源，减少对化石能源的依赖答案：B、C、D解析：可持续发展目标强调的是可持续的能源开发和利用方式，即既要满足当前的需求，又要考虑未来人类的需求。因此，正确做法是提高化石能源的利用效率、提倡能源节约、开发非化石能源以减少对化石能源的依赖。大力开发非可再生能源并不符合可持续发展的原则，因为这部分资源一旦开采殆尽，将不可再生。3、下列关于能源与可持续发展的说法中，正确的是（）A.可再生能源的储量是不变的，因此其不会耗尽B.能源转换效率越高，浪费的能量越少，对可持续发展更加有利C.化石燃料的燃烧是地球上学不到能量转化的形式D.能源可持续发展需要平衡能源的消耗和能源的再生答案：BD解析：A选项错误，因为虽然可再生能源是可再生的，但在不可控的人为消耗下，其储量有可能耗尽。B选项正确，能源转换效率越高，意味着能源使用者可以更高效地利用能源，减少能量的浪费，有利于可持续发展。C选项错误，化石燃料的燃烧也是一种能量转化为其他形式的例子，比如将化学能转化为热能和机械能。D选项正确，能源可持续发展需要平衡能源的消耗和能源的再生，以保持生态系统的平衡和能源的长期稳定供应。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题1.请根据以下材料，分析我国在能源可持续发展方面所采取的措施及其意义。材料一：近年来，我国政府大力推动能源结构调整，积极发展清洁能源，如风能、太阳能等。材料二：我国政府实施能源消费总量和强度“双控”制度，即控制能源消费总量和单位GDP能耗强度。材料三：我国政府加大对能源科技创新的支持力度，提高能源利用效率。答案：（1）我国在能源可持续发展方面采取的措施有：①发展清洁能源，如风能、太阳能等；②实施能源消费总量和强度“双控”制度；③加大对能源科技创新的支持力度，提高能源利用效率。（2）这些措施的意义：①有利于优化我国能源结构，减少对传统化石能源的依赖，降低环境污染；②有助于实现能源消费总量和强度“双控”目标，提高能源利用效率；③推动能源科技创新，提高我国能源产业的国际竞争力。解析：本题目要求分析我国在能源可持续发展方面所采取的措施及其意义。首先，根据材料一、二、三，总结出我国在能源可持续发展方面采取的措施；其次，针对这些措施，分析其在优化能源结构、提高能源利用效率、推动能源科技创新等方面的意义。解答过程要条理清晰，逻辑严密。第二题题目：阅读材料，并回答问题。材料：随着全球能源需求的增长和环境问题的日益严峻，能源利用与环境保护成为近些年的重要议题。自然界蕴藏丰富的能源种类，包括化石能源、核能和可再生能源等。我国近年来大力发展清洁能源，特别是太阳能和风能的开发利用取得了显著成效，但目前所面临的挑战仍然很多。问题：1.对照材料内容，列举出两种属于可再生能源的例子，并解释为什么这些能源是可再生的。2.分析利用可再生能源的益处和面临的挑战。3.结合你对能源节约与环保的理解，提出两条日常生活中的可操作性建议。答案与解析：1.列举可再生能源的例子及其可再生性：太阳能：太阳是一个巨大的能源库，太阳每秒钟产生的能量约有4×10^24焦耳，这些能量的产生源自于氢核聚变反应，这个过程发生在太阳的核心，持续数亿年的时间。由于太阳能资源是取之不尽、用之不竭的，因此，太阳能是一种可再生能源。地球上的夜晚、阴云天气可能存在一定的能量消耗，但这不会使得太阳能源失去其再生性。根据能源可用性的时间范围分类，太阳能属于短期可再生资源，但考虑整个地球存在的时间尺度，它不应归类为非可再生资源。风能：风能来源于太阳辐射不均匀加热地球表面，导致局部空气流动产生气压差形成风。通过风力发电的发电机组可以将风能转化为电能，风能可以源源不断地从自然界获得，只要有风存在，就能够源源不断地转化为电能，因此，风能也是一种可再生的能源类型。2.分析利用可再生能源的益处和面临的挑战：益处：环境友好：相较化石燃料，可再生能源如风能和太阳能不会直接排放二氧化硫、二氧化碳等污染物，对减缓全球变暖和空气污染具有重要作用。资源广泛：利用太阳能和风能不受地理位置限制，适用于广泛的地区，减少对石油和天然气等有限资源的依赖，促进能源多元化的实现。经济前景：可再生能源产业正在快速发展，创造大量的就业机会，并且可能会在未来成为一个重要的经济增长点。面临的挑战：成本问题：相比于已经成熟的传统能源技术，技术创新和大规模应用可再生能源技术的成本通常更高。储能技术：风能和太阳能等能源具有间歇性的问题，需要有效的储能系统来存储能源以保证供电的连续性，这对当前的储能技术提出了挑战。3.日常生活中的可操作性建议：家庭节能与环保：提高太阳能热水器、太阳能路灯等太阳能利用的设施在生活的应用，充分利用太阳能资源。减少使用空调的频率，可以通过安装节能窗户、使用遮阳窗帘等方式，降低室内外温差，减少冷气、暖气的使用。绿色出行：在条件允许的情况下，选择骑行自行车或是步行替代短途驾车出行，降低交通领域的碳排放。支持或参与新能源汽车的使用，推广电动汽车和新型电池技术的应用，降低汽车行业的能源消费和环境污染。这些措施可以在日常生活中有效地促进节约能源和减少环境影响。第三题描述：1.该电池具有较高的能量密度，可以在短时间内储存和释放大量电能。2.电池的材料采用可再生能源，对环境影响较小。3.电池在充放电过程中存在能量损失，最高转换效率为90%。4.电池在充放电过程中，容量衰减较慢，使用寿命较长。请回答以下问题：（1）试分析目前该电池的优缺点；（2）针对描述中的四个方面，提出改进方案，以提高电池的性能。答案：（1）该电池的优点包括：能量密度高、采用可再生能源、转换效率较高、使用寿命较长。缺点是：充放电过程中存在能量损失，且容量衰减较快。（2）改进方案如下：1.提高能量密度：通过优化电化学反应过程、筛选高性能电极材料和电解液，增加单电极的电荷存储量，从而提高电池能量密度。2.采用可再生能源：选用来源广泛、环境友好的材料作为电池的材料，如使用生物质材料等。3.降低能量损失：优化电池结构设计和充放电算法，减少充放电过程中的能量损耗。此外，可以采用高效的能量转换设备，进一步提高电能利用率。4.提高使用寿命：通过优化电池充放电控制策略，减缓电池容量衰减。同时，可以对电池进行定期保养和维护，确保电池性能稳定。此外，还可以研究与电池相关的机理，寻找延长电池使用寿命的新方法。解析：本题为综合应用题，旨在考察学生对电池性能优化和可持续发展的了解。通过对电池性能的分析，要求学生提出具体的改进方案，以体现对学生创新思维和实践能力的培养。解答本题时，首先要分析电池的优点和缺点，然后针对描述中的四个方面提出相应的改进措施。在提出改进方案时，要保持简洁明了，突出重点。第四题题目：某城市计划利用太阳能热水器为居民提供热水。已知太阳能热水器的效率为40%，每户居民每天需要的热水量为150kg，水温从初始的25℃升高到55℃所需的热量为4.2×10^6J/kg·℃。请计算：（1）每户居民每天需要多少太阳能才能满足热水需求？（2）若该太阳能热水器的面积为2m2，光照时间为8小时，每小时光照强度为1.2×105J/(s·m^2)，估算该太阳能热水器每天能收集多少太阳能？答案：（1）每户居民每天所需的热量Q=m*c*ΔT其中，m=150kg，c=4.2×10^6J/kg·℃，ΔT=55℃-25℃=30℃所以，Q=150kg*4.2×10^6J/kg·℃*30℃=2.31×10^9J太阳能热水器的效率为40%，即0.4，所以每户居民每天需要的太阳能E=Q/效率=2.31×10^9J/0.4=5.775×10^9J（2）太阳能热水器每天能收集的太阳能E’=光照面积*光照时间*光照强度其中，光照面积A=2m^2，光照时间t=8小时=8*3600秒，光照强度I=1.2×105J/(s·m2)所以，E’=2m^2*8*3600s*1.2×105J/(s·m2)=6.912×10^9J解析：（1）首先，根据热量公式Q=m*c*ΔT计算出每户居民每天所需的热量Q，然后根据太阳能热水器的效率计算所需的太阳能E。（2）其次，根据光照面积、光照时间和光照强度计算太阳能热水器每天能收集的太阳能E’。需要注意的是，光照时间需要转换为秒，才能与光照强度单位匹配。第五题题目描述：我国新能源汽车逐渐普及，电动汽车作为新能源汽车的一种，使用电能作为动力源，可以有效减少对化石能源的依赖，具有重要的推动可持续发展的意义。请结合所学知识回答以下问题：1.电动汽车的核心组件是电动机，电动机主要工作原理是什么？2.电动汽车的能量来源有哪些？比较电动汽车与燃油汽车在能源消耗方面的差异。3.提出两种以上的促进电动汽车发展的措施。答案与解析：1.电动汽车的电动机是基于电磁感应原理工作的，即利用电流通过线圈产生磁场，该磁场又与另一个磁场相互作用，从而产生力的作用来驱动车辆的轮子。电流产生的磁场与其周围的永久磁场相互作用，