2025版新教材高中物理核心素养提升12电能能量守恒定律新人教版必修第三册

eq\a\vs4\al(核)eq\a\vs4\al(心)eq\a\vs4\al(素)eq\a\vs4\al(养)eq\a\vs4\al(提)eq\a\vs4\al(升)情境1太阳能节能灯——科学看法与责任1.如图所示是一种太阳能草坪节能灯，太阳能电池板供一只“10V9W”的电子节能灯工作，若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3m2，平均1小时得到的太阳辐射能为4×105J，太阳光平均一天按8小时计算，恰好可以供电子节能灯工作10小时．问：(结果保留整数)(1)太阳能节能灯的能量转化状况；(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率大约是多少？(3)太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少？情境2风力发电——科学看法与责任2.风力是清洁能源，我国的风力发电技术已经走在世界的前列．如图所示为某公司独立研发并制造的SL5000风力发电机，单机设计功率为5000kW，叶片长度为64m，已知空气的密度为1.29kg/m3，假如该风力发电机利用风的动能转化为电能的效率约为20%，则该风力发电机正常工作时，风速值应接近()A．8m/s B．10m/sC．15m/s D．20m/s情境3试验器材的选取及电路设计——科学探究3.测定一节干电池的电动势和内阻，除待测电池、开关、导线外，还有下列器材可供选用：A．电流表(量程0～0.6A，内阻约1Ω)；B．电压表(量程0～2V，内阻约10kΩ)；C．电压表(量程0～15V，内阻约60kΩ)；D．滑动变阻器R1(0～10Ω，2A)；E．滑动变阻器R2(0～100Ω，1A).(1)为了使测量结果尽量精确，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________．(均填仪器的字母代号)(2)请在线框内画出测量电源电动势和内阻的电路原理图．Ｋ(3)闭合开关S，调整滑动变阻器的滑片，测出多组U、I值，记入表格中．U/V1.411.351.301.251.21I/A0.090.200.300.400.49依据表中的试验数据在图中作出I­U图像，由图像可得出该干电池的电动势为________V，内阻为________Ω.(4)某同学对某次试验进行了误差分析，发觉在给出的直角坐标系中描点连线的过程中，方格纸的利用率较低，这可能会带来________(填“偶然”或“系统”)误差；本试验所采纳的试验电路中，由于电压表分流，试验测出的电动势________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值．情境4测量质量的仪器——科学探究4.[2024·福建龙岩联考]爱好学习小组将电压表改装成测量物体质量的仪器，如图甲所示．所用试验器材有：直流电源：电动势为E，内阻为r；志向电压表V：量程0～3V；滑动变阻器R：规格0～5Ω；竖直固定的粗细匀称的直电阻丝R0：总长为1cm，总阻值为9Ω；竖直绝缘弹簧：下端固定于水平地面，上端固定秤盘，弹簧上固定一水平导体杆，导体杆右端点P与直电阻丝R0接触良好且无摩擦；开关S以及导线若干．试验步骤如下：(1)秤盘中未放被测物前，将导体杆右端点P置于直电阻丝R0上端a处，秤盘处于静止状态．(2)直流电源的U­I图像如图乙所示，则电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(3)在弹簧的弹性限度内，在秤盘中轻轻放入被测物，待秤盘静止平衡后，导体杆右端点P正好处于直电阻丝R0下端b处，要使此时电压表达到满偏，则滑动变阻器R接入电路的阻值为________Ω.已知弹簧的劲度系数k＝9.8×103N/m，当地重力加速度g＝9.8m/s2，则被测物的质量m＝________kg.由此在电压表的刻度盘上标示相应的质量数值，即将该电压表改装成了测量物体质量的仪器，则质量刻度是________(填“匀称”或“非匀称”)的.(4)直流电源运用较长时间后，电动势E减小，内阻r增大．在此状况下，被测物体质量的测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相同”).核心素养提升1．答案：(1)见解析(2)370W(3)10%解析：(1)能量转化：太阳能→电能→光能(热能).(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率：P＝eq\f(4×105,0.3×1×3600)W≈370W．(3)节能灯利用太阳能的效率：η＝eq\f(9×10×3600,4×105×8)×100%＝10%.2．答案：C解析：以叶片长l＝64m为半径的圆面积S＝πl2，在时间t内通过叶片所在圆区域的空气柱长度x＝vt，该柱形体积内风的动能为Ek＝eq\f(1,2)ρSxv2＝eq\f(1,2)pπl2v3t，功率公式P＝eq\f(ηEk,t)，则该风力发电机发出的电功率P的数学表达式为P＝eq\f(1,2)ηρπl2v3，代入数据得v≈14.4m/s，故C正确．3．答案：(1)BD(2)如图所示(3)如图所示1.45(1.43～1.47)0.50(0.48～0.52)(4)偶然小于解析：(1)一节干电池电动势约为1.5V，所以量程为0～2V的电压表适合，为便利操作，在平安的状况下滑动变阻器选最大阻值较小的，故选D.(2)电路原理图如图所示．(3)作出图像如图所示．E为图线与U轴交点的横坐标，大小为1.45V，r为斜率倒数的肯定值，则r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|＝eq\f(1.45－1.15,0.60)Ω＝0.50Ω.(4)坐标纸利用率低会引起偶然误差；本试验测量的电动势E测＝eq\f(RV,RV＋r)E真，测量值比真实值偏小．4．答案：(2)4.01.0(3)210匀称(4)偏小解析：(2)由于U­I图线与纵轴交点表示电源电动势，图线斜率表示内阻，可得E＝4V，r＝1Ω.(3)电压表达到满偏Ug时，设滑动变阻器R接入电路的阻值为Rx可得eq\f(Ug,R0)＝eq\f(E,R0＋r＋Rx)，解得Rx＝2Ω.由平衡条件可得kl＝mg，解得m＝10kg.因为电压表示数与弹簧形变量成正比，