人教版高中物理必修第三册第十二章电能能量守恒定律12-4能源与可持续发展练习含答案

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.鼓励私人购买和使用普通汽车D.用纯电动汽车代替燃油公交车答案:BD2.市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示).在阳光的照射下,小电扇快速转动,能给炎热的夏季带来一丝凉爽.该装置的能量转化情况是()A.太阳能→电能→机械能B.太阳能→机械能→电能C.电能→太阳能→机械能D.机械能→太阳能→电能答案:A3.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:B4.(多选)如图所示是新型“风光互补”景观照明灯,它“头顶”小风扇,“肩扛”光电池板,“腰挎”照明灯,“脚踩”蓄电池.下列说法正确的是()A.照明灯利用的风能属于不可再生能源B.夜晚蓄电池放电,将化学能转化为电能C.小风扇利用风力发电,将电能转化为机械能D.太阳能为可再生能源,光电池板将光能转化为电能答案:BD5.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.如果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】6.2023年6月4日,神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,航天员全部安全顺利出舱,神舟十五号载人飞行任务取得圆满成功.下图中飞船飞向天空,太阳能电池板展开,飞船两翼的太阳能电池板是太阳能电池在太空领域的应用.关于电源、电流与电路,以下说法正确的是()A.太阳能安全、清洁,是可供人类利用的一种新能源,但只能在太空中使用B.电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有电压C.电源是将化学能转化为电能的装置,电路两端有电压,电路中就有电流D.某电池板不接负载时的电压是0.8V,短路电流是0.04A,则内阻为20Ω解析:只要能接收到太阳光就能使用太阳能,选项A错误;电源内部的电流由负极流向正极,而电子的运动方向与电流方向相反,则在电源内部把电子由正极搬运到负极,选项B错误;除电压外,还需要满足闭合回路才能产生电流,选项C错误;由题意,电动势为0.8V,则内阻r=EI=20Ω,选项D正确答案:D7.是否节能是衡量机器性能好坏的重要指标.有经验的柴油机维修师傅,不用任何仪器,只要将手伸到柴油机排气管附近,去感受一下尾气的温度,就能够判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,下列判断正确的是()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.尾气的温度高低与柴油机是否节能无关D.以上说法均不正确解析:气体的内能不可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.根据能量守恒可知,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:B8.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.如果这个风车能将圆面内10%的气流动能转化为电能,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】9.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,由题意得P机=0.9P电,联立解得Ff=0.汽车所受阻力与汽车重力