新教材2024高中物理第十二章電能能量守恒定律12.4能源與可持續(xù)發(fā)展同步測試新人教版必修第三冊

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(fēng)能和氫能等能源替代化石能源C.激勵私人購買和運用一般汽車D.用純電動汽車代替燃油公交車答案:BD2.某市新開通的301路公交車,運用的燃料主要成分是甲烷,甲烷燃燒供應(yīng)公交車所需的能量.關(guān)于上述能量轉(zhuǎn)化,下列說法正確的是 ()A.電能轉(zhuǎn)化為機械能B.風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能C.光能轉(zhuǎn)化為機械能D.化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能答案:D3.“風(fēng)光互補路燈”系統(tǒng)在有陽光時通過太陽能電池板發(fā)電,有風(fēng)時通過風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電,二者皆具備時則同時發(fā)電,并將電能輸至蓄電池儲存起來,供路燈照明運用.該系統(tǒng) ()A.只可以實現(xiàn)風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能B.只可以實現(xiàn)太陽能轉(zhuǎn)化為電能C.可以實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為風(fēng)能D.可以同時實現(xiàn)風(fēng)能、太陽能轉(zhuǎn)化為電能答案:D4.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(dāng)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:B5.一個盛有水的袋子如圖所示,某人從側(cè)面緩慢推袋子使它變形至如圖實線所示位置,則此過程中袋子和水的重心將 ()A.漸漸上升B.漸漸降低C.先降低再上升D.始終不變答案:A6.(多選)二氧化碳對長波熱輻射有劇烈的汲取作用,地球表面發(fā)出的長波熱輻射到大氣以后被二氧化碳截獲,最終使大氣升溫,大氣中的二氧化碳和暖房的玻璃一樣,只讓太陽的熱輻射進來,卻不讓大氣中的長波熱輻射出去,二氧化碳的這種效應(yīng)叫溫室效應(yīng).這是目前科學(xué)界對地球氣候變暖進行分析的一種觀點.依據(jù)這種觀點,下列說法成立的是 ()A.在地球形成的早期,火山活動頻繁,排出了大量的二氧化碳?xì)怏w,當(dāng)時地球的氣溫很高B.二氧化碳是空氣的組成成分,人們可以放心大膽地運用煤、石油、自然氣等化石能源,化石能源不會對環(huán)境造成任何影響C.由于工業(yè)的發(fā)展和人類的活動,二氧化碳在空氣中的含量增多,地球上的氣溫上升D.氣候變暖的緣由是工業(yè)用電和生活用電的急劇增加答案:AC7.(2024·廣東肇慶)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.假如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】8.為了探究能量的轉(zhuǎn)化與守恒,小明將小鐵塊綁在橡皮筋中部,并將橡皮筋穿入鐵罐,兩端分別固定在罐蓋和罐底上,如圖甲所示.如圖乙所示,讓該裝置從不太陡的斜面上A處滾下,到斜面上B處停下,發(fā)覺橡皮筋被卷緊了,接著鐵罐盡然能從B處自動滾了上去.下列關(guān)于該裝置能量轉(zhuǎn)化的推斷正確的是 ()甲乙A.從A處滾到B處,主要是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能B.從A處滾到B處,主要是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能C.從B處滾到最高處,主要是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能D.從B處滾到最高處,主要是彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能解析:從A處滾到B處,主要是重力勢能轉(zhuǎn)化為彈性勢能;從B處滾到最高處,主要是彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能,選項D正確.答案:D9.是否節(jié)能是衡量機器性能好壞的重要指標(biāo).有閱歷的柴油機修理師傅,不用任何儀器,只要將手伸到柴油機排氣管旁邊,去感覺一下尾氣的溫度,就能夠推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,下列推斷正確的是 ()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.尾氣的溫度凹凸與柴油機是否節(jié)能無關(guān)D.以上說法均不正確解析:氣體的內(nèi)能不行能完全轉(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?zé)嵩?而柴油機排氣管排出的尾氣是一個低溫?zé)嵩?依據(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:B10.如圖所示,輕質(zhì)彈簧長為l,豎直固定在地面上,質(zhì)量為m的小球,在離地面高度為h處,由靜止起先下落,正好落在彈簧上,使彈簧的最大壓縮量為x.在下落過程中,小球受到的空氣阻力恒為F阻,則彈簧在最短時,具有的彈性勢能為 ()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:對整個過程由能量守恒有mgh=mg(l-x)+ΔEp+F阻(h-l+x),解得ΔEp=(mg-F阻)·(h-l+x),選項A正確.答案:A11.某地的平均風(fēng)速為5m/s,已知空氣密度是1.2kg/m3.有一風(fēng)車,風(fēng)車葉片轉(zhuǎn)動時可形成半徑為12m的圓面.假如這個風(fēng)車能將圓面內(nèi)10%的氣流淌能轉(zhuǎn)化為電能,則該風(fēng)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(fēng)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(fēng)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】12.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(dāng)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(dá)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