【培优练习】《第二节 能源的开发和利用》（物理沪科九年级全一册）.docx

第二节 能源的开发和利用培优练习 一、单选题1. 为了改善驻东海某岛礁边防战士的工作、生活条件，在岛上安装了太阳能电池板，白天太阳能电池板给蓄电池充电；晚上蓄电池为探照灯供电。关于白天与晚上的能量转化形式正确的是（）A. 白天 太阳能电能化学能B. 白天 太阳能内能电能C. 晚上 化学能电能太阳能D. 晚上 化学能电能化学能2. 2017年5月10日，我国在南海成功试采“可燃冰”，“可燃冰”是CH4与水在低温高压下形成的一种天然气水合物，是一种储量丰富、高热值、环保的新能源它属于（）A. 可再生能源B. 不可再生能源C. 生物质能源D. 二次能源二、填空题3. 2011年，句容市争创国家级生态城市，全力打造“绿色城市”。如图所示是句容市为迎接国家级生态城市而改造的街道路灯。灯杆顶端是太阳能电池板，是将_能转化为_能的装置，并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明。若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.1107J，这与完全燃烧_kg的煤放出的热量相当（煤的热值为3.0107J/kg）；这些能量经转化后，可供功率为30W的路灯工作70h，则该太阳能路灯的能量转化效率是_。三、计算题4. 空气流动形成风，风能够发电风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等（如图所示）风力发电时，风轮机叶片受到风力的推动后转动，从而带动发电机发电某地的一台风力发电机，其风轮正面迎风，当风速为8m/s时，每秒钟流向叶片旋转面积的空气质量是7200kg，该地的空气密度是1.2kg/m3已知空气动能与空气质量成正比，且1kg空气在不同的速度（V）时的动能（E）如下表所示E（J）28183250V（m/s）246810（1）当风速为8m/s时，每秒钟通过叶片旋转面积的空气体积是多少立方米？若煤的热值3.2107J/kg，那么这样的一台风力发电机在1h内获得的风能与完全燃烧多少千克的煤所产生的内能相当？（2）当风速为10m/s时，1s钟流向叶片旋转面积的空气质量是多少千克？若在这种情况下，风力发电机能对外提供5.4104J的电能，那么这台风力发电机的风能转化为电能的效率是多少？（3）科学家认为，理想空气发电厂应建立在海拔4600m到10000m的空中，其原因是什么？5. 如图是一种正在研制中的太阳能动力车，它上面的太阳能接收板的有效面积为S=8m2，天气晴朗、接收板正对着太阳时，每1m2面积上每1s内接收到的太阳能是1.0103J正常运行时：这种车将太阳能转化成机械能的效率可达12%求：（1）2h内太阳能动力车接收到的太阳能是多少J？（2）正常运行时该车的功率可达多少W？（3）若该车（含载重）的总质量为160kg，沿水平路面行驶时受到的阻力为总重力的十分之一，则它在水平路面上匀速行驶的速度可达多少m/s？（运算中取g=10N/kg）答案和解析1.【答案】A【解析】【分析】太阳能电池板就是将太阳能直接转化为电能的装置；蓄电池是将电能以化学能的形式储存起来，供电时，将化学能转化成电能，而充电时，是将电能转化成化学能。本题只是考查太阳能电池板和蓄电池的工作原理，是一道基础题。【解答】南沙某岛礁上安装了太阳能电池板。白天，太阳能电池板吸收太阳能，直接将太阳能转化成电能利用，也可以将多余的太阳能给蓄电池充电，将电能转化成化学能储存起来，以便在晚上使用；所以在白天太阳能电池板给蓄电池充电是将太阳能电能化学能；在晚上，蓄电池给探照灯供电，只是将化学能转化成电能使用。故选A。2.【答案】B【解析】解：可燃冰在短时期内不能形成，属于非可再生资源，可燃冰属于矿物质能源，属于一次能源，故B正确 故选：B 古代低等生物遗骸大量沉积，经过漫长的地质年代形成石油及天然气，海底的天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的固体物质即“可燃冰”“可燃冰”为甲烷的水合物，遇火即可燃烧且热值高，是一种环保、高效的新能源 本题考查能源的分类，属于基础题3.【答案】太阳；电；0.7；36%【解析】解：（1）太阳能电池将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的蓄电池充电，将电能转化为化学能储存起来，供夜晚路灯照明；（2）Q放=mq=2.1107J，完全燃烧煤的质量：m=0.7kg；（3）有用能量（转化为电能）：W电=Pt=30W703600s=7.56106J，太阳能路灯的能量转化效率：=100%=100%=36%。故答案为：太阳；电；0.7；36%。（1）太阳能路灯的灯杆顶端是太阳能电池板，它可以将太阳能转化为电能；（2）知道煤燃烧放出的热量（太阳能电池板接收到的总能量），利用Q放=mq求煤的质量；（3）利用W=Pt求转化为的电能（有用能量），利用效率公式求太阳能路灯的能量转化效率。本题考查了煤燃烧放热的计算、电功（消耗电能）的计算、效率的计算，计算时注意单位统一。4.【答案】解：（1）由=mV得，V=m=7200kg1.2kg/m3=6000m3，1h空气所产生的能量为：Q=32J/kg7200kg/s3600s=8.2944108J，1h内获得的风能相当完全燃烧煤：m=Qq=8.2944108J3.2107J/kg=25.92kg（2）设风扇的叶片旋转面积为s，风速为v；单位时间t内，通过风扇的空气流量为：V=sl=svt；那么这些空气的质量为：m=V=svt；当空气密度、风扇的叶片旋转面积以及时间相同的情况下，m、v成正比；即：mv=mv，得：m=mvv=7200kg8m/s10m/s=9000kg，根据表可知产生能量为：E风=50J/kg9000kg=4.5105J，这台风力发电机的风能转化为电能的效率为：=E电E风100%=5.4104J4.5105J100%=12% （3）因为海拔越高空气的流动速度越大，产生的能量越多，从而提高风力发电机的转化效率，所以理想空气发电厂应建立在海拔4600m到10000m的空中【解析】（1）由=得，V=，将空气质量是7200kg，该地的空气密度是1.2kg/m3代入即可求得旋转面积的空气体积；再求出1h空气所产生的能量，再利用m=即可求出完全燃烧多少千克的煤 （2）单位时间内通过风扇的空气质量，可理解为流经风扇的空气密度和空气体积的乘积，然后用风扇的横截面积和速度公式表示出空气的体积大小，然后表示出空气质量的表达式m=v=sl=svt，通过比较找出m、v的关系，利用表格所给数据算出风速为10m/s时，1s钟流向叶片旋转面积的空气质量，再根据表格可知确定此时产生的能量，再利用=100%即可求出风力发电机的风能转化为电能的效率； （3）根据在海拔4600m到10000m的空中，海拔越高空气的流动速度越大，产生的能量越多去分析要解好此题，要求同学们平时关注科学，增加课外阅读量；联系实际，拓宽视野，直面现实生活中的物理问题，学以致用；活化物理基本知识，注重基本素质和能力的培养5.【答案】解：（1）由题知，每1m2面积上每1s内接收到的太阳能是1.0103J，太阳能接收板的有效面积S=8m2，则2h车接收到的太阳能：E=1.0103J836002=5.76107J，（2）由题知，正常运行时，这种车将太阳能转化成机械能的效率可达12%，因为=W机E100%，所以2h车转化成的机械能：W机=E=12%5.76107J=6.912106J，车的功率：P=W机t=6.912106J7200s=960W；（3）车的总重力：G=mg=160kg10N/kg=1600N，沿水平路面行驶时受到的阻力：f=110G=1101600N=160N，由于车做匀速直线运动，故牵引力：F=f=160N，由P=Fv得匀速行驶的速度：v=PF=960W160N=6m/s答：（1）2h内太阳能动力车接收到的太阳能是5.76107J；（2）正常运行时该车的功率可达960W；（3）在水平路面上匀速行驶的速度可达6m/s【解析】（1）知道太阳能动力车每1m2面积上每1s内接收到的太阳能、太阳能接收板的有效面积，可求2h车接收到的太阳能； （2）知道这种车正常运行时将太阳能转化成机械能的效率，根据效率公式=100%求2h车转化成的机械能，利用功率公式P=求车