2019-2020学年高中物理 第4章 能量守恒与可持续发展 3 能量的转化与守恒4．4 能源与可持续发展练习（含解析）沪科版必修2

能源转化、节能与可持续发展课堂测试1.(多选)以下物理过程是定向的()a.机械能转化为内能的过程b.动能和重力势能的转换过程c.热传递过程d.以上三种情况是有方向性的。分析：选择交流电。机械能可以自发转化为内能，但内能可以自发转化为机械能；动能和重力势能可以无方向性地相互转化。热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体。因此，选项a和c是正确的。2.能源利用的过程本质上是()a.能量消失过程b.能源创造过程c.能量转换和转移过程d.能量转换、传输和逐渐消失的过程分析：选择c。能量利用的过程是能量转移和转化的过程，能量在转移和转化的过程中是守恒的，所以选择c是正确的。3.关于能量和能量，下面的陈述是正确的()a.由于自然界的能量守恒，没有必要节约能源在使用能量的过程中，能量的量没有减少。能量耗散表明能量在转化过程中没有方向性。人类在不断开发和利用新能源，因此可以创造能源。分析：自然界的总能量是守恒的。能量只能从一种形式转换到另一种形式，或者从一个物体转换到另一个物体。能量是无法创造的。在使用能量的过程中，能量的数量没有减少，能量的耗散降低了能量利用的质量。能量转换是定向的，所以应该节约能量，所以b是正确的，a，c和d是错误的。4.(选择解决问题)一辆电池驱动的环保汽车的总质量为3103公斤。当它在水平路面上以36公里/小时的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流为50安，电压为300伏。(1)计算驱动电机的输入功率p；(2)如果驱动电机能够将90%的输入功率转换为机械功率p机器，用于向前拉动汽车，则计算汽车阻力与汽车重量之比(g=10m/s2)；(3)假设汽车将由太阳能电池代替。其他条件保持不变，所需太阳能电池板的最小面积将被确定。(据了解，太阳总辐射功率p0=41026瓦，太阳到地球的距离r=1.51011米，太阳光到达地面的能量损失约为30%，汽车用太阳能电池的能量转换效率约为15%。)分析：(1)驱动电机的输入功率=iu=1.5104 w。(2)恒速行驶时，p机=0.9p电=fv=fv所以f=1.35103n汽车阻力与汽车重量之比=0.045。(3)当阳光垂直于面板入射时，所需面板的面积最小，设置为s，球面面积s0=4 r2，r距离太阳中心。如果没有能量损失，太阳能电池板接收的太阳能功率为p，则=假设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率是p，那么磷=(1-30%)磷由于p电=15% p，太阳能电池板的最小面积为s=101 m2。答：(1) 1.5104瓦(2)0.045(3)101平方米课堂作业学生用书p115(分册)i .选择题1.下列哪个物理过程是可逆的()a.液体装在一个隔热的容器中，通过不断的搅拌来提高液体的温度b.液体被容纳在传热容器中，并且该容器被放置在恒温大水池中以连续搅拌液体，但是液体的温度不变。用一根细而轻的不可伸长的绳子挂一个小球，绳子的上端是固定的。将球拉离平衡位置，并将其从静止状态中释放出来(不考虑阻力)。球会摆动d、将不同温度的气体在保温容器中混合分析：选择丙。在甲、乙、丁三个过程中，涉及到热现象，即甲通过功把机械能转化为内能，乙通过功把机械能转化为内能和“热传导”，丁则利用热传导。所有过程都是不可逆的。对于c语言中的进程，只有能量利用的过程是将内部能量转化为机械能的过程b .核能、太阳能、风能、地热能和海洋能等常规能源的合理开发和经济利用能量利用的过程是能量转换成其他形式能量的一种形式。无论是节约能源还是发展能源，我们的国家都需要外国的支持。分析：选择c。能量利用的过程实际上是一个能量从一种形式转换到另一种形式的过程，不一定是一个单一的能量转换为机械能的过程，所以c是正确的，a是错误的；核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等。属于新能源，不是常规能源，所以b是错误的。无论是节约能源还是发展能源，我们的国家主要依靠自己，所以d是错误的。3.中国居民有在自家门前种树的习惯。夏天，树木长出厚厚的叶子来保护人们免受烈日的伤害。在冬天，树叶会全部脱落，让温暖的阳光进入房子，这可以起到冬季取暖和夏季降温的作用。它们被称为天然空调。在炎热的夏天，当我们经过有树的地方时，我们也会感到明显的凉爽。关于树木周围的凉爽现象，以下陈述是正确的()a.树木反射大部分阳光，降低了地面温度b.树木吸收太阳能，提高自身温度，降低周围温度c.树木吸收太阳能，并将阳光转化为化学能，以降低环境温度d.树木在白天储存热量，在晚上释放热量，所以它们在白天在树木周围感觉凉爽，在晚上感觉炎热。分析：选择桉树进行光合作用，将太阳能转化为树木生长所需的化学能。因此，它可以降低环境温度，不反射能量或提高温度，也不在白天储存能量，晚上释放能量。因此，选项c是正确的。4.能源短缺和环境恶化是指()(1)煤和石油的开采与技术有关。在目前的技术条件下，煤和石油的开发是有限的，这被称为能源短缺。(2)煤炭和石油资源有限。以今天的开采和消耗速度，石油储备将在100年内耗尽，煤炭资源无法持续。这叫做能源短缺。(3)煤和油有大量的气味。在开采、储存和使用过程中，这些气味会聚集起来污染空气，并使环境恶化。(4)燃烧过程中大量的煤和石油产品排放的有害气体污染空气，改变大气成分，使环境恶化a.c.d分析：能源短缺是指能源的有限性。它指的是有限的煤和石油储量。如果储量无限，技术落后，现阶段无法开采，将来总可以开采。因此，能源短缺的初衷是而不是。环境恶化的本意是指空气环境成分的变化。煤和油在燃烧过程中会与空气中的氧气发生反应，从而改变大气成分。因此，环境恶化的说法是正确的，是错误的。5.一所中学的“sts”小组对水资源的开发利用进行了研究。学生们认为水的机械能被浪费了，因为当放入自来水时它没有被利用。所以他们在老师的指导下发展起来，并在水龙头上安装了一台小型水力发电机。当放入水时，水的机械能转化为电能。小型水轮发电机的效率为40%，水塔的水面比自来水高出10米，并保持不变。当水龙头排放1吨水时，小型水力发电机产生的电能是()a4 000j b . 98 000jc.588 000 j d.39 200 j分析：d.w1=mgh=10009.810j，w2= w1=40% 10009.810j=3.92104j。6.地球上有大量的海水。如果海水温度降低0.1，可以释放5.81023焦耳的热量。有些人认为热机可以将海水释放的热量完全转化为机械能，但这种将内能转化为机械能的机器是无法实现的。原因是()a.内能能转化成机械能内能转化为机械能不符合能量守恒定律只从一个加热器吸收热量的机器分析：选择c项内能可以转化为机械能，如热机，项出错；将内能转化为机械能的过程符合能量守恒定律，b项是错误的。能量转换和转移的方向性告诉我们，不可能从一个单一的热源吸收热量，并在不引起其他变化的情况下利用它来做功。第三项是正确的。第二，选择题7.可能会发生以下过程()a.自发收集排放到空气中的高温废气的内能，从而将内能完全转化为汽车运动的机械能b.将50%乙醇水溶液自发分离成水和乙醇用其他方式将内部能量从低温物体转移到高温物体d、通过搅拌的方法提高液体的温度和内能分析：选择光盘。根据能量转换和转移的方向，在不引起其他变化的情况下，内能不能自发地转换成机械能。因此，高温废气的内能不能自发转化为汽车的机械能，所以选项a是错误的。50%的酒精水溶液不能自发地分离成水和酒精，所以选项b是错误的。内能不可能自发地从低温物体转移到高温物体。如果使用其他方法(例如提供电能)，该过程可以是可逆的，因此选项c是正确的。有两种方法可以改变物体的内能：一种是对物体做功；第二是热传递。因此，当对液体进行搅拌时，液体的内能可以改变，以提高其温度和内能。因此，选项d是正确的。8.能源可分为一次能源和二次能源。大自然以现成的形式提供的能量称为一次能源。需要由其他能源间接产生的能源称为二次能源。氢气是一种高效无污染的二次能源，可由自然界中丰富的水产生：2h2o=2h2o 2 o2-517.6 kj。以下陈述是正确的()a.电能是二次能源b.水力是二次能源c.天然气是一次能源d.焦炉煤气是主要能源分析：选择交流电。焦炉煤气来源于焦炉工厂的运营和生产，因此不是一次能源。天然气和水力在自然界都是现成的能源，是主要的能源。乙错了，丙对了。显然，电能是二次能源，a是对的。9.下列假设，符合能量转换和守恒定律的是()a.利用永久磁铁和软铁之间的相互作用来制造一台永远旋转的机器。b.建造一架不携带燃料但只使用太阳能飞行的飞机。造一艘船，利用流水的能量在没有任何其他动力的情况下逆水而行。d.利用核能让地球脱离太阳系分析：商业发展。不符合能量守恒定律。利用永磁体和软铁之间的相互作用不可能制造出一台永远旋转的机器。太阳能可以转化为机械能，方案二中的飞行器是可行的；核能可以让地球离开太阳系。选项d是正确的。没有任何其他动力逆流航行是不可行的，c错误。10.二氧化碳对长波辐射有很强的吸收作用。从地球表面发出的长波辐射到达大气层后被二氧化碳拦截，最终使大气层变暖。大气中的二氧化碳就像温室里的玻璃一样，只允许太阳的热辐射进入，而不允许室内的长波辐射出去。二氧化碳的这种效应被称为温室效应。这是科学界对地球气候变暖分析的观点。根据这一观点，以下陈述成立()a.在地球形成的早期，火山活动频繁，排放出大量的二氧化碳。那时，地球的温度非常高。经过很长一段时间后，地壳中的岩石与二氧化碳发生化学反应，导致二氧化碳减少，地球上出现了生命。由于工业和人类活动的发展，空气中二氧化碳的含量增加，地球上的温度上升分析：美国广播公司.由于火山爆发，大量的二氧化碳被排放出来，这是一种不可避免的现象，然后导致当时地球的高温，a是正确的；由于各种原因，包括岩石的矿物成分与水、氧气和二氧化碳之间的化学反应，地球上的岩石进一步分化，最终形成土壤，二氧化碳减少，形成适合生命的条件。b正确。由于工业和人类活动的发展，大量常规能源被使用，导致空气中二氧化碳含量增加。地球上的温度正在上升。c正确。家用电和工业用电都是将电能转换成其他形式的能量，这将产生热量，但不会产生温室效应，d误差。三。非选择题11.图为潮汐发电示意图。陆地和海湾在左边，大坝在中间，海峡在它下面。水可以驱动发电机通过水道。涨潮时，水进入海湾。当内外水位相同时，封锁河道(图一)，当潮水降到最低点时排水发电(图二)；当内外水位相同时，封锁通道，直到下一次涨潮达到最高点，然后排水发电(图c)。如果海湾面积为5.0107平方米，高潮和低潮之间的高度差为3.0米，一天的平均水流功率是多少？(每天两次潮汐，g=10 m/s2)分析：潮汐发电的本质是将海水的重力势能转化为电能。每次涨潮时流入或流出海湾的海水的重力为g=mg=vg=1.01035.01073.010牛=1.51012牛重心的高度变化是h=1.5 m。海水一天进出两次，所以水流的平均功率是p=w1.0108 w答：1.0108瓦12.为了测量太阳的辐射功率，有人做了以下简单的实验。取一个横截面积为310-2 m2、含水量为0.6kg的低圆柱体，测量入射到地面上的太阳能。一天中午，阳光直射2分钟后，水温上升了1。找出：(1)在阳光直射下地球表面每分钟每平方厘米获得的能量。水的比热容为4.2103 j/(kg)(2)假设只有43%到达大气层顶层的太阳能到达地面，另外57%被大气层吸收和反射，但没有到达地面。你能由此估算出太阳辐射的能量吗？(太阳和地球之间的距离是1.51011米)分析：(1)圆筒内的水照射2分钟后，增加的内能为e=q=cmt，其中c=4.2103 j/(kg)，因此e=4.21030.61 j=2.5