《4能源与可持续发展》提升练习【含答案解析】

《4能源与可持续发展》提升练习参考答案与试题解析一．选择题1.某小组在试验汽车模型，该模型以蓄电池为驱动能源，驱动电机能够将输入功率的90%转化为牵引汽车模型前进的机械功率。该模型的总质量m＝30kg，当它在水平路面上以v＝18km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I＝5A，电压U＝30V．某地区地表的平均日照辐射度约为480W/m2，若以太阳能为该模型的蓄电池供电，已知能量转化效率约为15%，汽车受到太阳照射面积约为1m2．以下说法正确的是（）A．该模型以v＝18km/h速度行驶时，所受的阻力大小为30N B．该模型以v＝18km/h速度行驶时，驱动电机的机械功率为15W C．该模型若由太阳能直接供电，能以速度v＝18km/h正常行驶 D．若该地一天的有效日照时间为8小时，充电一天可供该模型以v＝18km/h的速度行驶约69.1km解析：AB、当它在水平路面上以v＝18km/h＝5m/s的速度匀速行驶时，模型车牵引力和阻力相等，此时该车的机械功率P＝0.9UI＝0.9×30×5W＝135W，由公式f＝F＝＝N＝27N≠30N，故AB错误；C、由题意可知，太阳能每平方米给直接给汽车模型供电的功率为：P′＝480×1×0.15×0.9W＝64.8W，而该模型以V＝18km/h速度行驶时的功率为P＝135W，显然太阳能直接供电不能够让该模型正常工作，故C错误；D、太阳能一天8小时提供的能量为E＝480×1×8×3600×0.15J＝2073600W，模型车的总功率P总＝UI＝150W，模型车所用的时间为t＝＝s＝13824s＝3.84h模型车能够行驶距离S＝vt＝18×3.84km＝69.12km≈69.1km，故D正确。答案：D2.电能是使用最方便的能源，以下几种发电方式中会对大气造成污染的是（）A．风力发电 B．水力发电 C．火力发电 D．太阳能发电解析：风力发电、水力发电、太阳能发电是清洁能源发电，火力发电是通过燃烧煤或者汽油等燃料来进行发电，会对大气造成污染。故ABD错误，C正确。故选：C。3.开发利用可再生能源是新能源战略的重要举措，我国属于太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积三分之二以上地区年日照时间大于2000h，年辐射量为5×109J/m2．光伏发电是一种应用“光生伏特效应”器件将光能直接转化为电能的发电方式，既可独立发电又可并网运行。预计2020年全国光伏发电装机容量将达到2.5×1011W．通过上述材料可知（）A．光伏发电利用的太阳能是不可再生能源 B．光伏发电系统能够将太阳能转换成电能 C．我国总面积三分之二以上地区每年接收到的太阳能是5×109J D．预计2020年全国光伏发电总量将达到2.5x1011J解析：A、光伏发电利用的太阳能是可再生新能源。故A错误；B、光伏发电是一种应用“光生伏特效应”器件将光能直接转化为电能的发电方式。故B正确；C、我国总面积三分之二以上地区每年每平方米接收到的太阳能是5×109J．故C错误；D、预计2020年全国光伏发电装机容量将达到2.5×1011W，不是总电量。故D错误；答案：B4.关于能源与能量，下列说法正确的是（）A．自然界的能量守恒，所以不需要节约能源 B．以今天的开采和消耗速度，自然界中煤炭、石油资源可供人类永续利用 C．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创造 D．能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性解析：A、自然界的能量守恒，但能直接应用的能源使用后品质降低，不能直接应用，为了提高生活质量，所以需要节约能源。故A错误；B、煤炭、石油是不可再生能源，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续，故B错误；C、人类在不断地开发和利用新能源，但能量不能被创造，也不会消失。故C错误；D、根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，故D正确。答案：D5.2019年5月27日，天合光能股份有限公司宣布其光伏科学与技术国家重点实验室所研发的高效N型单晶i﹣TOPCon太阳电池光电转换效率高达24.58%，创造了大面积TOPCon电池效率新的世界纪录。另据中国光伏协会统计数据显示，中国硅片产量约占全球的83%，但我国光伏发电量约占总发电量的2.6%，远低于德国和意大利等发达国家。假定在光伏发电政策的推动下，浙江省有100万户家庭采用N型单晶i﹣TOPCon材料制作的太阳电池屋顶光伏发电系统。已知省域内每年能正常发电的时间约为1200h，太阳垂直照射到地面上单位面积的平均功率约为1kW．若全省的光伏发电系统户平均面积为10m2，则全省年总发电量约为（）A．2.95×108kW•h B．2.95×109kW•h C．1.06×1013J D．1.06×1015J解析：总发电量为：E＝24.58%Pts＝24.58%×1200×1×103×10kW•h＝2.95×109kW•h，故B正确。答案：B二．多选题6.党的十九大报告指出人与自然应和谐共生，下列关于能源和能量说法正确的有（）A．能量在转移或转化过程中常伴随着能量耗散 B．因为自然界的能量守恒，所以不需要节约能源 C．煤炭和石油资源是有限的，不可能无限制的利用 D．合理利用能源的同时，需要保护好自然环境解析：A、能量是守恒的，但能量在转移或转化过程中常伴随着能量耗散，故A正确；B、自然界的能量守恒，但是由于可用能源是有限的，故需要节约能源。故B错误；C、能源短缺是指煤炭和石油资源是有限的，以现在的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续，所以不可能无限制的利用，故C正确；D、合理利用能源时，燃料燃料的生成物容易对空气、土壤、水源造成污染，所以需要注意保护好自然环境，故D正确。答案：ACD7.下述做法能改善空气质量的是（）A．以煤等燃料作为主要生活燃料 B．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源 C．限制使用电动车 D．鼓励出行使用公交车代替私家汽车解析：A、以煤作为主要生活燃料会产生大量污染物，如：C0、C02、S02等有害气体，污染大气，温室效应、导致酸雨等环境问题，故A错误。B、利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源，可以减少有害气体的排放，解决能源问题的最佳方法是开发新能源，故B正确。C、使用电动车不会产生污染，故限制使用电动车不能改善空气质量，故C错误。D、汽车尾气中含有氮氧化物和硫氧化物，会严重污染大气，应少用私家车，故D正确。答案：BD8.关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是（）A．任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳 B．不可再生能源是不能再次生产和重复使用的，包括煤、石油和天然气 C．由于自然界的能量是守恒的，所以说能源危机不过是杞人忧天 D．轻绳一端固定在天花板，另一端连接一重物在竖直面内来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒解析：A、第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违反了热力学第二定律，所以任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳。故A正确；B、不可再生能源是指短期内不能再生的能源，包括煤、石油和天然气。故B正确；C、自然界的能量是守恒的，但是很多能源不能再生和重复利用，如煤、石油和天然气、故过度使用能源会能源危机。故C错误；D、轻绳一端固定在天花板，另一端连接一重物在竖直面内来回摆动许多次后总会停下来，是因为阻力做功，机械能转化为内能，重物才停下来，但不违背能量守恒定律。故D错误。答案：AB三．计算题9.小阳家的热水器装有质量为5kg的水，利用热水器给水加热，使水的温度从20℃升高到40C．若热水器的效率为80%，求：（1）这些水吸收的热量？（2）热水器提供的热量？[c水＝4.2×103J（kg•℃）]解析：（1）质量为5kg的水吸收的热量，Q＝c水m△t＝4.2×103×5×（40﹣20）J＝4.2×105J。（2）热水器提供的热量：Q′＝＝J＝5.25×105J答案：（1）这些水吸收的热量为4.2×105J。（2）热水器提供的热量为5.25×105J。10.太阳光垂直射到地面上时，地面S＝1m2的面积上接收的太阳光的功率P＝1.4kW其中可见光部分约占45%，普朗克常量h＝6.6×10﹣34J•s．（结果保留2位有效数字）（1）假如认为可见光的波长约为λ＝0.55μm，日地间的距离R＝1.5×1011m，估算太阳每秒辐射出的可见光子数为多少；（2）若已知地球的半径R0＝6.4×106m，估算地球接收的太阳光的总功率。解析：（1）P＝1.4kW＝1.4×103W设地面上lm2的面积上每秒接受的可见光子数为n，则有：Pt×45%＝nh•代入数据解得：n＝1.75×1021个/m2。设想一个以太阳为球心，以日地间距离R为半径的大球面包围着太阳，大球面接受的光子数即太阳辐射的全部光子数，则所求的可见光光子数为：N＝n×4πR2＝1.75×1021×4×3.14×（1.5×1011）2＝5.