2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：课时18　能源与可持续发展 Word版含解析

2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：课时18　能源与可持续发展 Word版含解析

一、单项选择题(每小题6分，共42分)‎ ‎1．中国已成为世界上高铁系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、在建规模最大的国家．报道称，新一代高速列车牵引功率达9 000 kW，持续运行速度为‎350 km/h.则新一代高速列车沿全长约1 ‎300 km的京沪线从北京到上海，在动力上耗电约为(　A　)‎ A．3.3×104 kW·h B．3.1×106 kW·h C．1.8×104 kW·h D．3.3×105 kW·h ‎2．某一水力发电站的水位的平均落差为‎50 m，每秒钟有6×‎106 kg的水用来发电，水的重力势能有10%转化为电能，g取‎10 m/s2，则(　C　)‎ A．每秒钟水减少的重力势能约为3×108 J B．发电的平均功率约为6×108 W C．每天的发电量约为7.2×106 kW·h D．若将这些电能以0.5 元/度的价格卖出，则一年收入约为3 600万元 ‎3．下列供热方式最有利于环境保护的是(　D　)‎ A．用煤做燃料供热 B．用石油做燃料供热 C．用天然气或煤气做燃料供热 D．用太阳能灶供热 解析：煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能，但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧不充分，使得废气中含有粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质，污染了大气，而太阳能是一种无污染的能源，故选D.‎ ‎4.如图所示是我国某风能发电基地，全球可利用的风能为2×107 MW(1 MW＝106‎ ‎ W)，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，我国风能资源总储量约1.6×105 MW.‎2012年7月4日装机容量达到2 240万千瓦的三峡水电站，已成为全世界最大的水力发电站和清洁能源生产基地．下列说法正确的是(　B　)‎ A．风力发电是把风的内能转化为电能 B．我国风能资源总储量约为7个三峡水电站的装机容量 C．风力发电过程违反能量守恒定律 D．水能和风能都是清洁能源且都是不可再生能源 ‎5．下列关于能源开发和利用的说法中正确的是(　C　)‎ A．能源利用的过程是内能转化成机械能的过程 B．要合理开发和节约使用核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等常规能源 C．能源利用的过程是一种形式的能向其他形式的能转化的过程 D．无论是节约能源还是开发能源，我国都需要外国支援 解析：能源的利用过程实际上是一种形式的能向其他形式的能转化的过程，并不一定是单一的向机械能转化的过程，所以C正确，A错误；B中的核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等属于新能源，而不是常规能源，故B错误；节约能源和开发能源方面，我国主要依靠自己，故D错误．‎ ‎6.构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布生活的方方面面．自动充电式电动车就是很好的一例，电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接．当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化为电能储存起来．现有某人骑车以500‎ ‎ J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图1中线①所示；第二次启动自充电装置，其动能随位移变化关系如图中线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是(　A　)‎ A．200 J B．250 J C．300 J D．500 J 解析：电动车在运动过程中的摩擦力大小不变，从题图看出，第二次的位移是第一次的，故用于充电的能量为初动能的，由能量守恒定律得所充的电能为Ek0＝200 J，A正确．‎ ‎7．关于能量耗散，下列说法中正确的是(　C　)‎ A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了 B．能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性 C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了 D．能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量转化的宏观过程可以有任意的方向性 解析：能量耗散的过程中能量向品质低的内能转变，但是总的能量是守恒的，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，但有方向性，选项A、B错误，C正确；能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性，机械能可以自发地转化为内能，但内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，选项D错误．‎ 二、多项选择题(每小题8分，共24分)‎ ‎8．能源短缺和环境恶化指的是(　BD　)‎ A．煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的开采是有限度的，这叫能源短缺 B．煤炭和石油资源是有限的，以今天的开采和消耗速度，石油将在40年左右用尽，煤炭资源也不可能永续，这叫能源短缺 C．煤炭和石油具有很大的气味，在开采、存放和使用过程中，这些气味会聚集在空气中污染空气，使环境恶化 D．大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气，改变了大气成分，使环境恶化 解析：煤炭、石油的储存是有限的，这是“能源短缺”，B正确；能源在使用时会排出有害气体污染空气，这是“环境恶化”，D正确．‎ ‎9．为了探究能量转化和守恒，小明将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐，两端分别固定在罐盖和罐底上，如图所示．让该装置从不太陡的斜面上A处滚下，到斜面上B处停下，发现橡皮筋被卷紧了，接着铁罐居然从B处自动滚了上去．下列关于该装置能量转化的判断正确的是(　BD　)‎ A．从A处滚到B处，主要是重力势能转化为动能 B．从A处滚到B处，主要是重力势能转化为弹性势能 C．从B处滚到最高处，主要是动能转化为重力势能 D．从B处滚到最高处，主要是弹性势能转化为重力势能 解析：在A处和B处时铁罐速度为零，动能为零，所以从A处到B处是重力势能转化为弹性势能，故A项错误，B项正确．从B处又滚到最高处的过程是弹性势能转化为重力势能的过程，故C项错误，D项正确．‎ ‎10．能源和环保是当今世界的重大问题，下列有关叙述正确的是(　AC　)‎ A．大量使用天然气作燃料不符合“低碳生活”理念 B．化石燃料的使用不会污染环境 C．风能属于“绿色能源”‎ D．使用农药和化肥不会污染水 解析：风能属于“绿色能源”，选项C正确；化石燃料的使用会污染空气，选项B错误；使用农药和化肥会造成水体污染，选项D错误；大量使用天然气作燃料会增加空气中二氧化碳的含量，不符合“低碳生活”理念，选项A正确．‎ 三、非选择题(共34分)‎ ‎11．(8分)为了开发新能源，某同学设想了一个利用氢能的方案，下图是它的示意图．请你判断这一方案的可行性，并说明理由．‎ 判断：__不可行__．(填“可行”或“不可行”)理由：__违反了能量守恒定律__．‎ ‎12．(12分)某地的平均风速为‎5 m/s，已知该地的空气密度是‎1.2 kg/m3，该地有一风车，它的车叶转动时可形成半径为‎12 m的圆面，如果这个风车能将此圆内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多少？(结果保留两位有效数字)‎ 答案：3.4 kW 解析：在时间t内作用于风车的气流质量为m＝πr2vtρ 这些气流的动能为Ek＝mv2‎ 转变的电能为E＝mv2×10%‎ 故风车带动的发电机功率为 P＝＝πr2ρv3×10%‎ 代入数据得P≈3.4 kW.‎ ‎13．(14分)某一圆筒横截面积为3×10－‎2 m2‎，筒内装水‎0.6 kg，用水测量射到地面的太阳能，某一天中午在太阳光直射2 min后，水的温度升高了‎1 ℃‎.已知水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)．求：‎ ‎(1)在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量；‎ ‎(2)假设射到大气顶层的太阳能只有43%到达地面，另外57%被大气吸收和反射而未到达地面，你能由此估算出太阳辐射的功率吗？(日地距离r＝1.5×‎1013 cm)‎ 答案：(1)42 J/(min·cm2)　(2)4.6×1026 W 解析：(1)圆筒内的水经过2 min照射后，增加的内能 ΔE＝Q＝cmΔt＝2.52×103 J 圆筒横截面积S＝3×10－‎2 m2‎＝3×‎102 cm2‎ 地球上每分钟每平方厘米获得的能量为 ＝4.2 J/(min·cm2)．‎ ‎(2)上述能量也相当于以太阳为球心，以日地距离r为半径的球面上每分钟每平方厘米获得的能量，设太阳辐射的功率为P，则 ×43%＝ 其中r＝1.5×‎‎1013 cm 解得P≈4.6×1026 W.‎