第12章 第4节 能源与可持续发展 (随堂达标训练Word)-【优化指导】2020-2021学年新教材高中物理必修第三册(人教版)

第十二章　第4节 1．(能源的分类)凡是能够提供某种形式的能量的物质，统称为能源．“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中，全部符合图中阴影部分的能源是(　　) A．煤炭、石油、沼气 B．水能、生物能、天然气 C．太阳能、风能、潮汐能 D．地热能、海洋能、核能 C　[煤炭、石油、沼气不是可再生能源，选项A错误；天然气不是可再生能源，也不是新能源，选项B错误；核能不是来自太阳辐射的能源，选项D错误．] 2．(能量耗散)热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列关于能量耗散的说法正确的是(　　) A．能量耗散现象是指能量在周围环境中消失了 B．能量耗散不符合能量守恒定律 C．能量耗散过程中能量仍守恒 D．使用清洁的能源可以减少能量耗散 C　[能量守恒定律是自然界无条件成立的普适定律，并不是指能量消失了，选项A错误，选项C正确；能量耗散说明能量在利用过程中虽然遵循能量守恒定律，但能量的品质降低了，选项B错误；清洁能源的使用过程中，能量同样发生耗散，不可避免，选项D错误．] 3．(太阳能的利用)开发利用太阳能，将会满足人类长期对大量能源的需求．太阳能的光热转换是目前技术最为成熟、应用最广泛的形式．太阳能热水器的构造示意图如图甲所示，下方是像日光灯管似的集热管，由导热性能良好的材料制成，在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面． 甲　　　　　　　　　 　　乙 试分析下列有关太阳能的利用问题： (1)说明太阳能热水器哪些结构与其功能相适应，水箱为何安装在顶部而非下部？ (2)图乙中A是集热器，B是储水容器，在阳光直射下水将沿________时针方向流动，这是因为_________________________________．C是辅助加热器，其作用是______________ ______________．请在图中适当位置安上进水阀门和出水阀门，并说明选择位置的理由． 答案　(1)日光灯管似的集热管面积较大，便于吸收较多的太阳能；外有透明玻璃管，内有黑色管子，使阳光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，减少两管间因空气对流引起的热损失，减少热传导；集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面，使周围及穿过管隙的阳光尽量聚集在水管内，水箱安装在顶部而非下部，便于水的对流． (2)顺　集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，受浮力作用沿管向右上方运动　在阴天用电加热的方式使水温升高　在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充． 4．(风能的利用)某地强风的风速约为v＝20 m/s，设空气密度为ρ＝1.3 kg/m3，如果能利用该强风进行发电，并将其动能的20%转化为电能，现考虑横截面积S＝20 m2的风车(风车车叶转动形成圆面面积为S)． (1)利用上述已知量计算发电功率的表达式； (2)发电功率大小约为多少？(保留一位有效数字) 解析　(1)研究时间t内吹到风力发电机上的空气，则空气质量m＝ρSvt．空气动能Ek＝ρSv3． ＝ρStv3，所以发电功率P＝ρStv3．由能量守恒有E＝20%Ek＝mv2＝ (2)代入数据得P＝×1.3×20×203 W＝2×104 W． 答案　(1)P＝ρSv3　(2)2×104 W $$