第二十二章 能源与可持续发展（综合题30道） 2024-2025学年九年级物理下册热点题型专练（人教版）

第二十二章 能源与可持续发展（综合题30道） 1．太阳能电池帆板（简称“电池板”）是为太空飞行器提供能源的装置。电池板通常装有“向日器”，有了“向日器”，电池板就像向日葵一样迎着太阳转动。某兴趣小组为了研究影响太阳能电池产生电流大小的因素，他们用材料相同、面积分别为S和S′（S＜S′）的“电池板”进行实验，并改变电池板与光线的夹角θ，用电流表观察电流大小，实验过程如图所示，请根据实验现象及相关要求完成空格。 (1)分析比较图(a)与(b)可得：材料、与光线夹角相同的电池板， 越大，产生的电流越大； (2)分析比较图 可得：太阳能电池帆板安装“向日器”时，要尽量使太阳光垂直照射电池板； (3)如图为世界最大的太阳能飞机“阳光动力2号”。白天，飞机依靠两翼上安装的太阳能电池板为电动机提供动力，同时对锂电池充电以保证夜间或阴雨天不间断飞行。太阳能电池是把太阳能转化为电能，那么锂电池在供电时是把 能转化为电能；若在某高空处，飞机每平方米接收的太阳光能量平均功率值为500W，每天以10小时计算，为了保证能够产生8.28×108J的电能，机翼的太阳能电池总面积至少为 m2.（太阳能电池效率为23%） 2．我市南澳风力发电场位于南澳东半岛果老山脉．山巅有风车阵，与蓝天大海，组合成一幅壮丽的南粤山水新风景线（图甲）．风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成． （1）风力发电利用的是风能，风能是清洁的、 （可再生/不可再生）能源．     （2）风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度小，硬度 （选填“大”或“小”）的复合材料制成；叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同产生压强差，而受到向 （选填“上”或“下”）的力使风叶旋转．     （3）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用 原理．实现机械能转化为电能．     （4）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图象得到的下列信息，正确的有哪些 A．只要有风，机组就能产生电能      B．风速过大，机组不会产生电能 C． 风速越大，机组产生的电功率一定越大     D．风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变 （5）下表给出了在不同风速下某风机获得的能量：   平均风速（m/s） 5 10 15 20 1s内获得的能量（×104J） 1 8 27 64 当风速为5m/s时，这台风机工作1s所产生的电能可供1只“220V 100W”电灯正常工作10s，该风机发电的效率是 ． 3．2018年3月2日，《厉害了，我的国》这部精彩、振奋、自豪的影片正式上映，科技兴，则民族兴．科技强，则民族强．中国的年轻一代的科学家们正在为中国筑梦．西安，平均年龄三十出头的空客大飞机研发团队，被国际同行誉为最年轻的设计大脑．成都，充满活力的年轻人，将引领超导磁悬浮列车的未来．无锡，国家重点实验室里年轻的双手，刚刚创造出全球晶硅太阳能电池效率的世界纪录．合肥，平均年龄只有三十五岁的量子科学团队，今年实现了量子通信，量子计算的重大突破．中国已站在全球量子研究的最前沿．敢为人先．中国创造的沃土上，新一代正全面接棒． 请找一个与以上情景有关的物理信息，并指出对应的物理知识，不得与示例重复． 示例：物理信息：空客大飞机； 物理知识：流速快压强小． 作答：物理信息： ； 物理知识： ． 4．利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电。在某中学的教学楼顶安装了总功率为20kW的光伏发电系统。 （1）光伏发电系统发电时 能转化为 能； （2）若一天的有效光照时间按8h计算，该光伏发电系统一天的发电量，如果由热电转换效率为30%的热电厂来完成，需要燃烧 kg煤；（）； （3）请写出一条光伏发电的优点： 。 5．小丽在学习了热学知识后，她想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量，于是仔细记录了她家每天烧水、煮饭、炒菜的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将30kg 20℃的水烧开（在1标准大气压下） （1）小丽家每天烧水做饭需要多少热量？ （2）如普通煤的热值为3×107 J/kg，从理论上讲小丽家每天烧水做饭需要多少千克的煤？ （3）小丽家实际每天的用煤量是2kg，由此她算出她家炉子的效率是16.8％，她家煤炉效率低的原因是什么？ （4）从大的方面来看，家里煤炉除了效率低，浪费能源外，另一个主要缺点是什么？ 6．太阳是离我们最近的恒星，距地球1.5 亿千米，它是一个庞大而炽热的气体球，每时每刻不断向外释放出巨大的能量： (1)太阳内部进行着大规模的核 （聚变/裂变），释放的能量以 的形式向空间辐射。 (2)假设太阳光以平行光束入射到地面，太阳一年中辐射到地球表面的总能量约1.87×1024 J，这些能量只有1.1×1024 J的能量到达地球使水蒸发，而后凝结成雨降落到地面，在常温常压下蒸发1kg水需要2.2×106J 的能量，取地球的表面积S＝5×1014m2，试估算整个地球的年平均降水量 （降水量以毫米表示）。 7．太阳是人类能源的宝库，目前人类直接利用太阳能的方式主要有以下两种： （1）如图甲，太阳能汽车利用太阳能电池将太阳能E1转化为电能E2，储存在车上的蓄电池内，为汽车提供动力。太阳能是一种 能源（选填“可再生”、“不可再生”），E1 E2（选填“>”、“=”、“<”）； （2）如图乙，太阳能热水器将太阳能转化为内能，若热水器装满100L、20℃的水，在阳光的照射下，水温升高到60℃，那么这些水吸收的热量为 J，若改用效率为60%的天然气灶给这些水加热，温度升高30℃时，则需要完全燃烧 m3的天然气。[天然气的热值为4.2×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/（kg.℃），1L=1dm3]    8．随着现代科学技术的突飞猛进，现代家用产品也在不断更新．小明同学家想购买新一代灶具——电磁灶（炉），以取代目前较普遍的燃气灶，为此他通过调查和实验，得到如下数据： 请将表格中的数据填写完整． 根据表格中的数据，说出电磁灶（炉）与燃气灶相比有哪些特点？ 9．请阅读《风光互补路灯》并回答问题。 风光互补路灯 全球环境日益恶化，世界各国都努力开发对清洁能源的利用。风光互补道路照明是一个新兴的新能源利用领域。如图所示，就是一款风光互补LED路灯，它是利用风能和太阳能进行供电的智能路灯，不仅节省电能，而且每个路灯都有独立的发电系统，即使遇到大面积停电，也不会影响道路照明；并且每个路灯之间还省掉了地下连接的电缆。 风光互补，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵和风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，当夜晚到来，需要照明用电时逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到负载处。它兼具了太阳能发电和风力发电两者的优势，为街道路灯提供了稳定的电源。 中国现有城乡路灯总数大约为2亿盏，且总数每年以20%的速度增长。一套额定功率为400瓦的常规路灯，一年约耗电1500度。若将此常规路灯换成一套照明效果相当的风光互补LED路灯，因为它只消耗风能和太阳能就能照明，所以一年相当于节电约1500度。若把全国2亿盏路灯全部替换为风光互补LED路灯，一年可节电约3000亿度。我国三峡水电站在2019年发电总量约为969亿度。此项路灯改进项目一年节约的电能相当于约3个三峡水电站全年发电的总量。 我国拥有丰富的风能和太阳能资源，风光互补路灯较好的利用了清洁能源，既节能减排、又绿色环保。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）风光互补路灯利用太阳能和风能都属于 能源；（选填“可再生”或“不可再生”） （2）风光互补发电应用系统，是利用太阳能电池方阵和风力发电机将发出的电能存储到 中，将电能转换为 （选填“内”或“化学”）能； （3）马路上的常规路灯都有地下电缆连接，个别路灯损坏，不会影响其他路灯的正常工作，这是因为它们都是 联的； （4）用一套照明效果相当的风光互补LED路灯替换额定功率为400W的常规路灯，一年可以节约 J电能，可以使额定功率为200W的台式计算机正常工作大约 小时。 10．纵观今年的全国各地的政府工作报告，从地方两会到全国两会的报告中都可以发现“夜经济”被列入各地2020年的经济发展规划中。不少代表委员表示：做好“夜经济”的可持续性发展、繁荣应是地方政府的一道“能力测试题”。而在今年的全国两会上，还有不少人大代表提出要激活“地摊经济”。瞬间引起了社会各界的广泛讨论，“摆摊”这一词也成为热搜词。小刚同学为了体验生活，决定利用假期跟随父母一起去“摆摊”，为了解决夜间照明问题，在网上购买了一个太阳能灯，此灯白天利用面积为200cm2，发电效率为25%光伏电板接收太阳光发电储存电能，晚上需要供给功率为7w的小灯泡照明使用5h，灯泡消耗电能为 J，小刚又通过查资料得知晴天时太阳能辐射到地表的平均功率约为1400w/m2，那么在晴天时光伏电板在阳光下至少照射需要 h才能满足晚上的照明需求。 11．陕西凤县“以风引凤”，大力开发风能资源。如图所示，风力发电——即风轮机叶片不断受到风力的推动而转动，继而带动发电机工作输出电能。若风力发电机每片风叶质量为6t，长为40m。如表所示为1kg空气在不同风速下速度（v）与动能（E）的关系，（空气密度取1.2kg/m3） 动能E/J 10 20 30 40 50 风速v/（m·s-1） 2 4 6 8 10 （1）风能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，当风速为6m/s时，每千克空气具有的动能是 J； （2）如果一台这样的风力发电机平均每秒可以输出1.2×105J的电能，那么1000台这样的风力发电机，一年获得的电能相当于完全燃烧多少千克煤产生的能量；（一年工作时间按3000h计算，煤的热值为3×107J/kg）( ) （3）当风速为10m/s时，若风力发电机风轮正面迎风，这台发电机每秒能对外提供3.8×105J的电能，则它将风能转化为电能的效率是多少。( ) 12．太阳能汽车利用太阳能来驱动，实现了零排放，减少了对环境的污染。太阳能汽车的工作原理是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车。某辆太阳能汽车接收太阳光能的面板面积，正对太阳时产生的电压，并对整车提供最大为75A的电流，汽车最大可获得12kW的机械功率。太阳光照射到地面上面积上的辐射功率。 （1）太阳能转化为其他形式的能的方式有很多，除了光电转换外，还有 （写出一种能量转化形式），列举相应的一个应用实例： ； （2）求太阳能电池将太阳能转化为电能的效率 ？ （3）当太阳能汽车以最大机械功率行驶，其运动时速度为20m/s时，蓄电池充足一次电可以行驶160km，求牵引力对汽车做的功 ？ 13．我国很多高速公路都装有风光互补路灯，风光互补路灯系统是同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有太阳时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中，为了节能该路灯采用LED灯照明。下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电时电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。 太阳能电池板 风力发电机 蓄电池 LED灯 电池板的总面积 0.5m2 最大限制风速 12m/s 电池容量 150Ah 额定电压 24V 光电转化效率 20% 最大输出功率 400W 额定电压 12V 额定功率 60W （1）能源的种类繁多，太阳能和风能都属于 ； A．不可再生源    B．可再生能    C．化石能源    D．二次能源 （2）风力发电机利用风力发电时，是将 能转化为电能； （3）该型号LED灯正常工作时的电流为 A； （4）当太阳光照射到电池板表面处的功率为1000W/m2时，太阳能电池板的输出功率为 W； （5）100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10h，一个月（按30天计算）消耗 kW．h电能，如果把两个充满电的蓄电池串联起来给其中一个LED灯供电，当电池容量降低到最大容量的30%时，就不再提供电能，此电池组能让一个LED灯连续工作 h。 14．2011年3月11日14点46分，日本本州岛海域发生里氏9.0级地震，并引发海啸，瞬间扑向几乎日本全部沿海地区，继而造成日本福岛核电站核泄漏，如图所示： (1)强烈地震全面瘫痪了日本震区的地面交通，利用卫星遥感技术可及时了解震区的受灾情况，如图 所示拍摄到的照片通过 传回地面； (2)海啸时产生的“水墙”速度很大，具有很大的 能，破坏力很强； (3)核电站是利用核能来发电的，目前核电站利用的核反应是 （选填“裂变”或“聚变”）； (4)为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是利用了水的 大的特性； (5)福岛核事故达到了七级，使得大量的核燃料外泄，周围的人们处在核污染中。图中是核辐射标志的是 ； (6)如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×106t的煤炭，则6×106t的煤炭完全燃烧放出的热量是 J（煤炭的热值为3×107J/kg）； (7)“能源和环境”是世界各国共同面临的问题，保护环境、节约能源要从我做起，下列说法中需要改正的是( )。 A．尽可能用太阳能热水器代替电热水器 B．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯 C．用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站 D．及时将生活垃圾，废电池装在一起丢入垃圾箱 15．008年9月27日下午16点40分左右，历史将永远在这一刻定格中国航天员翟志刚顺利打开“神舟七号”飞船轨道舱舱门，在幽蓝色地球的背景下，翟志刚在太空中挥动着一面国旗向全国人民致意，中国人太空出舱的梦想就此实现。火箭运载着“神七”离地升空，火箭发射架下方建有较大的水池，这是利用水在 （填物态变化名称）时吸热降温，水池上方出现大量的白色气团，它们是 形成的。为“神七”的正常工作提供能量，飞船两侧装有太阳能电池板，太阳能电池板可以将太阳能转化为 能。在太空环境下，以下哪个事情不能像在地上一样正常进行 。 A．用刻度尺测量长度 B．用放大镜看物体 C．用平面镜改变光 D．举行露天大型演唱会 16．路灯给我们夜晚的生活带来方便，风、光互补路灯兼具了风力发电、太阳能发电的优势。它同时安装了风力发电。和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中。为了节能该路灯采用LED灯照明。下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积。 太阳能电池板 蓄电池 电池板的面积 0.5m2 蓄电池容量 150Ah 光电转化效率 16% 额定电压 12V （1）白天太阳能电池板把接收到的太阳能转化为 能，再转化成 能储存在蓄电池内； （2）利用风力发电时，实际上是利用到了 现象，产生的电流大小除了与内部磁铁磁性强弱有关，还与 有关；、 （3）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出功率为 W； （4）该蓄电池充满电后储存的能量为 J。 17．能源危机制约着现代社会发展，开发和利用可再生能源是人类自身解决能源问题重要举措之一． （1）目前，煤、石油、天然气等化石燃料成为最主要的能源，它们的大量使用打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中 的含量迅速增加，导致全球气温升高． （2）氢能源是我国正在开发的新能源之一．其使用的主要途径是设法构成原电池，从能量转换的角度看，原电池是一种 转化为电能的装置． （3）人类社会的不断进步，必然会带来新一轮的能源革命．未来的新能源要能够大规模替代煤、石油、天然气等常规的、不可再生的能源，新能源的特点是 18．目前，化石燃料是人类生产、生活的主要能源．随着全球能量使用的增长，化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭．世界各国人民的节能意识正在日趋增强（如图是我国的节能标志），科学家也在开发新能源、研制节能产品、提高化学能的转化效率等方面，做着积极的努力．请你回答：   （1）有待继续开发、利用的能源有（至少答3种）： ．     （2）用化学方程式表示出一个由化学能转化为内能的例子： ．     （3）生产、生活中存在着化学能和电能的相互转化．请你举出一个在使用中由化学能转化为电能的例子： ．     （4）氢气具有热值高且 的特点，因此被认为是最清洁的燃料． 19．2022年6月5日10时44分，我国长征2F运载火箭搭载神舟十四号载人飞船点火升空，飞控中心不断传出播报：“遥测信号正常”、“雷达跟踪信号正常”……地面雷达站密切跟踪，一段时间后，飞船准确进入预定轨道。飞船入轨后，顺利完成入轨状态设置。在17时42分，飞船与天宫空间站成功对接如图。随后，三名航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲进入天和核心舱，开启为期6个月的在轨留驻，开展物资转移、空间站建设等工作。神舟十四号载人飞船的成功发射，为我国空间站全面建成奠定了基础。 请回答下列问题： （1）这里的“遥测信号”、“雷达跟踪信号”是通过什么传递信息？ （2）飞船与天宫空间站对接，需知道天宫空间站运动的速度。若天宫空间站在1min内运行的路程是420km，则它的平均速度是多少m/s？ （3）航天员在天宫空间站转移实验设备，若某设备在地面的质量是60kg，它在天宫空间站中受到的重力是多少？（天宫空间站所在位置g取8.7N/kg） （4）太阳能电池板能为天宫空间站提供电能。若太阳能电池板的电功率为P，将光能转化为电能的效率为η，接收太阳光的面积为S。由此推测在时间t内，太阳能电池板每平方米面积上接收的太阳能E为多少？（P、η、S、t均为已知量） 20．2022年12月，准东至皖南±0千伏特高压直流输电工程获国家优质工程金奖。    （1）电能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。电能传输过程中在输电线路上会产生大量的能量损耗，若保持输电功率不变时，输电线路上损耗的功率与输电电压的平方成 （选填“正比”或“反比”）。输电过程中损耗的电能转化成了 能；（传输过程中输电线路电阻可以认为不变） （2）据国家电网数据统计，2022年国家电网特高压累计输送电能达28346.11亿kW⋅h。这些电能若由一个装机容量为100万千瓦的发电发电，约工作 （选填“30多”、“300多”或“3000多”）年才能完成。安全用电常识告诉我们不能靠近特高压输电设备，否则容易发生 （选填“电弧”或“接触”）触电； （3）特高压输电为直流输电且输电电流非常稳定。在输电导线周围会产生 场， （选填“会”或“不会”）产生电磁波。为了防止导线互相鞭击，在特高压输电中使用了如图所示的阻尼式间隔棒。阻尼式间隔棒在其活动部件内嵌进耐磨橡胶垫，利用胶垫的阻尼来消耗导线振动能量，进而对导线振动产生阻尼作用。阻尼式间隔棒属于 （选填“绝缘体”“半导体”、“导体”）。 21．如图所示是利用太阳能电源工作的一种新型动力车。它上面的太阳能接收板的有效面积为9m2，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000J，太阳能电池提供的电压为180V，可供电动机正常工作的电流为10A。 （1）太阳能属于 （选填“可”或“不可”）再生能源； （2）该太阳能电池每秒可以提供的电能为 J； （3）该太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是 ； （4）电动机正常工作时，将电能主要转化为 能，若电动机的转化效率是80%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是160N，则该车匀速行驶的速度是 m/s。    22．2019 年 4 月 10 日，人类首张黑洞照片正式出炉！人类对于黑洞的探索已走过很多个年头， 黑洞是一种非常特殊的天体，它是由恒星在准备灭亡时形成的，其质量非常大，体积却非常小．上海科学家率国际科研小组曾利用射电望远镜阵列观察到，有一个黑洞直径与地球相当，质量却至少是太阳的 40 万倍． (1)查阅表格中的相关数据，可得出该黑洞的质量约为 千克；黑洞的密度约为 千克/米 3． 星球 半径(m) 体积(m3) 质量(kg) 地球 6.4×106 1.1×1021 5.98×1024 太阳 6.9×108 1.4×1027 1.96×1030 (2)请根据所学知识猜测黑洞形成的原因 ． A．恒星灭亡过程中爆炸产生新的原子，原子个数增加 B．恒星灭亡过程中内部原子吸收爆炸产生的能量，所以原子质量逐渐增大 C．恒星灭亡过程中内部原子之间间隙逐渐减小，最终电子质子中子被挤成一种密度极高的物质 23．陇西8路电动公交车的出现既符合低碳绿色环保理念，也给人们出行带来了方便．假如该公交车空车质量为1.32×104kg，轮胎与地面的总接触面积为0.4m2．（g=10N/kg） （1）电能是 （选填“一次能源”或“二次能源”）． （2）该电动公交车空车静止时对地面的压强是多少 ？ （3）该车以40km/h的速度匀速行驶10min所走的路程是多少千米 ？（计算结果保留两位小数） 24．请根据下述材料，回答下列问题： 中国的“人造太阳” 2020年12月4日14时02分，中核集团的新一代“人造太阳”装置—-中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术。 HL-2M装置是我国探索可控核聚变的重要实验性装置，中科院合肥物质科学研究院的全超导托卡马克装置实现了在7000万摄氏度的高温下运行1056秒的世界纪录，并且还在1.2亿摄氏度的情况下运行了101秒，而中核西南物理研究院的HL-2M实现了在1.5亿摄氏度的高温下运行，百万安培等离子体电流的输出。这些成就的取得都说明我国在可控核聚变技术上正在大踏步前进。 可控核聚变是指在一定条件下控制核聚变的速度和规模，以实现安全、持续、平稳的能量输出的核聚变反应。可控核聚变相比于现代核电站的裂变反应，具有原料充足、无环境污染等优势。因技术难度极高，尚处于实验阶段。 不管是风能、水能还是矿石能源，无论人类利用自然界中的哪一种能源，归根结底都是在利用太阳能，而太阳释放的能量则是来源于太阳内部的核聚变。 因此，人类如果掌握了有序地释放核聚变的能量的办法，就等于掌握了太阳的能量来源，就等于掌握了无穷无尽的矿石燃料、风力和水力能源。因此，可控核聚变反应堆当之无愧地被称作“人造太阳”，而我国在可控核聚变技术方面处于世界领先地位。 （1）跟核裂变反应相比，可控核聚变具有 、 的优势； （2）核裂变和核聚变释放的能量被称为核能，核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； （3）闪电是一种常见的大气放电的自然现象，每一次闪电大约释放20亿焦耳的能量，但因为闪电放电的功率过大，所以闪电释放的能量还未能被人类利用。请你至少再列举一例自然界中还未被人类开发或利用的能量 。 25．如图为某种家用电热水器工作电路的简化图，表中为其三种加热模式的相关参数。 加热模式 工作状态 额定功率P／kW 1 发热电阻R1单独工作 2 2 发热电阻R2单独工作 3 3 发热电阻R1与R2交替工作 (1)该电热水器的插头应接入 孔插座； (2)若该电热水器按“加热模式1”连续正常工作10min，通过发热电阻的电流是多少( )产生的热量是多少？( ) (计算结果保留两位小数) (3)若该电热水器连续正常工作15min，消耗电能0.55kW·h。通过计算说明该电热水器采用了哪种加热模式。( ) 26．PM2.5 表示大气中粒径小于或等于 2.5μm 的细颗粒物的含量，这个值越高，就代表空气污染越严重。细颗粒物的形成，人为的因素是各种燃料的不完全燃烧，其来源包括发电、冶金、纺织印染等各种工业过程中排放的烟尘以及各类交通工具排放的尾气。 （1）PM2.5 在大气中漫游 （填“是”或“不是”）分子无规则运动； （2）请你结合生活体验，提出一条改善雾霾天气的措施： 。 27．为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为100L的太阳能热水器。请你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算。 （1）太阳能是 能源（填“可再生”或“不可再生”）。太阳的巨大能量来自于太阳内部的 反应； （2）小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为18℃，下午放学时看到显示的水温为78℃，则热水器中的水吸收了多少热量 ？与使用电热水器相比，相当于节约了多少度电 ？【不计电热水器的热量损失，c水＝4.2×103J／（kg·℃）】 （3）该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90％的太阳能转化为水的内能，真有这么高的效率吗?小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量Q，就可估测出这台热水器的光热转化效率?写出效率η的表达式 。（用代表物理量的字母表示，不需要计算具体数据）    28．如图所示是深受年轻人喜爱的电动平衡车． （1）平衡车夜晚行驶时，车身有LED灯提示，LED灯采用 （选填“导体”“半导体”或“绝缘体”）制造． （2）平衡车采用锂电池组，行驶时电动机把 能转化为平衡车的机械能，实现了碳的零排放； （3）平衡车在行驶过程中，以车为参照物，车上的人是 的； （4）平衡车的轮胎表面有凹凸不平的花纹，是为了 （选填“增大”或“减小”）车轮与地面的摩擦力，防止平衡车打滑． （5）平衡车刹车的过程，伴随着能量从机械能转化为内能，内能散失到空气中，此过程中所有的能量总和 （选填“增大” “减小”或“不变”）．散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动车子，这是因为能量的转移和转化具有 性． 29．2015年10月，我国研发的平流层飞艇“圆梦”号（如图甲）首飞成功。飞艇依靠浮力可升到20km高的平流层，其推进系统有太阳能电池提供能量。推进器产生的推力与气流对飞艇的水平作用力平衡，可使飞艇长时间悬停。    (1)太阳能属于 能源; (2)飞艇气囊内的气体密度比艇外的空气密度 。若飞艇的气囊体积为3×104m3，则飞艇在平流层受到的浮力约为 N。（平流层空气密度取0.06kg/m3，g取10N/kg） (3)飞艇悬停时，推进器将空气推向后方获得向前的推力，说明 ；飞艇所受的空气阻力与风速的关系如图乙，推进器的功效（功效是指推进器的推力与功率的比值）为0.01N/W，当平流层风速为40m/s时，飞艇推进器的功率为 W。 30．2021年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功着陆。如图所示是着陆平台和祝融号火星车在火星上的合影。 （1）探测器降落过程中，以火星为参照物，探测器是 的； （2）祝融号火星车大约比普通中学生略高一点，它的高度为18.5 （填单位）； （3）太阳能是祝融号的主要能量来源，它由1000多片太阳能电池和连接在一起的蓄电池提供能量，太阳能电池把 能转化为 能。在各种能量的转化和转移过程中，能源的总量是保持不变的，那么造成能源危机的主要原因是能量的转移和转化具有 性。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二十二章 能源与可持续发展（综合题30道） 1．太阳能电池帆板（简称“电池板”）是为太空飞行器提供能源的装置。电池板通常装有“向日器”，有了“向日器”，电池板就像向日葵一样迎着太阳转动。某兴趣小组为了研究影响太阳能电池产生电流大小的因素，他们用材料相同、面积分别为S和S′（S＜S′）的“电池板”进行实验，并改变电池板与光线的夹角θ，用电流表观察电流大小，实验过程如图所示，请根据实验现象及相关要求完成空格。 (1)分析比较图(a)与(b)可得：材料、与光线夹角相同的电池板， 越大，产生的电流越大； (2)分析比较图 可得：太阳能电池帆板安装“向日器”时，要尽量使太阳光垂直照射电池板； (3)如图为世界最大的太阳能飞机“阳光动力2号”。白天，飞机依靠两翼上安装的太阳能电池板为电动机提供动力，同时对锂电池充电以保证夜间或阴雨天不间断飞行。太阳能电池是把太阳能转化为电能，那么锂电池在供电时是把 能转化为电能；若在某高空处，飞机每平方米接收的太阳光能量平均功率值为500W，每天以10小时计算，为了保证能够产生8.28×108J的电能，机翼的太阳能电池总面积至少为 m2.（太阳能电池效率为23%） 【答案】 面积 (a)与(c) 化学 200 【详解】(1)[1]分析比较图(a)与(b)可知，电池板的材料、与阳光夹角相同，(b)的面积大，电流表的示数大，即产生的电流大，故可以得出结论：材料与阳光夹角相同的电池板，面积越大，产生的电流越大。 (2)[2]分析比较图(a)与(c)可知，电池板的材料、面积相同，(a)与阳光的夹角大，电流表的示数大，即产生的电流大，据此可知，太阳能电池帆板安装“向日器”时，要尽量使太阳光垂直照射电池板。 (3)[3]锂电池在供电时，是通过化学反应来产生电能的，所以是把化学能转化为电能。 [4]由可得，太阳能电池板获得的太阳能 因飞机每平方米接收的太阳光能量平均功率为500W，每天以10小时计算，所以，机翼的太阳能电池的最小总面积 2．我市南澳风力发电场位于南澳东半岛果老山脉．山巅有风车阵，与蓝天大海，组合成一幅壮丽的南粤山水新风景线（图甲）．风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成． （1）风力发电利用的是风能，风能是清洁的、 （可再生/不可再生）能源．     （2）风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度小，硬度 （选填“大”或“小”）的复合材料制成；叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同产生压强差，而受到向 （选填“上”或“下”）的力使风叶旋转．     （3）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用 原理．实现机械能转化为电能．     （4）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图象得到的下列信息，正确的有哪些 A．只要有风，机组就能产生电能      B．风速过大，机组不会产生电能 C． 风速越大，机组产生的电功率一定越大     D．风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变 （5）下表给出了在不同风速下某风机获得的能量：   平均风速（m/s） 5 10 15 20 1s内获得的能量（×104J） 1 8 27 64 当风速为5m/s时，这台风机工作1s所产生的电能可供1只“220V 100W”电灯正常工作10s，该风机发电的效率是 ． 【答案】 可再生 大 上 电磁感应 B、D 10% 【详解】（1）[1]风力发电利用的是风能，风能是清洁的、可再生能源． （2）[2]风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，所以通常选用密度小，硬度大的复合材料制成； [3]若叶片位置和风向如图乙所示，叶片上面流速大、压强小；下面流速小，压强大．由于叶片两面空气流速不同产生压强差，叶片受到向上的力使风叶旋转． （3）[4]风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用电磁感应原理．实现机械能转化为电能． （4）[5]由图丙可知，当风速达到v1时，风力发电机才有电能输出，故A错误． 当风速超过v3时，风力发电机没有电能输出，故风速过大，机组不会产生电能，B正确． 当风速在v2~v3时，机组产生的电功率不变，故C错误，D正确． 综上所述，答案为BD． （5）[6]当风速为5m/s时，这台风机1s内获得的能量为W=1×104J，1只“220V 100W”电灯正常工作10s所消耗的电能W电=Pt=100W×10s=1000J ， 该风机发电的效率是。 3．2018年3月2日，《厉害了，我的国》这部精彩、振奋、自豪的影片正式上映，科技兴，则民族兴．科技强，则民族强．中国的年轻一代的科学家们正在为中国筑梦．西安，平均年龄三十出头的空客大飞机研发团队，被国际同行誉为最年轻的设计大脑．成都，充满活力的年轻人，将引领超导磁悬浮列车的未来．无锡，国家重点实验室里年轻的双手，刚刚创造出全球晶硅太阳能电池效率的世界纪录．合肥，平均年龄只有三十五岁的量子科学团队，今年实现了量子通信，量子计算的重大突破．中国已站在全球量子研究的最前沿．敢为人先．中国创造的沃土上，新一代正全面接棒． 请找一个与以上情景有关的物理信息，并指出对应的物理知识，不得与示例重复． 示例：物理信息：空客大飞机； 物理知识：流速快压强小． 作答：物理信息： ； 物理知识： ． 【答案】 物理信息：磁悬浮列车 物理知识：同名磁极相互排斥 【详解】运用所学过知识，结合短文所提及的和物理相关的内容进行解答． 物理信息：文中提到的超导磁悬浮列车，利用的物理知识：同名磁极相互排斥（或异名磁极相互吸引）； 物理信息：晶硅太阳能电池，利用的物理知识：太阳能转化电能，有助于解决能源问题； 物理信息：量子通信，量子计算，利用的物理知识：应用量子纠缠的特性实现远距离安全通信等． 4．利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电。在某中学的教学楼顶安装了总功率为20kW的光伏发电系统。 （1）光伏发电系统发电时 能转化为 能； （2）若一天的有效光照时间按8h计算，该光伏发电系统一天的发电量，如果由热电转换效率为30%的热电厂来完成，需要燃烧 kg煤；（）； （3）请写出一条光伏发电的优点： 。 【答案】 太阳 电 64 环境污染小 【详解】（1）[1][2]光伏发电系统发电时，太阳能电池板将太阳能转化为电能。 （2）[3]由可知，该光伏发电系统一天的发电量 由可知，煤完全燃烧需要放出的热量 由可知，需要完全燃烧煤的质量 （3）[4]太阳能属于一种可再生的清洁能源，所以利用光伏发电对环境污染小，且能节约化石能源。 5．小丽在学习了热学知识后，她想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量，于是仔细记录了她家每天烧水、煮饭、炒菜的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将30kg 20℃的水烧开（在1标准大气压下） （1）小丽家每天烧水做饭需要多少热量？ （2）如普通煤的热值为3×107 J/kg，从理论上讲小丽家每天烧水做饭需要多少千克的煤？ （3）小丽家实际每天的用煤量是2kg，由此她算出她家炉子的效率是16.8％，她家煤炉效率低的原因是什么？ （4）从大的方面来看，家里煤炉除了效率低，浪费能源外，另一个主要缺点是什么？ 【答案】(1) 1.008×107J (2) 0.336kg (3) 煤燃烧不充分;热量散失严重等(言之有理即可) (4) 不安全,煤气中毒;引起火灾;大气污染;不卫生等(言之有理即可) 【详解】先根据Q=cm△t求出水吸收的热量，根据题意知，烧水做饭需要的热量；根据的变形公式求出理论上需要煤的质量；用煤燃烧加热时，煤不能完全燃烧、热量散失严重． （1）小丽家每天烧水做饭需要的热量：Q=cm△t=4.2×103×30×80 J =1.008×107J （2）根据，得 （3）小明家煤炉效率低的原因是煤不能完全燃烧、热量散失严重． (4) 从大的方面来看，家里煤炉除了效率低，浪费能源外，主要缺点是不安全,煤气中毒;引起火灾;大气污染;不卫生等． 6．太阳是离我们最近的恒星，距地球1.5 亿千米，它是一个庞大而炽热的气体球，每时每刻不断向外释放出巨大的能量： (1)太阳内部进行着大规模的核 （聚变/裂变），释放的能量以 的形式向空间辐射。 (2)假设太阳光以平行光束入射到地面，太阳一年中辐射到地球表面的总能量约1.87×1024 J，这些能量只有1.1×1024 J的能量到达地球使水蒸发，而后凝结成雨降落到地面，在常温常压下蒸发1kg水需要2.2×106J 的能量，取地球的表面积S＝5×1014m2，试估算整个地球的年平均降水量 （降水量以毫米表示）。 【答案】 聚变 电磁波 1000mm 【详解】(1)[1][2]在太内部阳进行着大规模的核聚变，其释放的能量主要以电磁波的形式辐射出来，向外界不断的释放光和热。 (2)[3]太阳在一年中辐射到地球表面使水蒸发的能量W=1.1×1024J，设凝结成雨滴年降落到地面水的总质量为m，则有 设使地球表面覆盖一层水的厚度为h，则有 7．太阳是人类能源的宝库，目前人类直接利用太阳能的方式主要有以下两种： （1）如图甲，太阳能汽车利用太阳能电池将太阳能E1转化为电能E2，储存在车上的蓄电池内，为汽车提供动力。太阳能是一种 能源（选填“可再生”、“不可再生”），E1 E2（选填“>”、“=”、“<”）； （2）如图乙，太阳能热水器将太阳能转化为内能，若热水器装满100L、20℃的水，在阳光的照射下，水温升高到60℃，那么这些水吸收的热量为 J，若改用效率为60%的天然气灶给这些水加热，温度升高30℃时，则需要完全燃烧 m3的天然气。[天然气的热值为4.2×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/（kg.℃），1L=1dm3]    【答案】 可再生 > 1.68×107 0.5 【详解】（1）[1][2]太阳能可以认为是取不尽用之不竭的，因此太阳能属于可再生能源；目前我国太阳能电池将太阳能转化为电能的效率大约在之间，因此 （2）[3][4]热水器内水的体积为 热水器内水的质量为 水吸收的热量为 若改用效率为60%的天然气灶给这些水加热，温度升高30℃时，则水吸收的热量为 由 可知，天然气完全燃烧放出的热量为 由 可知，需要完全燃烧天然气的体积为 8．随着现代科学技术的突飞猛进，现代家用产品也在不断更新．小明同学家想购买新一代灶具——电磁灶（炉），以取代目前较普遍的燃气灶，为此他通过调查和实验，得到如下数据： 请将表格中的数据填写完整． 根据表格中的数据，说出电磁灶（炉）与燃气灶相比有哪些特点？ 【答案】(1)见解析；(2)①电磁灶加热所用时间短；②电磁灶所需费用少． 【详解】(1)电磁炉的耗电量W1＝Pt＝2kW×h＝0.1kW⋅h，需要支付0.5元/kW⋅h×0.1kW⋅h＝0.05元，燃气灶耗气量0.8m3/h×h＝0.08m3，需要支付1.2元/m3×0.08m3＝0.096元． (2)电磁炉使水沸腾所用的时间是3min，燃气灶使水沸腾所用的时间是6min，电磁灶加热所用时间短．使水沸腾所需电费0.05元，使水沸腾所需燃气费0.096元，所以电磁灶所需费用少． 【点睛】（1）已知电磁炉的功率和耗电时间，根据公式W＝Pt可求耗电量，已知输入气量和使用时间，根据公式V＝qt可求燃烧的体积．还知道电费和燃气费单价可求各自的费用开支．（2）从所给数据可以看出电磁炉使水沸腾所用时间短，通过计算电磁灶（炉）与燃气灶各自的费用，再比较费用的大小，从而得出结论． 9．请阅读《风光互补路灯》并回答问题。 风光互补路灯 全球环境日益恶化，世界各国都努力开发对清洁能源的利用。风光互补道路照明是一个新兴的新能源利用领域。如图所示，就是一款风光互补LED路灯，它是利用风能和太阳能进行供电的智能路灯，不仅节省电能，而且每个路灯都有独立的发电系统，即使遇到大面积停电，也不会影响道路照明；并且每个路灯之间还省掉了地下连接的电缆。 风光互补，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵和风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，当夜晚到来，需要照明用电时逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到负载处。它兼具了太阳能发电和风力发电两者的优势，为街道路灯提供了稳定的电源。 中国现有城乡路灯总数大约为2亿盏，且总数每年以20%的速度增长。一套额定功率为400瓦的常规路灯，一年约耗电1500度。若将此常规路灯换成一套照明效果相当的风光互补LED路灯，因为它只消耗风能和太阳能就能照明，所以一年相当于节电约1500度。若把全国2亿盏路灯全部替换为风光互补LED路灯，一年可节电约3000亿度。我国三峡水电站在2019年发电总量约为969亿度。此项路灯改进项目一年节约的电能相当于约3个三峡水电站全年发电的总量。 我国拥有丰富的风能和太阳能资源，风光互补路灯较好的利用了清洁能源，既节能减排、又绿色环保。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）风光互补路灯利用太阳能和风能都属于 能源；（选填“可再生”或“不可再生”） （2）风光互补发电应用系统，是利用太阳能电池方阵和风力发电机将发出的电能存储到 中，将电能转换为 （选填“内”或“化学”）能； （3）马路上的常规路灯都有地下电缆连接，个别路灯损坏，不会影响其他路灯的正常工作，这是因为它们都是 联的； （4）用一套照明效果相当的风光互补LED路灯替换额定功率为400W的常规路灯，一年可以节约 J电能，可以使额定功率为200W的台式计算机正常工作大约 小时。 【答案】 可再生 蓄电池 化学 并 5.4×109 2.7×107 【详解】（1）[1]风光互补路灯利用太阳能和风能都属于可再生能源，都能在自然界中源源不断地获得。 （2）[2][3]风光互补发电应用系统，是利用太阳能电池方阵和风力发电机将发出的电能，对蓄电池充电，将电能存储到蓄电池中，将电能转换为化学能储存起来。 （3）[4]马路上的常规路灯都有地下电缆连接，个别路灯损坏，不会影响其他路灯的正常工作，这是因为它们都是并联的，互不影响。 （4）[5]一套额定功率为400瓦的常规路灯，一年约耗电1500度，则用一套照明效果相当的风光互补LED路灯替换额定功率为400W的常规路灯，一年可以节约 电能， [6]由得，可以使额定功率为200W的台式计算机正常工作大约 10．纵观今年的全国各地的政府工作报告，从地方两会到全国两会的报告中都可以发现“夜经济”被列入各地2020年的经济发展规划中。不少代表委员表示：做好“夜经济”的可持续性发展、繁荣应是地方政府的一道“能力测试题”。而在今年的全国两会上，还有不少人大代表提出要激活“地摊经济”。瞬间引起了社会各界的广泛讨论，“摆摊”这一词也成为热搜词。小刚同学为了体验生活，决定利用假期跟随父母一起去“摆摊”，为了解决夜间照明问题，在网上购买了一个太阳能灯，此灯白天利用面积为200cm2，发电效率为25%光伏电板接收太阳光发电储存电能，晚上需要供给功率为7w的小灯泡照明使用5h，灯泡消耗电能为 J，小刚又通过查资料得知晴天时太阳能辐射到地表的平均功率约为1400w/m2，那么在晴天时光伏电板在阳光下至少照射需要 h才能满足晚上的照明需求。 【答案】 1.26×105 1.25 【详解】[1]根据题意可知，晚上需要供给功率为7w的小灯泡照明使用5h，灯泡消耗电能为 W=Pt=7W×5×3600s=1.26×105J [2]小刚又通过查资料得知晴天时太阳能辐射到地表的平均功率约为1400w/m2 1400w/m2×200×10-4m2×t=1.26×105J 求得t=1.25h。 那么在晴天时光伏电板在阳光下至少照射满足晚上的照明需求时间为1.25h。 11．陕西凤县“以风引凤”，大力开发风能资源。如图所示，风力发电——即风轮机叶片不断受到风力的推动而转动，继而带动发电机工作输出电能。若风力发电机每片风叶质量为6t，长为40m。如表所示为1kg空气在不同风速下速度（v）与动能（E）的关系，（空气密度取1.2kg/m3） 动能E/J 10 20 30 40 50 风速v/（m·s-1） 2 4 6 8 10 （1）风能是一种 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，当风速为6m/s时，每千克空气具有的动能是 J； （2）如果一台这样的风力发电机平均每秒可以输出1.2×105J的电能，那么1000台这样的风力发电机，一年获得的电能相当于完全燃烧多少千克煤产生的能量；（一年工作时间按3000h计算，煤的热值为3×107J/kg）( ) （3）当风速为10m/s时，若风力发电机风轮正面迎风，这台发电机每秒能对外提供3.8×105J的电能，则它将风能转化为电能的效率是多少。( ) 【答案】 可再生 30 4.32×107kg 12.6% 【详解】（1）[1]化石能源、核能会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再生能源；而风能、水能、太阳能、生物质能，可以在自然界里源源不断的得到补充，所以它们属于可再生能源。所以风能属于可再生能源。 [2]由表格读出，风速为6m/s时每千克空气具有的动能为30J。 （2）[3]一年1000台这样的风力发电机所产生的能量为 结合题意可得，煤燃烧产生的热量为 Q=E=1.296×1015J 由得，相当完全燃烧的煤质量为 （3）[4]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 那么这些空气的质量为 风扇的叶片长为40m，则 则每秒通过风力发电机风轮正面的空气质量为 根据表可知产生能量为 E风=50J/kg×60288kg=3.0144×106J 这台风力发电机的风能转化为电能的效率为 12．太阳能汽车利用太阳能来驱动，实现了零排放，减少了对环境的污染。太阳能汽车的工作原理是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车。某辆太阳能汽车接收太阳光能的面板面积，正对太阳时产生的电压，并对整车提供最大为75A的电流，汽车最大可获得12kW的机械功率。太阳光照射到地面上面积上的辐射功率。 （1）太阳能转化为其他形式的能的方式有很多，除了光电转换外，还有 （写出一种能量转化形式），列举相应的一个应用实例： ； （2）求太阳能电池将太阳能转化为电能的效率 ？ （3）当太阳能汽车以最大机械功率行驶，其运动时速度为20m/s时，蓄电池充足一次电可以行驶160km，求牵引力对汽车做的功 ？ 【答案】 光热转换 太阳能热水器 30% 【详解】解：（1）[1][2]生活中还可以将太阳能转化为内能，实现光热转换，例如：太阳能热水器。 （2）[3]获得的电能 获得的太阳能 太阳能电池的效率 （3）[4]由可知，太阳能汽车行驶160km需要的时间 由可知，牵引力对汽车做的功 答：（1）光热转换；太阳能热水器； （2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为30%； （3）牵引力对汽车做的功为。 13．我国很多高速公路都装有风光互补路灯，风光互补路灯系统是同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有太阳时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中，为了节能该路灯采用LED灯照明。下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电时电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。 太阳能电池板 风力发电机 蓄电池 LED灯 电池板的总面积 0.5m2 最大限制风速 12m/s 电池容量 150Ah 额定电压 24V 光电转化效率 20% 最大输出功率 400W 额定电压 12V 额定功率 60W （1）能源的种类繁多，太阳能和风能都属于 ； A．不可再生源    B．可再生能    C．化石能源    D．二次能源 （2）风力发电机利用风力发电时，是将 能转化为电能； （3）该型号LED灯正常工作时的电流为 A； （4）当太阳光照射到电池板表面处的功率为1000W/m2时，太阳能电池板的输出功率为 W； （5）100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10h，一个月（按30天计算）消耗 kW．h电能，如果把两个充满电的蓄电池串联起来给其中一个LED灯供电，当电池容量降低到最大容量的30%时，就不再提供电能，此电池组能让一个LED灯连续工作 h。 【答案】 B 机械（风） 2.5 100 1800 42 【详解】（1）[1]太阳能、风能可以从自然界源源不断地获得，属于可再生能源，故选B。 （2）[2]利用风力发电时，消耗机械能，产生电能，是将机械能（风能）转化为电能。 （3）[3]该型号LED灯正常工作时的电压为24V，功率为60W，由P＝UI可得，正常工作时的电流 （4）[4]太阳能电池板的输出功率 P输出＝P0/m2×0.5m2×20%＝1000W/m2×0.5m2×20%＝100W （5）[5]100盏该型号风光互补路灯的功率 P＝60W×100＝6000W＝6kW， 一个月消耗电能 W＝Pt＝6kW×10h×30＝1800kW•h 蓄电池充满电供LED灯使用，W蓄电池＝WLED，根据题意有 2UItη＝PLEDtLED 则工作时间为 tLED＝＝ 【点评】本题是一道电学综合题，综合考查了学生对所学知识的应用能力，要求灵活运用所学知识 14．2011年3月11日14点46分，日本本州岛海域发生里氏9.0级地震，并引发海啸，瞬间扑向几乎日本全部沿海地区，继而造成日本福岛核电站核泄漏，如图所示： (1)强烈地震全面瘫痪了日本震区的地面交通，利用卫星遥感技术可及时了解震区的受灾情况，如图 所示拍摄到的照片通过 传回地面； (2)海啸时产生的“水墙”速度很大，具有很大的 能，破坏力很强； (3)核电站是利用核能来发电的，目前核电站利用的核反应是 （选填“裂变”或“聚变”）； (4)为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是利用了水的 大的特性； (5)福岛核事故达到了七级，使得大量的核燃料外泄，周围的人们处在核污染中。图中是核辐射标志的是 ； (6)如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×106t的煤炭，则6×106t的煤炭完全燃烧放出的热量是 J（煤炭的热值为3×107J/kg）； (7)“能源和环境”是世界各国共同面临的问题，保护环境、节约能源要从我做起，下列说法中需要改正的是( )。 A．尽可能用太阳能热水器代替电热水器 B．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯 C．用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站 D．及时将生活垃圾，废电池装在一起丢入垃圾箱 【答案】 电磁波 动 裂变 比热容 C 1.8×1017 D 【分析】(1)卫星通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响；只要设置地球站电路即可开通；同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信；电路设置非常灵活，可随时分散过于集中的话务量；同一信道可用于不同方向或不同区间。 (2)物体由于运动而具有的能量，称为物体的动能。 (3)核电站是利用核裂变反应所释放的能量产生电能的发电厂，目前商业运转中的核能发电厂都是利用核分裂反应而发电。 (4)水的比热容大可以用来取暖和降温。 (5)解答本题可根据图中所示标志的含义及题目的要求进行分析判断即可。 (6)利用热量的计算公式可计算煤炭燃烧放出的热量。 (7)主要考查了一些生活小常识，结合自己的认识可做出选择。 【详解】(1)[1]卫星通信范围大而卫星通信就是利用电磁波进行传递信息。 (2)[2]海啸时产生的“水墙”速度很大，因此具有很大的动能，破坏力很强。 (3)[3]核电站是利用核裂变反应所释放的能量产生电能的发电厂。 (4)[4]利用水的比热容大的特性，消防员可以进行有效降温。 (5)[5]图中表示核辐射标志的是C。 (6)[6]6×106t的煤炭完全燃烧放出的热量 (7)[7]ABC．从保护环境、节约能源的角度来分析，“尽可能用太阳能热水器代替电热水器”，“养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯”，“用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站”等，都是很好的习惯和做法，值得提倡，故ABC不符合题意； D．将废电池与生活垃圾装在一起丢入垃圾箱的做法不妥，因为电池含有汞等重金属，可污染土壤和水源，应单独存放与处理，故D符合题意。 故选D。 15．008年9月27日下午16点40分左右，历史将永远在这一刻定格中国航天员翟志刚顺利打开“神舟七号”飞船轨道舱舱门，在幽蓝色地球的背景下，翟志刚在太空中挥动着一面国旗向全国人民致意，中国人太空出舱的梦想就此实现。火箭运载着“神七”离地升空，火箭发射架下方建有较大的水池，这是利用水在 （填物态变化名称）时吸热降温，水池上方出现大量的白色气团，它们是 形成的。为“神七”的正常工作提供能量，飞船两侧装有太阳能电池板，太阳能电池板可以将太阳能转化为 能。在太空环境下，以下哪个事情不能像在地上一样正常进行 。 A．用刻度尺测量长度 B．用放大镜看物体 C．用平面镜改变光 D．举行露天大型演唱会 【答案】 汽化 液化 电 D 【详解】[1][2]火箭发射时，高温的火焰向下喷射，火箭发射架下方建有较大的水池，就是为了吸收这些热量，水吸热后迅速汽化，水池上方出现大量的白色气团，这些“白气”产生的原因是：水池内的水汽化形成高温的水蒸气，水蒸气遇冷液化形成。 [3]太阳能电池板可以把太阳光所具有的太阳能直接转化为电能。 [4]ABC．太空是真空，真空不能传声，ABC的工作过程与空气无关，都能进行，不符合题意； D．由于声音不能在真空中传播，所以露天大型演唱会人们无法听到声音，故D不可行，符合题意。 故选D。 16．路灯给我们夜晚的生活带来方便，风、光互补路灯兼具了风力发电、太阳能发电的优势。它同时安装了风力发电。和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中。为了节能该路灯采用LED灯照明。下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积。 太阳能电池板 蓄电池 电池板的面积 0.5m2 蓄电池容量 150Ah 光电转化效率 16% 额定电压 12V （1）白天太阳能电池板把接收到的太阳能转化为 能，再转化成 能储存在蓄电池内； （2）利用风力发电时，实际上是利用到了 现象，产生的电流大小除了与内部磁铁磁性强弱有关，还与 有关；、 （3）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出功率为 W； （4）该蓄电池充满电后储存的能量为 J。 【答案】 电 化学 电磁感应 线圈转动速度 80 【详解】（1）[1]太阳能电池板能将接收到的太阳能转化为电能。 [2]蓄电池是将电能转化为化学能储存起来。 （2）[3]风力发电是利用风力推动发电机，发电机利用了电磁感应现象。 [4]电磁感应现象中产生电流的大小受到磁铁磁性强弱的影响，还受线圈转动速度的影响。 （3）[5]电池板的功率 太阳能电池板的输出功率 （4）[6]该蓄电池充满电后储存的能量 17．能源危机制约着现代社会发展，开发和利用可再生能源是人类自身解决能源问题重要举措之一． （1）目前，煤、石油、天然气等化石燃料成为最主要的能源，它们的大量使用打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中 的含量迅速增加，导致全球气温升高． （2）氢能源是我国正在开发的新能源之一．其使用的主要途径是设法构成原电池，从能量转换的角度看，原电池是一种 转化为电能的装置． （3）人类社会的不断进步，必然会带来新一轮的能源革命．未来的新能源要能够大规模替代煤、石油、天然气等常规的、不可再生的能源，新能源的特点是 【答案】 二氧化碳 化学能 可再生和清洁 【详解】(1)化石燃料是由碳氢氧组成的，燃烧后的物质中含有大量的二氧化碳气体； (2)原电池是一种能将化学能直接转变成电能的装置，它通过化学反应，消耗某种化学物质，输出电能．实现了化学能向电能的转变；(3)新能源的特点是可再生和清洁． 点睛：实际生活中的化学的应用类型的实例，应用的原理即为物质的能量的相互转化． 新能源都是可再生能源和清洁能源，被作为未来经济和社会可持续发展的能源基础，受到了高度重视． 18．目前，化石燃料是人类生产、生活的主要能源．随着全球能量使用的增长，化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭．世界各国人民的节能意识正在日趋增强（如图是我国的节能标志），科学家也在开发新能源、研制节能产品、提高化学能的转化效率等方面，做着积极的努力．请你回答：   （1）有待继续开发、利用的能源有（至少答3种）： ．     （2）用化学方程式表示出一个由化学能转化为内能的例子： ．     （3）生产、生活中存在着化学能和电能的相互转化．请你举出一个在使用中由化学能转化为电能的例子： ．     （4）氢气具有热值高且 的特点，因此被认为是最清洁的燃料． 【答案】 核能、太阳能、风能、地热能、潮汐能 干电池使用 生成物是水，无污染 【分析】（1）根据有优良特点的（无污染的）新能源的种类分析有待继续开发、利用的能源； （2）根据化学反应中的放热现象得到由化学能转化为内能的例子； （3）根据电池的工作原理回答； （4）根据氢气作为燃料的优点回答． 【详解】（1）目前有待开发利用的无污染的新能源很多，如核能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、可燃冰等； （2）由化学能转化为内能的反应就是放热反应，如：； （3）化学能和电能的相互转化的一般是电池或充电器，由化学能转化为电能：干电池使用、蓄电池使用等；由电能转化为化学能：电池充电、电解水； （4）氢气作为新能源有三大优点：①可以用水制取，来源广，可再生；②放热多；③燃烧产物是不污染环境的水． 19．2022年6月5日10时44分，我国长征2F运载火箭搭载神舟十四号载人飞船点火升空，飞控中心不断传出播报：“遥测信号正常”、“雷达跟踪信号正常”……地面雷达站密切跟踪，一段时间后，飞船准确进入预定轨道。飞船入轨后，顺利完成入轨状态设置。在17时42分，飞船与天宫空间站成功对接如图。随后，三名航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲进入天和核心舱，开启为期6个月的在轨留驻，开展物资转移、空间站建设等工作。神舟十四号载人飞船的成功发射，为我国空间站全面建成奠定了基础。 请回答下列问题： （1）这里的“遥测信号”、“雷达跟踪信号”是通过什么传递信息？ （2）飞船与天宫空间站对接，需知道天宫空间站运动的速度。若天宫空间站在1min内运行的路程是420km，则它的平均速度是多少m/s？ （3）航天员在天宫空间站转移实验设备，若某设备在地面的质量是60kg，它在天宫空间站中受到的重力是多少？（天宫空间站所在位置g取8.7N/kg） （4）太阳能电池板能为天宫空间站提供电能。若太阳能电池板的电功率为P，将光能转化为电能的效率为η，接收太阳光的面积为S。由此推测在时间t内，太阳能电池板每平方米面积上接收的太阳能E为多少？（P、η、S、t均为已知量） 【答案】（1）电磁波；（2）7×103m/s；（3）522N；（4） 【详解】（1）电磁波可以在真空中传播，所以“遥测信号”、“雷达跟踪信号”是通过电磁波传递信息的。                                            （2）根据速度公式得 所以，天宫空间站的平均速度是7×103m/s。 （3）根据G=mg得 则设备在空间站中受到的重力为522N； （4）由题意可得 W电=Pt=ηES 解得，即太阳能电池板每平方米面积上接收的太阳能为。 20．2022年12月，准东至皖南±0千伏特高压直流输电工程获国家优质工程金奖。    （1）电能属于 （选填“一次”或“二次”）能源。电能传输过程中在输电线路上会产生大量的能量损耗，若保持输电功率不变时，输电线路上损耗的功率与输电电压的平方成 （选填“正比”或“反比”）。输电过程中损耗的电能转化成了 能；（传输过程中输电线路电阻可以认为不变） （2）据国家电网数据统计，2022年国家电网特高压累计输送电能达28346.11亿kW⋅h。这些电能若由一个装机容量为100万千瓦的发电发电，约工作 （选填“30多”、“300多”或“3000多”）年才能完成。安全用电常识告诉我们不能靠近特高压输电设备，否则容易发生 （选填“电弧”或“接触”）触电； （3）特高压输电为直流输电且输电电流非常稳定。在输电导线周围会产生 场， （选填“会”或“不会”）产生电磁波。为了防止导线互相鞭击，在特高压输电中使用了如图所示的阻尼式间隔棒。阻尼式间隔棒在其活动部件内嵌进耐磨橡胶垫，利用胶垫的阻尼来消耗导线振动能量，进而对导线振动产生阻尼作用。阻尼式间隔棒属于 （选填“绝缘体”“半导体”、“导体”）。 【答案】 二次 反比 内 300多 电弧 磁 不会 绝缘体 【详解】（1）[1]由于无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源叫做二次能源，因此电能属于二次能源。 [2]由可得，输电电流，输电线中通过的电流，在输电线电阻不变时，由 可得，输电线消耗的电功率为 式子中输电功率P和输电线电阻都不变，输电线消耗的电功率与输电功电压U的平方成反比。 [3]由电流的热效应可知，输电过程中输电线产生热量，损耗的电能转化成了内能。 （2）[4]由可得，工作时间为 即300多年。 [5]低压触电为接触触电，高压触电的两种情况：一是电弧触电，二是跨步电压触电；因此靠近特高压输电设备，容易发生电弧触电。 （3）[6][7]变化的磁场才能产生电磁波；稳定电流在周围空间产生稳定的磁场，稳定的磁场不能产生电磁波，所以电流稳定时不会形成电磁波。 [8]由题可知阻尼式间隔棒在其活动部件内嵌进耐磨橡胶垫，而橡胶垫一般情况下是绝缘体，因此阻尼式间隔棒属于绝缘体。 21．如图所示是利用太阳能电源工作的一种新型动力车。它上面的太阳能接收板的有效面积为9m2，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000J，太阳能电池提供的电压为180V，可供电动机正常工作的电流为10A。 （1）太阳能属于 （选填“可”或“不可”）再生能源； （2）该太阳能电池每秒可以提供的电能为 J； （3）该太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是 ； （4）电动机正常工作时，将电能主要转化为 能，若电动机的转化效率是80%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是160N，则该车匀速行驶的速度是 m/s。    【答案】 可 1800 20% 机械 9 【详解】（1）[1]太阳能可从自然界源源不断的获得，所以属于可再生能源。 （2）[2]太阳能电池1s输出的电能为 W＝UIt＝180V×10A×1s＝1800J （3）[3]太阳能电池板1s接收的能量为 E＝1000J/（m2•s）×9m2×1s＝9000J 则太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为 （3）[4]电动机工作时，主要将电能转化为机械能。 [5]由可得，转化成的机械能为 W机＝Wη′＝1800J×80%＝1440J 电动机的输出功率为 因为太阳能新型动力车做匀速直线运动，由P=Fv得，该车匀速行驶的速度为 22．2019 年 4 月 10 日，人类首张黑洞照片正式出炉！人类对于黑洞的探索已走过很多个年头， 黑洞是一种非常特殊的天体，它是由恒星在准备灭亡时形成的，其质量非常大，体积却非常小．上海科学家率国际科研小组曾利用射电望远镜阵列观察到，有一个黑洞直径与地球相当，质量却至少是太阳的 40 万倍． (1)查阅表格中的相关数据，可得出该黑洞的质量约为 千克；黑洞的密度约为 千克/米 3． 星球 半径(m) 体积(m3) 质量(kg) 地球 6.4×106 1.1×1021 5.98×1024 太阳 6.9×108 1.4×1027 1.96×1030 (2)请根据所学知识猜测黑洞形成的原因 ． A．恒星灭亡过程中爆炸产生新的原子，原子个数增加 B．恒星灭亡过程中内部原子吸收爆炸产生的能量，所以原子质量逐渐增大 C．恒星灭亡过程中内部原子之间间隙逐渐减小，最终电子质子中子被挤成一种密度极高的物质 【答案】 7.84×1035kg 7.1×1014 C 【详解】（1）由表格数据知道，m太阳=1.96×1030 kg，则m黑洞=400000×m太阳=400000×1.96×1030 kg=7.84×1035 kg；因为该黑洞直径与地球相当，所以r地球=r黑洞=6.4×106 m，故黑洞的体积是：≈1.1×1021 m3，由 知道，黑洞的密度是： ≈7.13×1014 kg/m3； （2）恒星灭亡过程中内部原子之间间隙逐渐减小，最终电子质子中子被挤成一种非常特殊的天体，即其质量非常大，体积却非常小，故C符合题意． 23．陇西8路电动公交车的出现既符合低碳绿色环保理念，也给人们出行带来了方便．假如该公交车空车质量为1.32×104kg，轮胎与地面的总接触面积为0.4m2．（g=10N/kg） （1）电能是 （选填“一次能源”或“二次能源”）． （2）该电动公交车空车静止时对地面的压强是多少 ？ （3）该车以40km/h的速度匀速行驶10min所走的路程是多少千米 ？（计算结果保留两位小数） 【答案】 二次能源 3.3×105Pa 6.67km 【详解】第一空．电能是由其它形式的能源由发电机转换而来的，不是从自然界直接获得的能源，所以电能是二次能源； 第二空．电动公交车对地面的压力等于自身的重力，所以压力为： ， 轮胎与地面的总接触面积为0.4m2，则该电动公交车空车静止时对地面的压强为： ； 第三空．根据得，该车以40km/h的速度匀速行驶10min所走的路程为： ． 24．请根据下述材料，回答下列问题： 中国的“人造太阳” 2020年12月4日14时02分，中核集团的新一代“人造太阳”装置—-中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术。 HL-2M装置是我国探索可控核聚变的重要实验性装置，中科院合肥物质科学研究院的全超导托卡马克装置实现了在7000万摄氏度的高温下运行1056秒的世界纪录，并且还在1.2亿摄氏度的情况下运行了101秒，而中核西南物理研究院的HL-2M实现了在1.5亿摄氏度的高温下运行，百万安培等离子体电流的输出。这些成就的取得都说明我国在可控核聚变技术上正在大踏步前进。 可控核聚变是指在一定条件下控制核聚变的速度和规模，以实现安全、持续、平稳的能量输出的核聚变反应。可控核聚变相比于现代核电站的裂变反应，具有原料充足、无环境污染等优势。因技术难度极高，尚处于实验阶段。 不管是风能、水能还是矿石能源，无论人类利用自然界中的哪一种能源，归根结底都是在利用太阳能，而太阳释放的能量则是来源于太阳内部的核聚变。 因此，人类如果掌握了有序地释放核聚变的能量的办法，就等于掌握了太阳的能量来源，就等于掌握了无穷无尽的矿石燃料、风力和水力能源。因此，可控核聚变反应堆当之无愧地被称作“人造太阳”，而我国在可控核聚变技术方面处于世界领先地位。 （1）跟核裂变反应相比，可控核聚变具有 、 的优势； （2）核裂变和核聚变释放的能量被称为核能，核能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源； （3）闪电是一种常见的大气放电的自然现象，每一次闪电大约释放20亿焦耳的能量，但因为闪电放电的功率过大，所以闪电释放的能量还未能被人类利用。请你至少再列举一例自然界中还未被人类开发或利用的能量 。 【答案】 原料充足 无环境污染 不可再生 见解析 【详解】（1）[1][2]根据题文“可控核聚变相比于现代核电站的裂变反应，具有原料充足、无环境污染等优势。因技术难度极高，尚处于实验阶段”，可知此处填原料充足、无环境污染。 （2）[3]核能不能从自然界中源源不断的获得，因此是不可再生资源。 （3）[4]自然界中还未被人类开发或利用的能量有海啸、火山喷发、地震、飓风、龙卷风等，只要合理即可。 25．如图为某种家用电热水器工作电路的简化图，表中为其三种加热模式的相关参数。 加热模式 工作状态 额定功率P／kW 1 发热电阻R1单独工作 2 2 发热电阻R2单独工作 3 3 发热电阻R1与R2交替工作 (1)该电热水器的插头应接入 孔插座； (2)若该电热水器按“加热模式1”连续正常工作10min，通过发热电阻的电流是多少( )产生的热量是多少？( ) (计算结果保留两位小数) (3)若该电热水器连续正常工作15min，消耗电能0.55kW·h。通过计算说明该电热水器采用了哪种加热模式。( ) 【答案】 三 9.09A 1.20×106J “加热模式3” 【详解】(1)有金属外壳的家用电器必须使用三孔插座． (2)按“加热模式1”正常工作时 由P＝UI得，通过R1的电流 A 因为电流通过发热电阻所做的功全部转化为内能所以电阻R1产生的热量 Q1＝W1＝P1t1＝2000W×10×60s＝1.20×106J (3)kW 因为2kW＜P2＜3kW 所以选择的是“加热模式3” 26．PM2.5 表示大气中粒径小于或等于 2.5μm 的细颗粒物的含量，这个值越高，就代表空气污染越严重。细颗粒物的形成，人为的因素是各种燃料的不完全燃烧，其来源包括发电、冶金、纺织印染等各种工业过程中排放的烟尘以及各类交通工具排放的尾气。 （1）PM2.5 在大气中漫游 （填“是”或“不是”）分子无规则运动； （2）请你结合生活体验，提出一条改善雾霾天气的措施： 。 【答案】 不 少开车，低碳出行 【详解】（1）[1]PM2.5是粒径小于或等于2.5μm的细颗粒物，在大气中的漫游是机械运动，而不是分子的无规则运动。 （2）[2]PM2.5的来源包括各类交通工具排放的尾气，所以出行时，少开车，低碳出行。 27．为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为100L的太阳能热水器。请你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算。 （1）太阳能是 能源（填“可再生”或“不可再生”）。太阳的巨大能量来自于太阳内部的 反应； （2）小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为18℃，下午放学时看到显示的水温为78℃，则热水器中的水吸收了多少热量 ？与使用电热水器相比，相当于节约了多少度电 ？【不计电热水器的热量损失，c水＝4.2×103J／（kg·℃）】 （3）该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90％的太阳能转化为水的内能，真有这么高的效率吗?小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量Q，就可估测出这台热水器的光热转化效率?写出效率η的表达式 。（用代表物理量的字母表示，不需要计算具体数据）    【答案】 可再生 核聚变（热核） 2.52×107J 7度 【详解】（1）[1][2]太阳能是可以源源不断的从自然界得到的能源，是可再生能源；太阳能来自于太阳内部的核聚变反应，聚变又叫热核反应。 （2）[3][4]水的总质量 m=ρV=1×103kg／m3×100×103m3=100kg 水吸收的热量 Q＝c水m（t2一t1）＝4.2×103J／（kg·℃）×100kg×（78—18）℃＝2.52×107J 相当于节约电能 （3）[5]测出太阳能热水器的有效受光面积S和两次水温记录之间的光照时间t。光热转化效率 答：（1）太阳能是可再生。太阳的巨大能量来自于太阳内部的聚变（热核）反应； （2）热水器中的水吸收了2.52×107J的热量；与使用电热水器相比，相当于节约了7度电； （3）太阳能热水器的有效受光面积S和光照时间t；光热转化效率。 28．如图所示是深受年轻人喜爱的电动平衡车． （1）平衡车夜晚行驶时，车身有LED灯提示，LED灯采用 （选填“导体”“半导体”或“绝缘体”）制造． （2）平衡车采用锂电池组，行驶时电动机把 能转化为平衡车的机械能，实现了碳的零排放； （3）平衡车在行驶过程中，以车为参照物，车上的人是 的； （4）平衡车的轮胎表面有凹凸不平的花纹，是为了 （选填“增大”或“减小”）车轮与地面的摩擦力，防止平衡车打滑． （5）平衡车刹车的过程，伴随着能量从机械能转化为内能，内能散失到空气中，此过程中所有的能量总和 （选填“增大” “减小”或“不变”）．散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动车子，这是因为能量的转移和转化具有 性． 【答案】 半导体 电 静止 增大 不变 方向 【详解】（1）平衡车夜晚行驶时，车身有LED灯提示，LED灯采用半导体材料制造． （2）平衡车采用锂电池组，行驶时电动机把电能能转化为平衡车的机械能，实现了碳的零排放； （3）平衡车在行驶过程中，以车为参照物，人与车没有发生位置的变化，所以车上的人是静止的； （4）平衡车的轮胎表面有凹凸不平的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面粗糙程度的方法来增大摩擦力的，即增大车轮与地面的摩擦力，防止平衡车打滑． （5）平衡车刹车的过程，伴随着能量从机械能转化为内能，内能散失到空气中，根据能量守恒的原理可知，此过程中所有的能量总和不变； 但散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动车子，这是因为能量的转移和转化具有方向性，正是由于此特点，人类正在积极的寻找和开发新能源． 【点睛】理解能的转移、转化及能量守恒的规律，虽然能的总量不变，但由于能量的转移和转化具有方向性，使用过后的能量不能再自发的回到原来的形式，所以传统的能源终会有使用完的一天． 29．2015年10月，我国研发的平流层飞艇“圆梦”号（如图甲）首飞成功。飞艇依靠浮力可升到20km高的平流层，其推进系统有太阳能电池提供能量。推进器产生的推力与气流对飞艇的水平作用力平衡，可使飞艇长时间悬停。    (1)太阳能属于 能源; (2)飞艇气囊内的气体密度比艇外的空气密度 。若飞艇的气囊体积为3×104m3，则飞艇在平流层受到的浮力约为 N。（平流层空气密度取0.06kg/m3，g取10N/kg） (3)飞艇悬停时，推进器将空气推向后方获得向前的推力，说明 ；飞艇所受的空气阻力与风速的关系如图乙，推进器的功效（功效是指推进器的推力与功率的比值）为0.01N/W，当平流层风速为40m/s时，飞艇推进器的功率为 W。 【答案】 可再生 小 1.8×104 力的作用是相互的 1.44×105 【详解】(1)[1]太阳能是用之不竭的，属于可再生能源。 (2)[2]飞艇能浮在空中，是由于飞艇气囊内的气体密度比艇外的空气密度小，体积较大，可以受到更大的浮力。 [3]飞艇在平流层受到的浮力 (3)[4]推进器将空气推向后方时，给空气一个向后的作用力，根据物体间力的作用是相互的，同时空气也会给推进器一个向前的作用力。 [5]由图乙可知，阻力与风速的平方成正比，根据图中的关系可知，当风速为40m/s时，所受的阻力应为 所以飞艇推进器的功率为 【考点定位】 能源的分类；浮力；运动和力 30．2021年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功着陆。如图所示是着陆平台和祝融号火星车在火星上的合影。 （1）探测器降落过程中，以火星为参照物，探测器是 的； （2）祝融号火星车大约比普通中学生略高一点，它的高度为18.5 （填单位）； （3）太阳能是祝融号的主要能量来源，它由1000多片太阳能电池和连接在一起的蓄电池提供能量，太阳能电池把 能转化为 能。在各种能量的转化和转移过程中，能源的总量是保持不变的，那么造成能源危机的主要原因是能量的转移和转化具有 性。 【答案】 运动 太阳 电 方向 【详解】（1）[1]探测器降落过程中，以火星为参照物，探测器相对于火星的位置发生了变化，因此探测器是运动的。 （2）[2]中学生的身高约为，祝融号火星车大约比普通中学生略高一点，它的高度为。 （3）[3][4]太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置。 [5]发生热传递时热量只能由高温物体传递给低温物体，而不能反向传递；电暖器工作时放出的热量很难再转化为电能，这两个事实说明能量的转化和转移具有方向性。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$