第二节 能源的利用方式（分层作业）物理粤教版必修第三册

5.2能源的利用方式 一、单选题 1．如图所示，某地有一风力发电机，其叶片转动时可形成半径为20m的圆面。某时间内该地的风速为6m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，该风力发电机可将经过此圆面内空气动能的10%转化为电能，发电的功率约为16kW，则下列说法正确的是（　　） A．若风速变大，则发电的功率变大 B．每秒流经此圆面空气的动能约为1.6kJ C．每秒流经此圆面空气的动能约为16kJ D．经过此圆面空气动能的90%转化为内能 2．庐山瀑布“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”瀑布高150m，水流量10m3/s，假设利用瀑布来发电，能量转化效率为70%，则发电功率为（   ） A．109W B．107W C．105W D．103W 3．2022年7月13日，我国用长征三号乙型运载火箭成功将天链二号03星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。如图所示，卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。关于电源、能源与可持续发展，下列说法正确的是（　　） A．干电池、蓄电池对外供电时，电能转化为化学能 B．在能的转化和转移的过程中，能量的总量减少 C．能量的转移或转化过程中，是具有方向性的 D．修建水电站利用水能发电更清洁、安全，有百利而无一害 4．风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为9m/s 时，输出电功率为405kW，风速在5~10m/s范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为A，空气密度为ρ，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片。则下列说法中正确的是（　　） A．该风力发电机的输出电功率与风速成正比 B．单位时间流过面积A的流动空气动能为 C．若每天平均有1.0×108 kW的风能资源，则每天发电量为2.4×109 kW⋅h D．若风场每年有5000h 风速在6~10m/s 范围内，则该发电机年发电量至少为6.0×104 kW⋅h 5．某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为20m的圆面。某时间内该地区的风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为1.2kg/m3，假如这个风力发电机能将此圆内空气动能的10%转化为电能，若该风力发电机的发电功率约为1.63×104W，则该地区的风速约为（　　） A．10m/s B．8m/s C．6m/s D．4m/s 6．关于能源及能源利用，下列说法中正确的是（　　） A．煤炭、石油和天然气都是化石能源 B．太阳能电池能够将电能转化为太阳能 C．由于能量是守恒的，因此没有必要节约能源 D．水能和风能归根结底来源于太阳能，它们是不可再生能源 7．电动机通电后电动机带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手，则下列关于能的转化和守恒的说法中正确的是（　　） A．电能全部转化为机械能，总的能量守恒 B．电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒 C．电能全部转化为内能，内能守恒 D．电能转化为机械能和内能，机械能守恒 二、多选题 8．新能源汽车在某些情况下可利用“动能回收”装置将机械能转化为电能。某次质量为的电动车以的初动能沿平直斜坡向下运动。若关闭发动机，让车自由滑行时，其动能—位移关系如图直线①所示：若关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能—位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，则（　　） A．图线①中，电动车受到的合外力大小为500N B．图线②中，电动车行驶到150m处的速度大小为16m/s C．图线②中，电动车行驶到150m处电能的回收转化功率为4000W D．图线②中，电动车行驶200m过程中回收转化了的电能 9．细绳一端固定在天花板上，另一端拴一质量为m的小球，如图所示。使小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动，下列说法正确的是（　　） A．小球机械能不守恒 B．小球能量正在消失 C．小球摆动过程中，只有动能和重力势能在相互转化 D．总能量守恒，但小球的机械能减少 1．如图a所示，锥体从轨道底部释放后会出现“向上”滚动的怪现象，经研究，从侧面看的真实情况如图b所示，图中O为重心，P和为锥体与三角形薄板的接触点。请根据图b从能量的角度来解释锥体“向上”滚动的原因为 。 四、解答题 2．一般小汽车的汽油消耗量约为，汽油完全燃烧能释放化学能，那么小汽车行驶消耗能量约为，这相当于消耗多少千瓦时的电能？目前我国小汽车的拥有量迅速上升，这对能源、交通、环境等将产生怎样的影响？‍ 3．图中一颗铁弹丸从离水面不高处落入水中，溅起来的几颗小水珠却可以跳得很高。简要分析这一现象。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 5.2能源的利用方式 一、单选题 1．如图所示，某地有一风力发电机，其叶片转动时可形成半径为20m的圆面。某时间内该地的风速为6m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，该风力发电机可将经过此圆面内空气动能的10%转化为电能，发电的功率约为16kW，则下列说法正确的是（　　） A．若风速变大，则发电的功率变大 B．每秒流经此圆面空气的动能约为1.6kJ C．每秒流经此圆面空气的动能约为16kJ D．经过此圆面空气动能的90%转化为内能 【答案】A 【详解】A．时间内穿过圆面空气的质量为 则发电功率为 解得 可知，若风速变大，则发电的功率变大，故A正确； BC．令，则有 解得 故BC错误； D．该风力发电机可将经过此圆面内空气动能的10%转化为电能，空气还存在一定的动能，则经过此圆面转化为内能的值小于空气动能的90%，故D错误。 故选A。 2．庐山瀑布“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”瀑布高150m，水流量10m3/s，假设利用瀑布来发电，能量转化效率为70%，则发电功率为（   ） A．109W B．107W C．105W D．103W 【答案】B 【详解】由题知，Δt时间内流出的水量为 m = ρQΔt = 1.0×104Δt 发电过程中水的重力势能转化为电能，则有 故选B。 3．2022年7月13日，我国用长征三号乙型运载火箭成功将天链二号03星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。如图所示，卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。关于电源、能源与可持续发展，下列说法正确的是（　　） A．干电池、蓄电池对外供电时，电能转化为化学能 B．在能的转化和转移的过程中，能量的总量减少 C．能量的转移或转化过程中，是具有方向性的 D．修建水电站利用水能发电更清洁、安全，有百利而无一害 【答案】C 【详解】A．干电池、蓄电池对外供电时，电池内部发生化学变化，化学能转化为电能，故A错误； B．在能的转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律，故B错误； C．能量的转移或转化过程中，总量是不变的，但是具有方向性，故C正确； D．修筑拦河坝建造水电站也会对沿河的水域环境造成影响，给河流通航造成影响等，因此不利影响也是存在的，故D错误。 故选C。 4．风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为9m/s 时，输出电功率为405kW，风速在5~10m/s范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为A，空气密度为ρ，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片。则下列说法中正确的是（　　） A．该风力发电机的输出电功率与风速成正比 B．单位时间流过面积A的流动空气动能为 C．若每天平均有1.0×108 kW的风能资源，则每天发电量为2.4×109 kW⋅h D．若风场每年有5000h 风速在6~10m/s 范围内，则该发电机年发电量至少为6.0×104 kW⋅h 【答案】B 【详解】AB．单位时间流过面积A的流动空气体积为 单位时间流过面积A的流动空气质量为 单位时间流过面积A的流动空气动能为 风速在范围内，转化效率可视为不变，可知该风力发电机的输出电功率与风速的三次方成正比，故A错误，B正确； C．由于风力发电存在转化效率，若每天平均有的风能资源，则每天发电量应满足 故C错误； D．若风场每年有风速在的风能资源，当风速取最小值时，该发电机年发电量具有最小值，根据题意，风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变，可知风速为时，输出电功率为 则该发电机年发电量至少为 故D错误。 故选B。 5．某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为20m的圆面。某时间内该地区的风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为1.2kg/m3，假如这个风力发电机能将此圆内空气动能的10%转化为电能，若该风力发电机的发电功率约为1.63×104W，则该地区的风速约为（　　） A．10m/s B．8m/s C．6m/s D．4m/s 【答案】C 【详解】设风速为v，则在时间t内吹到叶片上的空气的质量 m=vtSρ=vtπr2ρ 则 解得 带入数据解得 v≈6m/s 故选C。 6．关于能源及能源利用，下列说法中正确的是（　　） A．煤炭、石油和天然气都是化石能源 B．太阳能电池能够将电能转化为太阳能 C．由于能量是守恒的，因此没有必要节约能源 D．水能和风能归根结底来源于太阳能，它们是不可再生能源 【答案】A 【详解】A．煤炭、石油和天然气是经过长期的地质演化而形成的，属于化石能源，故A正确； B．太阳能电池能够将太阳能转化为电能，故B错误； C．能量虽然是守恒的，但是能量会耗散，可利用的能源在减少，所以要节约能源，故C错误； D．水能和风能可以循环使用，属于可再生资源，故D错误。 故选A。 7．电动机通电后电动机带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手，则下列关于能的转化和守恒的说法中正确的是（　　） A．电能全部转化为机械能，总的能量守恒 B．电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒 C．电能全部转化为内能，内能守恒 D．电能转化为机械能和内能，机械能守恒 【答案】B 【详解】A．因为电动机的外壳就会变得烫手，说明有少量一部分电能转化成了内能，故A错误； B．电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒，故B正确； C．在转化中是电能转化为机械能及小部分的内能，故内能不守恒，故C错误； D．因为电能转化为机械能和内能，机械能增加了，但是，能的总量守恒，故D错误。 故选B。 二、多选题 8．新能源汽车在某些情况下可利用“动能回收”装置将机械能转化为电能。某次质量为的电动车以的初动能沿平直斜坡向下运动。若关闭发动机，让车自由滑行时，其动能—位移关系如图直线①所示：若关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能—位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，则（　　） A．图线①中，电动车受到的合外力大小为500N B．图线②中，电动车行驶到150m处的速度大小为16m/s C．图线②中，电动车行驶到150m处电能的回收转化功率为4000W D．图线②中，电动车行驶200m过程中回收转化了的电能 【答案】AD 【详解】A．根据图像的斜率表示物体所受合外力可知，图线①的斜率为 A正确； B．开启“动能回收”装置后从图线②读取动能数值，利用动能定义可知 解得速度为 B错误； C．在150m处，自由滑行时所受合外力为，动能回收时，匀速直线运动，即产生电能的力为 电能回收转化功率的计算应考虑效率90%，正确的回收转化功率为 C错误； D．回收转化的电能为两条图像的在200m处动能差值乘以效率90%，则 D正确。 故选AD。 9．细绳一端固定在天花板上，另一端拴一质量为m的小球，如图所示。使小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动，下列说法正确的是（　　） A．小球机械能不守恒 B．小球能量正在消失 C．小球摆动过程中，只有动能和重力势能在相互转化 D．总能量守恒，但小球的机械能减少 【答案】AD 【详解】A．小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动，说明机械能通过克服阻力做功不断地转化为内能，即机械能不守恒，故A正确； B．小球的机械能转化为内能，能量的种类变了，但能量不会消失，故B错误； CD．小球长时间摆动过程中，重力势能和动能相互转化的同时，机械能不断地转化为内能，故摆动的幅度越来越小，但总能量守恒，故C错误，D正确。 故选AD。 1．如图a所示，锥体从轨道底部释放后会出现“向上”滚动的怪现象，经研究，从侧面看的真实情况如图b所示，图中O为重心，P和为锥体与三角形薄板的接触点。请根据图b从能量的角度来解释锥体“向上”滚动的原因为 。 【答案】重力势能减小，动能增加 【详解】由图可知，锥体“向上”滚动时，重心降低，重力势能减小，动能增加。 四、解答题 2．一般小汽车的汽油消耗量约为，汽油完全燃烧能释放化学能，那么小汽车行驶消耗能量约为，这相当于消耗多少千瓦时的电能？目前我国小汽车的拥有量迅速上升，这对能源、交通、环境等将产生怎样的影响？‍ 【答案】91.67kW·h；增加石油能源的消耗，提升交通压力，大气污染加剧 【详解】相等于消耗的电能为 小汽车的拥有量迅速上升，对石油能源的消耗急剧上升，同时也会增加交通压力，汽油的大量消耗也会产生大量的污染，使大气污染加剧。 3．图中一颗铁弹丸从离水面不高处落入水中，溅起来的几颗小水珠却可以跳得很高。简要分析这一现象。 【答案】见解析 【详解】弹丸的重力势能转化弹丸的动能，再转化为水的弹性势能最后转化成小水珠的动能，小水珠升高的过程中，动能又转化为重力势能，（即表现为小水珠的高度），在这一过程中，水的总动能要小于弹丸的动能，但是，各个水珠的质量都比较小，因此，小水珠跳起的高度存在多种可能性。当弹丸的质量又比较大的时候，完全有可能出现个别小水珠跳起的高度较高的情况，甚至可以超过弹丸下落的高度。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$