内容正文:
第二十章 能源与能量守恒
跨学科实践 新能源汽车发展前景和趋势的研究
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1.保护环境、节约能源是我们每个人的责任,下列做法或说法正确的是( )
A.随着科技的发展,永动机一定会被造出来
B.让家中的电视机长时间处于待机状态
C.核电站使用过的核废料无放射性,不会污染环境
D.能量在转化过程中是守恒的,但转化具有方向性,所以我们要节约能源
D
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2.“中国环流三号”是我国目前设计参数最高、规模最大的核聚变大科学装置,也被称为中国的新一代“人造太阳”.下列说法中正确的是 ( )
A.“人造太阳”与核电站释放能量的方式不同
B.该装置使用的原料储量丰富,所以不需要节约能源
C.核能是可再生能源
D.“人造太阳”释放能量的转化效率可达100%
A
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3.电能便于输送和转化,运用广泛,但电能无法从自然界中直接获取,通常是由其他形式的能转化而来的.下列发电方式中,通过消耗可再生能源获取电能的是 ( )
A.利用核能发电 B.利用太阳能发电
C.燃烧煤炭发电 D.燃烧天然气发电
4.(2025年广东)可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向.下列属于可再生能源的是( )
A.煤 B.石油 C.天然气 D.风能
B
D
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5.世界能源危机日趋严重,节约能源是我们每个人的责任.下列图中能反映风力发电原理的是 ( )
A B C D
B
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6.教室的灯管之间是 并 联的,教室电路导线的材料通常是 铜 ;教室里的灯管正常发光时两端电压为 220 V;节约能源从我做起,平时要养成随手关灯的习惯,教室里多关一盏灯,干路上的电流大小会 变小 (填“变大”“变小”或“不变”).
并
铜
220
变小
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7.为节约能源,某型号汽车在关闭发动机后,通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中.表中是该型号汽车的部分技术参数,其中储能效率是指汽车正常行驶时,关闭发动机直至汽车停止的过程中,通过发电机将动能转化为电能的效率.耗油量是指汽车正常行驶100km消耗汽油的体积.(ρ汽油=0.7×103kg/m3,q汽油=4.6×107J/kg)
总质量/kg 1200
储能效率 50%
耗油量/[L·(100km)-1] 9
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(1)发电机是根据 电磁感应 原理发电的;发电过程中,动能除了转化为电能外,由于线圈有电阻,还有部分能量转化为内能;行驶过程中,给汽车提供动力的是四冲程汽油机的 做功 冲程.
(2)汽车轮胎表面有凹凸不平的花纹,从物理角度看,这样做是为了 增大摩擦力 .
(3)该汽车油箱加满汽油时,汽油的深度为40cm,则加满汽油时油箱底部受到汽油的压强为 2.8×103 Pa.(g取10N/kg)
(4)若汽车在平直路面上匀速直线行驶时的动能E=4.6×105J,某时刻关闭发动机,同时发电机开始工作,动能转化为电能,这部分电能相当于 5g
汽油完全燃烧释放的热量.
电磁感应
做功
增大摩擦力
2.8×103
50
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8.(2025年广东检测)2024年我国汽车销量全球第一,新能源汽车更是跑出了发展的“加速度”.新能源汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车及氢燃料发动机汽车等.某新型新能源汽车有电池热管理系统,在汽车充电时可将部分电能转化为内能用于加热水箱中的冷却液,以维持电池的最佳工作温度.该汽车的电池热管理系统加热功率为6 kW,水箱中装有20 kg的冷却液,其比热容为3.6×103 J/(kg·℃),该电池热管理系统的热转换效率为20%,加热30 min后,冷却液温度升高到45 ℃.
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(1)新型新能源汽车充电时,加热冷却液30 min消耗的电能W= 1.08×107 J ;
(2)冷却液吸收的热量Q= 2.16×106 J ;
(3)冷却液的初始温度t0= 15 ℃ .
1.08×107 J
2.16×106 J
15 ℃
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9.能源短缺、环境污染、全球气候变化使开发清洁、高效、安全和可持续的能源迫在眉睫,其中,氢能正在受到越来越多国家的重视,如图是一款氢能源汽车.
(1)氢能源属于 可再生 (填“可再生”
或“不可再生”)能源.
(2)以下属于氢能源的优点是 ①③ (选填序号).
①氢的热值高 ②氢能源储量丰富.
③清洁无污染 ④安全、易储存
可再生
①③
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(3)小组同学燃烧氢气给水加热,若不计热损失,用5.1×10-3 kg的氢气完全燃烧产生的热量能使 3.4 kg 20 ℃的水升温到70 ℃.[已知氢气的热值为1.4×108 J/kg、水的比热容为4.2×103J/(kg·℃) ]
3.4
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10.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 可 (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 1800 J.
(3)该太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是 20% .
可
1800
20%
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(4)电动机正常工作时,将电能主要转化为 机械 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 9 m/s.
机械
9
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11.节约能源是社会可持续发展的基础,是建设青山绿水美好环境的保证.下面我们通过计算来感受节约1kW·h电能的意义.求:(1kW·h=3.6×106J)
(1)某电梯上升时需要克服摩擦及系统自重共计2 200N,电梯满载10人,每个人的体重约为500N,若1度电全部用来对电梯做功,能将满载的电梯提升多少米?
解:(1)电梯满载时人的总重力G'=10G人=10×500N=5 000N,
电梯满载时总重力G总=G梯+G'=2 200N+5 000N=7 200N,
若1度电全部用来对电梯做功,能将满载的电梯提升的高度为h==50m.
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(2)某热水器的热效率为80%,1kW·h的电能可使多少千克的水温度升高50℃?[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),保留一位小数]
(2)某热水器的热效率为80%,水吸收的热量Q吸=80%W=80%×3.6×106J=2.88×106J,
根据Q吸=cmΔt可知,水的质量m=≈13.7kg.
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(3)某电动公交汽车在平直公路上匀速直线行驶时,所受摩擦力为3 600N,若电动公交汽车效率为70%,1度电能使该汽车行驶多远?
(3)公交电动汽车所做的有用功W有=70%W=70%×3.6×106J=
2.52×106J,
因为公交电动汽车做匀速直线运动,所受牵引力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以该公交电动汽车所受的牵引力F=f=3 600N,
1度电能使该汽车行驶的距离s==700m.
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