第1节 能量的多种形式 第2节 能量的转化与守恒 第3节 珍惜大自然-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义配套课件(鲁科版)
2026-05-12
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理鲁科版必修 第三册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第1节 能量的多种形式,第2节 能量的转化与守恒,第3节 珍惜大自然 |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 7.74 MB |
| 发布时间 | 2026-05-12 |
| 更新时间 | 2026-05-12 |
| 作者 | 山东正禾大教育科技有限公司 |
| 品牌系列 | 金版新学案·高中同步课堂高效讲义 |
| 审核时间 | 2026-02-23 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56494091.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
该高中物理课件围绕“能源与可持续发展”主题,涵盖能量的多种形式、转化与守恒、能源分类及熵的概念,通过“合作探究”分析我国能源结构等问题导入,衔接能量守恒与实际能源利用,搭建从理论到应用的学习支架。
其亮点在于融合物理观念(能量守恒、能源分类)、科学思维(用方向性解释现象)和科学态度与责任(节能建议),如“嫦娥五号”能量转化分析、风力发电机功率计算等实例,采用“导学-探究-演练”分层结构,助力学生提升解决实际问题能力,也为教师提供清晰教学路径,提高课堂效率。
内容正文:
第1节 能量的多种形式
第2节 能量的转化与守恒
第3节 珍惜大自然
第6章 能源与可持续发展
核心素养目标
物理观念 知道能量有多种形式,知道能量守恒定律,了解熵的概念及意义。
科学思维 能用能量守恒、能量转化方向性的观点解释相关自然现象。
科学态度与责任 认识环境污染的危害,能主动关心能源与可持续发展的问题,具有力所能及的节约能源、保护环境的自觉行为。
新知导学 夯实基础
1
合作探究 素能提升
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随堂演练 对点落实
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内容索引
课时测评
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新知导学 夯实基础
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一、能量的多种形式
1.能量以各种各样的形式存在,如________、_____、_____、_____、_______和_____等。
2.机械能包括______、__________和__________等。______是指电以各种形式做功的能力。光能是___具有的能量。_______是储存在食物或燃料等物质中的能量。核能是由于物质的原子核结构发生变化而释放的能量。
知识梳理
机械能
内能
电能
光能
化学能
核能
动能
重力势能
弹性势能
电能
光
化学能
3.可再生能源和不可再生能源
(1)能源可分为_________和_________。
(2)一次能源是指直接取自然界,未经加工转化的能源,如______、______、_______等。
(3)二次能源是指由一次能源加工转化而成的能源产品,如电、煤气、蒸汽及各种石油制品。
(4)一次能源又分为可再生能源(水能、风能及生物质能)和非再生能源(煤炭、石油、天然气、核能等)。
一次能源
二次能源
煤油
石油
天然气
二、能量守恒定律
1.能量的转移与转化:能量可以从一个物体______到其他物体,也可以从一种形式______为其他形式。
2.能量守恒定律:在一个孤立系统里,能量既不能凭空______,也不能凭空______,它只能从一种形式______为其他形式,或者从一个物体______到其他物体,在转化或转移的过程中,能量的总量_________。
3.第一类永动机:不需要任何动力或燃料就能不停运动,甚至对外做功的机器。
转移
转化
产生
消失
转化
转移
保持不变
三、珍惜大自然
1.自然过程的方向性与熵
(1)自然界宏观过程具有_______,是不可能_______逆向进行的。要使它们逆向进行,就必须由______对它们施加作用。
(2)开尔文及克劳修斯等总结出重要的自然规律:自然发生的与___现象有关的一切宏观过程都是有________的不可逆过程。
2.熵是描述处于不同状态的物体,分子运动的_________不一样的物理量。熵越高,就意味着系统越______;熵越低,就意味着系统越______。
方向性
自动的
外界
热
方向性
无序程度
无序
有序
判断正误
(1)物体的温度越高,机械能一定越大。 ( )
(2)煤和石油属于不可再生能源。 ( )
(3)运转的发电机产生电能,它是一次能源。 ( )
(4)能量是守恒的,既不会增加,也不会减少。 ( )
(5)熵值越大代表着越有序。 ( )
自主检测
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合作探究 素能提升
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师生互动
知识点一 能源的分类与开发利用
如图所示是我国能源结构的统计图。请总结出我国
能源结构或能源现状的规律,并提出解决这种现状
的合理化建议。
提示:我国的能源结构主要以煤为主;我国的能源
消耗中,不可再生能源占据的比例过大,结构不合
理;我国能源消耗中可再生能源的比例过小。建议:节能降耗;开发新能源;开发可再生能源(如太阳能、风能等)。
1.能源的分类
(1)从人类使用能源的先后分为常规能源和新能源。
①常规能源:煤、石油、天然气等。
②新能源:风能、水能、太阳能、沼气、地热能、核能等。
(2)从能源的来源分为不可再生能源和可再生能源。
①不可再生能源:用完后不可能在短期内从自然界得到补充的能源,如煤、石油、天然气等。
②可再生能源:取之不尽、用之不竭的能源,如风能、太阳能、水能等。
(3)从对环境的污染情况分为清洁能源和非清洁能源。
①清洁能源:不污染环境的能源,如太阳能、风能、水能、沼气等。
②非清洁能源:对人类环境造成污染的能源,如石油、煤等。
要点归纳
2.能源的开发
(1)能源危机:目前世界上主要消耗煤、石油、天然气等能源,按其在地球上已探明的储量和目前的开采速度,这些能源几十年以后将不复存在,能源短缺将极为严重。
(2)节约能源:能源的开发是有条件的,也是有代价的。虽然自然界的能量守恒,但还是要节约能源。
(3)能源的发展趋势:改变能源结构,提高能源利用效率,开发和推广清洁能源,减少环境污染,是当前能源的发展趋势。
(多选)关于能源,下列说法正确的是
A.电能是二次能源
B.新能源是刚开采出来的能源
C.太阳能是清洁能源
D.石油是常规能源
例1
电能不能从自然界直接获取,所以电能属于二次能源,故A正确;新能源又称非常规能源,是指传统能源之外的各种能源形式,故B错误;太阳能在能源转换过程中不产生其他有害的气体或固体废料,是一种环保、安全、无污染的清洁能源,故C正确;石油是已经被人类利用多年且广泛使用的能源,故是常规能源,故D正确。
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针对练.煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是
A.都为可再生能源,取之不尽,用之不竭
B.都为不可再生能源,用一点,少一点
C.都为来自太阳辐射的能量
D.都为污染环境的能源
煤、石油、天然气是不可再生能源,对环境污染严重,生物质能是可再生能源,对环境无污染或污染少,但它们都来自太阳辐射。因此,选项C正确,其他选项均错误。
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师生互动
知识点二 能量的转化与能量守恒
“嫦娥五号”返回舱进入地球大气层以后,由于它的高
速下落,而与空气发生剧烈摩擦,返回舱的表面温度达
到1 000摄氏度。
(1)进入大气层很长一段时间,返回舱加速下落,返回舱
表面温度逐渐升高。该过程动能和势能怎么变化?机械能守恒吗?
提示:势能减少 动能增加 机械能不守恒
(2)返回舱表面温度越高,内能越大。该过程中什么能向什么能转化?机械能和内能的总量变化呢?
提示:机械能转化为内能 机械能和内能的总量不变
能量的转移与转化:能量可以从一个物体转移到其他物体,也可以从一种形式转化为其他形式。
要点归纳
下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是
A.某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加
B.某个物体的能减少,必然有其他物体的能增加
C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D.石子从空中落下,最后静止在地面上,说明机械能消失了
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例2
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根据能量守恒定律得知,某种形式的能减少,其他形式的能一定增大;某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加,A、B正确;不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机,违反了能量的转化和守恒定律,不可能制成,C正确;石子在运动和碰撞中机械能转化为了石子本身及周围物体的内能,能量并没有消失,故D错误。
针对练.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
因为电动机的外壳变得烫手,说明有一部分电能转化成了内能,故A错误;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;在转化过程中电能转化为机械能及内能,内能不守恒,故C错误;因为电能转化为机械能和内能,机械能增加了,故D错误。
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师生互动
知识点三 能量转化和转移方向性的理解
如图是小型汽油机模型,汽油机在工作过程中能量是怎
样转化的?内燃机工作时可以把内能全部转化为机械能
吗?为什么?
提示:汽油燃烧时化学能转化为内能,汽油释放出来的
内能转化为飞轮的机械能。不能,因为内燃机工作时总有内能损失,不可能全部转化为机械能。
1.能量转化和转移
自然界中存在着各种不同形式的能量,并且各种形式的能量是可以相互转化的,并且在转化或转移过程中总量不变,但在大多数自发情况下,各种形式的能量最终都转化为内能。
要点归纳
2.能量转化和转移的方向性
(1)机械能可以自动地全部转化为内能,但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化。
(2)内能总是自动地从高温物体向低温物体转移,但不能自动地从低温物体向高温物体转移。
(3)随着能量的转化,能量的利用价值降低,散失到周围环境中的内能不可能再重新收集起来加以利用,这种现象叫作能量耗散。
(多选)下列说法中正确的是
A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B.一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可能实现的
C.由自然过程的方向性可以判断物理过程能否自动进行
D.一切物理过程都不可能自动地进行
思路点拨:(1)能量转移和转化是有方向性的。
(2)不违背能量守恒定律的物理过程,违背方向性也不能实现。
例3
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能量转移和转化的过程都是具有方向性的,A正确;有些物理过程不违背能量守恒定律,但是不能实现,B错误;在热传递的过程中,能量可以自动地从高温物体传到低温物体,但其逆过程不可能自动地进行,C正确,D错误。
针对练.下列说法正确的是
A.汽车在平直公路上匀速行驶,能量守恒不用耗油
B.内能不能转化为动能
C.电动机工作时把电能全部转化为机械能
D.自然界中能的转化和转移是有方向性的
汽车运动中动能不变,机械能不变,但是克服阻力做功消耗能量,所以要不断耗油,A错误;内能可以转化成动能,只是不能全部转化为动能,B错误;电动机工作时一部分能量转化为内能,故电能不能全部转化为机械能,C错误;能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有方向性,D正确。
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随堂演练 对点落实
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1.下列能源中,属于二次能源的是
A.煤 B.汽油
C.太阳能 D.石油
所谓一次能源是指直接取自自然界,没有经过加工转换的各种能量和资源,它包括:原煤、原油、天然气、核能、太阳能、水能、风能、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等。由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品,称为二次能源,例如:电能、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等,故A、C、D错误,B正确。
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2.(多选)下列关于熵的说法中正确的是
A.熵值越大,意味着系统越“混乱”和“分散”,无序程度越高
B.熵值越小,意味着系统越“混乱”和“分散”,无序程度越高
C.熵值越大,意味着系统越“整齐”和“集中”,也就是越有序
D.熵值越小,意味着系统越“整齐”和“集中”,也就是越有序
根据熵的意义可知,熵值越大,意味着系统越“混乱”和“分散”,无序程度越高。熵值越小,意味着系统越“整齐”和“集中”,也就是越有序,选项A、D正确。
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3.(多选)从光滑斜面上滚下的物体,最后停止在粗糙的水平面上,则
A.在斜面上滚动时,只有动能和势能的相互转化
B.在斜面上滚动时,有部分势能转化为内能
C.在水平面上滚动时,总能量正在消失
D.在水平面上滚动时,机械能转化为内能,总能量守恒
在光滑斜面上滚动时,只有重力做功,只发生动能和势能的相互转化;在水平面上滚动时,有摩擦力做功,机械能转化为内能,总能量是守恒的。
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4.(多选)如图所示为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化,吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外。下列说法正确的是
A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱
内的热量传到外界,是因为其消耗了电能
C.电冰箱的工作原理不违背能量守恒定律
D.电冰箱的工作原理违背了能量守恒定律
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能量守恒适用于所有的热学过程,选项C正确,D错误;热量不能自发地从低温物体传递到高温物体,要想使热量从低温物体传递到高温物体必须借助于其他系统做功,选项A错误,B正确。
5.“能源危机”是当今世界各国共同面临的问题。对此,以下措施可行的是
A.人人都要自觉做到节约用水、节约用电,不浪费和人为毁坏物品
B.关闭现有的火力发电站
C.各地都要兴建水力和风力发电站
D.停止使用石油资源,而以核能和太阳能取代
受地域环境的限制,风力、水力发电站不能在各地兴建,因而不能关闭火力发电站,故B、C错误;受技术限制,核能和太阳能尚未大规模被利用,所以也不能停止使用石油资源,故D错误;人人都要自觉做到节约用水、节约用电,不浪费和人为毁坏物品,A正确。
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课时测评
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1.关于能的概念,下列说法正确的是
A.用线悬挂着的物体,它没有做功,它不具有机械能
B.在空中飞行的子弹,因为它能做功,所以它具有机械能
C.甲物体的运动速度比乙物体的大,则甲物体的动能一定比乙物体的大
D.甲物体的高度比乙物体的高度大,则甲物体的势能一定比乙物体的大
用线悬挂的物体,由于被举高而具有做功的本领,它具有重力势能;重力势能的大小是由物体的质量和高度共同决定的,被举得越高的物体具有的重力势能不一定大;物体动能的大小是由物体的质量和速度大小共同决定的,速度大的物体动能不一定大。
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基础排查
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2.下列物质是能源的是
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铁块不能直接给人类生活提供能量,所以A选项不符合题意;花岗岩不能向自然界提供能量,所以B选项不符合题意;人类可以利用太阳能发电、取热,为人类提供生活能量,所以C选项符合题意;沙漠中的沙不能直接给人类生活提供能量,所以D选项不符合题意;故选C。
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3.已知一个系统的两个宏观态甲、乙及对应微观态的个数分别为较少、较多,则下列关于对两个宏观态的描述及过程自发的可能方向的说法中正确的是
A.甲比较有序,乙比较无序,甲→乙
B.甲比较无序,乙比较有序,甲→乙
C.甲比较有序,乙比较无序,乙→甲
D.甲比较无序,乙比较有序,乙→甲
一个宏观态对应微观态的多少标志了宏观态的无序程度,从中还可以推知系统自发的方向,微观态数目越多,表示越无序,一切自然过程总沿着无序性增大的方向进行,A正确,B、C、D错误。
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4.下列能源中属于常规能源的是
A.太阳能 B.天然气
C.核能 D.地热能
常规能源是已能大规模生产和广泛利用的一次能源,故天然气是常规能源;太阳能和地热能、核能还没有大规模使用,是新能源,故B正确,A、C、D错误。
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5.节约能源的主要措施是
A.大力开发新能源
B.大量利用太阳能、地热能
C.大量利用风能、水能
D.采用新技术、新设备,更新改造落后的技术设备
在能源的利用中,虽然能量守恒,但可以有效利用的能量只占其中一部分,另外的一部分未被利用而散失了。因此,提高能源的利用率,节约能源是一个关系国民经济发展的重大问题,而提高能源利用率,节约能源,离不开科学技术的进步。采用新技术、新设备,更新落后的技术设备将是节能的主要措施。
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6.柴油机使柴油燃料在它的汽缸中燃烧,产生高温高压的气体,燃料的化学能转化为气体的内能,高温高压的气体推动活塞做功,气体的内能又转化为柴油机的机械能。燃烧相同的燃料,输出的机械能越多,表明柴油机越节能。是否节能是衡量机器性能好坏的重要指标。有经验的柴油机维修师傅,不用任何仪器,只要将手伸到柴油机排气管附近,去感觉一下尾气的温度,就能够判断出这台柴油机是否节能,真是“行家伸伸手,就知有没有”,关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系,你认为正确的是
A.尾气的温度越高,柴油机越节能
B.尾气的温度越低,柴油机越节能
C.尾气的温度高低与柴油机是否节能无关
D.以上说法均不正确
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气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能,柴油机使柴油燃料在它的汽缸中燃烧,产生高温高压的气体,是一个高温热源;而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源。根据能量守恒,这两个热源之间的能量差就是转换的机械能,燃烧相同的燃料,要想输出的机械能越多,尾气的温度就要越低。故选项B正确。
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7.如图是一款海上风力发电机,主要安装在近海。该型号风力发电机的叶轮直径长达200 m,它运行起来可以自动调节使得叶轮转动的平面始终与风向垂直,把通过此圆面空气动能的10%转化为电能,已知空气的密度为1.2 kg/m3。若某段时间内,该风力发电机所在地区的风速为10 m/s,则此时风力发电机的发电功率约为
A.1.9×106 kW B.1.9×103 kW
C.10.9×106 kW D.10.9×103 kW
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选取Δt时间内的一段空气柱为研究对象,其质量为Δm=ρSvΔt,产生的电能为E==10%·ρSv3Δt,所以风力发电机的发电功率为P==10%·ρSv3=0.1××1.2×π××103 W≈1.9×103 kW。故选B。
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8.目前,共享单车作为绿色出行的交通工具,成为时尚。甲、乙两种共享单车都采用了电子锁,车锁内集成了GPS模块与联网模块等,这些模块工作时需要电能。这两种共享单车采用了不同的方式获取电能:甲车靠小型发电机——踩动单车时,线圈在磁场中转动,产生电能,如图1所示;乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时,产生电能,如图2所示。这两种共享单车获取电能时,都是把其他形式的能转化为电能。关于它们的能量转化,下列说法中正确的是
A.都是把机械能转化为电能
B.都是把光能转化为电能
C.甲车把机械能转化为电能,
乙车把光能转化为电能
D.甲车把光能转化为电能,乙车把机械能转化为电能
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甲车靠小型发电机发电,发电机是依据电磁感应原理工作的,在发电的过程中车轮转动,将车轮的机械能转化为电能;乙车靠车筐底部的太阳能电池板发电,把光能转化为电能;故选C。
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9.(多选)下列过程可能发生的是
A.自发地将排放在空气中的高温废气的内能收集起来,使其全部转化为汽车运动的机械能
B.将浓度为50%的酒精水溶液自发地分开成水和酒精
C.利用其他手段使内能从低温物体转移到高温物体
D.利用搅拌的方法使液体的温度升高,内能增大
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综合应用
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根据能量转化与转移的方向性可知,内能不可能自发地全部转化为机械能而不引起其他变化。所以高温废气的内能不可能自发地全部转化为汽车的机械能,故A选项错;浓度为50%的酒精水溶液不可能自发地分开成为水和酒精,故B选项错误;内能不可能自发地从低温物体转移到高温物体,若采用其他手段(如提供电能)可以使过程可逆,故C选项正确;改变物体内能有两种方式:一是对物体做功;二是热传递。所以搅拌对液体做功时可以改变液体内能,使其温度升高,内能增加,故D选项正确。
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10.(多选)在最近几年的空调市场上出现一个新宠——变频空调,据专家介绍变频空调比定频的要节能,因为定频空调开机时就等同于汽车启动时,很耗能,是正常运行的5~7倍。空调在工作时达到设定温度就停机,等温度高了再继续启动。这样的频繁启动,耗电多,而变频空调启动时有一个由低到高的过程,而运行过程是自动变速来保持室内温度,从开机到关机中间不停机。达到设定温度后就降到最小功率运行,所以比较省电。阅读上述介绍后,探究以下说法中合理的是
A.变频空调节能,运行中不遵守能量守恒定律
B.变频空调运行中做功少,转化能量多
C.变频空调在同样工作条件下运行效率高,省电
D.变频空调与定频空调做同样功时,消耗同样电能
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自然界的一切过程都遵守能量守恒定律,A错误;功是能量转化的量度,做同样功,消耗同样电能,B错误、D正确;由变频空调的工作特点可知省电的原理是效率高,C正确。
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11.(8分)电动车所需能量由它所携带的蓄电池供给。如图所示为某类电动车与汽油车性能的比较。通常车用电动机的质量是汽油机的4倍或5倍。为促进电动车的推广使用,在技术上主要对电动车的________、________等部件加以改进。给电动车蓄电池充电的能量实际上来自于发电站,一般发电站燃烧燃料所释放出来的能量仅30%转化为电能,在向用户输送及充电过程中又损失了20%,这意味着使用电动车时能量转化的总效率约为______%。
蓄电池
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从题图中可以看出电动车每千克
蓄能物质所储存的能量和充一次
电能行驶的距离均远小于汽油车,
因此应对蓄电池加以改进,另外
电动车的效率也不是很高,所以
也应对电动机进行改进。设发电
站消耗的能量为E0,电动车输出的机械能为E,由题意可知使用电动车时能量转化的总效率η=×100%=×100%=16.8%。
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12.(12分)为了测量太阳的辐射功率,某人采取如下简单实验。取一个横截面积是3×10-2 m2的不高的圆筒,筒内装水0.6 kg,用来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 ℃。(太阳到地球的距离为1.5×1011 m)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;
答案:4.2 J
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圆筒内的水经过2 min照射后,增加的内能为:ΔU=Q=cmΔt,其中c=4.2×103 J/(kg·℃),
所以ΔU=4.2×103×0.6×1 J=2.52×103 J。
每分钟获得的能量为 J=1.26×103 J。
圆筒面积S=3×10-2 m2=3×102 cm2。
地球表面每分钟每平方厘米获得的能量为
J=4.2 J。
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(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?
答案: 4.6×1026 W
以太阳为球心,以日地距离r为半径作一个球面,根据上述观测,在此球面的每平方厘米面积上每秒接收到的太阳能(即射到大气顶层的太阳能)为4.2÷43%÷60 J=0.163 J。
太阳是向四面八方均匀辐射的,上述球面每秒接收到的太阳能即为太阳的辐射功率P。
上述球面的面积为4πr2,其中r=1.5×1011 m,所以辐射功率为P=4πr2×0.163 W=4π×(1.5×1011×102)2×0.163 W=4.6×1026 W。
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第6章 能源与可持续发展
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