12.4 能源与可持续发展 同步练习 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第三册

12.4能源与可持续发展同步练习 2025-2026学年高一下学期人教版必修三 一、单选题 1．下列关于能源的说法正确的是（　　） A．太阳能是地球上最主要的能量源泉 B．珠江的水能是用之不尽的 C．天然气是可再生能源 D．基本粒子的运动规律不遵守能量守恒定律 2．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 3．下列关于能源的说法中，正确的是（　　） A．水能是不可再生能源 B．由于能量不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源意义不大 C．节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关 D．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能 4．下列哪组物质属于不可再生能源（　　） A．风能、核能、太阳能 B．煤、沼气、石油 C．石油、天然气、煤 D．太阳能、地热能、核能 5．“天宫一号”两侧装有巨大的太阳能电池板，为中国空间站正常工作提供足够的电能。下列说法正确的是（　　） A．太阳能是不可再生能源 B．太阳能主要以热传导的方式传到地球 C．太阳能电池板是将太阳能转换为电能的装置 D．太阳能电池板能源源不断地产生电能，说明自然界的能量总量是可变的 6．一种新型节能路灯如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能路灯的设计解释合理的是（    ）    A．小风扇是用来给太阳能电池板散热的 B．太阳能电池板将太阳能转化为电能 C．小风扇是风力发电机，将电能转化为风能 D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 7．构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面。自动充电式电动自行车就是很好的一例，电动自行车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以600J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图中的线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是（　　）    A．600J B．360J C．300J D．240J 二、多选题 8．当今人类利用的新能源是（      ） A．电能 B．太阳能 C．核能 D．石油 9．中央提出了“推进绿色发展、循环发展、低碳发展”的理念，下列有关新能源和能量观的描述中，正确的是（　　） A．外出旅游时，尽可能选择自驾出行 B．根据能量守恒，担心能源危机是杞人忧天 C．水能和风能等能源，这些能源来源于太阳能，是可再生能源 D．能量的利用过程就是能量的转化、转移和耗散过程 10．如图所示，我国东海大桥两侧将建成海上风力发电场。每台风力发电机的叶片转动时可形成半径为r的圆面，当地风向可视为与叶片转动的圆面垂直，发电机将此圆面内气流动能转化为输出电能的效率为。风速在范围内，可视为不变。已知风速时每台发电机输出电功率为，空气的密度为，则（　　） A．单位时间内经过每台发电机叶片圆面的气流动能为 B．每台发电机叶片转动时形成的圆面半径约为 C．当风速为时每台发电机的输出电功率约为 D．若每年有风速在，则每台发电机年发电量至少为 三、填空题 11．在风能、石油、电能、煤炭、潮汐能等能源中，属于一次能源的是_____；可再生能源的是_____；不可再生能源的是_____。 12．如图所示为风力发电机，风力带动叶片转动，叶片再带动转子（磁极）转动，使定子（线圈，不计电阻）中产生电流，实现风能向_________能的转化。若叶片长为l，设定的额定风速为v，空气的密度为，额定风速下发电机的输出功率为P，则风能转化为电能的效率为_________。 四、解答题 13．情景1  如图甲所示，煤炭和石油是常规能源。尽管我国的常规能源资源非常丰富，但由于人口众多，所以能源的需求量很大，能源的浪费很严重，将来会面临能源危机。 情景2  如图乙、丙所示，太阳能、风能、地热能、海洋能等是新能源，积极开发利用新能源是实现我国经济社会可持续发展的必然选择。 (1)能量的耗散与能量守恒是否矛盾，为什么？ (2)能量是守恒的，为什么还要节约能源？ 14．太阳能是21世纪重点发展的能源之一、太阳能汽车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。如图是一辆太阳能实验车，在晴朗天气，太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为。该太阳能电池将太阳能转化为电能的效率。电池产生的电压恒为，当车正常行驶时，对电动机提供的电流。汽车在只有电池板供电的情况下行驶，求： (1)在晴朗天气，为保证汽车能正常行驶，则车上太阳能电池接收太阳能的面板的有效面积应为多大？ (2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为，在水平路面上正常行驶的速度为，此时汽车受到的阻力多大？ (3)设汽车在水平路面上行驶时的阻力，其中，若电能转化效率同（2）问，当太阳光减弱，照射到电池板的辐射功率变为原来的40%时，汽车匀速行驶的速度变为多大？ 15．某海湾共占面积，海水密度约为，涨潮时水深，若利用这个海湾修建一座水坝，此时关上水坝的闸门时，可使水位保持不变。退潮时，坝外水位降至。假如利用此水坝建水力发电站，且重力势能转化为电能的效率是，每天有两次涨潮，涨潮和退潮时水流都推动水轮机发电，试估算该电站一次退潮能发多少电能（重力加速度取10m/s2）？ 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A D C C B D BC CD BD 11． 风能、石油、煤炭、潮汐能 风能、潮汐能 石油、煤炭 12． 电 13．(1)能量的耗散和能量守恒并不矛盾，因为能量的耗散并不是能量消失了，而是在能源利用的过程中，能量发生了转化，使能量的品质下降，但能量在数量上并没有减少； (2)能量的耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用品质上降低了，从便于利用的能量变成不便于利用的能量了，因此我们要节约能源，同时积极研究和开发利用新能源和可再生能源，如核能、太阳能、风能、海洋能、生物质能等。 【详解】（1）能量的耗散和能量守恒并不矛盾，能量的耗散并不是能量消失了，而是在能源利用的过程中，能量发生了转化，使能量的品质下降，但能量在数量上并没有减少。 （2）能量的耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用品质上降低了，从便于利用的能量变成不便于利用的能量了，因此我们要节约能源，同时积极研究和开发利用新能源和可再生能源，如核能、太阳能、风能、海洋能、生物质能等。 14．(1) (2)75N (3) 【详解】（1）设在晴朗天气，为保证汽车能正常行驶，车上太阳能电池接收太阳能的面板的有效面积应为S，则有 代入数值解得 （2）辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为，则汽车的机械功率为 当汽车匀速行驶时 则有 （3）由小问2知，当时，代入车在水平路面上行驶时的阻力公式解得 当太阳光减弱，照射到电池板的辐射功率变为原来的40%时，则汽车太阳能电池板接受到太阳辐射功率为 则太阳能转化为电能的功率为 汽车的机械功率为 根据公式则有 代入数值解得 15． 【详解】一次涨潮水质量 一次涨潮水的重力势能变化 一次涨潮水的重力势能转化为电能 故该电站一次退潮能发电能。 学科网（北京）股份有限公司 $