12.4 能源与可持续发展 讲义 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

12.4 能源与可持续发展 （1）列举各种实例，说明能量是如何转化的，解释能量守恒定律的含义。 （2）通过实例分析知道能量耗散，认识自然界中能量转化的方向性。 （3）收集资料，讨论能源的开发与利用所带来的环境污染问题，认识环境污染的危害，思考科学·技术·社会·环境协调发展的关系，具有环境保护的意识和行动。 （4）了解太阳能、水能、核能和凤能等能源的开发利用，知道利用能量是人类生存和社会发展的必要条件之一。知道人类利用的能量来自可再生能源和不可再生能源，认识合理使用能源的重要性，具有可持续发展观念，养成节能的习惯。 我们知道，内能可以转化成电能，电能可以转化成光能、内能或机械能……既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能源呢？ （一）能量转移或转化的方向性 1. 能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 2. 能量转移或转化的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行，因此能量的转化过程有些是可以自然发生的，有些则不能。 3. 能量的耗散：例如，电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们很难把这些内能收集起来重新利用。这种现象叫作能量的耗散。能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。 4. 能源危机的含义：能量的耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。 （二）能源的分类与应用 1. 能源的分类 （1） 煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源。这类能源又叫作化石能源。化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源叫作不可再生能源。 （2） 水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能。这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。 2. 能源的应用：太阳能发电、水力发电、风能发电、核能发电等。 （三）能源与社会发展 1. 人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期。 2. 环境污染：温室效应、形成酸雨、产生光化学烟雾等。 3. 可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求。一方面要大力提倡节能，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明。 1．（25-26高二上·云南昭通·期中）“化风为电，御风而行”。2023年6月28日，全球首台16兆瓦海上风电机组在三峡集团福建海上风电场顺利完成吊装，并于7月19日成功并网发电（如图）。下列关于能源知识的说法错误的是（　　） A．风能属于可再生能源 B．风力发电实现了空气动能与电能的转化 C．各种不同形式的能量在相互转化的过程中需要做功 D．“兆瓦”是能量单位 2．（25-26高二上·浙江·期中）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 3．（25-26高二上·黑龙江绥化·期中）下列说法正确的是（    ） A．带电体的电荷量可以是任意值 B．油罐车尾有一条铁链拖地，能够有效防止静电危害 C．印刷车间要保持空气干燥，防止产生的静电大量堆积 D．黑龙江风能资源丰富，风能是不可再生能源 4．（24-25高二上·江苏扬州·期中）如图所示是新型“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列说法正确的是（　　） A．照明灯利用的风能属于不可再生能源 B．夜晚蓄电池放电，将电能转化为化学能 C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能 D．太阳能为可再生能源，光电池板将电能转化为光能 5．（24-25高二上·山东济宁·期中）2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，飞船飞向太空，太阳能电池板展开，飞船两翼的太阳电池板是太阳能电池在太空领域的应用、关于电源、电流与电路，以下说法正确的是（　　） A．太阳能安全、清洁，是可供人类利用的一种新能源，是不可再生资源 B．某电池板不接负载时的电压是，短路电流是，则内阻为 C．电源是将化学能转化为电能的装置，电路两端有电压，电路中就有电流 D．电源的作用只是在电源内部把正电荷由负极搬运到正极，保持两极之间有电压 6．（24-25高二上·贵州·期中）能源是人类活动的物质基础，从某种意义上讲，人类社会的发展离不开能源。下列关于能源的理解正确的是（　　） A．根据能量守恒定律可知，人类可利用的能源是取之不尽的 B．电脑长时间不用时，使其待机比较节能 C．太阳能电池板是将光能转化为电能 D．只要能源可利用，开发时不必考虑其他因素 7．（24-25高二上·湖北·期中）2022年12月20日，金沙江白鹤滩水电站全部机组投产发电，这标志着我国在长江上全面建成世界最大“清洁能源走廊”，水电站安装16台中国自主研制、全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组，总装机容量1600万千瓦，每年平均发电量约624.43亿千瓦·时。下列说法正确的是（　　） A．千瓦是能量单位 B．水电站是利用水能的重要形式，水能是可再生能源 C．风能、太阳能、地热能等均属于不可再生能源 D．水能是可再生能源，所以可制造一台利用水能的机器，效率可达100% 8．（24-25高二上·河北保定·期中）下列说法正确的是（　　） A．在利用能源的过程中，能量是守恒的 B．能源是无限的 C．白石从白石山上滚下，机械能没有变化 D．能量会凭空消失 9．（2024高二上·辽宁·学业考试）“化风为电，御风而行”。2023年 6 月 28日，全球首台16兆瓦海上风电机组在三峡集团福建海上风电场顺利完成吊装，并于7月 19日成功并网发电。下列关于能源知识的说法正确的是（　　） A．“兆瓦”是能量单位 B．风能属于不可再生能源 C．风力发电实现了空气动能与电能的转化 D．各种不同形式的能量在相互转化的过程中不需要做功 10．（24-25高二上·湖北·月考）近年来，我国能源开发取得了很大成就，关于能源和可持续发展的说法正确的是（　　） A．通过太阳能电池将太阳能直接转化成电能是目前利用太阳能最有前途的领域 B．水电站是利用水能的重要形式，水能是可再生资源 C．在自然界中，能量的转化过程都是可以自然发生的 D．能量不会凭空产生和凭空消失，不存在能源危机 11．（23-24高一下·湖南长沙·期末）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．小风扇是小型电动机，将电能转化为风能 C．太阳能电池板将太阳能转化为电能 D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 12．（23-24高二下·浙江嘉兴·期末）嘉兴火车站被誉为“森林中的火车站”，还是一座会发电的火车站。车站屋顶铺设了1.2万块面积均为0.72m2的光伏组件，发电总功率最大约为1.2×106W。已知太阳辐射的总功率约为4×1026J/s，太阳与地球之间的距离约为1.5×1011m，因大气的影响，阳光垂直射到地面附近的能量约为太阳辐射到地球能量的一半，则（　　） A．一块光伏组件接收到的太阳辐射功率约为100W B．单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量约为2800J C．该光伏组件的光电转换效率约为20% D．一块光伏组件工作一天可发电约2.4kWh 13．（23-24高二下·浙江丽水·期中）受寒潮南下影响，2024年2月21日晚间，浙江丽水等多地出现短时大冰雹。其中在丽水青田县，冰雹混杂着雨水，有的如鸡蛋大小。一粒冰雹自高空云层由静止竖直下落，下落过程中冰雹受到的空气阻力与其速度成正比，不计冰雹质量的变化，则加速下落过程中冰雹（　　） A．加速度变大 B．动能变大 C．机械能守恒 D．克服空气阻力做功的功率与其速度成正比 14．（23-24高二上·浙江台州·期中）如图为一海上风电厂的照片，该海上风电厂的风力发电机的叶片长为50米，有40个发电机组。假设一年中有约100天左右时间可以发电，且发电时风速约；发电机将风能转变为电能的效率约为。空气密度为，试通过估算判断：该海上风电厂年发电量与下列选项中哪一个最接近（　　） A． B． C． D． 15．（23-24高二上·甘肃甘南·期中）2023年6月4日，神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，航天员全部安全顺利出舱，神舟十五号载人飞行任务取得圆满成功，如图飞船飞向天空，太阳能电池板展开，飞船两翼的太阳电池板是太阳能电池在太空领域的应用、关于电源、电流与电路，以下说法正确的是（　　） A．太阳能安全、清洁，是可供人类利用的一种新能源，但只能在太空中使用 B．电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极，保持两极之间有电压 C．电源是将化学能转化为电能的装置，电路两端有电压，电路中就有电流 D．某电池板不接负载时的电压是，短路电流是，则内阻为 16．（23-24高二上·辽宁·阶段练习）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 17．（24-25高二上·浙江杭州·期中）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？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.4 能源与可持续发展 （1）列举各种实例，说明能量是如何转化的，解释能量守恒定律的含义。 （2）通过实例分析知道能量耗散，认识自然界中能量转化的方向性。 （3）收集资料，讨论能源的开发与利用所带来的环境污染问题，认识环境污染的危害，思考科学·技术·社会·环境协调发展的关系，具有环境保护的意识和行动。 （4）了解太阳能、水能、核能和凤能等能源的开发利用，知道利用能量是人类生存和社会发展的必要条件之一。知道人类利用的能量来自可再生能源和不可再生能源，认识合理使用能源的重要性，具有可持续发展观念，养成节能的习惯。 我们知道，内能可以转化成电能，电能可以转化成光能、内能或机械能……既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能源呢？ （一）能量转移或转化的方向性 1. 能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 2. 能量转移或转化的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行，因此能量的转化过程有些是可以自然发生的，有些则不能。 3. 能量的耗散：例如，电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们很难把这些内能收集起来重新利用。这种现象叫作能量的耗散。能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。 4. 能源危机的含义：能量的耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。 （二）能源的分类与应用 1. 能源的分类 （1） 煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源。这类能源又叫作化石能源。化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源叫作不可再生能源。 （2） 水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能。这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。 2. 能源的应用：太阳能发电、水力发电、风能发电、核能发电等。 （三）能源与社会发展 1. 人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期。 2. 环境污染：温室效应、形成酸雨、产生光化学烟雾等。 3. 可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求。一方面要大力提倡节能，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明。 1．（25-26高二上·云南昭通·期中）“化风为电，御风而行”。2023年6月28日，全球首台16兆瓦海上风电机组在三峡集团福建海上风电场顺利完成吊装，并于7月19日成功并网发电（如图）。下列关于能源知识的说法错误的是（　　） A．风能属于可再生能源 B．风力发电实现了空气动能与电能的转化 C．各种不同形式的能量在相互转化的过程中需要做功 D．“兆瓦”是能量单位 【答案】D 【详解】A．风能属于可再生能源，故A正确； B．风力发电实现了空气动能与电能的转化，故B正确； C．功是能量转化的量度，各种不同形式的能量在相互转化的过程中需要做功，故C正确； D．瓦是功率的单位，“兆瓦”是较大的功率单位，故D错误。 本题选择错误选项，故选D。 2．（25-26高二上·浙江·期中）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 【答案】BD 【详解】A．设经历时间为，则单位时间内经过每台发电机叶片圆面的气流动能为，故A错误； B．风速时每台发电机输出电功率为 解得，故B正确； C．由B的分析可知，每台发电机输出的电功率正比于，当风速为时（即风速变为原来的2倍），则每台发电机输出的电功率变为原来的8倍，即，故C错误； D．若每年有风速在，则每台发电机年发电量至少为，故D正确。 故选BD。 3．（25-26高二上·黑龙江绥化·期中）下列说法正确的是（    ） A．带电体的电荷量可以是任意值 B．油罐车尾有一条铁链拖地，能够有效防止静电危害 C．印刷车间要保持空气干燥，防止产生的静电大量堆积 D．黑龙江风能资源丰富，风能是不可再生能源 【答案】B 【详解】A．电荷量必须是元电荷的整数倍，不能为任意值，故A错误； B．油罐车通过铁链将静电导入大地，避免电荷积累引发危险，故B正确； C．印刷车间应保持湿润以增强导电性，帮助静电消散，而非保持干燥，故C错误； D．风能属于可再生能源，故D错误。 故选B。 4．（24-25高二上·江苏扬州·期中）如图所示是新型“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列说法正确的是（　　） A．照明灯利用的风能属于不可再生能源 B．夜晚蓄电池放电，将电能转化为化学能 C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能 D．太阳能为可再生能源，光电池板将电能转化为光能 【答案】C 【详解】A．照明灯利用的风能属于可再生能源，故A错误； B．夜晚蓄电池放电，将化学能转化为电能，故B错误； C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能，故C正确； D．太阳能为可再生能源，光电池板将光能转化为电能，故D错误。 故选C。 5．（24-25高二上·山东济宁·期中）2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，飞船飞向太空，太阳能电池板展开，飞船两翼的太阳电池板是太阳能电池在太空领域的应用、关于电源、电流与电路，以下说法正确的是（　　） A．太阳能安全、清洁，是可供人类利用的一种新能源，是不可再生资源 B．某电池板不接负载时的电压是，短路电流是，则内阻为 C．电源是将化学能转化为电能的装置，电路两端有电压，电路中就有电流 D．电源的作用只是在电源内部把正电荷由负极搬运到正极，保持两极之间有电压 【答案】B 【详解】A．太阳能安全、清洁，是可供人类利用的一种新能源，是可再生资源，故A错误； B．某电池板不接负载时的电压是，短路电流是，则内阻为 故B正确； C．电源是将其他形式的能量转化为电能的装置，并不限于只将化学能转化为电能；电路两端有电压，则电路中不一定有电流，要想有电流，电路还必须闭合，故C错误； D．电源之所以能维持外电路中稳定的电流，是因为它有能力把来到负极的正电荷经过电源内部不断地搬运到正极或把负电荷由正极搬运到负极和在外电路中形成稳定的电场，故D错误。 故选B。 6．（24-25高二上·贵州·期中）能源是人类活动的物质基础，从某种意义上讲，人类社会的发展离不开能源。下列关于能源的理解正确的是（　　） A．根据能量守恒定律可知，人类可利用的能源是取之不尽的 B．电脑长时间不用时，使其待机比较节能 C．太阳能电池板是将光能转化为电能 D．只要能源可利用，开发时不必考虑其他因素 【答案】C 【详解】A．能量虽然守恒，但有的资源容易利用，有的资源难以利用，资源短缺成为社会发展的阻碍，因而要合理开发利用，故A错误； B．电脑长时间处于待机状态，仍会消耗电能，不节能，故B错误； C．太阳能电池板是将光能转化为电能，储存在电池板中，故C正确； D．能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响，故D错误。 故选C。 7．（24-25高二上·湖北·期中）2022年12月20日，金沙江白鹤滩水电站全部机组投产发电，这标志着我国在长江上全面建成世界最大“清洁能源走廊”，水电站安装16台中国自主研制、全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组，总装机容量1600万千瓦，每年平均发电量约624.43亿千瓦·时。下列说法正确的是（　　） A．千瓦是能量单位 B．水电站是利用水能的重要形式，水能是可再生能源 C．风能、太阳能、地热能等均属于不可再生能源 D．水能是可再生能源，所以可制造一台利用水能的机器，效率可达100% 【答案】B 【详解】A．千瓦是功率单位，故A错误； B．水能是可再生能源，水电站是利用水能的重要形式，故B正确； C．风能、太阳能、地热能可以在自然界源源不断地得到，属于可再生能源，故C错误； D．虽然水能是可再生能源，但不论科技如何发展，利用水能的机器，效率不可能达到100%，故D错误。 故选B。 8．（24-25高二上·河北保定·期中）下列说法正确的是（　　） A．在利用能源的过程中，能量是守恒的 B．能源是无限的 C．白石从白石山上滚下，机械能没有变化 D．能量会凭空消失 【答案】A 【详解】A．在利用能源的过程中，能量是守恒的，选项A正确； B．虽然能量是守恒的，但是能利用的能源是有限的，选项B错误； C．白石从白石山上滚下，由于受到阻力或者碰撞作用，则机械能会减小，选项C错误； D．根据能量守恒定律可知，能量不会凭空消失，选项D错误。 故选A。 9．（2024高二上·辽宁·学业考试）“化风为电，御风而行”。2023年 6 月 28日，全球首台16兆瓦海上风电机组在三峡集团福建海上风电场顺利完成吊装，并于7月 19日成功并网发电。下列关于能源知识的说法正确的是（　　） A．“兆瓦”是能量单位 B．风能属于不可再生能源 C．风力发电实现了空气动能与电能的转化 D．各种不同形式的能量在相互转化的过程中不需要做功 【答案】C 【详解】A．瓦是功率的单位，“兆瓦”是较大的功率单位，故A错误； B．风能属于可再生能源，故B错误； C．风力发电实现了空气动能与电能的转化，故C正确； D．功是能量转化的量度，各种不同形式的能量在相互转化的过程中需要做功，故D错误。 故选C。 10．（24-25高二上·湖北·月考）近年来，我国能源开发取得了很大成就，关于能源和可持续发展的说法正确的是（　　） A．通过太阳能电池将太阳能直接转化成电能是目前利用太阳能最有前途的领域 B．水电站是利用水能的重要形式，水能是可再生资源 C．在自然界中，能量的转化过程都是可以自然发生的 D．能量不会凭空产生和凭空消失，不存在能源危机 【答案】AB 【详解】A．通过太阳能电池将太阳能直接转化成电能是目前利用太阳能最有前途的领域，故A正确； B．水电站是利用水能的重要形式，水能是可再生资源，故B正确； C．在自然界中，能力的转化过程有些是可以自然发生的，有些则不能，故C错误； D．能源危机的根本原因不是能量的产生和消失问题，而是能量转换和转移的过程具有方向性，即能量的转换和转移可能无法有效地控制或利用，故D错误。 故选AB 。 11．（23-24高一下·湖南长沙·期末）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．小风扇是小型电动机，将电能转化为风能 C．太阳能电池板将太阳能转化为电能 D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 【答案】C 【详解】A B．“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，这样只要有风，这种路灯就可以发电，填补了阴天和晚上不能发电的空白，可用于路灯晚上照明使用，故AB错误； C．“肩扛”太阳能电池板可以把太阳能转化为电能，故C正确； D．蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故D错误。 故选C。 12．（23-24高二下·浙江嘉兴·期末）嘉兴火车站被誉为“森林中的火车站”，还是一座会发电的火车站。车站屋顶铺设了1.2万块面积均为0.72m2的光伏组件，发电总功率最大约为1.2×106W。已知太阳辐射的总功率约为4×1026J/s，太阳与地球之间的距离约为1.5×1011m，因大气的影响，阳光垂直射到地面附近的能量约为太阳辐射到地球能量的一半，则（　　） A．一块光伏组件接收到的太阳辐射功率约为100W B．单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量约为2800J C．该光伏组件的光电转换效率约为20% D．一块光伏组件工作一天可发电约2.4kWh 【答案】C 【详解】AB．单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量约为 一块光伏组件接收到的太阳辐射功率约为 AB错误； C．一块光伏组件的发电功率为 该光伏组件的光电转换效率约为 C正确； D．一块光伏组件工作一天可发电约 D错误。 故选C。 13．（23-24高二下·浙江丽水·期中）受寒潮南下影响，2024年2月21日晚间，浙江丽水等多地出现短时大冰雹。其中在丽水青田县，冰雹混杂着雨水，有的如鸡蛋大小。一粒冰雹自高空云层由静止竖直下落，下落过程中冰雹受到的空气阻力与其速度成正比，不计冰雹质量的变化，则加速下落过程中冰雹（　　） A．加速度变大 B．动能变大 C．机械能守恒 D．克服空气阻力做功的功率与其速度成正比 【答案】B 【详解】A．下落过程中冰雹受到的空气阻力与其速度成正比，则空气阻力 由牛顿第二定律得 解得 则加速下落过程中冰雹变小，故A错误； B．由冰雹的动能，可知加速下落过程中冰雹的速度增大，动能增大，故B正确； C．冰雹加速下落过程中，空气阻力做负功，冰雹的机械能减小，故C错误； D．克服空气阻力做功的功率 所以克服空气阻力做功的功率与其速度的平方成正比，故D错误。 故选B。 14．（23-24高二上·浙江台州·期中）如图为一海上风电厂的照片，该海上风电厂的风力发电机的叶片长为50米，有40个发电机组。假设一年中有约100天左右时间可以发电，且发电时风速约；发电机将风能转变为电能的效率约为。空气密度为，试通过估算判断：该海上风电厂年发电量与下列选项中哪一个最接近（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】风力发电是利用动能转化成电能，假设在时间内，吹到风叶上的空气质量为，有 每台发电机发电功率为 一年发电量为 故选B。 15．（23-24高二上·甘肃甘南·期中）2023年6月4日，神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，航天员全部安全顺利出舱，神舟十五号载人飞行任务取得圆满成功，如图飞船飞向天空，太阳能电池板展开，飞船两翼的太阳电池板是太阳能电池在太空领域的应用、关于电源、电流与电路，以下说法正确的是（　　） A．太阳能安全、清洁，是可供人类利用的一种新能源，但只能在太空中使用 B．电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极，保持两极之间有电压 C．电源是将化学能转化为电能的装置，电路两端有电压，电路中就有电流 D．某电池板不接负载时的电压是，短路电流是，则内阻为 【答案】D 【详解】A．只要能接收到太阳光就能使用太阳能，A错误； B．电源内部的电流由负极流向正极，而电子的运动方向与电流方向相反，则在电源内部把电子由正极搬运到负极，B错误 C．除电压外，还需要满足闭合回路才能产生电流，C错误； D．由题意，电动势为0.8V，则内阻为 D正确。 故选D。 16．（23-24高二上·辽宁·阶段练习）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。 17．（24-25高二上·浙江杭州·期中）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？ 【答案】(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 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $