第十二章 能源与可持续发展（单元自测）物理沪科版必修第三册

**基本信息** 高二物理第十二章《能源与可持续发展》单元卷，以风能、太阳能等可再生能源为核心，融合青岛风电、“天宫一号”、海上风电机组等科技前沿情境，全面覆盖能源分类、能量转化及可持续发展知识，适配单元复习，强化物理观念与科学态度。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|8/32|风能转化、太阳能电池、能源分类|结合青岛“疾风带”风电等地域科技情境| |多选题|4/16|不可再生能源、能量耗散|考查能源可持续发展与能量守恒定律| |填空题|3/21|能量转化形式、可再生能源|以“海油观澜号”风电平台为实例| |解答题|1/14|风力发电功率计算|综合应用气流体积、动能及转化效率| |综合题|1/17|清洁能源与节能措施|联系“绿色低碳”社会热点，强化社会责任|

22026-2027学年高二物理单元自测 第十二章 能源与可持续发展（参考答案） 一、单选题（共32分，每小题4分） 1 2 3 4 5 6 7 8 D C B B A C D D 二、多选题（共16分，每小题4分） 9 10 11 12 ACD AD AD BD 13.【答案】 14.【答案】 机械能 内能 15.【答案】 可再生 机械 16.【答案】(1)3.14× 105m3 (2) (3)9.42×106W 【详解】（1）单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流体积为V = SL = Svt = πr2vt = 3.14× 10000 × 10 × 1m3= 3.14× 105m3 （2）这些气流的质量m = ρV = 1.2 × 3.14× 105kg = 3.768× 105kg 则单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为 （3）单位时间空气动能转化的电能为E电 = ηEk= 50% × 1.884× 107J =9.42× 106J 则此风力发电机发电的功率为 17.【答案】(1)A (2)C 【详解】（1）太阳能属于可再生资源，并且它们的使用也不会对环境及大气造成污染，属于清洁能源，煤炭和天然气燃烧后产生有害气体属于非清洁能源。 故选A。 （2）A．电脑使用完毕后关机并切断电源，有利于节省电能，A不符合题意； B．长时间外出需要切断热水器电源，有利于放止热水器反复加热而浪费电能，B不符合题意； C．电视机长时间处于待机状态，也会消耗电能，C符合题意； D．手机充电结束后拔掉充电器，有利于节省电能，D不符合题意。 故选C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2026-2027学年高二物理单元自测 第十二章 能源与可持续发展 建议用时：90分钟，满分：100分 一、单选题（共32分，每小题4分） 1．青岛市即墨区鳌山湾一带受崂山余脉和海岛影响，形成了长达60多公里的狭长“疾风带”，为风力发电创造了有利条件，目前该地风电总装机容量已达18万千瓦。如图，风力推动三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）转动，在定子（线圈）中产生电流，实现风能向电能的转化。已知叶片长为r，风速为v，空气密度为，流到叶片旋转形成的圆面的空气中约有速度减速为0，原速率穿过，不考虑其他能量损耗。下列说法正确的是（     ） A．在时间内流过扇叶的空气体积为 B．在时间t内流过扇叶的空气质量为 C．一台风力发电机的发电功率约为 D．一台风力发电机的发电功率约为 2．“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，说明能量不守恒 3．太阳能热水器目前已普遍用于家庭供热。如图，是架在屋顶的太阳能热水器，已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为。一台热水器的聚热面积约为，若每天相当于太阳直射热水器3.5 h，太阳能的可转化为水的内能，则（　　） A．热水器一天内最多能利用的太阳能约为 B．一天内，水加热的平均功率约为0.4kW C．若电热水器加热效率为，电费0.5元/度，一台热水器全年工作大约可省下4000元电费 D．若一天获得太阳能的用来给手机充电，每块手机电池容量为4000mAh、电压3.7V，不计损耗，大约可充满66块电池 4．下列属于不可再生能源的是（　　） A．水能 B．石油 C．太阳能 D．潮汐能 5．如图所示，一只太阳能草坪节能灯，由太阳能电池板、蓄电池、“6V  1W”的节能灯等组成，太阳能电池板发电并将电能储存在蓄电池中，供节能灯晚间照明；该太阳能电池板接收太阳辐射的面积为0.025m2，其光电转化效率（即发电效率）为20%。若在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内，1m2太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W。下列说法正确的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．太阳能电池板给蓄电池充电过程中将化学能转化成电能 C．该灯的太阳能电池板发电功率为16W D．节能灯正常发光10h消耗的电能为10kW·h 6．下列说法中正确的是（　　） A．所有的能量守恒过程都能自发地发生 B．热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是可逆过程 C．世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量 D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机 7．高空风能具有储量丰富、风速高、风向稳定等优势，所蕴含的风能远远超过目前人类社会能源总需求。高空风力发电系统由空中组件、牵引缆绳和地面组件三部分构成，利用风力牵引地面发电系统做功发电。如图所示，伞体在2000m高空展开形成近5000m2的迎风面，垂直迎风面的风速为20m/s，伞体以一定的速度匀速上升，牵引地面发电系统产生的电功率为2.2×103kW。已知1kg标准煤完全燃烧可发电2.8度，排放二氧化碳2.6kg，空气密度为1.0kg/m3。下列说法正确的是（　　） A．高空风能属于不可再生能源 B．伞体在匀速上升过程中机械能守恒 C．发电系统将风能转化为电能的效率约为28% D．若发电系统每天工作10h，可减少二氧化碳排放量约2.0×104kg 8．“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 二、多选题（共16分，每小题4分） 9．关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（　　） A．化石能源在短时间内不能再生，是不可再生能源，属于一次能源 B．修建水电站利用水能发电清洁、安全，有百利而无一害 C．不管是能量在转化还是转移的过程中，都遵守能量守恒定律 D．太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置 10．下列现象属于能量耗散的有（　　） A．汽车尾气排放使市区温度升高 B．锂电池充电将电能转化为化学能 C．冰雹下落将重力势能转化为动能 D．冰雹下落最终静止在地面上 11．如图所示为某中学入校安检设备，设备中水平传送带在电动机的带动下始终以速度v0匀速运动，t=0时刻，某同学在传送带的一端轻放一个质量为m的行李箱，已知行李箱与传送带间动摩擦因数为μ，经时间t行李箱的速度与传送带的速度相同，重力加速度大小为g，则在这段时间内，下列说法正确的是（     ） A．传送带速度大小为 B．行李箱相对传送带位移大小为 C．行李箱与传送带间因摩擦产生的热量为 D．因传送行李箱，电动机需要多消耗的电能为 12．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（共21分） 13．风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，全球风能约有2.74×109MW，可以利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。某风力发电系统有风机叶轮、传动装置，发电机、变流器、机组升压器和升压站等部分组成。风力发电机的叶片转动时可形成半径为R的圆面，设风速恒定为，风向恰好垂直于叶片转动面，已知空气的密度为，该风力发电机能将此圆面内空气动能的10%转化为电能。此风力发电机的发电功率__________。 14．在自然界中，不同形式的能量是可以发生相互转化的。我们使用电动机提供动力，是将电能转化为______；使用电热毯取暖，是将电能转化为______。（选填“内能”或“机械能”） 15．如图所示我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”，机舱前部的3只大叶片驱动机舱中的发电机转子转动，生成绿色电力，年发电量将达。“海油观澜号”利用风能发电，风能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）的清洁能源；“海油观澜号”将______能转化是电能。 四、解答题 16．（14分）2025年10月，我国东部沿海某风电基地成功安装了额定功率达26兆瓦的海上风电机组，该机组目前保持着全球单机容量最大与叶轮直径最长的双料纪录。已知某风力发电机叶片转动时可形成半径约为的圆面，其所处位置风速为，风向恰好与叶片转动的圆面垂直。已知空气密度为，该发电机将空气动能转化为电能的效率为50%。（取，计算结果保留3位有效数字）求： (1)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积； (2)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能； (3)此发电机发电的功率。 五、综合题 17．（17分）“绿色、低碳、节能” 采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。 (1)广泛应用且属于清洁能源的是____（选填：A．太阳能 B．煤炭 C．天然气）。 (2)下列做法不符合节能要求的是（　　） A．电脑使用完毕后关机并切断电源 B．长时间外出需要切断热水器电源 C．电视机长时间处于待机状态 D．手机充电结束后拔掉充电器 试题 第3页（共8页） 试题 第4页（共8页） 试题 第1页（共8页） 试题 第2页（共8页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027学年高二物理单元自测 第十二章 能源与可持续发展 建议用时：90分钟，满分：100分 一、单选题（共32分，每小题4分） 1．青岛市即墨区鳌山湾一带受崂山余脉和海岛影响，形成了长达60多公里的狭长“疾风带”，为风力发电创造了有利条件，目前该地风电总装机容量已达18万千瓦。如图，风力推动三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）转动，在定子（线圈）中产生电流，实现风能向电能的转化。已知叶片长为r，风速为v，空气密度为，流到叶片旋转形成的圆面的空气中约有速度减速为0，原速率穿过，不考虑其他能量损耗。下列说法正确的是（     ） A．在时间内流过扇叶的空气体积为 B．在时间t内流过扇叶的空气质量为 C．一台风力发电机的发电功率约为 D．一台风力发电机的发电功率约为 【答案】D 【详解】A．时间内，风速为，到达叶片扫过圆面的空气会形成一个横截面积、长度为的空气柱，因此流过圆面的空气体积为 则流过扇叶的空气体积为，故A错误； B．圆面的空气质量为 流过扇叶的空气质量为，故B错误； CD．发电机的发电功率等于单位时间内空气减少的动能，的空气动能降为0，则动能减少量（即转化得到的电能） 得发电功率，故C错误，D正确。 故选D。 2．“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，说明能量不守恒 【答案】C 【详解】A．太阳能可从自然界持续获取，属于可再生能源，A错误； B．太阳能通过电磁波（热辐射）形式传播至地球，而非依赖介质的热传导，B错误； C．太阳能电池板通过光电效应将光能转化为电能，C正确； D．电池板持续发电是因太阳能转化为电能，此过程遵循能量守恒定律，D错误。 故选C。 3．太阳能热水器目前已普遍用于家庭供热。如图，是架在屋顶的太阳能热水器，已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为。一台热水器的聚热面积约为，若每天相当于太阳直射热水器3.5 h，太阳能的可转化为水的内能，则（　　） A．热水器一天内最多能利用的太阳能约为 B．一天内，水加热的平均功率约为0.4kW C．若电热水器加热效率为，电费0.5元/度，一台热水器全年工作大约可省下4000元电费 D．若一天获得太阳能的用来给手机充电，每块手机电池容量为4000mAh、电压3.7V，不计损耗，大约可充满66块电池 【答案】B 【详解】A．太阳辐射能流密度，聚热面积 ，每天直射时间，转化效率 。 总太阳能 可利用（转化为内能）的能量 故A错误； B．一天（总时长24h）的平均功率 故B正确； C．一天获得的内能约合（度），电热水器效率90%，则一天需要消耗电能约度，全年365天总耗电约度，总电费为 元 故C错误； D．一块4000mAh、3.7V的电池能量为 可充满的块数 故D错误。 故选B。 4．下列属于不可再生能源的是（　　） A．水能 B．石油 C．太阳能 D．潮汐能 【答案】B 【详解】ACD．水能来自水循环（如河流、降雨），可自然再生，属于可再生能源。太阳能来自太阳辐射，可持续利用，属于可再生能源。潮汐能来自月球和太阳引力作用，可周期性再生，属于可再生能源，故ACD不符合题意； B．不可再生能源指在人类时间尺度内无法自然再生的能源，如石油等化石燃料，形成需数百万年，消耗后无法短期再生，属于不可再生能源，故B符合题意。 故选B。 5．如图所示，一只太阳能草坪节能灯，由太阳能电池板、蓄电池、“6V  1W”的节能灯等组成，太阳能电池板发电并将电能储存在蓄电池中，供节能灯晚间照明；该太阳能电池板接收太阳辐射的面积为0.025m2，其光电转化效率（即发电效率）为20%。若在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内，1m2太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W。下列说法正确的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．太阳能电池板给蓄电池充电过程中将化学能转化成电能 C．该灯的太阳能电池板发电功率为16W D．节能灯正常发光10h消耗的电能为10kW·h 【答案】A 【详解】A．太阳能可以持续获取，短时间能恢复，是可再生能源，故A正确； B．太阳能电池板把太阳能转化为电能；给蓄电池充电过程中将电能转化成化学能，故B错误； C．在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内，1m²太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W，由于该太阳能电池板面积为0.025m2，且光电转化效率（即发电效率）为20%，故功率为，故C错误； D．节能灯正常发光10h消耗的电能为，故D错误。 故选A。 6．下列说法中正确的是（　　） A．所有的能量守恒过程都能自发地发生 B．热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是可逆过程 C．世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量 D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机 【答案】C 【详解】A．能量的转换过程具有方向性，并不是所有能量守恒过程均可以自发进行，故A错误； B．热的传导具有方向性，摩擦生热和气体自由膨胀都是不可逆过程，故B错误； C．世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量，故C正确； D．虽然总能量是守恒的；但对能源的过度消耗将使自然界的能量的品质不断降低，形成“能源危机”，故D错误。 故选C。 7．高空风能具有储量丰富、风速高、风向稳定等优势，所蕴含的风能远远超过目前人类社会能源总需求。高空风力发电系统由空中组件、牵引缆绳和地面组件三部分构成，利用风力牵引地面发电系统做功发电。如图所示，伞体在2000m高空展开形成近5000m2的迎风面，垂直迎风面的风速为20m/s，伞体以一定的速度匀速上升，牵引地面发电系统产生的电功率为2.2×103kW。已知1kg标准煤完全燃烧可发电2.8度，排放二氧化碳2.6kg，空气密度为1.0kg/m3。下列说法正确的是（　　） A．高空风能属于不可再生能源 B．伞体在匀速上升过程中机械能守恒 C．发电系统将风能转化为电能的效率约为28% D．若发电系统每天工作10h，可减少二氧化碳排放量约2.0×104kg 【答案】D 【详解】A．高空风能属于风能，风能可以从自然界源源不断获得，所以高空风能是可再生能源，故A错误； B．伞体匀速上升时，质量不变、速度不变，动能不变；但高度升高，重力势能增大，故机械能增大，所以机械能不守恒，故B错误； C．设时间内风吹来的空气质量为，则 质量为的空气具有的动能为 已知发电系统产生的电功率为 则内产生的电能为 发电系统将风能转化为电能的效率为 代入数据联立解得，故C错误； D．发电系统每天工作10h的发电量为 需要标准煤的质量为 则减少的二氧化碳排放量为，故D正确。 故选D。 8．“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。 二、多选题（共16分，每小题4分） 9．关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（　　） A．化石能源在短时间内不能再生，是不可再生能源，属于一次能源 B．修建水电站利用水能发电清洁、安全，有百利而无一害 C．不管是能量在转化还是转移的过程中，都遵守能量守恒定律 D．太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置 【答案】ACD 【详解】A．化石能源指的是亿万年前的大量生物经过地壳变化，被埋藏在地下，受地层压力和温度的影响，缓慢地形成的可以燃烧的矿物质，在短时间内不能再生，是不可再生能源，又因为它是直接取自自然界，所以属于一次能源，故A正确； B．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B错误； C．不管是能量在转化还是转移的过程中，都遵守能量守恒定律，故C正确； D．太阳能电池工作时，消耗太阳能，产生电能，是将太阳能转化为电能的装置，故D正确。 故选ACD。 10．下列现象属于能量耗散的有（　　） A．汽车尾气排放使市区温度升高 B．锂电池充电将电能转化为化学能 C．冰雹下落将重力势能转化为动能 D．冰雹下落最终静止在地面上 【答案】AD 【详解】能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象，能够重新收集并加以利用的不能称为能量耗散。 A．汽车尾气排放使市区温度升高，能量最终无法再加以收集利用，为能量耗散，故A正确； B．锂电池充电将电能转化为化学能，可重新收集并加以利用，故不是能量耗散，故B错误； C．冰雹下落将重力势能转化为动能，可重新收集并加以利用，故不是能量耗散，故C错误； D．冰雹下落最终静止在地面上，能量最终无法再加以收集利用，为能量耗散，故D正确。 故选AD。 11．如图所示为某中学入校安检设备，设备中水平传送带在电动机的带动下始终以速度v0匀速运动，t=0时刻，某同学在传送带的一端轻放一个质量为m的行李箱，已知行李箱与传送带间动摩擦因数为μ，经时间t行李箱的速度与传送带的速度相同，重力加速度大小为g，则在这段时间内，下列说法正确的是（     ） A．传送带速度大小为 B．行李箱相对传送带位移大小为 C．行李箱与传送带间因摩擦产生的热量为 D．因传送行李箱，电动机需要多消耗的电能为 【答案】AD 【详解】A．小物箱在时间内做匀加速直线运动，加速度为 又 联立解得传送带速度大小为，故A正确； B．小物箱相对传送带的位移就是传送带与小物箱在时间内的位移差，则有，故B错误； C．小物箱与传送带间因摩擦产生的热量，故C错误； D．由功能关系可知，因传送小物箱，电动机至少要多做的功等于小物箱增加的动能与系统摩擦产生的热能之和，则有，故D正确。 故选AD。 12．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。 三、填空题（共21分） 13．风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，全球风能约有2.74×109MW，可以利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。某风力发电系统有风机叶轮、传动装置，发电机、变流器、机组升压器和升压站等部分组成。风力发电机的叶片转动时可形成半径为R的圆面，设风速恒定为，风向恰好垂直于叶片转动面，已知空气的密度为，该风力发电机能将此圆面内空气动能的10%转化为电能。此风力发电机的发电功率__________。 【答案】 【详解】在时间t内经过风力发电机叶片圆面的气流的质量为 在时间t内经过风力发电机叶片圆面的气流的动能为 风力发电机的发电功率为 14．在自然界中，不同形式的能量是可以发生相互转化的。我们使用电动机提供动力，是将电能转化为______；使用电热毯取暖，是将电能转化为______。（选填“内能”或“机械能”） 【答案】 机械能 内能 【详解】[1]使用电动机提供动力，是将电能转化为机械能； [2]使用电热毯取暖，是将电能转化为内能。 15．如图所示我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”，机舱前部的3只大叶片驱动机舱中的发电机转子转动，生成绿色电力，年发电量将达。“海油观澜号”利用风能发电，风能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）的清洁能源；“海油观澜号”将______能转化是电能。 【答案】 可再生 机械 【详解】[1]风能是由大气流动形成的，是取之不尽、用之不竭的能源，属于可再生能源。 [2]“海油观澜号”依靠风带动机舱前部的叶片转动，叶片转动驱动机舱中的发电机转子转动发电，将机械能转化为电能。 四、解答题 16．（14分）2025年10月，我国东部沿海某风电基地成功安装了额定功率达26兆瓦的海上风电机组，该机组目前保持着全球单机容量最大与叶轮直径最长的双料纪录。已知某风力发电机叶片转动时可形成半径约为的圆面，其所处位置风速为，风向恰好与叶片转动的圆面垂直。已知空气密度为，该发电机将空气动能转化为电能的效率为50%。（取，计算结果保留3位有效数字）求： (1)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积； (2)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能； (3)此发电机发电的功率。 【答案】(1)3.14× 105m3 (2) (3)9.42×106W 【详解】（1）单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流体积为V = SL = Svt = πr2vt = 3.14× 10000 × 10 × 1m3= 3.14× 105m3 （2）这些气流的质量m = ρV = 1.2 × 3.14× 105kg = 3.768× 105kg 则单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能为 （3）单位时间空气动能转化的电能为E电 = ηEk= 50% × 1.884× 107J =9.42× 106J 则此风力发电机发电的功率为 五、综合题 17．（17分）“绿色、低碳、节能” 采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。 (1)广泛应用且属于清洁能源的是____（选填：A．太阳能 B．煤炭 C．天然气）。 (2)下列做法不符合节能要求的是（　　） A．电脑使用完毕后关机并切断电源 B．长时间外出需要切断热水器电源 C．电视机长时间处于待机状态 D．手机充电结束后拔掉充电器 【答案】(1)A (2)C 【详解】（1）太阳能属于可再生资源，并且它们的使用也不会对环境及大气造成污染，属于清洁能源，煤炭和天然气燃烧后产生有害气体属于非清洁能源。 故选A。 （2）A．电脑使用完毕后关机并切断电源，有利于节省电能，A不符合题意； B．长时间外出需要切断热水器电源，有利于放止热水器反复加热而浪费电能，B不符合题意； C．电视机长时间处于待机状态，也会消耗电能，C符合题意； D．手机充电结束后拔掉充电器，有利于节省电能，D不符合题意。 故选C。 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027学年高二物理单元自测 第十二章 能源与可持续发展 建议用时：90分钟，满分：100分 一、单选题（共32分，每小题4分） 1．青岛市即墨区鳌山湾一带受崂山余脉和海岛影响，形成了长达60多公里的狭长“疾风带”，为风力发电创造了有利条件，目前该地风电总装机容量已达18万千瓦。如图，风力推动三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）转动，在定子（线圈）中产生电流，实现风能向电能的转化。已知叶片长为r，风速为v，空气密度为，流到叶片旋转形成的圆面的空气中约有速度减速为0，原速率穿过，不考虑其他能量损耗。下列说法正确的是（     ） A．在时间内流过扇叶的空气体积为 B．在时间t内流过扇叶的空气质量为 C．一台风力发电机的发电功率约为 D．一台风力发电机的发电功率约为 2．“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，说明能量不守恒 3．太阳能热水器目前已普遍用于家庭供热。如图，是架在屋顶的太阳能热水器，已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为。一台热水器的聚热面积约为，若每天相当于太阳直射热水器3.5 h，太阳能的可转化为水的内能，则（　　） A．热水器一天内最多能利用的太阳能约为 B．一天内，水加热的平均功率约为0.4kW C．若电热水器加热效率为，电费0.5元/度，一台热水器全年工作大约可省下4000元电费 D．若一天获得太阳能的用来给手机充电，每块手机电池容量为4000mAh、电压3.7V，不计损耗，大约可充满66块电池 4．下列属于不可再生能源的是（　　） A．水能 B．石油 C．太阳能 D．潮汐能 5．如图所示，一只太阳能草坪节能灯，由太阳能电池板、蓄电池、“6V  1W”的节能灯等组成，太阳能电池板发电并将电能储存在蓄电池中，供节能灯晚间照明；该太阳能电池板接收太阳辐射的面积为0.025m2，其光电转化效率（即发电效率）为20%。若在太阳能电池板接收太阳辐射的有效时间内，1m2太阳能电池板接收太阳辐射的功率为640W。下列说法正确的是（　　） A．太阳能是可再生能源 B．太阳能电池板给蓄电池充电过程中将化学能转化成电能 C．该灯的太阳能电池板发电功率为16W D．节能灯正常发光10h消耗的电能为10kW·h 6．下列说法中正确的是（　　） A．所有的能量守恒过程都能自发地发生 B．热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是可逆过程 C．世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量 D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机 7．高空风能具有储量丰富、风速高、风向稳定等优势，所蕴含的风能远远超过目前人类社会能源总需求。高空风力发电系统由空中组件、牵引缆绳和地面组件三部分构成，利用风力牵引地面发电系统做功发电。如图所示，伞体在2000m高空展开形成近5000m2的迎风面，垂直迎风面的风速为20m/s，伞体以一定的速度匀速上升，牵引地面发电系统产生的电功率为2.2×103kW。已知1kg标准煤完全燃烧可发电2.8度，排放二氧化碳2.6kg，空气密度为1.0kg/m3。下列说法正确的是（　　） A．高空风能属于不可再生能源 B．伞体在匀速上升过程中机械能守恒 C．发电系统将风能转化为电能的效率约为28% D．若发电系统每天工作10h，可减少二氧化碳排放量约2.0×104kg 8．“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 二、多选题（共16分，每小题4分） 9．关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（　　） A．化石能源在短时间内不能再生，是不可再生能源，属于一次能源 B．修建水电站利用水能发电清洁、安全，有百利而无一害 C．不管是能量在转化还是转移的过程中，都遵守能量守恒定律 D．太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置 10．下列现象属于能量耗散的有（　　） A．汽车尾气排放使市区温度升高 B．锂电池充电将电能转化为化学能 C．冰雹下落将重力势能转化为动能 D．冰雹下落最终静止在地面上 11．如图所示为某中学入校安检设备，设备中水平传送带在电动机的带动下始终以速度v0匀速运动，t=0时刻，某同学在传送带的一端轻放一个质量为m的行李箱，已知行李箱与传送带间动摩擦因数为μ，经时间t行李箱的速度与传送带的速度相同，重力加速度大小为g，则在这段时间内，下列说法正确的是（     ） A．传送带速度大小为 B．行李箱相对传送带位移大小为 C．行李箱与传送带间因摩擦产生的热量为 D．因传送行李箱，电动机需要多消耗的电能为 12．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（共21分） 13．风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，全球风能约有2.74×109MW，可以利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。某风力发电系统有风机叶轮、传动装置，发电机、变流器、机组升压器和升压站等部分组成。风力发电机的叶片转动时可形成半径为R的圆面，设风速恒定为，风向恰好垂直于叶片转动面，已知空气的密度为，该风力发电机能将此圆面内空气动能的10%转化为电能。此风力发电机的发电功率__________。 14．在自然界中，不同形式的能量是可以发生相互转化的。我们使用电动机提供动力，是将电能转化为______；使用电热毯取暖，是将电能转化为______。（选填“内能”或“机械能”） 15．如图所示我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”，机舱前部的3只大叶片驱动机舱中的发电机转子转动，生成绿色电力，年发电量将达。“海油观澜号”利用风能发电，风能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）的清洁能源；“海油观澜号”将______能转化是电能。 四、解答题 16．（14分）2025年10月，我国东部沿海某风电基地成功安装了额定功率达26兆瓦的海上风电机组，该机组目前保持着全球单机容量最大与叶轮直径最长的双料纪录。已知某风力发电机叶片转动时可形成半径约为的圆面，其所处位置风速为，风向恰好与叶片转动的圆面垂直。已知空气密度为，该发电机将空气动能转化为电能的效率为50%。（取，计算结果保留3位有效数字）求： (1)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积； (2)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能； (3)此发电机发电的功率。 五、综合题 17．（17分）“绿色、低碳、节能” 采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。 (1)广泛应用且属于清洁能源的是____（选填：A．太阳能 B．煤炭 C．天然气）。 (2)下列做法不符合节能要求的是（　　） A．电脑使用完毕后关机并切断电源 B．长时间外出需要切断热水器电源 C．电视机长时间处于待机状态 D．手机充电结束后拔掉充电器 1 / 9 学科网（北京）股份有限公 学科网（北京）股份有限公司 $