第12章 4 能源与可持续发展（word同步练习）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（人教版）江苏北京专版

**基本信息** 聚焦能源与可持续发展，以“概念理解-应用计算”分层设计，通过基础选择与情境计算结合，巩固能量观念，培养科学思维与社会责任。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |概念理解层|能量守恒与能源分类|选择题辨析易错点（如能量守恒与节约能源的关系），强化物理观念| |应用计算层|能源应用与定量计算|结合风力发电、太阳能汽车情境，通过计算题考查模型建构与科学推理，体现社会责任|

第十二章　电能　能量守恒定律 4　能源与可持续发展 基础过关练 题组一　能量守恒与能量耗散 1.(2025江苏南京金陵中学月考)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.节约能源只需提高节能意识,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 2.(2026山东济宁一中期中)2024年10月30日,搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F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。飞船两翼的太阳能电池板是太阳能电池在太空领域的应用。以下说法不正确的是(　　) A.太阳能安全、清洁,是可供人类利用的一种新能源,是可再生能源 B.太阳能电池的光电转化率不到100%,说明能量不守恒 C.某电池板不接负载时的电压是1.0 V,短路电流是0.05 A,则内阻为20 Ω D.太阳能电池通过非静电力做功把太阳能转化为电能 题组二　能源的应用 3.(2026湖北宜昌一中期中)九宫山风电场是湖北省首个风电场,由16台风力发电机组组成。风力发电机塔高44 m,九宫山最高峰海拔1 656.7 m。若已知扇叶转动的圆面半径约为3 m,年平均风速约为6 m/s,空气密度为1.2 kg/m3,风能转化为电能的效率为30%,则一台风力发电机平均发电功率最接近(　　) A.100 W　　　B.1 000 W C.10 kW　　　D.100 kW 4.(2026浙江杭州二中期中)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P0=1 kW。该车上太阳能电池将太阳能转化为电能的效率η1=15%,电池产生的电压恒为U=120 V,当车正常行驶时,对电动机提供I0=10 A的电流。若汽车在只有电池板供电的情况下行驶,问: (1)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η2=75%,在水平路面上正常匀速行驶的速度为v0=12 m/s,此时汽车受到的阻力f1多大? (3)设汽车在水平路面上行驶时所受的阻力f=f0+kv,其中f0=45 N,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? 答案与分层梯度式解析 第十二章　电能　能量守恒定律 4　能源与可持续发展 基础过关练 1.D　水能可以重复利用,是可再生能源,A错误;在能源的利用过程中,虽然能量在数量上未减少,但在可利用的品质上降低了,由便于利用的能源变成不便于利用的,所以需要节约能源,B错误;科技进步能提高能源的利用率,更充分地利用有限的能源,C错误;煤、石油、天然气等属于化石燃料,最初来源可追溯到太阳能,故D正确。 2.B　太阳能是一种安全、清洁的新能源,属于可再生能源,A正确;转化率不到100%是因能量散失(如内能),总能量是守恒的,B错误;某电池板不接负载时的电压是1.0 V,短路电流是0.05 A,则内阻为r==20 Ω,C正确;电源是将其他形式的能量转化为电能的装置,太阳能电池通过非静电力做功把太阳能转化为电能,D正确。 3.B　设Δt时间内,通过扇叶转动的圆面的空气质量为m,则m=ρ·πr2·vΔt,这部分空气的动能为Ek=mv2,根据能量守恒,得一台风力发电机平均发电功率P==πηρr2v3≈1 098.7 W,最接近1 000 W,选B。 4.答案　(1)8 m2　(2)75 N　(3)6 m/s 解析　(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为S,则有SP0η1=UI0,解得S== m2=8 m2 (2)由于汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为η2=75%,则汽车的机械功率为 P机=P电η2=UI0η2=120×10×75% W=900 W 当汽车匀速行驶时,汽车的功率P机=F牵v0 则有f1=F牵== N=75 N (3)由(2)问知,当v0=12 m/s时f1=75 N,代入汽车在水平路面上行驶时的阻力公式f=f0+kv, 解得k=2.5 kg/s 当太阳光减弱,照射到电池板的辐射功率变为原来的40%时,电池板接收到太阳辐射功率为 P阳=SP0η3=8×1 000×40% W=3 200 W 则太阳能转化为电能的功率为 P电'=P阳η1=3 200×15% W=480 W 汽车的机械功率为P机'=P电'η2=480×75% W=360 W 有P机'=F牵'v=(f0+kv)v,解得v=6 m/s 7 学科网（北京）股份有限公司 $