12.4 能源与可持续发展（分层作业）人教版物理必修第三册

12.4 能源与可持续发展（答案版） 目录 1 一、能量守恒定律及其应用 1 二、能量转移或转化的方向性 1 三、能源的分类与应用 1 1 2 ( 高中物理答疑解题助手 AI 智能体： https://www.coze.cn/store/agent/7615615129367052342?bot_id=true ) 一、能量守恒定律及其应用 1．【答案】D 2．【答案】C 二、能量转移或转化的方向性 3．【答案】A 4．【答案】AC 三、能源的分类与应用 5．【答案】D 6．【答案】C 1．【答案】D 2．【答案】B 3．【答案】B 4．【答案】BD 5．【答案】(1) (2) (3)（或） 【详解】（1）叶片转动的周期 （2）每秒吹过风机扫风面积的空气质量 （3）该风机的风能利用效率 6．【答案】(1)6000m3 (2)9×104J (3)9×103W 【详解】（1）单位时间内空气流动流过的空间可视为圆柱状气流的总体积V=vtS=vtπR2=5×1×π×202m3=2000πm3=6000m3 （2）单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能Ek=mv2=ρVv2 解得Ek=9×104J （3）风力发电机发电的功率P= 10%=10%×9×104W=9×103W 1．【答案】D 2．【答案】D 3．【答案】C 4．【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）重物在CD段运动过程中，由牛顿第二定律得 由运动学公式 联立解得 （2）重物在BC段匀速运动，得电动机的牵引力为 由得 （3）全过程重物增加的机械能为 整个过程由能量守恒得电动机消耗的总电能转化为重物增加的机械能和摩擦产生的内能，故可知 故可得 5．【答案】（1）；（2） 【详解】（1）设电动机的牵引绳张力为，电动机连接小车的缆绳匀速上行，由能量守恒定律有 解得 小车和配重一起匀速，设绳的张力为，对配重有 设斜面倾角为，对小车匀速有 而卸粮后给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行，有 联立各式解得 ， （2）关闭发动机后小车和配重一起做匀减速直线运动，设加速度为，对系统由牛顿第二定律有 可得 由运动学公式可知 解得 6．【答案】(1)3600C (2) (3) (4)方案二 【详解】（1）由于1h=3600s，所以 （2）因为 所以根据题意有 （3）根据题意可知汽车匀速行驶时，牵引力等于总阻力，即 汽车牵引力的功率为 又因为电池的输出功率 （4）根据题意行驶400千米，要求在时间内完成，则全程最低平均速度 由于方案一中90km/h<100km/h，故不满足时间要求； 方案二中v=108km/h=30m/s，则由题可知，此时有 电池输出功率 整个过程行驶的时间 所以消耗的能量为 方案三中，则由题可知，此时有 电池输出功率 整个过程行驶的时间 所以消耗的能量为 根据前面的计算可知电池的最大储能为，故方案三也不可行；所以应该选择方案二。 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.4 能源与可持续发展（解析版） 目录 1 一、能量守恒定律及其应用 1 二、能量转移或转化的方向性 2 三、能源的分类与应用 3 4 7 ( 高中物理答疑解题助手 AI 智能体： https://www.coze.cn/store/agent/7615615129367052342?bot_id=true ) 一、能量守恒定律及其应用 1．砷化镓薄膜电池可将太阳能转化为电能，其光电转化率高达30%。下列说法正确的是（     ） A．电池可创造能量 B．电池产生的电流既有大小也有方向，它是矢量 C．此电池的光电转化率不到100%，说明能量不守恒 D．此电池通过非静电力做功把太阳能转化为电能 【答案】D 【详解】A．根据能量守恒定律，能量不能被创造，电池仅实现能量转化，A错误； B．电流不符合矢量运算法则，是标量，B错误； C．转化率低是因能量散失（如热能），总能量守恒未被破坏，C错误； D．非静电力（如半导体内部电场）驱动电荷分离，将光能转化为电能，D正确。 故选D。 2．世界最大高空风力发电捕风伞在内蒙古阿拉善左旗试验场成功开伞，完成全部预定试验内容并成功实现空中收伞。此次试验的是陆基高空风力发电，其原理是利用在空中展开的做功伞捕获风能牵引地面发电系统做功发电。下列说法正确的是（　　） A．风能属于不可再生能源 B．风力发电时风能转化为电能的效率能达到100% C．风力发电时发电机内部出现了电磁感应现象 D．风力发电时风能不能全部转化为电能，说明该过程能量不守恒 【答案】C 【详解】A．风能是由太阳辐射驱动大气运动产生的，可自然再生，属于可再生能源，故A错误； B．根据能量守恒定律和热力学第二定律，任何能量转换过程都存在损耗（如摩擦、热能散失等），效率不可能达到100%，故B错误； C．风力发电通过发电机将机械能转化为电能，发电机的工作原理是导体切割磁感线产生感应电流，符合电磁感应现象，故C正确； D．风能不能全部转化为电能是由于转换过程中的能量损耗，但总能量守恒，该过程仍遵守能量守恒定律，故D错误。 故选C。 二、能量转移或转化的方向性 3．抽水蓄能电站是一种在电力负荷低谷时利用电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站，被誉为电网“超级充电宝”。下列说法正确的是（     ） A．抽水蓄能电站通过抽水将电能转化为势能的效率不可能为100% B．抽水蓄能电站的工作说明能量的转化都是可逆的 C．抽水蓄能电站的工作说明能量可以凭空产生 D．抽水蓄能电站利用的水能是不可再生能源 【答案】A 【详解】A．抽水过程中存在电动机发热、水流与管道摩擦生热等额外能量损耗，能量转化效率为，额外功不可避免，因此效率不可能为100%，故A正确； B．能量转化具有方向性，例如抽水过程中散失到环境中的内能无法自发全部转化回电能，并非所有能量转化都可逆，故B错误； C．根据能量守恒定律，能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，抽水蓄能仅实现了能量的转化和转移，没有创造能量，故C错误； D．水能可以通过自然界水循环持续再生，属于可再生能源，故D错误。 故选A。 4．（多选）关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（     ） A．在能量的转化和转移的过程中，能量的总量保持不变 B．核电站发电时所产生的电能是由热能转化来的 C．能量的转化具有方向性，所以要节约能源 D．修筑拦河坝建造水电站不会对沿河的水域环境造成影响 【答案】AC 【详解】A．根据能量守恒定律，在能量的转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，故A正确； B．核电站工作原理，核能也叫原子能转换为热能、机械能最后转换为电能。以常见的压水堆为例，核电站总共分三个独立回路，裂变发生在第一回路，当铀-235的原子核受到外来中子轰击时，同时释放2-3个中子从而引发裂变的链式反应，整个过程会产生巨大的热量，这些热量先将一回路的水加热到327°C，一回路的水在主泵的推动下进入蒸汽发生器，将热量传递给二回路的水使其变为水蒸气，水蒸气推动汽轮机做功后再冷凝为水，然后利用带出的热量推动汽轮机发电机等设备做功从而产生电能，故B错误； C．能量的转化具有方向性，所以要节约能源，故C正确； D．修筑拦河坝建造水电站会对沿河的水域环境造成影响，故D错误。 故选AC。 三、能源的分类与应用 5．“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。 6．“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。 1．阿用风电场位于云南省富宁县山脊区域，于2024年11月23日实现全容量（20万千瓦）投产。假设下图中某风力发电机叶轮半径约为50m，当风速为10m/s时，该发电机的功率可达2700kW。已知空气密度约为，圆周率取3，下列说法正确的是（　　） A．每秒钟进入叶轮的空气质量约为 B．每秒钟进入叶轮的空气质量约为 C．该发电机每秒钟转化的空气动能约为 D．该发电机每秒钟转化的空气动能约为 【答案】D 【详解】AB．设叶轮半径为 R=50 m，风速 v=10 m/s，空气密度 ρ=1.2 kg/m³，取 π=3。每秒进入叶轮的空气质量，由体积流量和密度可得，体积流量 = πR²·v = 3×50²×10 m³/s = 3×2500×10 m³/s = 75000 m³/s 质量流量 = ρ×(体积流量) = 1.2×75000 kg/s = 9.0×10⁴ kg/s 故AB错误。 CD．风每秒经过叶轮截面的总动能为4.5×10⁶ W 题中给出的风机实际输出功率约为 2700 kW，这才是“风机每秒钟转化的空气动能”。故C错误，D 正确。 故选D。 2．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。一台热水器的集热面积为，太阳能的40%可转化为水的内能，估算一个晴天的日照（相当于太阳直射热水器4h）使一台热水器中水的内能的增加量，下列结果最合理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由题意可知太阳直射热水器4h使一台热水器中水的内能的增加量 故选B。 3．被称为“空中电站”的S1000型涵道式浮空风力发电系统（如图），于2025年1月首次稳定悬停于高空，并顺利发电。该系统叶片转动时可形成与风向垂直的圆面，并将此圆面内10%的空气动能转化为电能。已知悬停位置的风速为时，该系统的发电功率为P，则悬停位置的风速为2v时，该系统的发电功率为（　　） A．4P B．8P C．10P D．16P 【答案】B 【详解】单位时间内吹到发电机叶片上流动空气的质量为m=ρπR2v 风力发电机叶片圆面上气体的动能为 所以发电机的功率（） 即发电功率和风速v的三次方成正比，所以风速为2v时，发电机的功率为8P。 故选B。 4．（多选）如图，是位于我国甘肃敦煌的超大型熔盐塔式光热发电站，有超过1.2万面、总面积达到140多万平方米的定日镜围绕在吸热塔周围，将太阳能集中到中心的熔盐塔加热熔盐。晚上无阳光照射时，熔盐继续放热保证24h不间断地发电。日照时定日镜所接受的太阳能功率平均每平方米约为1.4kW，此电站全年日照时数约3000h，年发电量高达。下列说法正确的是（　　） A．该发电站发电功率可以达到千兆瓦级别 B．该发电站光能转化为电能的效率约为7% C．熔盐的储能大小仅由熔盐升高的温度和比热容两个因素决定 D．若新能源汽车1kW·h行驶7km，则该电站年发电能使新能源汽车行驶 【答案】BD 【详解】A．该发电站发电功率 达不到千兆瓦级别，故A错误； B．每平方米发电功率 该发电站光能转化为电能的效率约为，故B正确； C．熔盐的储能大小还与质量等因素有关，故C错误； D．该电站年发电能使新能源汽车行驶，故D正确。 故选BD。 5．北部湾防城港海上风电场的风机叶片长度为，当风速为时，风机输出电功率为。已知空气密度，取3。 (1)若叶片每分钟转20圈，求叶片转动的周期T； (2)求每秒吹过风机扫风面积的空气质量m； (3)求该风机的风能利用效率。 【答案】(1) (2) (3)（或） 【详解】（1）叶片转动的周期 （2）每秒吹过风机扫风面积的空气质量 （3）该风机的风能利用效率 6．某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为的圆面。某时间内该地区的风速，风向恰好跟叶片转动形成的圆面垂直，已知空气的密度，，若该风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能（取3）。求： (1)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积V； (2)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能； (3)此风力发电机发电的功率P。 【答案】(1)6000m3 (2)9×104J (3)9×103W 【详解】（1）单位时间内空气流动流过的空间可视为圆柱状气流的总体积V=vtS=vtπR2=5×1×π×202m3=2000πm3=6000m3 （2）单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能Ek=mv2=ρVv2 解得Ek=9×104J （3）风力发电机发电的功率P= 10%=10%×9×104W=9×103W 1．（2025·浙江·高考真题）如图所示，风光互补环保路灯的主要构件有：风力发电机，单晶硅太阳能板，额定电压容量的储能电池，功率的LED灯。已知该路灯平均每天照明；标准煤完全燃烧可发电2.8度，排放二氧化碳。则（　　） A．风力发电机的输出功率与风速的平方成正比 B．太阳能板上接收到的辐射能全部转换成电能 C．该路灯正常运行6年，可减少二氧化碳排放量约 D．储能电池充满电后，即使连续一周无风且阴雨，路灯也能正常工作 【答案】D 【详解】A．设时间，风力发电机的扇叶半径为，假设风的动能全部变成发电机输出，输出功率为，即风力发电机的输出功率与风速的三次方成正比，故A错误； B．太阳能板上接收到的辐射能不能全部转换成电能，存在能量损耗，转换效率一般在15%~20%左右，故B错误； C．已知路灯的功率为 每天照明，一年按365天计算，6年的总时间 可得总耗电量为 因标准煤完全燃烧可发电2.8度，排放二氧化碳，则减少的二氧化碳排放量为，故C错误； D．已知储能电池的额定电压，容量，则电池的电能为 而路灯连续一周的耗电量为 因，所以储能电池充满电后，即使连续一周无风且阴雨，路灯也能正常工作。故D正确。 故选D。 2．（2022·浙江·高考真题）某节水喷灌系统如图所示，水以的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H=3.75m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，则（　　） A．每秒水泵对水做功为75J B．每秒水泵对水做功为225J C．水泵输入功率为440W D．电动机线圈的电阻为10 【答案】D 【详解】AB．每秒喷出水的质量为,抽水增加了水的重力势能和动能，则每秒水泵对水做功为 故AB错误； C．水泵的输出能量转化为水的机械能，则 而水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，则 故C错误； D．电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率，则电动机的机械功率为 而电动机的电功率为 由能量守恒可知 联立解得 故D正确； 故选D。 3．（2026·浙江·高考真题）我国某企业正式发布了全液冷兆瓦（MW）级充电装置（图甲），其持续充电电流约为2400 A，每分钟可充电20度，装置中的充电电路发热功率约为10 kW。为保持充电装置的稳定运行，现采用水冷却技术，如图乙所示，让15℃冷水通过水泵流入充电电路的水冷系统，经过热交换后流出，水温升至25℃。已知水的比热容为，水的密度为，忽略水的重力势能变化及其它散热。则（     ） A．充电装置的输出功率约为12 MW B．充电装置的输出电压约为220 V C．水的流量约为 D．每分钟流出约24 L水 【答案】C 【详解】A．每分钟可充电20度，即每分钟输出电能 输出功率为单位时间的输出电能： 故A错误； B．根据功率公式，可得输出电压： 故B错误； CD． 电路的发热功率全部被水吸收，单位时间水吸收的热量等于发热功率 根据吸热公式，单位时间内水的质量满足 代入，得 结合水的密度，体积流量 每分钟流出水的体积 故C正确，D错误。 故选C 。 4．（2024·江苏·高考真题）某重力储能系统的简化模型如图所示，长度为、倾角为的斜坡上，有一质量为的重物通过绳索与电动机连接。在电动机的牵引下，重物从斜坡底端点由静止开始运动，到达点时速度达到最大值，然后重物被匀速拉到点，此时关闭电动机，重物恰好能滑至顶端点，系统储存机械能。已知绳索与斜坡平行，重物与斜坡间的动摩擦因数为，重力加速度为，不计空气阻力和滑轮摩擦。 （1）求的长度； （2）求重物从到过程中，电动机的输出功率； （3）若不计电动机的损耗，求在整个上升过程中，系统存储的机械能E1和电动机消耗的电能 E2的比值。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）重物在CD段运动过程中，由牛顿第二定律得 由运动学公式 联立解得 （2）重物在BC段匀速运动，得电动机的牵引力为 由得 （3）全过程重物增加的机械能为 整个过程由能量守恒得电动机消耗的总电能转化为重物增加的机械能和摩擦产生的内能，故可知 故可得 5．（2022·山东·高考真题）某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求： （1）比例系数k值； （2）上行路程L值。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）设电动机的牵引绳张力为，电动机连接小车的缆绳匀速上行，由能量守恒定律有 解得 小车和配重一起匀速，设绳的张力为，对配重有 设斜面倾角为，对小车匀速有 而卸粮后给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行，有 联立各式解得 ， （2）关闭发动机后小车和配重一起做匀减速直线运动，设加速度为，对系统由牛顿第二定律有 可得 由运动学公式可知 解得 6．（2026·广西·高考真题）某学习小组对一辆纯电动汽车的能耗开展研究： (1)电池放电时能输出的总电荷量称作电池容量，通常以安培小时为单位单位换算，等于多少库仑电荷量？ (2)该车的电池容量为，电池输出电压为，则该车电池充满电后可输出的电能。 (3)若该车在平直高速公路上行驶，受到轮胎与路面间的阻力和空气阻力，其中、为系数，为车的质量，为行驶速度，为重力加速度，以上物理量的单位均采用国际单位制表示。该车电池输出电能转化为牵引力做功的效率为，求该车在平直高速公路上匀速行驶时，电池的输出功率的表达式。 (4)该车充满电后，计划4小时内在平直高速公路上行驶400千米。该车，，，当时，当时，；重力加速度取；请从时间和能耗的角度分析如下三种方案能否达成上述计划。 【答案】(1)3600C (2) (3) (4)方案二 【详解】（1）由于1h=3600s，所以 （2）因为 所以根据题意有 （3）根据题意可知汽车匀速行驶时，牵引力等于总阻力，即 汽车牵引力的功率为 又因为电池的输出功率 （4）根据题意行驶400千米，要求在时间内完成，则全程最低平均速度 由于方案一中90km/h<100km/h，故不满足时间要求； 方案二中v=108km/h=30m/s，则由题可知，此时有 电池输出功率 整个过程行驶的时间 所以消耗的能量为 方案三中，则由题可知，此时有 电池输出功率 整个过程行驶的时间 所以消耗的能量为 根据前面的计算可知电池的最大储能为，故方案三也不可行；所以应该选择方案二。 5 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.4 能源与可持续发展（原卷版） 目录 1 一、能量守恒定律及其应用 1 二、能量转移或转化的方向性 1 三、能源的分类与应用 2 2 6 ( 高中物理答疑解题助手 AI 智能体： https://www.coze.cn/store/agent/7615615129367052342?bot_id=true ) 一、能量守恒定律及其应用 1．砷化镓薄膜电池可将太阳能转化为电能，其光电转化率高达30%。下列说法正确的是（     ） A．电池可创造能量 B．电池产生的电流既有大小也有方向，它是矢量 C．此电池的光电转化率不到100%，说明能量不守恒 D．此电池通过非静电力做功把太阳能转化为电能 2．世界最大高空风力发电捕风伞在内蒙古阿拉善左旗试验场成功开伞，完成全部预定试验内容并成功实现空中收伞。此次试验的是陆基高空风力发电，其原理是利用在空中展开的做功伞捕获风能牵引地面发电系统做功发电。下列说法正确的是（　　） A．风能属于不可再生能源 B．风力发电时风能转化为电能的效率能达到100% C．风力发电时发电机内部出现了电磁感应现象 D．风力发电时风能不能全部转化为电能，说明该过程能量不守恒 二、能量转移或转化的方向性 3．抽水蓄能电站是一种在电力负荷低谷时利用电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站，被誉为电网“超级充电宝”。下列说法正确的是（     ） A．抽水蓄能电站通过抽水将电能转化为势能的效率不可能为100% B．抽水蓄能电站的工作说明能量的转化都是可逆的 C．抽水蓄能电站的工作说明能量可以凭空产生 D．抽水蓄能电站利用的水能是不可再生能源 4．（多选）关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（     ） A．在能量的转化和转移的过程中，能量的总量保持不变 B．核电站发电时所产生的电能是由热能转化来的 C．能量的转化具有方向性，所以要节约能源 D．修筑拦河坝建造水电站不会对沿河的水域环境造成影响 三、能源的分类与应用 5．“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 6．“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 1．阿用风电场位于云南省富宁县山脊区域，于2024年11月23日实现全容量（20万千瓦）投产。假设下图中某风力发电机叶轮半径约为50m，当风速为10m/s时，该发电机的功率可达2700kW。已知空气密度约为，圆周率取3，下列说法正确的是（　　） A．每秒钟进入叶轮的空气质量约为 B．每秒钟进入叶轮的空气质量约为 C．该发电机每秒钟转化的空气动能约为 D．该发电机每秒钟转化的空气动能约为 2．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。一台热水器的集热面积为，太阳能的40%可转化为水的内能，估算一个晴天的日照（相当于太阳直射热水器4h）使一台热水器中水的内能的增加量，下列结果最合理的是（　　） A． B． C． D． 3．被称为“空中电站”的S1000型涵道式浮空风力发电系统（如图），于2025年1月首次稳定悬停于高空，并顺利发电。该系统叶片转动时可形成与风向垂直的圆面，并将此圆面内10%的空气动能转化为电能。已知悬停位置的风速为时，该系统的发电功率为P，则悬停位置的风速为2v时，该系统的发电功率为（　　） A．4P B．8P C．10P D．16P 4．（多选）如图，是位于我国甘肃敦煌的超大型熔盐塔式光热发电站，有超过1.2万面、总面积达到140多万平方米的定日镜围绕在吸热塔周围，将太阳能集中到中心的熔盐塔加热熔盐。晚上无阳光照射时，熔盐继续放热保证24h不间断地发电。日照时定日镜所接受的太阳能功率平均每平方米约为1.4kW，此电站全年日照时数约3000h，年发电量高达。下列说法正确的是（　　） A．该发电站发电功率可以达到千兆瓦级别 B．该发电站光能转化为电能的效率约为7% C．熔盐的储能大小仅由熔盐升高的温度和比热容两个因素决定 D．若新能源汽车1kW·h行驶7km，则该电站年发电能使新能源汽车行驶 5．北部湾防城港海上风电场的风机叶片长度为，当风速为时，风机输出电功率为。已知空气密度，取3。 (1)若叶片每分钟转20圈，求叶片转动的周期T； (2)求每秒吹过风机扫风面积的空气质量m； (3)求该风机的风能利用效率。 6．某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为的圆面。某时间内该地区的风速，风向恰好跟叶片转动形成的圆面垂直，已知空气的密度，，若该风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能（取3）。求： (1)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积V； (2)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能； (3)此风力发电机发电的功率P。 1．（2025·浙江·高考真题）如图所示，风光互补环保路灯的主要构件有：风力发电机，单晶硅太阳能板，额定电压容量的储能电池，功率的LED灯。已知该路灯平均每天照明；标准煤完全燃烧可发电2.8度，排放二氧化碳。则（　　） A．风力发电机的输出功率与风速的平方成正比 B．太阳能板上接收到的辐射能全部转换成电能 C．该路灯正常运行6年，可减少二氧化碳排放量约 D．储能电池充满电后，即使连续一周无风且阴雨，路灯也能正常工作 2．（2022·浙江·高考真题）某节水喷灌系统如图所示，水以的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H=3.75m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，则（　　） A．每秒水泵对水做功为75J B．每秒水泵对水做功为225J C．水泵输入功率为440W D．电动机线圈的电阻为10 3．（2026·浙江·高考真题）我国某企业正式发布了全液冷兆瓦（MW）级充电装置（图甲），其持续充电电流约为2400 A，每分钟可充电20度，装置中的充电电路发热功率约为10 kW。为保持充电装置的稳定运行，现采用水冷却技术，如图乙所示，让15℃冷水通过水泵流入充电电路的水冷系统，经过热交换后流出，水温升至25℃。已知水的比热容为，水的密度为，忽略水的重力势能变化及其它散热。则（     ） A．充电装置的输出功率约为12 MW B．充电装置的输出电压约为220 V C．水的流量约为 D．每分钟流出约24 L水 4．（2024·江苏·高考真题）某重力储能系统的简化模型如图所示，长度为、倾角为的斜坡上，有一质量为的重物通过绳索与电动机连接。在电动机的牵引下，重物从斜坡底端点由静止开始运动，到达点时速度达到最大值，然后重物被匀速拉到点，此时关闭电动机，重物恰好能滑至顶端点，系统储存机械能。已知绳索与斜坡平行，重物与斜坡间的动摩擦因数为，重力加速度为，不计空气阻力和滑轮摩擦。 （1）求的长度； （2）求重物从到过程中，电动机的输出功率； （3）若不计电动机的损耗，求在整个上升过程中，系统存储的机械能E1和电动机消耗的电能 E2的比值。 5．（2022·山东·高考真题）某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求： （1）比例系数k值； （2）上行路程L值。 6．（2026·广西·高考真题）某学习小组对一辆纯电动汽车的能耗开展研究： (1)电池放电时能输出的总电荷量称作电池容量，通常以安培小时为单位单位换算，等于多少库仑电荷量？ (2)该车的电池容量为，电池输出电压为，则该车电池充满电后可输出的电能。 (3)若该车在平直高速公路上行驶，受到轮胎与路面间的阻力和空气阻力，其中、为系数，为车的质量，为行驶速度，为重力加速度，以上物理量的单位均采用国际单位制表示。该车电池输出电能转化为牵引力做功的效率为，求该车在平直高速公路上匀速行驶时，电池的输出功率的表达式。 (4)该车充满电后，计划4小时内在平直高速公路上行驶400千米。该车，，，当时，当时，；重力加速度取；请从时间和能耗的角度分析如下三种方案能否达成上述计划。 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $