2021年新教材高中物理 第十二章 电能 能量守恒定律 4 能源与可持续发展练习（含解析）新人教版必修3.docx

1、能源与可持续发展【基础巩固】1.(多选)下列做法能改善空气质量的是()A.以煤等燃料为主要生活燃料B.利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源C.鼓励私人购买和使用普通汽车D.用纯电动汽车代替燃油公交车答案:BD2.某市新开通的301路公交车,使用的燃料主要成分是甲烷,甲烷燃烧提供公交车所需的能量.关于上述能量转化,下列说法正确的是()A.电能转化为机械能 B.风能转化为机械能C.光能转化为机械能 D.化学能转化为机械能答案:D3.“风光互补路灯”系统在有阳光时通过太阳能电池板发电,有风时通过风力发电机发电,二者皆具备时则同时发电,并将电能输至蓄电池储存起来,供路灯照明使用.该系统()A.只可

2、以实现风能转化为电能B.只可以实现太阳能转化为电能C.可以实现电能转化为风能D.可以同时实现风能、太阳能转化为电能答案:D4.如图所示,轻质弹簧一端与墙相连,质量m=2 kg的木块沿光滑水平面以v0=5 m/s的初速度向左运动,当木块压缩弹簧后速度减为v=3 m/s时,弹簧的弹性势能是(不考虑空气阻力)()A.9 J B.16 J C.25 J D.32 J答案:B5.一个盛有水的袋子如图所示,某人从侧面缓慢推袋子使它变形至如图实线所示位置,则此过程中袋子和水的重心将()A.逐渐升高 B.逐渐降低C.先降低再升高 D.始终不变答案:A6.市面上有一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示).在阳光的照

3、射下,小电扇快速转动,能给炎热的夏季带来一丝凉爽.小电扇转动时的能量转化情况是()A.太阳能电能机械能B.太阳能机械能电能C.电能太阳能机械能D.机械能太阳能电能答案:A【拓展提高】7.为了探究能量的转化与守恒,小明将小铁块绑在橡皮筋中部,并将橡皮筋穿入铁罐,两端分别固定在罐盖和罐底上,如图甲所示.如图乙所示,让该装置从不太陡的斜面上A处滚下,到斜面上B处停下,发现橡皮筋被卷紧了,接着铁罐居然能从B处自动滚了上去.下列关于该装置能量转化的判断正确的是() 甲 乙A.从A处滚到B处,主要是重力势能转化为动能 B.从A处滚到B处,主要是弹性势能转化为动能 C.从B处滚到最高处,主要是动能转化为重力

4、势能 D.从B处滚到最高处,主要是弹性势能转化为重力势能解析:从A处滚到B处,主要是重力势能转化为弹性势能;从B处滚到最高处,主要是弹性势能转化为重力势能,选项D正确.答案:D8.下列关于能源开发和利用的说法正确的是()A.能源利用的过程是内能转化成机械能的过程B.要合理开发和节约使用核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等常规能源C.能源利用的过程是一种形式的能向其他形式的能转化的过程D.无论是节约能源还是开发能源,我国都需要外国支援答案:C9.某地的平均风速为5 m/s,已知空气密度是1.2 kg/m3.有一风车,风车叶片转动时可形成半径为12 m的圆面.如果这个风车能将圆面内10% 的气流动

5、能转化为电能,则该风车带动的发电机功率是多大?解析:在t时间内作用于风车叶片的气流质量m=r2vt,这些气流的动能Ek=12mv2,转化成的电能E=12mv210%,所以风车带动发电机的功率为P=Et=12r2v310%,代入数据得P=3.4 kW.答案:3.4 kW【挑战创新】10.某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车,总质量m=3103 kg.当它在水平路面上以v=36 km/h 的速度匀速行驶时,驱动电动机的输入电流I=50 A,电压U=300 V.(1)求驱动电动机的输入功率P电.(2)若驱动电动机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机,求汽车所受阻力与汽车重力的比值,

6、g取10 m/s2.(3)设想改用太阳能电池给该车供电,其他条件不变,求所需太阳能电池板的最小面积.已知太阳辐射的总功率P0=41026 W,太阳到地球的距离r=1.51011 m,太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗,该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%.解析:(1)驱动电动机的输入功率为P电=UI=1.5104 W.(2)由功率计算式得P机=Fv, 汽车匀速运动,由平衡条件得F=Ff,由题意得P机=0.9P电,联立解得Ff=0.9P电v,汽车所受阻力与汽车重力的比值Ffmg=0.9P电mgv=0.045.(3)当阳光垂直电池板入射时,所需电池板面积最小,设其为S,由题意得15%(1-30%)P04r2S=P电,解得所需的太阳能电池板的最小面积为S=4r2P电70%15%P0=101 m2.答案:(1)1.5104 W(2)0.045(3)101 m2