2022-2022学年高中物理课时作业19能源和可持续发展新人教版选修3-.doc

课时作业19　能源和可持续开展
根底稳固
1．(多项选择)以下说法正确的选项是(　　)
A．能量的耗散说明自然界中能量是不守恒的
B．能量耗散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
C．煤炭、石油、天然气都是常规能源
D．具有能量的物质都是能源
解析：能量守恒定律是自然界无条件成立的普适定律，A选项错误；能量耗散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，B选项正确；煤炭、石油、天然气都是常规能源，C选项正确；能源是指能够提供可利用能量的物质，而不是有能量的物质，任何有质量的物质都具有能量，D选项错误．
答案：BC
2．热现象过程中不可防止地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用．以下关于能量耗散的说法中正确的选项是(　　)
A．能量耗散现象是指能量在周围环境中消失了
B．能量耗散不符合热力学第二定律
C．能量耗散过程中能量仍守恒
D．使用清洁的能源可以减少能量耗散
解析：能量守恒定律是自然界无条件成立的普适定律，能量耗散并不是指能量消失了，A选项错误，C选项正确；热力学第二定律说明了能量在转化过程中不可逆，因此能量无法重新收集加以利用，B选项错误；清洁能源的使用过程中，能量同样发生耗散，不可防止．
答案：C
3．以下现象属于能量耗散的是(　　)
A．利用水流能发电转化为电能
B．电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能
C．电池的化学能转化为电能
D．火炉把房子烤暖
解析：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能不能称能量耗散．此题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用，如用光作能源的手表等．只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后变为周围环境的内能，才无法重新收集并加以利用，但此题没有告诉这光能用来做什么，故不能算能量耗散．只有火炉把房子烤热后使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无法重新收集并加以利用，才是能量耗散．
答案：D
4．(多项选择)以下关于能源的说法中正确的选项是(　　)
A．能源是取之不尽、用之不竭的
B．能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等
C．大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源
D．核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大
解析：尽管能量守恒，但耗散的内能无法重新收集利用，所以能源是有限的，特别是常规能源．A项错，B项对；常规能源的利用比核能的利用对环境的影响大．C项对，D项错．
答案：BC
5．以下说法中正确的选项是(　　)
A．从甲物体自发传递热量给乙物体，说明甲物体的内能比乙物体的多
B．热机的效率可达100%
C．因为能量守恒，所以“能源危机〞是不可能的
D．以上说法均不正确
解析：发生传热的条件是必须存在温差，而不是内能差，甲物体传递热量给乙物体，说明甲物体的温度比乙物体的高，故A错误；由热力学第二定律：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，可知任何热机的机械效率都不可能到达100%，故B错；关于“能源危机〞必须明白几点：(1)能源是提供能量的资源，如煤、石油等；(2)人们在消耗能源时，放出的热量，有的转化为内能，有的转化为机械能等等，但最终根本上都转化成了内能，人们无法把这些内能收集起来再利用(能量耗散)，因此可供利用的能源是有限的，不可再生的(或短时间内不可再生)，“能源危机〞并非说明能量不守恒，C错．
答案：D
6．(多项选择)关于“温室效应〞，以下说法正确的选项是(　　)
A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应〞
B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应〞
C．“温室效应〞使得地面气温上升、两极冰雪融化
D．“温室效应〞使得土壤酸化
解析：“温室效应〞的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量．它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水向河流倒灌、耕地盐碱化等，应选项B、C正确．
答案：BC
7．(多项选择)二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用，行星外表发出的长波辐射到大气以后被二氧化碳截获，最后使大气升温，大气中的二氧化碳像暖房里的玻璃一样，只准太阳的热辐射进来，却不允许室内的长波热辐射出去，大气中的二氧化碳的这种效应叫温室效应．这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点，根据这种观点，以下说法成立的是(　　)
A．在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，当时地球的气温很高
B．经过漫长的年代，地壳的岩石和气体二氧化碳发生化学反响，导致二氧化碳减少，地球上出现了生命
C．由于工业的开展和人类的活动，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高
D．现在地球正在变暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增加，使电能和其他形式的能转化为内能
解析：地球形成的早期，地壳不如现在牢固，地球不如现在稳定，火山活动频繁，符合地质的开展规律．由于火山的喷发，排出大量的二氧化碳，进而导致当时地球的气温很高，地球上的岩石由于多种原因，其中包括岩石中的矿物成分与水、氧气、二氧化碳发生化学反响，使岩石进一步分化，最后形成土壤，二氧化碳减少，形成生命适应生存的条件．由于工业的开展和人类的活动，大量地使用常规能源，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高．生活用电和工业用电是电能和其他形式的能的转化，会产生热量．四个选项的说法都是正确的，但是D选项不属于温室效应的原因，因此正确答案是：A、B、C.
答案：ABC
综合应用
8．产生酸雨的罪魁祸首是(　　)
A．二氧化碳　　　　　　　B．氟利昂
C．二氧化硫 D．一氧化碳
解析：酸雨的主要成分是亚硫酸，二氧化硫与空气中的水蒸气接触会生成亚硫酸，故C正确．
答案：C
9．(多项选择)以下关于能量耗散的说法，正确的选项是(　　)
A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律
B．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用
C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的
D．能量耗散导致能量品质的降低
解析：能量耗散是能量在转化的过程中有一局部以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量的品质降低，故A错，D对；耗散的内能无法再被利用，B项对；其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，C项对．
答案：BCD
10．对于能源和环境的表述，正确的选项是(　　)
A．能源就是能量
B．石油是一种可再生能源
C．使用沼气会污染和破坏环境
D．利用水能实质是间接使用太阳能
解析：能源是可利用的能量，A选项错误；石油是不可再生能源，B选项错误；沼气是一种清洁能源，不会污染和破坏环境，C选项错误；水的循环利用是以太阳辐射的能量作为动力的，D选项正确．
答案：D
11．长江三峡工程位于长江西陵峡中段，坝址在湖北省宜昌市三斗坪．三峡工程是一座具有防洪、发电、航运及养殖和供水巨大综合利用效益的特大型水利水电工程，长江三峡具有丰富的水利资源，其主要数据如表1，表2所示．
表1
大
坝
坝高(m)
185
坝长(m)
2335
最大蓄水位(m)
175
水
库
总库容量(m3)
3.930×1010
防洪库容量(m3)
2.215×1010
平均年流量(m3)
4.510×1011
表2
电
站
总装机数(台)
26
电总装机容量(kw)
1.820×107
年平均发电量(kw·h)
8.468×1010
通
航
站万吨级双线5级船闸(座)
1
3 000吨级单线垂直升船机(座)
1
年单向通船能力(总吨数)(t)
5×107
请根据表1，表2的有关数据完成以下问题．
(1)最大蓄水位h＝________m，平均年流量V＝________m3，年平均消耗水能E＝______J，转化为电能的百分比η＝________．
(2)假设26台发电机组全部建成并发电，按设计要求年发电时间为多少天？
解析：(1)由题表1知最大蓄水位为175 m；
平均年流量为4.510×1011 m3
年平均消耗水能E＝mgh
＝4.510×1011×103×9.8×175 J＝7.7×1017J
转化为电能的百分比η＝×100%
＝×100%＝39.6%
(2)设年发电时间为t
t＝＝h＝193.9 d
答案：(1)175　4.510×1011　7.7×1017　39.6%
(2)见解析
12．如图1是锅炉工作时的外景，从节约能源和环境保护角度来看，分析存在的主要问题是什么．
图1
解：由题图中的浓烟滚滚，可以发现存在的主要问题有两个：一是燃料燃烧不充分，且烟气带走大量的热量，造成能量损失；二是造成大气污染．
13．2022年1月上旬我国北方大面积形成雾霾天气，对局部城市造成极为严重的影响，雾霾天气的形成与汽车尾气排放有重要的关系．为了改善尾气排放现状，各大汽车厂商竞相开发新能源汽车．如图2所示是某厂研制的太阳能汽车，它是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的一种新型汽车．设太阳光照射到电池板上的辐射功率为7 kW.在晴朗的天气里，太阳能电池对着太阳时产生的电压为160 V，并对车上的电动机提供12 A的电流，求：
图2
(1)在这种情况下电动机消耗的电功率是多大？
(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75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为180 N，那么在1 min内这辆汽车行驶了多少米？
解：(1)电动机消耗的电功率
P＝UI＝160×12 W＝1 920 W.
(2)由P＝得W电＝Pt＝1 920×60 J
＝115 200 J
由题意W机＝W电η＝115 200 J×75%＝86 400 J
又由W＝Fs得，汽车行驶的距离
s＝＝ m＝480 m.
14．某地强风的风速约为v＝20 m/s，设空气密度为ρ＝1.3 kg/m3，如果能利用该强风进行发电，并将其动能的20%转化为电能，现考虑用横截面积S＝20 m2的风车(风车车叶转动形成圆面面积为S)，求：
(1)利用上述量计算电功率的表达式；
(2)电功率大小约为多少？(保存1位有效数字)
解：(1)研究时间t内吹到风力发电机上的空气，
那么空气质量m＝ρSvt，
空气动能Ek＝mv2＝ρStv3.
由能量守恒得E＝20%Ek＝ρSv3.
所以发电机的电功率为P＝＝ρSv3.
(2)代入数据得
P＝×1.3×20×203 W≈2×104 W.