高中物理教科版 (2019)必修 第三册2 能源课后作业题

3.2能源3.3环境保护与可持续发展

1．下列说法正确的是(　　)

A．随着科技的发展，节能灯利用太阳能的效率能达到100%

B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了

C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的

D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生

2．关于能源的利用和节能，下列说法正确的是(　　)

A．根据能量守恒定律，能源的利用率应该是100%

B．由于能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源的意义不大

C．节约能源只要提高节能意识就行，与科学进步无关

D．在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失掉

3．煤、石油、天然气和生物质能叛逃的能量形成和转换利用过程基本上是(　　)

A．太阳辐射能→化学能→热能

B．太阳辐射能→机械能→电能

C．生物质能→电能→化学能→热能

D．太阳辐射能→机械能→化学能

4．(多选)关于能源的开发和利用，下列观点正确的是(　　)

A．能源是有限的，无节制的利用能源，是一种盲目的短期行为

B．根据能量转化与守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的

C．能源的开发和利用，必须同时加强对环境的保护

D．不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的主要途径

5．下述做法能改善空气质量的是(　　)

A．以煤等燃料作为主要生活燃料

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汽车代替公交车

D．限制使用电动车

6．某中学“STS”小组对开发和利用水资源进行研究，同学们认为在放自来水时，水的机械能没有得到利用而白白浪费。于是他们在老师的指导下经过研制，在水龙头处安装了一只小型水轮发电机，当放水时水的机械能能够转化为电能。设小型水轮发电机的效率为40%，水塔内的水面高于水龙头10 m，且保持不变。当水龙头放出1 t水时，小型水轮发电机所产生的电能为(g取9.8 m/s2)(　　)

A．4 000 J　 B．98 000 J

C．588 000 J   D．39 200 J

7．(多选)氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进，氢能具有的优点包括(　　)

A．原料来源广   B．易燃烧、热值高

C．储存方便   D．制备工艺廉价易行

8．20世纪80年代初，科学家们发明了硅太阳能电池。如果在太空设立太阳能卫星电站，可24 h发电，这不仅不受昼夜气候的影响，而且太阳辐射强度大，利用微波—电能转换装置，可将电能转换成微波向地面发送。预计在21世纪初地球上空将会升起卫星电站。硅太阳能电池实现的能量转换方式是(　　)

A．光能→微波   B．光能→热能

C．电能→微波   D．光能→电能

9．利用水能不产生污染物，是一种清洁能源，位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量达每秒6 000 m3，而且是一年四季流量稳定，瀑布落差50 m。若利用这一资源发电，设其效率为50%，估算发电机的输出功率(g取10 m/s2)。

10．(多选)关于“温室效应”，下列说法中正确的是(　　)

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

11．(多选)流星在夜空中发出明亮的光焰，此时会有人在内心里许下一个美好的愿望。有些流星是外太空物体被地球强大引力吸引坠落到地面的过程中同空气发生剧烈摩擦造成的。下列相关说法正确的是(　　)

A．流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能

B．引力对流星做正功则其动能增加，机械能守恒

C．当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时，流星做曲线运动

D．流星物体进入大气层后做斜抛运动

12．风能是一种环保型能源，风力发电是风吹过风轮机叶片，使发电机工作，将风的动能转化为电能，设空气的密度为ρ，水平风速为v，风力发电机每个叶片长为L，叶片旋转形成圆面，设通过该圆面的风的动能全部转化为电能，则发电机的电功率为(　　)

A．ρπL2v   B．ρπLv2

C．ρπL2v2   D．ρπL2v3

13．能源问题是人类面临的重大课题，寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向，利用潮汐发电即为一例。如图所示的是利用潮汐发电的简单示意图。左边为陆地和海湾，中间为大坝，其下有通道，水经通道可带动发电机。涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道，如图甲所示，潮落至最低点时放水发电，如图乙所示；待内外水面高度相同，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又放水发电，如图丙所示。设海湾面积为5.0×107m2，高潮与低潮间高度差为3.0 m，则一天内水流的平均功率为多少(海水密度ρ＝1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2，每天两次涨潮，四个发电时间段)。

甲　　　　　　乙　　　　　　　丙

答案

1 C　[A项说法虽然没有违背能量守恒定律，但是从能量耗散的角度可知自然界中的自发变化过程具有方向性，A错误；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极少的一部分，使万物生长，但辐射到宇宙空间的能量也没有消失，而是转化成了其他形式的能量，B错误；马和其他动物，包括人，要运动，必须消耗能量，C正确；所谓“全自动”手表，内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的运行，如果把这种手表放在桌面上静置几天，它一定会停止走动的，D错误。]

2 D　[能源的使用在任何情况下都不可能达到理想状态，做到没有任何损失，虽然遵从能量守恒定律，但它指的是损失部分和被利用部分总和与原来的能量总量相等，选项A错误，D正确；根据能量转化的方向性可知，能量经转化后，可利用的能量只可能减少，不可能增加，因此节能的意义重大，同时，只有节能意识是不够的，必须利用科技手段来提高能源的利用率，不断开发新能源，以满足人类社会可持续发展的需要，选项BC错误。]

3 A　[煤、石油、天然气和生物质能均来源于太阳能，转换利用时由化学能转化为热能，故A正确。故答案为A。]

4 ACD　[化石能源的资源是有限的，因此要开发和利用新能源，同时加强环境保护，故ACD正确。]

5 B　[以煤等燃料作为主要生活燃料时会产生大量空气污染物，A错误；私人汽车代替公交车会使汽车对汽油的消耗量增加，带来的空气污染物增多，C错误；限制使用电动车不能改善空气质量，D错误；故B正确。]

6 D　[W1＝mgh＝1 000×9.8×10 J＝98 000 J，

W2＝ηW1＝40%×98 000 J＝3.92×104 J，故D正确。]

7 AB　[氢能易燃烧、热值高，原料来源广；但储存难、制备成本高，故AB正确。]

8 D　[太阳能卫星电站中的硅太阳能电池，利用微波—电能转换装置，可将光能转换成电能，向外供电，故D正确。]

9 [解析]　取每秒流下的水量研究：m0＝ρV＝6×106 kg，

由能量守恒：m0gh×50%＝P·t，t取1 s，h＝50 m，

所以P＝6×106×10×50×50% W＝1.5×109 W。

[答案]　1.5×109 W

10 BC　[“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、海水河流倒灌、耕地盐碱化等，故BC正确。]

11 AC　[流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能，A正确；引力对流星做正功，除了重力之外还有其他力做功，机械能不守恒，B错误；当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时，流星做曲线运动，C正确，D错误。]

12 D　[叶片旋转所形成的圆面积为S＝πL2

t秒内流过该圆面积的风柱体积为V＝Svt＝πL2vt

风柱体的质量为m＝ρV＝ρπL2vt

风柱体的动能为Ek＝mv2＝ρπL2v3t

发电机的电功率为P＝＝ρπL2v3

故选项D正确。]

13 [解析]　每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的质量m＝ρSh＝1.5×1011 kg

其重心高度变化为h′＝1.5 m

每次落潮海水重力势能的减少量

ΔEp＝mgh′＝2.25×1012 J

一天内水流做功的功率P＝≈1.04×108 W。

[答案]　1.04×108 W