1、第十二章第十二章 电能电能 能量守恒定律能量守恒定律 第第 4 节节 能源与可持续发展能源与可持续发展 一、单项选择题一、单项选择题 1关于能量和能源，下列说法中正确的是（） A化石能源是清洁能源；水能是可再生能源 B人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造 C在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源 D能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减小，但能量品质降低了 2关于能量转化有下列说法 太阳能热水器把太阳能转化为水的内能 电热水器把电能转化为水的内能 燃气热水器把电能转化为水的内能 空调把空气的内能转化为电能 其中正确的是（） ABCD 3P
2、M2.5 主要来自化石燃料、生活物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用资 源。关于能源和能量，下列说法正确的是（） A自然界的石油、煤炭等资源可供人类永久使用 B能量被使用后就消灭了，所以要节约资源 C人类应多开发与利用太阳能、风能等新资源 D能量耗散说明自然界的能量正在不断减少 4全球受“新冠”疫情的影响，能源市场需求减少，国际原油价格一路走低。下列关于能量和能源 说法正确的是 （） A由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源 B在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少 C能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性 D人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造 5浙江最大抽
3、水蓄能电站 2016 年在缙云开建，抽水蓄能电站结构如图所示。抽水蓄能电站有两种 工作模式，一种为抽水蓄能模式：居民用电低谷时（如深夜） ，电站利用居民电网多余电能把水从下 水库抽到上水库；另一种为放水发电模式：居民用电高峰时，再将上水库中的水放到下水库进行发 电，将产生的电能输送到居民电网供居民使用。一抽一放起到了均衡电网负荷的作用。关于抽水蓄 能电站下列说法正确的是（） A抽水蓄能的过程中，能量守恒 B放水发电的过程中，机械能守恒 C抽水蓄能电站建成之后，可以使能量增多 D抽水蓄能电站建成之后，就不会再有能源危机问题了 6如图所示为一种环保灯重力灯，重力灯是利用重力做功发电的装置。重物下落
4、时拉动灯中心 的绳子，从而带动发电机供电。让质量为 10kg 的物体缓慢下落 2m，则灯亮度相当于 12W 日光灯的 亮度。若每过 40min 重置一次重物，就能持续发光。重力加速度 g 取 2 10m/s，则以下说法正确的是 （） A重力灯实际功率可能为 0.068W B每个 40min 内产生的电能为 28800J C每次下落过程中发电机输出电能 200J D无需消耗其他能量就能获得源源不断的电能 7某手机电池的容量为4200mA h，充电完毕后其储存的电能约为 4 5.6 10 J 这个能量相当于将 一定质量的物体举高1m的过程中重力势能的变化量，取重力加速度 2 10m/sg ，这个物
5、体的质量 约为（） A5.6kgB56kg C 2 5.6 10 kgD 3 5.6 10 kg 8在日常生活中，人们习惯于用几何相似性放大（或缩小）的倍数去得出推论，例如一个人身高了 50，做衣服用的布料也要多 50，但实际上这种计算方法是错误的，若物体的几何线度长为 L， 当 L 改变时， 其他因素按怎样的规律变化？这类规律可称之为标度律， 它们是由纲量关系决定的 在 上例中，物体的表面积 S=kL2，所以身高变为 1.5 倍，所用的布料变为 1.52=2.25 倍以跳蚤为例： 如果一只跳蚤的身长为 2mm，质量为 0.2g，往上跳的高度可达 0.3m可假设其体内能用来跳高的能 量 EL3
6、（L 为几何线度） ，在其平均密度不变的情况下，身长变为 2m，则这只跳蚤往上跳的最大高 度最接近（） A0.3mB3mC30mD300m 9某水力发电站的水位平均落差为 50m，每秒约有 6106kg 的水用来发电，水的重力势能有 10%转 化为电能，则下列说法正确的是（） A每秒水减少的重力势能约为 3108J B发电的平均功率约为 6108W C每天的发电量约为 7.2106kWh D若将这些电能以 0.5 元/度的价格卖出，则一年可收入约 3600 万元 10风力发电是一种环保的电能获取方式。某风力发电机的叶片转动形成的圆面积为 S，某时间风 的速度大小为 v，风向恰好跟此圆面垂直；此
7、时空气的密度为，该风力发电机将空气动能转化为电 能的效率为，则风力发电机发电的功率为（） ASv2B 1 2 Sv2CSv3D 1 2 Sv3 二、多选题二、多选题 11关于能量和能量耗散，下列说法中正确的是（） A能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中客观过程的方向性 B能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的 C能量守恒，不可消失，所以没有必要节约能源 D能量之间可以相互转化，故能源可以很方便的循环利用 12下列说法中正确的是（） A某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 B因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的 C能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可
8、利用的品质上降低了 D能源的利用受能量耗散的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的 132017 年 5 月，我国首次海域“可燃冰”试采成功. 可燃冰是一种藏在深海海底的新型能源，1m3 可燃冰可转化为 164m3的天然气和 0.8m3的水，下列关于可燃冰说法正确的是（） A“可燃冰”是不可再生能源 B“可燃冰”属于可再生能源 C1m3可燃冰比 0.8m3的水质量小 D相同体积的可燃冰和天然气完全燃烧后，可燃冰释放的热量多 14据报道： “新冠”疫情期间，湖南一民警自费买药，利用无人机空投药品，将药品送到了隔离人 员手中。假设无人机在离地面高度为 12 米处悬停后将药品自由释放，药品匀加
9、速竖直下落了2s后 落地，若药品质量为0.5kg，重力加速度 2 10m/sg ，则药品从释放到刚接触地面的过程中（） A机械能守恒B机械能减少了24J C动能增加了36JD所受的合力做了60J的功 15沙河抽水蓄能电站自 2003 年投入运行以来，在缓解用电高峰电力紧张方面，取得了良好的社会 效益和经济效益抽水蓄能电站的工作原理是，在用电低谷时(如深夜)，电站利用电网多余电能把水 抽到高处蓄水池中，到用电高峰时，再利用蓄水池中的水发电如图所示，蓄水池(上游水库)可视为 长方体，有效总库容量(可用于发电)为 V，蓄水后水位高出下游水面 H，发电过程中上游水库水位最 大落差为 d.统计资料表明，
10、该电站年抽水用电为 2.4108kWh，年发电量为 1.8108kWh.则下列计 算结果正确的是(水的密度为，重力加速度为 g，涉及重力势能的计算均以下游水面为零势能面) （） A能用于发电的水的最大重力势能 EpVgH B能用于发电的水的最大重力势能 EpVg(H 2 d ) C电站的总效率达 75% D该电站平均每天所发电能可供给一个大城市居民用电(电功率以 105kW 计)约 10 h 三、填空题三、填空题 16 在下列能量转化的过程中， 属于机械能向内能转化的是_； 属于光能向内能转化的是_； 属于内能通过热传递转换为另一个物体的内能的是_. （1）木工锯木头，锯条温度升高（2）水在阳
11、光照射下，可以加速蒸发 （3）煤燃烧时，使炉体温度升高（4）将冰放在温水中，熔化加快 17有一种手电筒，当其电池的电能耗尽时，摇晃它，即可为电池充电，在这个摇晃过程中_ 能转化为电能；如果将这种手电筒摇晃一次，相当于将 200g 的重物举高 20cm，每秒摇两次，则摇 晃手电筒的平均功率为_W，g=10m/s2。 18某海湾共占面积 72 1.0 10 m ，涨潮时水深 20m，此时关上水坝闸门，可使水位保持 20m 不变. 退潮时，坝外水位降至 18m.假如利用此水坝建水力发电站，重力势能转变为电能的效率是 10%，每 天有两次涨潮，则该电站一天能发电_J. 四、解答题四、解答题 19 某地
12、平均风速为 5m/s， 已知空气密度是 1.2kg/m3， 有一风车， 它的车叶转动时可形成半径为 12m 的圆面 如果这个风车能将圆面内 10的气流动能转变为电能， 则该风车带动的发电机功率是多大? 20瀑布从 20m 高处以 Q=103m3/s 的流量竖直落下，流进底部的水轮机后再以 2m/s 的速度流出，水 轮机再带动发电机发电。如果水的机械能转化为电能的效率是 80%，那么发电机发电的电功率有多 大？（水在山顶的速度可忽略不计，取 g=10m/s2，结果保留三位有效数字） 21风能是一种环保型能源，目前我国风力发电总装机容量已达2640MW，风力发电是将风的动 能转化为电能。设空气的密
13、度为，水平风速为v，风力发电机每个叶片的长度为L，风力发电机 将风能转化为电能的效率为。 (1)求该风力发电机的发电功率P的表达式； (2)若某地平均水平风速为10m/ sv ，空气密度 3 1.3kg/m，所用风力发电机的叶片长度 4mL ，效率 25%，平均每天发电20h，则平均每天能获得多少电能？（结果保留 3 位有效 数字） 参考答案参考答案 一、单项选择题 12345678910 DACBAADACD 二、多项选择题 1112131415 ABACDADBCBC 三、填空题 16 （1）（2）（4） 17机械（或动能）0.8 18 10 8.0 10 四、解答题 19 【答案】3.4
14、kW 【解析】 首先可以求出在时间 t 内作用于风车的气流质量为 2 mr vt 这些气流的动能为 2 1 2mv；转变的电能为 2 1 10% 2 Emv 故风车带动电动机功率为 23 1 10% 2 E Prv t 代入数据以后得 P=3.4kW 20 【答案】 8 1.58 10 W 【解析】 每秒钟流过发电机的水的质量为 6 1 10 kgmV 每秒钟水流机械能损失为 26628 11 1 1010 201 102 J1.98 10 J 22 Emghmv 每秒钟发电机的电能 8 80%1.58 10 JEE 发电机发电的电功率 8 1.58 10 W E P t 21 【答案】(1) 23 1 2 PL v；(2) 8 5.88 10 J 【解析】 （1）叶片旋转所形成的圆面积为 2 SL t时间内流过该圆面积的空气柱体积为 2 VSvtL vt 空气柱的质量为 2 mVL vt 空气柱的动能为 223 k 11 22 EmvL v t 转化成的电能为 23 k 1 2 EEL v t 发电功率 23 1 2 L v E P t （2）将已知数据代入可求得平均每天获得的电能为 238 1 0.25 1.3 3.14 41020 3600J5.88 10 J 2 EPt
