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第4節(jié)　能源與可持續(xù)發(fā)展 【二維選題表】 物理觀念 科學思維 科學探究 科學態(tài)度與責任 能源的認識和能源開發(fā) 1(易),2(易),3(易) 能量轉化和轉移的方向性 4(易),5(易),6(易),7(易), 8(中),9(中),10(難) 7(易),8(中) 基礎訓練 1.煤、石油、天然氣和生物資源的能量作為能源的共同特點是(　C　) A.可再生能源,取之不盡,用之不竭 B.不可再生能源,用一點,少一點 C.來自太陽輻射的能量 D.污染環(huán)境的能源 解析:煤、石油、天然氣是不可再生能源,對環(huán)境污染嚴重,生物資源是可再生能源,對環(huán)境無污染或污染很少,這些能源都來自太陽輻射的能量. 2.下述做法能改善空氣質量的是(　B　) A.以煤等燃料作為主要生活燃料 B.利用太陽能、風能和氫能等能源替代化石能源 C.鼓勵私人購買和使用汽車代替公交車 D.限制使用電動車 解析:本題考查的是當今社會的熱門話題:環(huán)境保護、改善空氣質量,主要是減少污染氣體的排放. 3.(多選)下面關于能源的說法中正確的是(　BC　) A.一切能源是取之不盡,用之不竭的 B.能源是有限的,特別是常規(guī)能源,如煤、石油、天然氣等 C.大量消耗常規(guī)能源會使環(huán)境惡化,故提倡開發(fā)利用新能源 D.核能的利用對環(huán)境的影響比燃燒石油、煤炭大 解析:盡管能量守恒,但耗散的內能無法重新收集利用,所以能源是有限的,特別是常規(guī)能源,選項A錯誤,B正確;常規(guī)能源的利用比核能的利用對環(huán)境的影響大,選項C正確,D錯誤. 4.下列說法中正確的是(　C　) A.熱量不能自動地從高溫物體傳給低溫物體 B.熱量不能從低溫物體傳到高溫物體 C.熱傳導是有方向性的 D.煤的利用使其逐漸減少說明能量是不守恒的 解析:熱量能自動地從高溫物體傳給低溫物體,是符合熱傳導的方向性規(guī)律的,故選項C正確,選項A錯誤;熱量雖不能自動地從低溫物體向高溫物體傳導,但在一定的外界影響下可以,如電冰箱等制冷設備,故選項B錯誤.“能量耗散”是指能量在轉化過程中沒有辦法把流散的能量重新收集起來再加以利用,能源的利用使其減少但能量還是守恒的,選項D錯誤. 5.能源利用的過程實質上是(　C　) A.能量的消失過程 B.能量的創(chuàng)造過程 C.能量的轉化和轉移過程 D.能量的轉化、傳遞并且逐漸消失的過程 解析:能源利用的過程是做功或熱傳遞的過程,前者是能量的轉化,后者是能量的轉移.選項C正確. 6.下列過程中,可能發(fā)生的是(　C　) A.某工作物質從高溫熱源吸收20 kJ的熱量,全部轉化為機械能,而沒有引起其他變化 B.打開一高壓密閉容器,其內氣體自發(fā)逸出后又自發(fā)逸進去,恢復 原狀 C.利用其他手段,使低溫物體的溫度更低,使高溫物體的溫度更高 D.將兩瓶不同液體混合,然后又自發(fā)地各自分開 解析:根據能量轉化的方向性可知,機械能可以完全轉化為內能,但內能不能夠完全轉化為機械能而不引起其他變化,內能完全轉化為機械能需要借助其他條件,引起其他變化,選項A錯誤;高壓密閉容器內氣體可以自由地逸出變?yōu)榈蛪簹怏w,但低壓氣體要變?yōu)楦邏簹怏w,再返回到容器內需要外力作用才能完成,選項B錯誤;利用冰箱,通過消耗電能可以使物體的溫度變得更低,利用電爐可以使物體的溫度變得更高,選項C正確;兩瓶不同液體混合,分子擴散,但擴散過程不可逆,選項D錯誤. 7.在最近幾年的夏季家電市場上出現一個新寵“變頻空調”,據專家介紹變頻空調比定頻要節(jié)能,因為定頻空調開機時就等同于汽車起動時,很耗能,是正常運行的5至7倍.定頻空調在工作時達到設定溫度就停機,等溫度高了再繼續(xù)起動,這樣會頻繁起動,耗電多,而變頻空調起動時有一個由低到高的過程,而運行過程是通過自動變速來保持室內溫度,從開機到關機中間不停機,而是達到設定溫度后就降到最小功率運行,所以比較省電.閱讀上述介紹后,分析以下說法中合理的是(　C　) A.變頻空調節(jié)能,運行中不遵守能量守恒定律 B.變頻空調運行中做功少,轉化能量多 C.變頻空調在同樣工作條件下運行效率高,省電 D.變頻空調和定頻空調做同樣功時,消耗電能不同 解析:自然界的一切過程都遵守能量守恒定律,選項A錯.功是能量轉化的量度,做同樣功,消耗同樣電能,選項B,D錯.由變頻空調的工作特點可知省電的原理是效率高,選項C對. 素養(yǎng)提升 8.某中學“STS”小組對開發(fā)和利用水資源進行研究,同學們認為在放自來水時,水的機械能沒有得到利用而白白浪費.于是他們在老師的指導下經過研制,在水龍頭處安裝了一只小型水輪發(fā)電機,當放水時水的機械能轉化為電能.設小型水輪發(fā)電機的效率為40%,水塔內的水面高于水龍頭10 m,且保持不變.當水龍頭放出1 t水時,小型水輪發(fā)電機所產生的電能為(　D　) A.4 000 J B.98 000 J C.588 000 J D.39 200 J 解析:E1=mgh=1 0009.810 J=9.8104 J,E2=ηE1=40%9.8 104 J=3.92104 J.選項D正確. 9.電動車所需能量由它所攜帶的蓄電池供給.如圖為某類電動車與汽油車性能的比較.通常車用電動機的質量是汽油機的4倍或5倍.為促進電動車的推廣使用,在技術上主要應對電動車的蓄電池、電動機等部件加以改進. 給電動車蓄電池充電的能量實際上來自于發(fā)電站.一般發(fā)電站燃燒燃料所釋放出來的能量僅30%轉化為電能,在向用戶輸送及充電過程中又損失了20%,這意味著使用電動車時能量轉化的總效率為(　C　) A.21% B.24% C.16.8% D.4.2% 解析:由題圖可知電動車的效率是70%,使用電動車時能量轉化的總效率為30%(1-20%)70%=16.8%,選項C正確. 10. 如圖所示,皮帶的速度是3 m/s(皮帶不打滑),兩圓心距離s= 4.5 m,現將m=1 kg的物體輕放在左輪正上方的皮帶上,物體與皮帶間的動摩擦因數μ=0.15,電動機帶動皮帶將物體從左輪運送到右輪正上方時(g=10 m/s2),求: (1)小物體獲得的動能Ek; (2)這一過程摩擦產生的熱量Q; (3)這一過程電動機消耗的能量E. 解析:(1)由題意得,μmg=ma,a=1.5 m/s2 設物體的位移為s1時,與皮帶的速度相同,根據動能定理得μmgs1 =mv2,代入數據得s1=3 m<4.5 m, 即物體最終與皮帶達到共同速度, 此時Ek=mv2=132 J=4.5 J. (2)v=at,t=2 s Q=μmg(vt-s1)=0.15110(6-3)J=4.5 J, 根據能量守恒定律知摩擦產生的熱量Q為4.5 J. (3)根據能量守恒定律知電動機消耗的能量 E=Ek+Q=4.5 J+4.5 J=9 J. 答案:(1)4.5 J (2)4.5 J　(3)9 J