第二十章 能源与可持续发展 综合素质评价
一、选择题(每题3分，共30分)
1．下列关于能源的说法正确的是( )
A．风能、水能以及太阳能可以直接从自然界获得，是一次能源
B．核能需要利用核反应堆等装置释放，是二次能源
C．风能、化石能源可以在自然界里源源不断地得到，是可再生能源
D．水能、核能会越用越少，是不可再生能源
2. INCLUDEPICTURE "../物理观念.EPS" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\24春 典中点 9 物理 LK五四（\\物理观念.EPS" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../物理观念.EPS" \* MERGEFORMAT \d 下列能源中，均属于新能源的是( )
A．太阳能、风能、潮汐能、地热能
B．核能、太阳能、石油
C．水能、核能、天然气、石油
D．太阳能、地热能、煤
3．某省大力开发风能，下列新能源与风能不属于同一类能源的是( )
A．核能 B．水能 C．太阳能 D．地热能
4. INCLUDEPICTURE "../保护环境.EPS" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\24春 典中点 9 物理 LK五四（\\保护环境.EPS" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../保护环境.EPS" \* MERGEFORMAT \d “世界环境日”的主题重点是应对空气污染。下列做法不利于减少空气污染的是( )
A．积极推广使用新能源公交车
B．限制、禁止燃放烟花爆竹
C．田间焚烧秸秆，净化环境
D．火力发电厂进行脱硫、控尘处理
5．意大利科学家、诺贝尔物理学奖得主卡罗·鲁比亚曾发表了关于能源领域与新能源开发方面的演讲，预言在未来20年之内，人们将彻底放弃石油而使用氢气作为新一代汽车的燃料。这是因为( )
A．石油是可再生能源
B．氢气是一次能源
C．氢能源汽车几乎没有污染
D．氢燃料电池汽车行驶时将化学能转化为机械能
6．化石燃料资源日趋枯竭，太阳能、风能、氢能和核能等新能源的使用范围将越来越广。下列有关说法中，错误的是( )
A．水力发电符合“低碳经济”理念
B．风力发电时，不会对大气造成污染
C．太阳能发电时，太阳能直接转化为化学能
D．煤和石油都是化石燃料
7. INCLUDEPICTURE "../科技应用.EPS" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\24春 典中点 9 物理 LK五四（\\科技应用.EPS" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../科技应用.EPS" \* MERGEFORMAT \d 北京冬奥会在奥运会历史上首次实现全部场馆100%清洁能源供电，下列说法错误的是( )
A．光伏发电是利用可再生能源
B．采用高压输电可以减少电能损耗
C．清洁能源转换效率可达100%
D．风力发电是将机械能转化为电能
8. 关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是( )
A．因为能量守恒，所以“永动机”是可以制成的
B．给手机充电时是将电能转化为化学能
C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
9. [2023·广州改编]某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对如图方框中能量形式判断正确的是( )
A．甲是“太阳能” B．乙是“太阳能” C．丙是“电能” D．丁是“机械能”
10. INCLUDEPICTURE "../多选题.EPS" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\24春 典中点 9 物理 LK五四（\\多选题.EPS" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../多选题.EPS" \* MERGEFORMAT \d [2023·菏泽一模改编]我国提出“力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和”，碳达峰、碳中和成为社会各界关注的热点话题。关于能量和能源，下列说法中正确的是( )
A．我国已建成的核电站是利用核裂变来发电的
B．能量的转移是有方向性的，而能量的转化没有方向性
C．核能、化石能源是不可再生能源，水能、太阳能都是可再生能源
D．为了保护环境，控制和消除大气污染，应禁止使用化石能源
二、填空题(每空2分，共24分)
11．汽车制动时所产生的热________(填“能”或“不能”)再次用来发动汽车，说明能量的转化是有________性的。
12．人类历史上不断进行着能源革命，__________是人类在能量转化方面最早的一次能源革命；________的发明，直接导致了第二次能源革命；物理学家发明的__________是以核能为代表的第三次能源革命。
13．[2023·长沙期中]火星探测器安装有太阳能电池板，工作时把太阳能转化为________能，在转化过程中能量的总量________(填“增大”“减小”或“不变”)。
14．[2023·广东]如图所示是飞船与空间站完成对接时的情景，以空间站为参照物，飞船是________的；空间站利用太阳能电池板获得能量，太阳能来自太阳内部的核________变；空间站的图像信号是通过________波传回地面的。
INCLUDEPICTURE "../SJ16-73.EPS" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\24春 典中点 9 物理 LK五四（\\SJ16-73.EPS" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../SJ16-73.EPS" \* MERGEFORMAT \d
15. INCLUDEPICTURE "../推理运算能力.EPS" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\24春 典中点 9 物理 LK五四（\\推理运算能力.EPS" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../推理运算能力.EPS" \* MERGEFORMAT \d 太阳是人类的“能源之母”，地球上除核能、地热能和潮汐能以外，几乎所有能源都来自太阳。太阳能分布广阔、获取方便，既是清洁能源，又是________(填“可再生”或“不可再生”)能源。小明家的太阳能热水器装水50 L，这些水升高2 ℃所吸收的热量是________J。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，水的密度为1.0×103 kg/m3]
三、实验探究题(第16题8分，第17题12分，共20分)
16. INCLUDEPICTURE "../科学探究.EPS" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\24春 典中点 9 物理 LK五四（\\科学探究.EPS" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../科学探究.EPS" \* MERGEFORMAT \d 为了有效利用太阳能，某兴趣小组对“吸收太阳能多少与物体表面颜色之间的关系”进行了实验探究，在黑色和白色的塑料袋内装质量相同的水，插入温度计后系好，放在太阳光下，每隔相同时间读出温度计示数，数据记录如下：
塑料袋 水的质量/kg 初温t0/℃ 温度t1/℃ 温度t2/℃ 温度t3/℃ ……
黑色 1.0 15.0 22.3 27.8 31.5 ……
白色 1.0 15.0 16.5 17.8 19.0 ……
(1)该小组同学在实验中采用的主要科学研究方法是______________法。
(2)白色塑料袋中水的温度在升高到t1时，温度上升了________℃。
(3)由以上研究可知：太阳能热水器集热管的吸热表面颜色应以________色为宜。
(4)某太阳能热水器的集热管接收太阳能的有效面积为2 m2，若每平方米的集热管每小时接收太阳能约2×106 J，则该热水器2 h内可接收太阳能________J。
17．[2023·盐城月考改编]学习了“能量转移的方向性”后，小明和小芳设计实验研究泡沫塑料和棉絮的保温性能好坏。他们用这两种材料分别包着装有热水的密闭烧瓶，让它们自然冷却，利用温度计和计时器定时测量两烧瓶中的水温随时间变化的情况。
(1)为保证实验的准确性，实验前除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和棉絮外，还应考虑影响水温度变化的其他因素，即保持烧瓶相同、水的初温相同、环境因素相同和______________相同。
(2)按计划操作，他们实验时测得的数据如下：
时间t/min 0 10 20 30 40 … 150 180
泡沫塑料组水温T1/℃ 80 64 55 50 41 … 21 20
棉絮组水温T2/℃ 80 55 41 32 28 … 20 20
分析数据可知，他们实验时的室内温度是________℃，经过40 min后，泡沫塑料包的烧瓶中水温降低了________℃，而棉絮包的烧瓶中水温降低了________℃，由此可以得出的实验结论是_____________________________。
(3)除了采用“相同时间内观察水降低的温度”来比较这两种材料的保温性能外，根据上表数据你还可以采用________________________________的方法来比较这两种材料的保温性能。
四、综合应用题(第18题10分，第19题16分，共26分)
18.科学家认为，碳排放导致全球变暖，极端天气事件增加，对生命系统形成威胁。在这一背景下，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，我国由此在联合国大会上向全世界宣布了2060年前实现“碳中和”(产生和消耗的二氧化碳大致相等)目标。为实现“碳中和”目标，未来，风能、太阳能和生物质能将成为主要的能源来源。某小区路灯利用与太阳能电池板相连的蓄电池作电源，其电压为
12 V、容量为24 A·h(表示安·时)，路灯的规格为“12 V 24 W”。
(1)生物质能是__________(填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2)蓄电池中储存的是________能。
(3)如果蓄电池充满后给路灯供电，电量下降至20%时停止工作，请计算蓄电池充满一次可以供路灯工作的时间。
19．[2023·佛山期末]风电技术就是利用风能发电的技术，开发风电技术是当今诸多国家的发展方向。如图所示，风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，并通过增速机将旋转的速度提高，从而带动风机内的发电机发电。发电机所发的电通过电缆输送到升压变压器提升电压后，由高压输电线路输送给用户。
(1)某集团研发的一款风力发电机组，最大发电功率为6×106 W。此风力发电机组以最大功率工作5 h，相当于完全燃烧多少千克热值为3×107 J/kg的煤释放的
能量？
(2)远距离输电，若输送电能的功率为P、输电电压为U、输电线路总电阻为R，则输电线路因发热而造成的电能损失功率是多少？
(3)如表为不同风速下每台风力发电机组输出的电功率。
风速/(m·s－1) 3 6 9 12 15 18 ……
输出功率/kW 20 160 540 1 280 2 500 4 320 ……
当风速为15 m/s时，每台风力发电机组1 h获得的风能是2×104 kW·h，则此时该风力发电机组的发电效率是多少？
答案
一、1.A 【点拨】可以直接从自然界获得的能源是一次能源；能从自然界中源源不断地得到的能源是可再生能源，一旦消耗不可能在短期内从自然界得到补充的能源则是不可再生能源。
2．A 【点拨】新能源又称非常规能源，煤、石油、天然气是常规能源，排除B、C、D选项， 故选A。
3．A 【点拨】风能、水能、太阳能、地热能可以从自然界里源源不断地得到，属于可再生能源；核能会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源。故A符合题意。
4．C
5．C 【点拨】石油是不可再生能源，且污染环境；氢气是二次能源，几乎没有污染，故C符合题意。
6．C 【点拨】太阳能发电时，太阳能直接转化为电能，故C错误。
7．C 【点拨】任何能量的转换都有损耗，转换效率不可能达到100%，故C错误。
8．B 【点拨】虽然能量守恒，但永动机工作时不可避免地要克服摩擦等造成能量损失，所以不消耗能量而对外做功的“永动机”是不存在的，故A错误；给手机充电时是将电能转化为化学能储存起来，故B正确；热量总是自发地从高温物体向低温物体传递，存在方向性，制冷时虽然热量由低温物体传递到高温物体，但这是外界做功的结果，故C错误；能的转化过程虽然符合能量守恒定律，但是在转化过程中存在着“能量耗散”和“品质降低”，不能再重复利用，因此要节约能源，故D错误。
9．AC 【点拨】太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，其能量转化过程如下：太阳能→电能→化学能→电能→光能。故A、C正确， B、D错误。
10．AC 【点拨】核电站发电的过程是将核裂变产生的核能转化为内能，再通过汽轮机带动发电机发电，故A正确；能量转化过程是有方向性的，故B错误；核能、化石能源是不可再生能源，水能、太阳能属于可再生能源，故C正确；当前化石能源在生产、生活中应用广泛，不可能完全禁止，故D错误。
二、11.不能；方向 【点拨】能量的转化和转移具有方向性，汽车制动时，由于摩擦产生的热量，不能自发地再次发动汽车。
12．钻木取火；蒸汽机；核反应堆
13．电；不变
14．静止；聚；电磁 【点拨】太阳能来自太阳内部的氢原子核发生聚变而释放出的能量。
15．可再生；4.2×105 【点拨】太阳能热水器中水的质量m＝ρV＝1.0×
103 kg/m3×50×10－3 m3＝50 kg，水吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×
50 kg×2 ℃＝4.2×105 J。
三、16.(1)控制变量 (2)1.5 (3)黑 (4)8×106
【点拨】(3)由表格中数据分析可知，经过相同时间后黑色塑料袋内水的温度明显要高于白色塑料袋内水的温度，即黑色塑料袋吸收太阳能的能力更强，所以太阳能热水器集热管的吸热表面颜色应以黑色为宜。(4)该热水器2 h内接收的太阳能E＝2 h×2 m2×2×106 J/(m2·h)＝8×106 J。
17．(1)水的质量 (2)20；39；52；泡沫塑料的保温性能更好
(3)降低相同的温度，比较所用时间的多少
四、18.【解】(1)可再生 (2)化学
(3)路灯的规格为“12 V 24 W”，路灯的额定电流I＝＝＝2 A，如果蓄电池充满后给路灯供电，电量下降至20%时停止工作，则蓄电池充满一次可以供路灯工作的时间t＝＝9.6 h。
19．【解】此风力发电机组以最大功率工作5 h，可生产的电能W＝P大t1＝6×106 ×
10－3 kW×5 h＝3×104 kW·h＝1.08×1011 J，相当于完全燃烧煤的质量m＝＝
＝＝3 600 kg。
(2)通过输电线路的电流I＝，因发热而造成的电能损失功率P损＝＝＝＝I2R＝R＝。
(3)当风速为15 m/s时，此风力发电机组1 h输出的电能W输出＝P输出t′＝
2 500 kW×1 h＝2 500 kW·h；此时该风力发电机组的发电效率η＝＝×100%＝12.5%。
