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【专项培优】第22章能源与可持续发展
一、单选题
1． 近年来我国新能源汽车技术飞速发展。下列说法正确的是（　　）
A．锂电池储存的电能是一次能源
B．电动汽车利用充电桩充电，电动汽车是用电器
C．新能源汽车的动能回收过程是电能转化为机械能
D．电动汽车人工智能系统所使用的芯片主要由超导材料制成
2．下列关于太阳能的说法，错误的是（　　）
A．太阳能是一次能源
B．太阳能是由核聚变产生的
C．当前我国能源消费以直接利用太阳能为主
D．太阳能是可再生能源
3．路灯利用电磁继电器控制，原理如图所示。此电路实现了，白天，光敏电阻受到光照时，太阳能电池板给蓄电池充电；晚上，蓄电池给电灯供电照明。电源电压恒定，电磁铁线圈的电阻忽略不计，以下判断正确的是（　　）
A．太阳能是不可再生能源
B．白天，太阳能电池板把太阳能转化为化学能
C．受光照时，的阻值变小
D．晚上，电磁铁的磁性较强
4．下列说法中正确的是（）
A．水波、超声波、电磁波的传播速度都相同
B．声波、红光、紫外线都是电磁波
C．太阳能是一种既无污染又取之不尽的新能源
D．目前的核电站是利用天然气燃烧释放出来的能量来发电的
5． 我国在信息、材料、能源等领域取得了辉煌的成就，下列说法正确的是（　　）
A．量子计算机中的电子器件都是由超导体制成的
B．“北斗”导航是利用超声波进行定位和导航的
C．不同频率的电磁波在真空中传播速度是相同的
D．“华龙一号、核电站反应堆内的核反应是可控的核聚变
6．2015年2月28日，前央视知名调查记者柴静推出了雾霾深度调查《穹顶之下》，引起了社会各界的关注．改善空气质量，创造更加适宜的人居环境成为当务之急．以下措施不利于改善空气质量的是（）
A．加快煤改电、煤改气，多使用清洁能源
B．改进消烟和除尘装置，提高热机的性能
C．禁止秸秆露天焚烧，加强秸秆综合利用
D．提倡使用一次性发泡塑料餐具和塑料袋
7．下列能源中不是来自于太阳能的是（　　）
A．水能 B．风能
C．潮汐能 D．煤、石油、天然气
8．人类使用的普通能源，如煤、石油、木柴以及水力发电得到的能量，它们的根源是（　　）
A．太阳能 B．地球本身 C．内能 D．机械能
9．“地球是人类共同的家园”，所以我们每个人都应该保护它．下列做法不合理的是（　　）
A．生活污水集中处理后排放
B．为了提高农作物产量，适量的施用化肥
C．废弃塑料应露天焚烧处理
D．废弃电池中含有有毒的重金属，不能随意丢弃
10．《不扩散核武器条约》缔约国第八次审议大会在纽约联合国总部召开，消除核武器与和平利用核能成为参会国讨论的焦点．关于原子弹与核电站的叙述正确的是（　　）
A．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率
B．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率
C．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率
D．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率
二、填空题
11．2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭成功发射，将三名宇航员成功送入空间站。飞船装载有太阳能电池板，太阳能属于　 　（选填“可再生”或“不可再生”）能源。飞船通过　 　与地面指挥中心取得联系。
12．近年来吉林省大力发展风力发电，风能属于　 　能源，发电机是利用　 　原理工作的。
13．中国“人造太阳 ”——大型核实验装置“东方超环 ”，其反应原理与太阳类似， 通 过 核　 　（选 填 “ 裂 变 ”或 “ 聚 变 ”） 释 放 巨 大 的 核 能 ， 核 能 是　 　（选填“可再生 ”或“不可再生 ”）能源。
14． 当撑一把太阳伞行走时，一阵大风吹来，伞面会被“吸”起，严重变形，因为伞的上方空气流速大，压强　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）伞的下方的压强；太阳能是清洁无污染的理想可再生能源，在太阳内部每时每刻都在发生　 　（选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能。
15．“低碳环保”是当今世界的主题，在煤、石油、太阳能中，有可能成为今后理想能源的是　 　能．手机是现代最常用的通信工具，手机之间是利用　 　传递信息的．
16．如图所示是学生圆圆模拟“蹦极”的小实验。一根橡皮筋一端系着一个小石块，另一端固定在a点，b点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，c点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点。则小石块在b点与c点之间时，橡皮筋具有　 　能，到达c点时，小石块的动能为　 　。
17．2015年4月乌鲁木齐通往哈密的动车正式开通．
（1）动车途径达坂城时，林立的风力发电机映人眼帘．风力发电机利用的风能属　 　 次能源．乘客看到窗外风力发电机向后移动，他是以　 　为参照物．动车进站前停止供电，由于动车具有　 　，会继续向前行驶，最终停靠在站台．
（2）候车乘客必须站在站台安全线以外，否则，当动车驶过站台，气体在流速大的地方压强较　 　（选填“大”或“小”），乘客会被身后的大气“压”向动车，造成危险．
（3）乘务员手中的无线对汫机是通过　 　传递信息．
（4）水平地面上，乘客以100N的水平推力推着重为300N的行李箱沿水平方向前进5m，推力做功为　 　 J，行李箱的重力做功为　 　 J.
18．2007年3月召开的欧盟峰会通过了一项协议：在2009年之前，彻底终结“白炽灯时代”，推广使用节能灯．（一只5W的节能灯与一只25W的白炽灯的发光效果相当）请你结合所学物理知识说出推广使用节能灯的理由（写出两点）
①　 　；②　 　 。
三、计算题
19．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：
（1）热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容c=4.2×103J/（kg．℃）]
（2）热水器5小时内接收到的太阳能E；
（3）热水器的效率η；
（4）若改用煤来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤？（煤的热值q=2.9×107J/kg，假设煤燃烧放出的热量全部被水吸收）
20．如图甲所示是一个电辅助太阳能热水器（以下简称热水器）。图乙为该热水器电加热部分的原理图，S是控制开关，可以在1、2、3三档之间切换；图丙为热水器的铭牌。在光照条件不好时，可用电加热器加热，温度达到预设温度时会自动切换到保温状态，为了防止触电，热水器在向外供水过程中会自动断电。某日因天气原因，太阳辐射能为E＝1.75×106J/(h m2)（每小时每平方米辐射的热量），太阳能只将水由20℃加热到了30℃，此时开启电加热器，将水加热到预设温度70℃。已知太阳能板的面积为2m2，水吸收太阳能的效率为60%，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）。供水过程中不计热量损失，请根据以上条件分析计算：
项目 参数
电源电压（V） 220
低温档功率（W） 100
高温档功率（W） 1200
容积（L） 50
（1）水吸收太阳能的多少。
（2）太阳能板当天接收太阳能的时间。
（3）电路中电阻R2的阻值。
（4）在热水器向外供水时，通过控制冷、热水阀使热水器内的热水与20℃的冷水混合，可以使出水口流出的水达到需要的温度。已知人在淋浴时适宜的水温为40℃，每个人淋浴用水均为30L，假设热水器内70℃的热水能全部用完，则能满足几个人的淋浴用水？
四、实验探究题
21．下表是某电辅式太阳能热水器的部分参数，夏天用温度为20℃的水将保温桶充满．假设热水器接收到的太阳能有50%被水吸收，在最好的日光充分照射下，试求：
保温桶容积（L） 150
采光面积（m2） 2.5
水温（℃） 夏天 45～90
冬天 40～60
电热管 220V 2000W
（1）当水温恰好达到最高时，需要多少太阳能？
（2）若晚间无阳光时用电热管加热，达到同样要求，在电热管不计热量损失的情况下需热多长时间？
（3）请简要说出一条太阳能热水器的优点。
五、综合题
22．2011年3月14日，日本福岛第一核电站因冷却系统的故障，导致严重的核泄漏事故，引起了全世界的关注．
（1）核电站是利用原子核发生　 　（选填“裂变”或“聚变”）释放能量来发电的．
（2）核能属于　 　（选填“可再生”或“不可再生”）能源．
（3）“福岛核泄漏”事件引发了广泛的争议．请你对发展核电简述自己的观点。
23． 核聚变能量被称为人类理想的永久能源。近年来，有“人造太阳”之称的中国全超导托卡马克核聚变实验装置不断创造新的记录，使我国人工可控核聚变的研究处于世界领先水平，为加快实现人工可控核聚变贡献了中国智慧。核聚变的主要原料是氘，它可以从海水中提取，1L海水中含有的氘。在完全核聚变反应中，1L海水中的氘释放出的能量相当于300L汽油完全燃烧所释放的能量。请完成下列问题。
（1）当前运行的核电站是利用核　 　变的原理工作的，核能属于　 　（选填“可再生”或“不可再生”）能源；
（2）1L海水中所含有的氘完全核聚变反应所释放的能量是多少？可以供一盏“220V 0.5A”的电灯正常工作多长时间？，，计算结果保留两位小数　 　；
（3）未来实现人工可控核聚变后，若一座核聚变发电站每年消耗340kg的氘，理论上可释放的能量是多少？　 　
六、科普阅读题
24．请阅读《风光互补路灯》并回答问题。
风光互补路灯
全球环境日益恶化，世界各国都努力开发对清洁能源的利用。风光互补道路照明是一个新兴的新能源利用领域。如图所示，就是一款风光互补LED路灯，它是利用风能和太阳能进行供电的智能路灯，不仅节省电能，而且每个路灯都有独立的发电系统，即使遇到大面积停电，也不会影响道路照明；并且每个路灯之间还省掉了地下连接的电缆。
风光互补，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵和风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，当夜晚到来，需要照明用电时逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到负载处。它兼具了太阳能发电和风力发电两者的优势，为街道路灯提供了稳定的电源。
中国现有城乡路灯总数大约为2亿盏，且总数每年以20%的速度增长。一套额定功率为400瓦的常规路灯，一年约耗电1500度。若将此常规路灯换成一套照明效果相当的风光互补LED路灯，因为它只消耗风能和太阳能就能照明，所以一年相当于节电约1500度。若把全国2亿盏路灯全部替换为风光互补LED路灯，一年可节电约3000亿度。我国三峡水电站在2019年发电总量约为969亿度。此项路灯改进项目一年节约的电能相当于约3个三峡水电站全年发电的总量。
我国拥有丰富的风能和太阳能资源，风光互补路灯较好的利用了清洁能源，既节能减排、又绿色环保。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）风光互补路灯利用太阳能和风能都属于　 　能源。（选填“可再生”或“不可再生”）
（2）风光互补发电应用系统，是利用太阳能电池方阵和风力发电机将发出的电能存储到　 　中。
（3）马路上的常规路灯都有地下电缆连接，个别路灯损坏，不会影响其他路灯的正常工作，这是因为它们都是　 　连的。
（4）用一套照明效果相当的风光互补LED路灯替换额定功率为400W的常规路灯，一年所节约的电能，可以使额定功率为200W的台式计算机正常工作大约　 　小时。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】机械能及其转化；能源及其分类；电路的构成及电路图；超导体特点及作用
2．【答案】C
【知识点】能源及其分类；太阳能及其利用与转化
3．【答案】C
【知识点】能量的转化或转移；能源及其分类；电路的动态分析；影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
4．【答案】C
【知识点】核电站发电过程中的能量转化；太阳能及其利用与转化；电磁波的传播
5．【答案】C
【知识点】核聚变；半导体特点及作用；超导体特点及作用；电磁波在日常生活中的应用
6．【答案】D
【知识点】能源危机与能源消耗对环境的影响
7．【答案】C
【知识点】能源及其分类；太阳能及其利用与转化
8．【答案】A
【知识点】能源及其分类
9．【答案】C
【知识点】能源危机与能源消耗对环境的影响
10．【答案】C
【知识点】能源及其分类
11．【答案】可再生；电磁波
【知识点】能源及其分类；电磁波在日常生活中的应用
12．【答案】可再生；电磁感应
【知识点】能源及其分类；电磁感应
13．【答案】聚变；不可再生
【知识点】核能；核聚变
14．【答案】小于；核聚变
【知识点】核聚变；流体压强与流速的关系
15．【答案】太阳；电磁波
【知识点】太阳能及其利用与转化；电磁波在日常生活中的应用
16．【答案】弹性势；零
【知识点】风能和水能
17．【答案】一；动车；惯性；小；电磁波；500；0
【知识点】能源及其分类；惯性及其现象；流体压强与流速的关系；参照物及其选择；功的计算及应用
18．【答案】节约电能；提高能源利用效率（任写两点）
【知识点】能源与可持续发展
19．【答案】（1）解：热水器中的水吸收的热量：
Q=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（40℃﹣20℃）=8.4×106J
（2）解：热水器5小时内接收到的太阳能：
E=4.2×106J/h×5h=2.1×107J
（3）解：热水器的效率：
η= ×100%
= ×100%
=40%；
（4）解：煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q放=Q=8.4×106J，
由Q=mq可得：完全燃烧煤气的质量：
m′= = =0.2kg
【知识点】太阳能的相关计算
20．【答案】（1）解：由题意，热水器的容积为50L，则满水状态下水的质量为
太阳能只将水由20℃加热到了30℃，根据吸热公式可知水吸收太阳能为
答：水吸收的太阳能；
（2）解：)由于水吸收太阳能的效率为60%，故太阳能板当天接收太阳能的总热量为
已知太阳辐射能为E＝1.75×106J/(h m2)，太阳能板的面积为2m2，则当天接收太阳能的时间为
答：太阳能板当天接收太阳能的时间为1h；
（3）解：由表格中数据可知，热水器处于低温档时只有电阻R1接入，此时
热水器处于低温档时，电阻R1与R2并联接入，此时
联立可得
则电路中电阻R2的阻值为
答：电路中电阻R2的阻值为44
（4）解：设每个人淋浴用水体积为V，则
简化得
代入数据可得
解得
热水器的容积为50L，则
则能满足4个人的淋浴用水。
答：则能满足4个人的淋浴用水。
【知识点】密度公式及其应用；热量的计算；太阳能及其利用与转化；电功率的计算
21．【答案】（1）8.82×107J
（2）6.125h
（3）节能、无污染、环保、高效利用太阳能
【知识点】能源及其分类
22．【答案】（1）裂变
（2）不可再生
（3）核能的利用节约了传统的化石能源，是一种新能源；核裂变的生成物具有放射性，会对环境造成污染，在利用核能的时候，要注意安全，注意核废料的处理．
【知识点】能源及其分类；核能；核裂变
23．【答案】（1）裂；不可再生
（2）8.91×107s
（3）9.798×1016J
【知识点】燃料的热值；能源及其分类；核电站发电过程中的能量转化
24．【答案】（1）可再生
（2）电池组
（3）并联
（4）7500
【知识点】能量的转化或转移；能源及其分类；电功率的计算
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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