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12.4 能源与可持续发展 分层作业
人教版高中物理必修第三册
1. 下列装置中可以将电能转化为机械能的是(　 　)
A. 发电机 B. 电动机
C. 电饭锅 D. 电热毯
2. 能量守恒定律是自然界的基本规律之一。下列过程中属于机械能转化为电能的是(　 　)
A. 给蓄电池充电
B. 电动机运转
C. 风力发电
D. 太阳能发电
3. 太阳能电池板为中国空间站的正常工作提供能量。下列说法中，正确的是
(　 　)
A. 太阳能电池板能将太阳能100%转化为电能
B. 能量守恒的过程不一定能自发地发生
C. 人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
D. 能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机
4. (多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明了(　　)
A．热量能自发地从低温物体传到高温物体
B．在一定条件下，热量可以从低温物体传到高温物体
C．热量的传递过程不具有方向性
D．在自发的条件下热量的传递过程具有方向性
5. 低碳生活是一种绿色而又环保的新型生活方式，日常生活注意节电、节油、节气、节水，从点滴做起，保护环境，保护地球。下列关于能源与能量的说法，正确的是(　 　)
A. 能量是守恒的，没有必要提倡节约能源
B. 能量耗散表明自然界的能量在利用过程中正在不断地消失
C. 自然界中石油、煤炭等能源取之不尽、用之不竭，只需不断开发
D. 人类应积极开发与利用风能、太阳能、潮汐能等可再生的新能源
6. 使用家电时，以下做法中，有利于节约用电的是(　　)
A．停用空调时，只通过遥控器关机
B．使用空调时总将其自动温度控制器设定在16 ℃
C．看完电视不是通过遥控器关机，而是及时关闭电源总开关
D．使用电风扇时，不管温度多高，都将风扇开到最高风速挡
7. 关于能源的利用，下列说法中错误的是(　 　)
A. 自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B. 煤炭和石油产品燃烧会造成空气污染和温室效应
C. 能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的
D. 一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的温度
8. 如图是城市照明中常使用的“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列解释合理的是(　　)
A．光电池板是将电能转化为光能
B．照明灯是将内能转化为电能
C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能
D．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能
9. 温室效应是全球变暖的重要原因之一。如图所示为温室效应的简化图(图中数据单位为W/m2)，它展现了自然界，包括太空、大气与地表(水、陆平均)之间的能量流向与功率，以及温室效应。图中X为地表每单位面积转移给大气的热量功率，依据图中的资料，X的数值为(　 　)
A. 452 B. 492 C. 519 D. 586
10. 被称为“空中电站”的S1000型涵道式浮空风力发电系统(如图所示)，于2025年1月首次稳定悬停于高空，并顺利发电。该系统叶片转动时可形成与风向垂直的圆面，并将此圆面内10%的空气动能转化为电能。已知悬停位置的风速为v时，该系统的发电功率为P，则悬停位置的风速为3v时，该系统的发电功率为(　 　)
A. 3P B. 9P C. 18P D. 27P
参考答案与解析
1. 答案：B
【解析】 发电机可以把机械能转化为电能，电动机可以将电能转化为机械能，电饭锅可以把电能转化为内能，电热毯可以把电能转化为内能，A、C、D错误，B正确。
2. 答案：C
【解析】 给蓄电池充电的过程中，蓄电池的化学能增加，电能转化为化学能，A错误；电动机运转的过程中，电能转化为机械能，B错误；风力发电的过程中，把风蕴藏的一部分机械能转化为电能，C正确；太阳能发电过程中，太阳能转化为电能，D错误。
3. 答案：B
【解析】 因为不可避免地存在损耗，能量的转化率达不到100%，A错误； 能量守恒的过程不一定能自发地发生，比如摩擦生热就不能自发转化成机械能，B正确； 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，能量可以相互转化，C错误； 能量在利用和转化的过程中是有方向性的，有些能量很难被重新利用，所以还是存在能源危机，D错误。
4. 答案：BD
[一切与热现象有关的自发过程都有方向性，如热传导，热量总是由高温物体自发地传向低温物体；在一定条件下，热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体传向高温物体。故B、D正确。]
5. 答案：D
【解析】 在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但可利用率越来越小，故仍需节约能源，A错误；能量耗散表明自然界的能量在转化的过程中可利用率越来越小，但总量不会减小，B错误；自然界中石油、煤炭是亿万年前的大量生物的遗体在地层中经过一系列生物化学变化而生成的，在短时间内不能再生，是不可再生能源，C错误；风能、太阳能、潮汐能是可再生能源，人类应多开发与利用，D正确。
6. 答案：C
[停用空调时，可以通过遥控器关机，但对节约用电无作用，因为待机状态要消耗电能，故A错误；使用空调时总将其自动温度控制器设定在16 ℃会多耗电，故B错误；看完电视不是通过遥控器关机，而是及时关闭电源总开关，待机电路断电，可以节约用电，故C正确；使用电风扇时，不管温度多高，都将风扇开到最高风速挡，这将导致耗电较多，故D错误。]
7. 答案：A
【解析】 能源不是能量，自然界的能量是守恒的，但是能源是有限的，故需要节约能源，A错误；根据能源消耗后是否造成环境污染可将能源分为污染型能源和清洁型能源，污染型能源包括煤炭、石油等，燃烧后产生的大量含硫化合物和二氧化碳会造成空气污染和温室效应，B正确；能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的，C正确；能量耗散使除内能外的其他能转化为内能，故一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的环境温度，D正确。
注意：城市与郊区的温差还受建筑、地表、绿化和气象等多种因素影响，不能将热岛效应简单归因于单一因素。
8. 答案：C
[这种新能源的路灯，“肩扛”太阳能电池板可以把太阳能转化为电能，选项A错误；照明灯消耗电能而发光，是将电能转化为光能，选项B错误；“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，这样只要有风，这种路灯也可以发电，填补了阴天和晚上不能发电的空白，有利于路灯晚上照明使用，选项C正确；蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，选项D错误。]
9. 答案：A
【解析】 由题图可知地表单位面积吸收热量的功率为P吸=168 W/m2＋324 W/m2=492 W/m2，地表单位面积放出热量的功率P放=X＋40 W/m2，地表温度不变，内能不变，则P吸=P放，解得X=452 W/m2，A正确，B、C、D错误。
10. 答案：D
【解析】 设时间t内吹到圆面上空气的质量为m，圆面面积为S，则有m=ρV=ρSvt，故t时间内空气的动能Ek=mv2=ρSv3t，当风速为v时，系统的发电功率P=ρSv3，当风速为3v时，系统的发电功率P'=ρS×(3v)3=27P，D正确。

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