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第十一章 物理学与能源技术一、选择题1.在摩擦生热的过程中 A.物体的机械能增大 ,内能增大 ,总能量增大B.物体的机械能减小 ,内能增大 ,总能量增大C.物体的机械能增大 ,内能减小 ,总能量不变D.物体的机械能减小 ,内能增大 ,总能量不变2.关于能源、信息和材料的说法中正确的选项是 A.水能、太阳能是不可再生能源B.卫星通信是通过红外线来传递信息的C.能量的转化与转移是有方向性的D.LED灯的核心元件发光二极管是由超导材料制成的3.以下过程中 ,将内能转化为机械能的是 A.水蒸气顶起水壶盖的过程B.汽油机的压缩冲程C.小孩沿滑梯下滑的过程D.流星在大气层中穿行的过程4.我市新建居民小区内出现了一种风光互补式路灯如下图 ,该路灯装有风力和太阳能发电装置。白天该路灯将获得的电能储存在蓄电池内 ,夜间蓄电池对灯泡供电。关于该路灯 ,下面说法不正确的选项是 A.太阳能发电装置是将太阳能转化为电能B.风力发电机是将机械能转化为电能C.白天 ,对蓄电池充电是将化学能转化为电能D.风力发电机的工作原理是电磁感应5.如下图 ,太阳能路灯的顶端是太阳能电池板 ,它白天向灯杆中的蓄电池充电 ,而夜晚那么由蓄电池给路灯供电以下关于太阳能路灯中能量转化的说法正确的选项是 A.白天阳光照射太阳能电池板时 ,太阳能转化为电能B.白天阳光照射太阳能电池板时 ,太阳能转化为内能C.白天太阳能电池板向蓄电池充电时 ,化学能转化为电能D.夜晚蓄电池给路灯供电时 ,电能转化为化学能6.研究能源利用和低碳经济、实现可持续开展已成为国际共识 ,能源按不同的分类方式可进行不同分类 ,以下四组能源中 ,能归入图所示阴影局部的一组是( )A.煤炭、地热能、沼气B.太阳能、风能、海洋能C.水能、木柴、天然气D.石油、海洋能、核能7. 如下图 ,把热水壶放在煤气灶上烧水的过程中 ,以下说法正确的选项是 A.煤气的燃烧过程是内能转化为化学能B.煤气燃烧越充分 ,它的热值越大C.水的温度越高 ,水分子运动越剧烈D.烧水的过程是通过做功的方式改变水的内能8.关于原子、原子核和核能 ,以下说法中正确的选项是 A.原子核由质子和中子组成B.原子由质子和电子组成C.核能清洁无污染 ,利用核能有利无害D.核能是我国当前利用的最主要能源9.以下能源中既是一次能源也是可再生能源的是 A.核能B.太阳能C.电能D.天然气10.以下能源中 ,不来源于太阳能的是 A.石油B.天然气C.江河水流能D.核能11. 关于信息和能源 ,以下说法错误的选项是 A.我国的北斗卫星定位系统是利用电磁波来传递信号的B.可见光与无线电波在真空中的传播速度相同C.目前人类已建立的核电站 ,利用核聚变发电D.可再生能源是未来理想能源的一个重要开展方向12.在以下过程中 ,由于内能的变化而做功的是 A.用电熨斗熨衣服B.用打气筒打气 ,气筒壁发热C.枪膛内燃气膨胀将子弹射出D.钻木取火二、填空题 13.太阳是巨大的“核能火炉 ,是人类能源的宝库。 1太阳光通过三楼镜 ,被分解成影色光束的现象叫做_。 2核能在些兴旺国家已成为常规能源 ,它是_能源(选填“可再生或“不可再生)。 14.能源危机是全球性问题 ,开发和利用太阳能是解决能源危机的有效途径之一。太阳能实际上是无限的 ,灼热的太阳内部原子之间的热碰撞使_填“裂变或“聚变反响剧烈地进行 ,从而辐射出巨大的光和热。 15.共和国六十华诞献礼剧?共和国摇篮?正在革命老区龙岩紧张拍摄中1“红旗跃过汀江 ,直下龙岩上杭演员在朗诵这段诗词时 ,除了要模仿毛泽东的形态 ,还得模仿毛泽东的_选填“音调“响度“音色；2剧中另一镜头：毛泽东、周恩来、朱德等老一辈无产阶级革命家在煤油灯下运筹帷幄 ,煤油燃烧时 ,_能转化为内能和_能 16. 发电机的工作原理是_ ,它能将_能转化为_能 ,田湾核电站是利用核_产生的能量发电的选填“裂变或“聚变 17.如图表示白炽电灯将电能转化为光能和内能的大致比例 ,由此可计算白炽电灯的发光效率为_一般节能灯的发光效率为40% ,它只要有_W的功率就能到达60W白炽电灯的亮度18.能量可以转化 ,也可以转移如图甲所示 ,是达芬奇设想的永动机你认为能实现吗？_；请说明理由：_；如图乙是烧水情景燃烧_厘米3天然气天然气热值是3.9107焦/米3 ,能使2千克的水从20升高到80不考虑能量损失；烧水时 ,通过_增加水的内能19.电能可以使电灯发光 ,同时产生内能散失在空气中 ,但这些内能却无法自动转化为电能 ,这现象说明能量的转化具有_的 ,请你再举一个类似的实例：_。 20.目前核电站反响堆中发生的核反响是可控制的核_变；氢弹爆炸时发生的核反响是核_变 21.我国核能利用处于世界领先水平 ,核能属于_填“可再生、“不可再生能源。核电站主要是将核能转变为_能。核电站使用过的核燃料称为核废料 ,由于核废料具有放射性 ,一般深埋在人烟稀少的地方。 22.为核潜艇提供能量的装置是核反响堆 ,在核反响堆中发生的是_选填“核裂变或“核聚变这种能源属于_选填“可再生或“不可再生能源 三、综合题 23. 三峡水电站有“照亮半个中国的美誉 ,它的年平均发电量约为8.51010kWh ,相当于一座年消耗51010kg标准煤的火力发电站的发电量 1标准煤的热值为2.9107J/kg ,完全燃烧5l010kg标准煤能放出多少热量； 2以三峡水力发电代替同等的火力发电 ,每年会少排CO2气体1.21011kg ,这些气体的体积是多少m3通常情况下CO2气体的密度为2kg/m3； 3根据此题中的数据 ,计算火力发电的效率 24.现在很多家庭都用上了管道煤气 ,那么管道煤气的热值是多少呢？小明经过上网搜索 ,找到了如下一组数据：把150L的水从15加热到55 ,燃气热水器需要消耗0.3m3管道煤气 ,燃气热水器的效率约为80% ,请你帮助小明计算气体的热值以J/m3为单位 ,水的比热容为4.2103Jkg 1150L水从15加热到55需要吸收的热量； 2管道煤气的热值。 25.如图是一款无人驾驶汽车汽车自动驾驶时使用雷达传感器 ,以及激光测距器来了解周围的交通情况如果该车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶8km ,消耗92号汽油1.5L假设汽油完全燃烧 ,汽油机的效率为30%在此路段运动过程中 ,汽油密度为0.8103kg/m3 , 汽油热值为4.5107J/kg ,求： 1汽油是_选填“可再生能源或者“不可再生能源； 2完全燃烧1.5L汽油释放的能量； 3该汽车在此路段运行时间是多少？ 4该汽车发动机做的有用功是多少？ 答案解析 一、选择题1.【答案】D 【解析】 ：在摩擦过程中 ,物体的机械能转化为内能 ,机械能减小 ,内能增大 ,而能的总量保持不变故答案为：D【分析】改变内能有两种方法 ,一是做功 ,二是热传递.摩擦生热就是通过做功来改变内能的一种具体做法.2.【答案】C 【解析】 ： A、水能、太阳光可以源源不断的从自然界得到 ,是可再生能源 ,故A错误；B、卫星通信是利用电磁波来实现的 ,故B错误；C、据能量的转化和转移特点可知 ,能量的转化和转移是具有方向性的 ,故C正确；D、LED灯的核心元件发光二极管是由半导体材料制成的 ,故D错误应选C【分析】1能从自然界源源不断获得的能源是可再生能源 ,不能源源不断从自然界获得的能源是不可再生能源；2电磁波的传播不需要介质 ,电磁波可以在固体、液体、气体中传播 ,也可以在真空中传播；3能量的转移或转化过程中 ,总量是不变的 ,但是具有方向性的；4二极管是由半导体做成的器件 ,它具有单向导电性3.【答案】A 【解析】 ：A、水蒸气顶起水壶盖的过程 ,消耗掉了水的内能 ,壶盖得到了机械能 ,因此将内能转化为了机械能； B、汽油机的压缩冲程是将机械能转化为内能；C、小孩沿滑梯下滑的过程中将机械能转化为了内能；D、流星在大气层中穿行的过程中将机械能转化为了内能应选A【分析】能量转化的实质是消耗掉的能量转化为得到的能量4.【答案】C 【解析】 A、太阳能电池板工作时 ,先将光能转化为电能 ,然后将电能转化为化学能储存在蓄电池中。A不符合题意；。B、风力发电机工作时 ,是将机械能转化为电能 ,然后再将电能转化为化学能储存在蓄电池中。B不符合题意；。C、白天 ,对蓄电池充电的主要是太阳能发电装置 ,是将太阳能转化为电能 ,电能再转化为化学能。C符合题意；。D、风力发电机就是一种利用风力发电的装置 ,是利用电磁感应现象制成的。故工作原理是电磁感应。D不符合题意；。故答案为：C。【分析】根据风力发电和太阳能发电装置 ,可以将风能或太阳能转化为电能 ,对蓄电池充电 ,是将电能转化为化学能.5.【答案】A 【解析】 ABC、白天 ,太阳能电池板吸收太阳能 ,直接将太阳能转化成电能利用 ,也可以将多余的太阳能给蓄电池充电 ,将电能转化成化学能储存起来 ,以便在晚上使用；所以在白天太阳能电池板给蓄电池充电是将太阳能电能化学能 ,故A正确 ,BC错误；D、晚上蓄电池给探照灯供电 ,是将化学能转化成电能 ,再转化为光能使用 ,故D错误。应选：A【分析】太阳能电池板就是将太阳能直接转化为电能的装置；蓄电池是将电能以化学能的形式储存起来 ,供电时 ,将化学能转化为电能 ,而充电时 ,是将电能转化为化学能。6.【答案】B 【解析】【分析】1)自然界里源源不断得到的能源是可再生能源 ,如水能、风能、太阳能、生物质能；2)除了地热能、潮汐能和原子核能以外 ,地球上所有其他能源全部来自太阳能；3)人类开发利用的新能源有太阳能、地热能、核能、潮汐能、风能等【解答】A、地热能不是太阳能 ,此选项不符合题意；B、风能、海洋能都是来自太阳能的可再生能源 ,此选项符合题意；C、木柴不是新能源 ,此选项不符合题意；D、核能不是太阳能 ,此选项不符合题意；应选B【点评】解答此题的关键是明确能源的分类7.【答案】C 【解析】 ：A、煤气在燃烧过程是化学能转化为内能 ,故A错误；B、燃料的热值仅与燃料的种类有关 ,而与燃料的燃烧程度、质量都无关 ,故B错误；C、分子的运动快慢与温度有关 ,水的温度越高 ,水分子运动越剧烈 ,故C正确；D、烧水时水从火焰中吸收热量 ,温度升高 ,是利用热传递的方式改变物体内能的 ,故D错误应选C【分析】1燃料燃烧时 ,化学能转化为内能；2热值是燃料的一种特性 ,它只与燃料的种类有关 ,与燃料的质量、燃烧程度等均无关；3组成物质的分子不停地做无规那么地运动 ,温度越高 ,分子运动越剧烈；4改变物体内能的方式有做功和热传递此题是一道热学综合题 ,主要考查学生对对燃料燃烧过程中的能量转化、热值的特点、分子运动的特点以及改变物体内能方法的理解 ,属于综合性题目8.【答案】A 【解析】【解答】解：AB、原子是由原子核和电子组成的 ,原子核是由质子和中子组成的 ,故A正确 ,B错误；C、核能清洁无污染 ,但是核辐射、核泄漏等危害很大 ,故C错误；D、化石能源是我国目前使用的最主要的能源 ,核能属于新能源 ,故D错误应选A【分析】1原子是由位于原子中心的原子核和核外电子组成的 ,原子核又是由带正电的质子和不带电的中子组成的；2核能的应用当前主要有以下几种：核反响堆、原子弹、氢弹应用核能对环境的影响主要有：核污染核辐射、核泄漏 ,废物等9.【答案】B 【解析】【解答】AD、核能和天然气是一次能源 ,也是不可再生资源 ,故A、D不符合题意；B、太阳能可以直接从自然界中获取 ,并且可以短时间内得到补充 ,属于可再生的一次能源 ,故B符合题意；C、电能不可以从自然界直接获得 ,是由其他能源转化来的 ,不属于可再生能源电能 ,是二次能源 ,故C不符合题意。应选B【分析】从能源是否可再利用的角度可分为可再生能源和不可再生能源 ,像风能、水能、太阳能、生物质能 ,可以在自然界里源源不断的得到补充 ,所以它们属于可再生能源；可以从自然界直接获取的能源叫一次能源。10.【答案】D 【解析】【分析】石油和天然气的最初来源都是地球上的海洋生物,所以它们是间接获得了太阳的能量；水是因为太阳照射,受热蒸发,水蒸汽跟随大气运动,凝结落到高处然后再从高处流到低处,形成水流,这个过程中产生了水能,所以究其本质也来自于太阳的能量；只有核能是放射性物质通过核聚变或核裂变,将物质内部大量的能量释放出来,没有受到太阳能的影响应选D11.【答案】C 【解析】【解答】解：A、卫星接收和发送信号要靠电磁波传递 ,我国的北斗卫星定位系统也是利用电磁波来传递信号的 ,故A表达正确；B、电磁波是一个大家族 ,无线电波、可见光、红外线、紫外线、微波等都是电磁波它们在真空中的传播速度与光速是相同的 ,故B表达正确；C、目前人类已建立的核电站 ,利用核裂变发电 ,故C表达错误；D、可再生能源足够清洁、无污染环境 ,可以保证不会严重影响环境 ,是未来理想能源的一个重要开展方向 ,故D表达正确应选：C【分析】A、电磁波是移动通信传递信息的介质；B、电磁波是一个大家族 ,无线电波、可见光、红外线、紫外线、微波等都是电磁波它们在真空中的传播速度与光速是相同的 ,即都是3108m/sC、核电站是利用核裂变来发电；D、可再生能源清洁、无污染环境 ,可以保证不会严重影响环境12.【答案】C 【解析】【解答】解：A用电熨斗工作时是将电能转化为内能 ,到达熨衣服的目的 ,故A不符合题意；B用打气筒打气 ,是通过做功的方式增加了气筒的内能 ,使气筒壁发热 ,故B不正确；C枪膛内燃气膨胀是将火药燃烧产生的内能转化为子弹的机械能 ,使子弹射出 ,故C符合题意；D钻木取火是通过做功的方式增加木头的内能 ,到达取火的目的 ,故D不符合题意应选C【分析】能量转化是生活中常见的现象 ,在分析能量转化时 ,要搞清楚选项中涉及到哪些能量 ,同时分析能量的变化情况 ,从而得出能量转化的具体情况二、填空题13.【答案】1光的色散2不可再生 【解析】【解答】 (1)由于三棱镜对不同颜色的光的折射能力不同 ,所以以相同的入射角入射到三棱镜的太阳光折射角不同 ,从而形成由红到紫的彩色光束 ,成为光的色散；(2)如煤和石油都是古生物的遗体被掩压在地下深层中,经过漫长的演化而形成的(故也称为“化石燃料) ,一旦被燃烧耗用后 ,不可能在数百年乃至数万年内再生 ,核能与煤、石油能源类似 ,属于不可再生能源。故答案为：光的色散；不可再生.【分析】光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时 ,就会出现光的折射现象 ,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼、色散等都是光的折射形成的.能源的种类很多 ,从不同角度可以分为：一次能源和二次能源；可再生能源和不可再生能源；常规能源传统能源和新能源；清洁能源和非清洁能源等.14.【答案】聚变 【解析】【解答】由较轻的原子核聚合成较重的原子核时 ,会释放出巨大的能量 ,这是太阳内部每时每刻进行的核聚变反响.故答案为：聚变.【分析】太阳的能量来自于它内部发生的核聚变15.【答案】音色；化学；光 【解析】【解答】解：1演员除了要模仿扮演对象的动作形态外 ,还要模仿他的声音 ,要模仿的是音色；2煤油燃烧时 ,将自身的化学能转化为内能和光能故答案为：1音色；2化学；光【分析】1音调是指声音的上下 ,响度是指声音的强弱 ,而音色是指除音调和响度的其它特征2不同形式的能量之间可以相互转化 ,首先要看清能量转化前物体具有什么能 ,能量转化后物体具有什么能 ,然后确定能量的转化过程16.【答案】电磁感应现象；机械；电；裂变 【解析】【解答】解：1发电机是利用电磁感应现象制成的2在发电机中 ,机械能转化为电能3核电站是利用原子核发生裂变时释放能量来发电的 故答案为：电磁感应现象；机械；电；裂变【分析】1闭合电路的局部导体在磁场中做切割磁感线运动 ,在电路中就会产生电流 ,该现象就称为电磁感应现象 ,发电机就是利用该原理制成的；2发电机是将机械能转化为电能；3核电站是利用原子核的裂变产生的能量17.【答案】10%；15 【解析】【解答】白炽灯的总功是消耗的100J的电能 ,有用功是10J的光能发光效率= 100%=10% ,节能灯的发光亮度要和白炽灯相同 ,就需要让两者的有用功相同W白炽灯有用功=W节能灯有用功W白炽灯总功白炽灯=W节能灯总功节能灯P白炽灯t白炽灯=P节能灯t节能灯60W10%=P节能灯40% ,P节能灯=15W故答案为：10%；15 .【分析】白炽灯转化为光能的能量与消耗电能之比 ,即为白炽电灯的发光效率；两者亮度相同时 ,做的有用相同 ,根据两种灯发光的效率和白炽灯的功率计算 ,节能灯的功率 .18.【答案】不能；违背了能量守恒定律；1.29104；热传递 【解析】【解答】解：1达芬奇设想的永动机是不能实现的 ,因为机械能在相互转化的过程中一定有一局部消耗 ,转化为其它形式的能 ,能的总量保持不变 ,但机械能会减少 ,因此 ,永动机违背的能量守恒定律；2水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/kg2kg8020=5.04105J；由公式Q=qV得需要天然气的体积：V=1.29102m3=1.29104cm3；3烧水时 ,是热量发生了转移 ,因此 ,是热传递改变了水的内能故答案为：不能；违背了能量守恒定律；1.29104；热传递【分析】1在自然界中能量是守恒的 ,但仅就机械能而言 ,其守恒是有条件的 ,据此判断；2不考虑能量损失 ,水所吸收的热量 ,就等于天然气燃烧释放的能量 ,据此利用热量的公式可进行计算；3烧水是通过热传递来改变水的内能19.【答案】方向性；汽车制动时 ,由于摩擦动能转化为内能 ,这些内能不能自动地再次开动汽车 【解析】【解答】在电能使电灯发光时 ,一局部内能散失在空气中无法被利用 ,与之类似的这些事例说明 ,能量的转化具有方向性这说明了涉及热现象的能量转化是具有方向性的；类似的实例如：汽车制动时 ,由于摩擦动能转化为内能 ,这些内能不能自动地再次开动汽车故答案为：方向性；汽车制动时 ,由于摩擦动能转化为内能 ,这些内能不能自动地再次开动汽车。意思对即可【分析】能量转化和转移是有方向性的 ,很多能量转化的实例都说明了这一点如：热传递时内能从高温物体转移向低温物体的；植物生长的过程中 ,总是按照生根、开花、结果这样的方向进行的 ,而不可能相反 ,否那么会引起其他能量的变化 ,消耗别的能量据此解答并举出相应的实例。20.【答案】裂；聚 【解析】【解答】解：核电站中的核反响堆是可控的核裂变 ,氢弹爆炸时发生的核反响是核聚变故答案为：裂；聚【分析】核能是最重要的新型能源之一 ,是利用可控的核反响 ,将核能最终转化为电能为人类所使用 ,核能的平安性也是人们研究的一个重要课题21.【答案】不可再生；电 【解析】【解答】核能属于一旦消耗就很难再生的能源 ,是不可再生能源；核能发电的能量传递和转化过程是：核能水和蒸汽的内能发电机转子的机械能电能；核污染主要是指核燃料或核废料具有放射性 ,因此一般埋在人烟稀少的地方。故答案为：不可再生； 电【分析】从能源是否可再利用的角度可分为可再生能源和不可再生能源像煤、石油、天然气和铀矿这类化石或矿物能源 ,一旦消耗就很难再生的能源是不可再生能源；像太阳能、风能、水能以及动、植物等这类可以长期提供或可以再生的能源属于可再生能源；核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水 ,用产生的高温、高压蒸汽作为动力 ,推动蒸汽涡轮机转动 ,从而带动发电机发电的。22.【答案】核裂变；不可再生 【解析】【解答】解：核反响堆是利用原子核发生裂变释放能量来工作的 ,核能属于不可再生能源故答案为：核裂变；不可再生【分析】核反响堆 ,在核反响堆中发生的是裂变,核能属于不可再生能源.三、综合题23.【答案】1解：Q=qm=2.9107J/kg51010kg=1.451018J2解：由= 可得 ,V= = =61010m33解： E=8.51010kWh=8.5101010003600s=3.061017J , Q=1.451018J ,= 100%= 100%=21.1% 【解析】【分析】1可以依据燃料燃烧放出的热量计算公式算出煤放出的热量 ,2运用密度公式算出气体的体积 ,3依据机械效率公式求得火力发电站的效率24.【答案】1解:由 可得,水的质量mV1.0103kg/m3150103m3150kg ,水吸收的热量Q吸cmt4.2103J/(kg)150kg(5515)2.52107J答：150L水从15加热到55需要吸收的热量是2.52107J2解:由 可得,燃气燃烧放出的热量Q放 3.15107J ,燃气的热值：q 1.05108J/m3答：管道煤气的热值1.05108J/m3 【解析】【分析】固液体燃料燃烧放热公式Q放=mq ,热值单位是J/kg ,气体燃料燃烧放热公式Q放=Vq ,热值单位是J/m325.【答案】1不可再生能源2解：汽油的体积V=1.5L=1.5103m3 , 由= 得消耗汽油的质量： m=V=0.8103kg/m31.5103m3=1.2kg；汽油完全燃烧释放的能量：Q放=mq=1.2kg4.5107J/kg=5.4107J3解：由v= 得t= , 如果该车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶8km ,汽车运行时间：t= = = h= 3600s=400s4解：由 = 得汽车发动机做的有用功： W有=Q放=5.4107J30%=1.62107J 【解析】【解答】解：1汽油是不可再生能源； 【分析】1从能源是否可再利用的角度可把能源分为可再生能源和不可再生能源人类开发利用后 ,在现阶段不可能再生的能源 ,属于不可再生能源 ,汽油属于化石燃料 ,不能短时期内从自然界得到补充 ,属于不可再生能源；在自然界中可以不断再生、持续利用的能源 ,属于可再生能源；2根据密度公式求出消耗汽油的质量 ,根据Q放=mq求汽油完全燃烧放出的能量；3由v= 变开公式求该汽车在此路段运行时间；4利用热机效率公式= 变形公式可求出发动机做的有用功8 / 88 / 88 / 8
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