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    高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 能源与可持续发展优秀ppt课件

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    这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 能源与可持续发展优秀ppt课件,文件包含第十二章电能能量守恒定律第4节能源与可持续发展课件PPTpptx、第十二章第4节能源与可持续发展同步练习含答案docx等2份课件配套教学资源,其中PPT共23页, 欢迎下载使用。

    课时把关

    4能源与可持续发展


    1. 生态文明要求人们注重环保和节能,下列获得电能的方法中,不符合低碳要求的是 (  )

    A.火力发电  B.风力发电

    C.太阳能发电  D.水力发电

    2.下列关于能的转化和守恒定律的认识不正确的是( )

    A.某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加

    B.某个物体的能减少,必然有其他物体的能增加

    C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机不可能制成

    D.石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了

    3.如图是城市照明中经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( )

    3题图

    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

    4.下列说法中正确的是( )

    A.能源开发和利用的过程是内能转化为机械能的过程

    B.在能源的利用过程中,能量可利用的品质不会降低

    C.物体停止运动后说明其机械能消失了

    D.能源的利用受方向性的制约,所以能源的利用是有条件的,也是有代价的

    5.关于能量和能源,下列说法中正确的是( )

    A.化石能源是清洁能源,水能是可再生能源

    B.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造

    C.在能源的利用过程中,由于能量在数量上并未减少,所以不需要节约能源

    D.能量耗散现象说明:在能量转化的过程中,虽然能的总量并不减少,但能量品质降低了

    6. 撑竿跳高运动的不同阶段,有不同形式的能量发生转化。撑竿跳高过程涉及哪几种能量转化?这些能量转化是如何帮助运动员提高跳高成绩的?

     

     

     

     

     

     

     

    7. 如图所示,将小铁块绑在橡皮筋中部,并让橡皮筋穿入铁罐,使两端分别固定在罐盖和罐底上。将该装置从不太陡的斜面上释放,会观察到什么现象?请你做一做,并从能量转化与守恒的角度加以解释。

    5题图

     

     

     

     

     

     

     

    8. 几位同学一起讨论过山车的设计。甲同学说,每一个坡的顶点必须低于它前面那一个坡的顶点;乙同学说,只要第一个坡顶最高就可以了,其他坡顶高度无所谓。你是怎么认为的?

     

     

     

     

     

     

     

     

    9. 水能是可再生能源,可为人类提供清洁的能源。如果一水力发电站水的平均流量为Qm3/s),落差为h,发电效率为η,则全年发电量是多少千瓦时?

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    10.某辆以蓄电池为驱动能源的电动汽车的总质量m=3×103 kg。当它在水平路面上以v=36 km/h的速度匀速行驶时,驱动电机的输入电流I=50 A,电压U=300 V。在此行驶状态下:

    1)求驱动电机的输入功率P

    2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P,求汽车所受阻力与车重之比(g10 m/s2)。

    3)设想改用太阳能电池给该车供电,其他条件不变,已知太阳辐射的总功率P0=4×1026 W,太阳到地球的距离r=1.5×1011 m,太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗,该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。求所需的太阳能电池板的最小面积。结合计算结果,简述对设想的思考。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    11.风能是一种能被大规模开发的可再生清洁能源。风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置,其主要部件包括风轮机叶片、齿轮箱、发电机等,如图5-7所示。

    9题图

    1)利用总电阻R=10 Ω的线路输送风力发电机产生的电能,输送功率P=300 kW,输电电压U=10 kV,求导线上损失的功率与输送功率之比。

    2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接收风能的面积,设空气密度为ρ,气流速度为v,风轮机叶片长度为r,求单位时间内流向风轮机的风能P。在风速和叶片数确定的情况下,要提高风轮机单位时间接收的风能,可采取哪些措施?

    3)已知风力发电机输出的电功率PP成正比,某风力发电机在风速v1=9 m/s时,能够输出电功率P1=540 kW。我国某地区风速不低于v2=6 m/s的时间每年约5 000 h,试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。

     

     


    课时把关练

    4能源与可持续发展

    参考答案

    1.A   2.D  3. C   4.D  5.D  

    6. 解:撑竿跳高运动的三个过程:助跑、撑竿起跳、越过横杆助跑过程运动员获得了动能;撑竿点地并发生弯曲运动员的动能转化为撑竿的弹性势能;撑竿恢复原状将运动员顶起撑竿的弹性势能转化为运动员的动能和重力势能;运动员从高处落向垫子重力势能又转化为动能运动员助跑获得的动能越大撑竿点地发生的形变量也越大撑竿的弹性势能越大运动员的最大重力势能就越大成绩就越好

    7. 解:铁罐从不太陡的斜面滚下的过程中,铁罐(包含小铁块)先由慢到快、后由快到慢滚到最低点,上段滚动主要是重力势能减小铁罐的动能和橡皮筋的弹性势能增大;下面段的滚动主要是重力势能和铁罐动能减小橡皮筋的弹性势能增大滚到最低处时橡皮筋的形变量最大在橡皮筋恢复原状的过程中,铁罐会由斜面底部自动滚铁罐先慢后快再由快到慢滚到最高点伴随着能量的转化:首先是橡皮筋弹性势能的减小铁罐的动能和重力势能增大然后是橡皮筋的弹性势能、铁罐动能减小铁罐的重力势能增大

    8. 解:甲同学的设计理念正确

    过山车的小列车是依靠个机械装置的推力推最高点的但在第次下行后就再也没有任何装置给它提供动力在过山车沿轨道下运行过程中,由于空气阻力、摩擦力做功而不断消耗机械能所以过山车依次通过的最大高度会次比次低

    9. 解:全年水流量V=Q×3 600×24×365 m33.15Q×107 m3

    这些水的势能Ep=mgh=ρVgh=1×103×3.15Q×107×9.8×h≈3.09Qh×1011 J

    全年发电量E=ηEp=3.09Qhη×1011 J≈8.58Qhη×104 kW·h

    此题是水力发电的原理及能量转化的问题

    10. 解:(1)驱动电机的输入功率P=UI=300×50 W=1.5×104 W

    2)设F为牵引力,Ff为阻力,由功率计算式,得P=Fv

    汽车匀速运动,由平衡条件,得F=Ff

    由题意,有P=0.9P

    联立解得Ff=

    v=36 km/h=10 m/s

    则汽车所受阻力与车重的比值

    ====0.045

    3)当阳光垂直电池板射入时,所需电池板面积最小,设其为S

    由题意知·S·15%=P

    故所需的太阳能电池板的最小面积

    S== m2≈101 m2

    电机的输出功率即汽车的牵引力功率,P=F·vP定时F最小,则v最大。

    11. 解:(1)导线上损失的功率P=I 2R=×10 W=9 kW

    导线上损失的功率与输送功率的比值==0.03

    2)风垂直流向风轮机时,提供的风能功率最大。

    单位时间内垂直流向风轮机叶片旋转面积的气体质量为ρvS=πρvr2

    风能的最大功率P==,从该表达式可知,为增大P可采取措施:增加风轮机叶片长度;安装调向装置,保持风轮机正面迎风;等等。

    3)根据题意,风力发电机的输出功率P2=·P1=×540 kW=160 kW

    最小年发电量W=P2t=160×5 000 kW·h =8×105 kW·h

    本题联系实际考查电能输送过程中在输电线上的热损耗;如何提高风能的利用率及输出功率的运算问题;能量的转化和守恒问题。

     

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