沪科技版（2020）必修第三册综合复习与测试精品达标测试

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1．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理解正确的是（ ）
A．能量是守恒的，没有必要提倡节约能源
B．能量的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
【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，故A错误；能量的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，故B错误；自然界中石油、煤炭指的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，故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，故D正确。
2．以下对能量转化的说法中不正确的是（ ）
A．电风扇把电能转化为机械能
B．电热水壶烧水使电能转化为内能
C．燃气热水器把电能转化为水的内能
D．举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重物的重力势能
【答案】C
【解析】电风扇消耗电能使电风扇转动，这个过程中是电能转化为机械能，故A正确；电热水壶烧水消耗电能转化为水的内能，是电能转化为内能的过程，故B正确；燃气热水器是消耗天然气的化学能转化为水的热能，是把化学能转化为水的内能，故C错误；举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重物的重力势能，D正确。
3．下列说法正确的是（ ）
A．能量只是以势能和动能两种形式存在
B．任何物质均具有能量
C．能量只是存在于具有一定高度或运动状态的物体中
D．能量存在形式多种多样，但不同形式之间的能量不能相互转化
【答案】B
4．下列供热方式最有利于环境保护的是（ ）
A．用煤作为燃料供热
B．用石油作为燃料供热
C．用天然气或煤气作为燃料供热
D．用太阳灶供热
【答案】D
5．节约能源的主要措施是（ ）
A．大力开发新能源
B．大量利用太阳能、地热能
C．大量利用风能、水能
D．采用新技术、新设备，更新改造落后的技术设备
【答案】D
【解析】在能源的利用中，虽然能量守恒，但可以有效利用的能量只占其中一部分，另外的一部分未被利用而散失了。因此，提高能源的利用率，节约能源是一个关系国民经济发展的重大问题，而提高能源利用率，节约能源，离不开科学技术的进步。采用新技术、新设备，更新落后的技术设备是节能的主要措施，故D正确。
6．利用下列能源，可以减少污染环境的气体排放的是（ ）
A．太阳能 B．煤炭
C．石油 D．天然气
【答案】A
【解析】使用太阳能不污染环境，是一种清洁能源，故A正确；煤炭燃烧时产生大量的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等物质，污染环境，故B错误；石油燃烧时产生大量的二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮等物质，污染环境，故C错误；天然气燃烧时生成大量的二氧化碳、一氧化碳等物质，污染环境，故D错误。
7．关于能量和能源，下列说法正确的是（ ）
A．在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少
B．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
C．能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性
D．人类在不断开发和利用新能源，所以能量可以被创造
【答案】A
【解析】自然界的能量守恒，但能源需要节约，能量在数量上并未减少，故A正确，B错误；能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性，故C错误；人类在不断地开发和利用新能源，但能量不能被创造，也不会消失，故D错误。
8．“能源危机”是当今世界各国共同面临的问题。对此，以下措施可行的是（ ）
A．人人都要自觉做到节约用水、节约用电，不浪费和不人为毁坏物品
B．关闭现有的火力发电站
C．各地都要兴建水力和风力发电站
D．停止使用石油资源，而以核能和太阳能取代
【答案】A
【解析】节约能源，提高效率，可有效应对能源危机，A正确；风力、水力受地域环境的限制，不能在各地推广，因而不能关闭火力发电站，故B、C错误；核能和太阳能受技术限制，尚未大规模利用，所以石油也不能停止使用，故D错误。
9．关于下列现象中的能量转化的说法正确的是（ ）
A．在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止，是机械能转化为内能
B．电风扇通电后开始转动，断电后转动着的风扇又慢慢停下来，是电能转化为机械能
C．火药爆炸产生燃气，子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去，射穿一块钢板，速度减小，是化学能转化为内能
D．用柴油机带动发电机发电，供给电动水泵抽水，把水从低处抽到高处，是电能转化为机械能
【答案】A
【解析】在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止，这一过程中，汽车所受的阻力做负功，机械能转化为内能，故A正确；风扇通电后开始转动，电流做功，电能转化为机械能，有一部分转化为内能；断电后转动着的风扇又慢慢停下来，阻力做负功，机械能转化为内能，故B错误；火药爆炸产生燃气，化学能转化为内能；子弹在燃气的推动下从枪膛发射出去，推力做功，内能转化为机械能；子弹射穿一块钢板，速度减小，阻力做负功，机械能转化为内能，故C错误；柴油的化学能转化为柴油机的机械能，再转化为发电机的电能，电能又通过电动水泵转化为水的机械能，故D错误。故选A。
10．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确
的是（ ）
A．图中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B．图中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能
C．图中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D．图中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能
【答案】A
【解析】绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，故A选项正确；太阳能热水器通过热传递的方式将太阳能转化为水的内能，故B选项错误；太阳能交通信号灯是利用光电转换装置，将太阳能转化为电能，再将电能转化为信号灯的光能，故C选项错误；首架环球航行的太阳能飞机是利用光电转换装置，将太阳能转化为电能，再将电能转化为飞机的机械能，故D选项错误。故选A。
二、非选择题：本题共6小题，共60分。
11．某地的平均风速为5 m/s，已知空气密度是1.2 kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12 m的圆面，如果这个风车能将此圆面内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？（结果保留两位有效数字）
【答案】3.4 kW
【解析】时间t内作用于风车的气流质量为m＝πr2vtρ，
这些气流的动能为Ek＝eq \f(1,2)mv2，故风车带动发电机发电的功率为P＝eq \f(10%Ek,t)＝eq \f(1,2)πr2ρv3×10%，
代入数据得P≈3.4 kW。
12．水库上建筑一条拦河坝，利用水库水位与拦河坝下游水位之间的落差，使水轮机转动，可以带动发电机发电。若水的重力势能有60%转化为电能，已知每分钟5 000 t的水流量可以得到发电机的发电功率为4.9×107 W。求：
（1）水的落差是多少？
（2）如果水库的水不通过水轮机，而是自由下落到拦河坝下游的水面上，且水的重力势能全部转化为水的内能，则水温升高多少？
【答案】（1）100 m （2）0.23 ℃
【解析】（1）由P＝eq \f(ηEp,t)＝eq \f(ηmgh,t)，
得h＝eq \f(Pt,ηmg)＝eq \f(4.9×107×60,60%×5 000×103×9.8) m＝100 m。
（2）若重力势能全部转化为内能，则mgh＝cmΔt，
Δt＝eq \f(mgh,cm)＝eq \f(9.8×100,4.2×103) ℃≈0.23 ℃。
13．如图所示是一种太阳能草坪节能灯，太阳能电池板供一只“10 V 9 W”的电子节能灯工作。若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m2，平均1小时得到的太阳能为4×105 J，太阳光按平均一天照8小时计算，恰好可以供电子节能灯工作10小时。问：
（1）太阳能节能灯的能量转化情况；
（2）太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率为多少？
（3）太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少？
【答案】（1）见【解析】（2）370.4 W （3）10%
【解析】（1）能量转化：太阳能→电能→光能（热能）
（2）太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率：P＝eq \f(4×105,0.3×1×3 600) W≈370.4 W。
（3）太阳能节能灯利用太阳能的效率：η＝eq \f(9×10×3 600,4×105×8)×100%≈10%。
14．四川省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，四川省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某地要把河水抽高20 m进入蓄水池，用一台电动机通过传动效率为80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作。工作电压为380 V，此时输入电动机的电功率为19 kW，电动机的内阻为0.4 Ω。已知水的密度为1×103 kg/m3，重力加速度取10 m/s2，求：
（1）电动机内阻消耗的热功率；
（2）将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间（不计进、出水口的水流速度）。
【答案】（1）1 kW （2）2×104 s
【解析】（1）设电动机的电功率为P，由P＝UI得I＝eq \f(P,U)＝eq \f(19 kW,380 V)＝50 A
设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr，则Pr＝I2r＝502×0.4 W＝1×103 W＝1 kW。
（2）设蓄水总质量为M，所用蓄水时间为t。
已知抽水高度为h＝20 m，容积为V＝864 m3，
水的密度为ρ＝1×103 kg/m3，
则M＝ρV＝1×103×864 kg＝8.64×105 kg
设质量为M的河水增加的重力势能为ΔEp，
则ΔEp＝Mgh＝1.728×108 J
设电动机的输出功率为P0，则P0＝P－Pr
根据能量守恒定律得P0t×60%×80%＝ΔEp
代入数据解得将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间t＝2×104 s。
15．风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。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、齿轮箱、发电机等。如图所示。
风力发电机示意图
（1）风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。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最大风能Pm；
（2）已知风力发电机的输出电功率P与Pm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的时间每年约为5 000小时。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。
【答案】（1）eq \f(1,2)πρr2v3 （2）8×105 kW·h
【解析】（1）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叶片旋转面积的气体质量为m＝ρvS，S＝πr2
风能的最大功率可表示为Pm＝eq \f(1,2)mv2＝eq \f(1,2)（ρvS）v2＝eq \f(1,2)ρvπr2v2＝eq \f(1,2)πρr2v3。
（2）按题意，风力发电机的输出功率为P2＝（eq \f(v2,v1)）3·P1＝（eq \f(6,9)）3×540 kW＝160 kW
最小年发电量约为W＝P2t＝160×5 000 kW·h＝8×105 kW·h。