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第二十二章 能源与可持续发展 单元测试
满分：100分 时间：90分钟
题型 选择题 填空题 实验题 计算题 综合题 总计
题数 12 9 3 2 1 27小题
分数 36 29 20 10 5 100分
得分
一、选择题（每小题3分，共36分，第1～10题单选，第11～12题双选）
1. 北京冬奥会场馆全部使用“绿电”，绿色办奥。绿电的主要来源为太阳能、风力、生质能、地
热等，下列各种发电方式中，利用不可再生能源发电的是（ ）
A．风力发电站 B．三峡水电站 C．敦煌光热电站 D．大亚湾核电站
【答案】D
【详解】ABC．能够源源不断的从自然界获得的能源是可再生能源，无法在短期内再生的能源是
不可再生能源。风能、水能、太阳能都能源源不断从自然界获得，因此风力发电站、三峡水电站、敦
煌光热电站都是利用可再生能源发电的，故ABC不符合题意；
D．核能不能从自然界源源不断获得，也不能重复利用，是不可再生能源，故大亚湾核电站是利用
不可再生能源发电的，故D符合题意。所以选D。
2. 俄乌军事冲突开始以来，石油、煤、天然气的供应在国际市场上一下子紧张起来，许多国家正
在谋求长远的多种能源出路。下面有关能源的说法正确的是（ ）
A．风能、地热能、潮汐能，都来自于太阳
B．自然界可以永久地为我们提供石油、天然气等能源
C．石油、煤、天然气都是常规能源
D．核反应会发生剧烈的爆炸，人类无法和平利用核能
【答案】C
【详解】A．风能来自于太阳，地热能、潮汐能不是来自于太阳，故A错误；
B．石油、煤、天然气是不可再生能源，自然界无法永远为我们提供，故B错误；
C．石油、煤、天然气都是人类利用多年且广泛使用的能源，是常规能源，故C正确；D．核反应堆是进行核反应，并能控制核反应速度的装置，故D错误。
故选C。
3. 今年的两会上，来自各领域的代表和委员都带来了很多新的消息。全国人大代表、国家原子能
机构副主任董保同表示，我国已掌握第四代先进核电技术，其首个示范工程一全球首座球床模块式高
温气冷堆核电站已经并网发电。下列说法正确的是（ ）
A．原子核是由电子和中子构成的
B．核电站利用原子核裂变释放的核能发电
C．核能发电的过程是将核能直接转化为电能
D．核能属于可再生能源
【答案】B
【详解】A．原子核是由质子和中子构成的，故A错误；
B．核裂变是可控的，现阶段，核电站利用原子核裂变释放的核能发电，故B正确；
C．核电站的能量转化是：将核能转化为内能，内能转化为机械能，机械能最后转化为电能，故C
错误；
D．核能消耗后，不可能在短期内从自然界得到补充，故它是不可再生能源，故D错误。
故选B。
4. 如图是一款太阳能座椅，椅子顶部安装的硅光电池板，可储备能量供晚间使用。下列说法正确
的是（ ）
A．太阳能属于二次能源
B．太阳能属于不可再生能源
C．太阳能来源于太阳内部氢核的裂变
D．硅光电池板可以将太阳能转化为电能
【答案】D
【详解】A．太阳能可以从自然界直接获取，属于一次能源，故A错误；B．太阳能可以源源不断地获得，属于可再生能源，故B错误；
C．太阳能来源于太阳内部氢核的聚变，故C错误；
D．太阳能可从自然界直接获取，是一次能源，硅光电池板可将太阳能转化为电能，故D正确。
故选D。
5. 随州日报2023年5月25日报道了国能长源随州发电有限公司“风光水火储”综合发展的良好
势头。风电、光电、水电、火电、储能多向发力，公司全面投产后预计年发电量可达60亿度。随县光
电400MW项目只是公司的一部分。下列说法正确的是（ ）
A．“度”是电功率的单位，“MW”是电功的单位
B．60亿度即6×106度，400MW即4×104W
C．利用煤炭进行火力发电时，只要注意节约不浪费，发电效率可以达到100%并且不会对环境造
成任何污染
D．风能、水能、太阳能可以从自然界中不断获得，属于可再生能源
【答案】D
【详解】AB．度是电功单位，1度就是1kW⋅h，60亿度是6×109度，MW是兆瓦，功率的单位
400MW=400×106W=4×108W
故AB错误；
C．利用煤炭进行火力发电时，总伴随着热散失，发电效率不可能达到100%，且火力发电对环境
有较大的污染，故C错误；
D．风能、水能、太阳能都可从自然界源源不断的得到补充，是可再生能源，故D正确。
故选D。
6. 核能发电过程如图，某一段时间，反应堆释放能量为E，发电机输出电能为E，则（ ）
1 2
A．E 一定小于E
2 1
B．利用核能发电没有任何缺点
C．核反应堆里，铀发生聚变反应
D．汽轮机是热机的一种，它工作时，将机械能转化为内能【答案】A
【详解】A．能量在转化过程中会有损耗，所以E 一定小于E，故A符合题意；
2 1
B．核能的安全性也是人们研究的一个重要课题，核废料具有很强的放射性，对环境危害很大，应
专门进行处置，故B不符合题意；
C．在核反应堆中，核燃料（如铀）发生核裂变释出大量的核能，故C不符合题意；
D．汽轮机工作时，将内能转化为机械能，故D不符合题意。
故选A。
7．在很多道路边都安装有太阳能路灯，能够实现白天自动充电，夜晚自动给LED灯供电照明。
若其自动控制电路如图所示，R 为保护电阻，R为光敏电阻。下面说法不正确的是（ ）
0
A．电磁铁的上端为N极
B．白天给蓄电池充电所利用的太阳能是可再生能源
C．无论白天还是晚上，蓄电池在工作电路中都是用电器
D．要实现自动控制，光敏电阻R的阻值应该随光照强度增大而增大
【答案】C
【详解】A．由图知电流从电磁铁上端背面流进，从下端前面流出，用右手握住电磁铁，让四指弯
向电磁铁中电流方向，大拇指指向上端，说明电磁铁上端为N极，故A正确，不符合题意；
B．太阳能可以从自然界中源源不断的获得，因此白天给蓄电池充电所利用的太阳能是可再生能源，
故B正确，不符合题意；
C．太阳能路灯能够实现白天自动给蓄电池充电，夜晚蓄电池自动给LED灯供电照明，说明白天蓄电池相当用电器，而晚上蓄电池相当电源，故C错误，符合题意；
D．白天自动充电，夜晚自动给LED灯供电照明，结合图可知动触点白天与上端静触点接触，太
阳能电池对蓄电池充电，夜晚动触点与下端静触点接触，蓄电池给LED灯供电照明，说明白天光照强
时，电磁铁磁性弱，控制电路电流小，光敏电阻阻值大，夜晚光照弱时，电磁铁磁性强，控制电路电
流大，光敏电阻阻值小，由此可知光敏电阻R的阻值应该随光照强度增大而增大，故D正确，不符合
题意。
故选C。
8．如图所示，小轿车的尾部设计有“导流板”（倒置的“翅膀”），高速行驶时，可使汽车行驶
更加平稳。小轿车油箱的容积为40L，装满油最多可行驶500km（汽油的热值为4.5×107J/kg，ρ ＝
汽油
0.8×103kg/m3）。下列有关小轿车的说法正确的是（ ）
A．汽油是可再生能源
B．小轿车在行驶过程中，导流板上方空气流速大，压强小
C．小轿车汽油机的压缩冲程将内能转化为机械能，为其提供动力
D．40L汽油完全燃烧放出的热量为1.44×109J
【答案】D
【详解】A．汽油不能源源不断地从自然界获得，是不可再生能源，故A错误；
B．轿车导流板上平下凸的设计，使它行驶时，上部空气流速小，气体压强大，故B错误；
C．小轿车汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，为其提供动力，故C错误；
D．40L汽油的质量
m＝ρ V＝0.8×103kg/m3×40×10﹣3m3＝32kg
汽油
完全燃烧后放出的热量 ，故D正确。
Q＝mq ＝32kg×4.5×107J/kg＝1.44×109J
汽油
故选D。
9．如图是武汉市的氢能源公交车。这种公交车不用加油、无需充电，3分钟“喝”满氢气，就能
一口气跑上600公里，且全程零碳排放，连“滴”出来的水也能直接饮用。下列说法正确的是（
）A．氢能源公交车使用的氢能源是一次能源
B．停在站台上的公交车以旁边缓缓出站的另一辆公交车为参照物是静止的
C．公交车发动机的能量损失中，燃气带走的能量最少
D．汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了内能
【答案】D
【详解】A．氢能源公交车使用的氢能源是二次能源，因为它是通过一定的方法利用其它能源制取
的，故A错误；
B．停在站台上的公交车以旁边缓缓出站的另一辆公交车为参照物是运动的，两辆车的位置发生变
化，故B错误；
C．公交车发动机的能量损失有很多，其中燃气带走的能量是最多的，故C错误；
D．汽车制动时，由于摩擦，汽车的动能转化成了空气和地面的内能，故D正确。
故选D。
10. 近年来，我国科技创新能力日益凸显，各种新技术、新能源、新材料、新装置等科技成果不断
涌现。例如：2017年，我国海域“可燃冰”（天然气水合物）首次开采成功；2020年，深海潜水器
“奋斗者”号实现海底水声定位；2021年，我国磁约束核聚变装置“东方超环”在7000万摄氏度下运
行17.6分钟；2022年，冬奥园区无人驾驶车辆实现基于北斗提供的厘米级高精度定位服务……关于上
述新科技成果，下列说法中正确的是（ ）
A．可燃冰属于可再生能源
B．“奋斗者”号水声定位主要是利用声音传递能量实现的
C．核聚变获得核能的方式与普通核电站一致
D．北斗卫星与汽车导航系统之间通过电磁波传播信号
【答案】D
【详解】A．可燃冰属于化石能源，在开发利用后不会在短时间内从自然界产生，属于不可再生能
源，故A错误；
B．水声定位主要是利用声音传递信息实现的，故B错误；
C．聚变获得核能的方式是核聚变，普通核电站获得核能的方式是核裂变，故C错误；
D．卫星与地面系统是通过电磁波来交互信息的，电磁波能够在真空中传播，故D正确。故选D。
11. （多选题）如图为某品牌充电宝的铭牌，根据铭牌上的信息，下列分析正确的是（ ）
A．用充电宝给手机充电过程中充电宝的电能会不断减少
B．该品牌的充电宝在家庭电路中不能正常工作
C．对充电宝充电时充电宝相当于电路组成中的用电器
D．该品牌的充电宝最大可以储存2900J的能量
【答案】AC
【详解】A．用充电宝给手机充电过程中，充电宝的电能转化为了手机的化学能，充电宝的电能会
不断减少，故A正确；
B．由铭牌信息可知，其输入电压为100～240V，而家庭电路的电压为220V，故该品牌的充电宝
在家庭电路中能正常工作，故B错误；
C．对充电宝充电时，充电宝要消耗电能，所以充电宝相当于电路组成中的用电器，故C正确；
D．由铭牌信息可知，该品牌的充电宝最大可以储存的能量为
W=UIt=5V×2900×10-3A×3600s=52200J
故D错误。
故选AC。
12．（多选题）关于图中四个事例的能量转化，以下说法正确的是（ ）
A．甲图中原始人类“钻木取火”，把内能转化为机械能
B．乙图中水轮机带动发电机发电，把水能转化为电能
C．丙图中行驶的高速电动列车，把电能转化为机械能
D．丁图中楼顶的太阳能热水器，把太阳能转化为内能
【答案】BCD【详解】A．钻木取火是克服摩擦做功，将机械能转化为木头的内能，从而温度升高，达到着火点
而起火的，故A错误；
B．水轮机带动发电机发电的过程，是通过水轮机将水的机械能转化为电能的过程，故B正确；
C．高速行驶的电动列车，其机械能是由电能转化而来的，故C正确；
D．太阳能热水器是利用太阳能给水加热的，是太阳能转化为水的内能的过程，故D正确。
故选BCD。
二、填空题（每空1分，共29分）
13. 能源家族中，有煤、石油、风能、水能、核能、太阳能等，属于不可再生能源的有 ；电
能是 （选填“一次能源”或“二次能源”）．它可以使电动机转动，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，该现象说明能量转化具有 性．
【答案】煤、石油、核能；二次能源；方向。
【详解】煤、石油、核能一旦消耗就很难再生，属于不可再生能源；电能是由其他形式的能转化
而来的，属于二次能源；
由于能量的转化具有方向性，电能可以使电动机转动，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．
14. 太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，直接利用太阳能可有效地减少碳排
放，图所示是一辆低碳化未来汽车，车顶部装有高效光电转换器，它可将 能转化为电能；车
轮的轮毂其实是风力发电机，可以把捕捉到的风能转化为 能。
【答案】可再生；太阳；电。
【详解】太阳能取之不尽用之不竭，且清洁无污染，属于可再生能源。
光电转换器的作用是将太阳能转变为电能。
风力发电机的作用是将风能转变为电能。
15. 如图，用中子轰击质量较大的铀核，变成两个质量中等的原子核和新的中子，使其发生 变，
同时释放巨大的 能。 产生的新中子又会轰击其他的铀核，于是发生了 反应。如果这种反
应加以控制，就可以用来发电，如果不加以控制就可以用来制造原子弹。【答案】裂；核；链式。
【详解】用中子轰击质量比较大的铀核，使其发生分裂并释放新的中子，在分裂的同时会释放巨
大的能量，这种获得核能的方式叫核裂变。
产生的新中子又会轰击其他的铀核，于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就
是核裂变中的链式反应。
16．如图为我国首座潮光互补型光伏电站——浙江温岭潮光互补智能电站，已实现并网发电。这
是我国首次将太阳能和月亮潮汐能互补开发的创新应用，利用太阳能电池板、发电机来获得电能。潮
汐能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能电池板将太阳能转化为 能。
【答案】可再生；电。
【详解】潮汐能能在自然界中得到源源不断地补充，所以属于可再生能源。
太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置，所以是将太阳能转化为电能。
17. 核能作为一种新型能源正在被人们开发和利用，它属于 再生能源（选填“不可”或
“可”）。核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆利用的是核材料发生 （选填“核裂变”或
“核聚变”）提供能量，如图是核电站的工作流程，其能量转换过程：核能→内能→ →电能。
【答案】不可再生；核裂变；机械能。
【详解】核能消耗后短期内不能从自然界得到补充，它属于不可再生能源。
核反应堆利用不带电的中子轰击铀核，发生可控核裂变产生核能的。核电站发电过程中，先是将核裂变产生的核能转化为内能，内能对外做功，转化为机械能，然后
机械能再通过发电机转化为电能。
18．2019年4月10日，人类发布了首张黑洞照片，为解开星系演化之谜提供了宝贵资料．
（1）质量巨大的天体，像太阳一样，其内部一直发生着核 （填“聚变”或“裂变”）反
应，并 （填“吸收”或“释放”）大量的能量，当天体的能量即将耗尽时，在自身 （填
“重力”或 “惯性”）的作用下发生塌缩，就形成了黑洞．
（2）照片中的黑洞距离我们5500万 （填“年”或“光年”），它是根据接收到的高能射
线经过计算机处理而形成的，高能射线的传播速度为 m/s。
【答案】（1）聚变，释放，重力；（2）光年，3×108。
【详解】（1）质量巨大的天体，像太阳一样，其内部进行着大规模的核聚变反应，并以光和热的
形式将核能辐射出来，即释放出大量的能量；天体在灭亡时，在自身重力的作用下发生塌缩，就形成
了黑洞．
（2）光年是天体间距离的单位，照片中的黑洞距离我们5500万光年；高能射线（电磁波）在真
空中的传播速度为3×108m/s。
19. 如图是根据初中物理能源的有关内容绘制的知识结构图，线条表示知识间的逻辑联系，据此完
成以下小题。
（1）化石能源和太阳能中属于可再生能源的是 ；
（2）目前核电站发电，释放核能的方式是 ；
（3）图中①为连接化石能源与太阳能之间的线条，②为连接核聚变与太阳能之间的线条，请任意
选择其中一根线条说明它所表示的物理意义 。【答案】（1）太阳能；（2）核裂变；（3）见解析.
【详解】（1）化石能源不可在短时间内形成，属于不可再生能源，太阳能可以从自然界里源源不
断的得到补充，属于可再生能源。
（2）目前核电站都是利用核裂变释放的核能发电的。
（3）①化石能源间接的来源于太阳能；②太阳能来自太阳内部核聚变产生的能量。
20. 如图是新型“光导纤维照明系统”，让太阳光先通过可过滤部分紫外线的玻璃球罩，再通过透
镜将光会聚到光导纤维里，将太阳光导入室内不同的地方，此系统具有安全性能高、不带电、能使植
物进行光合作用的特点，太阳光是 （“单色光”或“复色光”），太阳能是 （“一次”
或“二次”）能源。系统中的透镜能对光线进行会聚，这种透镜一定是 （选填“凸”或
“凹”）透镜，光通过光导纤维时，在其内部发生的是 （选填“反射”、“折射”）现象。
【答案】复色光；一次；凸；反射。
【详解】太阳光是由各种色光混合成的，属于复色光。
太阳能可以直接从自然界中获得，故属于一次能源。
系统中的透镜能对光线进行会聚，凸透镜对光具有会聚作用。
由图可得，光在光导纤维内部发生了反射。
21．如图所示是太阳能LED照明路灯，LED是一种发光二极管，它是由 选填（“半导
体”、“导体”或“绝缘体”）材料制成的，二极管具有单向导电的性质。太阳能清洁无污染，它是
太阳内部的氢原子核发生 （填“裂变”或“聚变”）释放出的巨大能量。太阳能可以通过
太阳能电池转化为电能，再以化学能的方式存储在太阳能电池里，但这些化学能却无法自动转化为太阳能，该现象说明能量的转化具有 性。
【答案】半导体；聚变；方向。
【详解】LED是一种半导体发光二极管，它是由半导体材料制成的，具有单向导电的性质。
在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能。
能量的转化和守恒定律即指能量在转化和转移中总量保持不变，但能量在转化中具有方向性，太
阳能可以通过太阳能电池转化为电能，再以化学能的方式存储在太阳能电池里，但这些化学能却无法
自动转化为太阳能，说明能量的转化具有方向性。
三、实验探究题（每空1分，共20分）
22. 有一款太阳能电池板，它能确保与日照方向始终垂直，使其吸收的太阳能最多。该电池板有自
动清洁装置，使得它的工作效率比沾满灰尘的电池板更高，电池板相关参数如下表；
叶片面积 光电转换效率 充电效率 清洁功率
25m2 20% 84% 1kW
（1）太阳能电池板将光能转化为 能储存在电池中；
（2）太阳能电池板晚间自动清洁一次需要1h，需要消耗的电能为 J，这一能量需要完全燃
烧 kg焦炭；（焦炭的热值q=3×107J/kg）
（3）白天太阳能电池板接收太阳辐射的平均功率为1000W/m2，转化的电能直接供功率为4kW的
用电器工作，多余的电能存储在电池中，晚上将当天存储的电能全部转化为内能，可将60kg的水从
20℃加热到68℃，则当天的日照时间为 h。
【答案】（1）化学能；（2） 3.6×106，0.12；（3）4.
【详解】（1）太阳能电池板将光能转化为化学能储存在电池中；
（2）太阳能电池板晚间自动清洁一次需要1h，由W=Pt
可得，消耗的电能为W=Pt=1kW×1h=1kW.h=3.6×106J
这一能量需要完全燃烧焦炭质量为
Q W 3.6×106J
m= = = =0.12kg
q q 3×107J/kg
（3）设日照时间为t，则太阳能电池板转化的电能W =1000W/m2×25m2×t×20%=5000W·t
1
用电器消耗的电能 W =Pt=4000W·t
2
多余的电能 W =W -W =5000W·t-4000W·t=1000W·t
3 1 2
存储的电能 W =W η=1000W·t×84%=840W·t=Q
4 3
由 Q=cmΔt 可得 840W·t=cmΔt
则当天的日照时间为
cmΔt 4.2×103J/（kg.℃）×60kg×（68℃-20℃）
t= = =14400s=4h
840W 840W
23．图甲是道路两边的太阳能路灯，它由太阳能电池板、控制器、蓄电池组、LED发光二极管、
灯杆及灯具外壳组成。它的结构示意图如图乙，工作时能量流程图如图丙。该灯杆顶端是太阳能电池
板，白天光线强时，太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚光线弱时，蓄电池为LED灯供电照明。
（1）太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；LED灯主要由 （选填
“导体”“半导体”或“超导体”）材料制成；图丙中流程②是蓄电池给LED灯供电过程，该过程的
能量转化是 ；
（2）某兴趣小组想探究太阳能电池板吸收太阳能的多少与哪些因素有关，他们提出了如下猜想：
猜想1：与太阳能电池板的面积有关；
猜想2：与太阳能电池板的光照时间有关；
猜想3：与太阳能电池板的颜色有关。
根据以上猜想，他们把不同大小、涂有不同颜色的太阳能电池板正对太阳光照射不同的时间，然
后再分别让它们对规格相同的小灯泡供电直到小灯泡熄灭，并记录小灯泡发光时间于下表中：
太阳能电池板 光照时间 太阳能电池板 小灯泡
序号
的面积（m2） （min） 表面所涂颜色 发光时间（s）
1 0.1 10 黑色 180
2 0.1 10 绿色 1203 0.1 10 白色 30
4 0.2 10 黑色 360
5 0.3 10 黑色 540
6 0.1 20 黑色 360
7 0.1 30 黑色 540
①要验证猜想1，需要分析表中 （填表中的序号）三组数据；
②分析表中1、6、7三组数据，我们可以得出结论：太阳能电池板吸收太阳能的多少与
有关；
③分析表中数据还可得到：太阳能电池板表面涂层用 色最好；
④根据生活经验，我们猜想太阳能电池板吸收太阳能的多少还与 有关。（写出一种即可）
【答案】（1）可再生，半导体，化学能转化为电能；（2）1、4、5，光照时间，黑，见解析。
【详解】（1）太阳能能够源源不断的从自然界得到的能源，属于可再生能源。
发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成。
图丙中流程②是蓄电池给LED灯供电过程，消耗化学能，产生电能，将化学能转化为电能。
（2）①探究太阳能电池板吸收太阳能的多少与太阳能电池板的面积的关系，需要保持太阳能电池
板的颜色和太阳能电池板的光照时间相同，改变电池板的面积，选择1、4、5三组数据。
②分析表中1、6、7三组数据可知，光电板的面积和光电板表面所涂颜色相同，光照时间不同，
小灯泡的发光时间不同，我们可以得出结论：在光电板面积和表面颜色相同时，光照时间越长，光电
板吸收的太阳能越多。
③根据表中数据1、2、3可知，光电板面积相同、光照时间相同时，黑色光电板能使LED灯的发
光时间更长，可以得出制作太阳能光电板用黑色最好。
④光电板吸收太阳能多少还可能与光照强度、光电板的倾角、表面清洁程度等因素有关。
24. 如图是某科技小组设计的利用太阳能给 LED 路灯供电的自动控制电路的示意图（未画完整）。
其中，R是光敏电阻，其电阻大小会随着光照强度的变化而变化。当流经电磁铁A的电流 I≥30.0mA时，
太阳能电池板与蓄电池形成闭合回路，蓄电池处于充电状态。下表为光敏电阻R、流经电磁铁A的电
流I与光照度E的测试数据。光照度E/lux 5 10 15 20 25 30
光敏电阻R/Ω 60 30 20 15 12 10
线圈中电流I/mA 21.4 27.3 30.0 31.6 32.6 33.3
（1）由表中可知，R的阻值会随光照度E的增强而 。（选填“变大”“变小”或“不变”）；
（2）白天，太阳能电池板将 能转化为 能，再通过蓄电池转化为 能。傍晚，当
光照度小于 Lux 时，流经电磁铁A的电流 I<30.0mA 时，动触点D会与静触点 （选填
“G、H”或“E、F”）接触，LED 开始工作；
（3）请根据上述描述将图的电路设计图连接完整，工作电路能正常工作（图中已给出静触点 E、
F、G、H 的四根引线）
（4）当光照度为30Lux时，R两端的电压是多少？
（5）当光敏电阻R为20Ω时，持续了1min，R产生的热量是多少？
【答案】（1）变小；（2）太阳，电，化学，15，E、F；（3）见解析；（4）2.97；（5）1.08.
【详解】（1）由表可知，光照度E越大，R的阻值越小，光照度E会随光照度E的增强而变小。
（2）目前直接利用太阳能的方式之一是用太阳能电池把太阳能转化成电能。白天，太阳能电池板
将太阳能转化为电能，再通过蓄电池转化为化学能。
由题知，当线圈A中的电流I≥30.0mA时，动触点D与静触点G、H接触；当线圈A中的电流
I<30.0mA时，动触点D与静触点E、F接触，根据表数据，即当光照度小于15 lux ，LED开始工作。
（3）白天充电（动触点D与静触点G、H接触）、夜晚供电（动触点D与静触点E、F接触），
据此连接电路电路图如图所示：（4）[8]当光照度为30Lux时，光敏电阻为10Ω，线圈中电流33.3mA，当光敏电阻为20Ω，线圈
中电流30.0mA，根据串联电阻的规律及欧姆定律和电源电压不变有
U=(20Ω+R )×0.03A=(10Ω+R )×0.033A
0 0
故R=90Ω，U=3.3V
0
由欧姆定律可知当光照度为30Lux时，R两端的电压是
U =I R =0.033A×90Ω=2.97V
30 1 0
（5）当光敏电阻R为20Ω时，由串联电阻规律和欧姆定律得电路的电流为
U 3.3V
I'= = =0.03A
R'+R 20Ω+90Ω
0
持续1min，R产生的热量是
Q=W=I'2R't=(0.03A)2×20Ω×60s=1.08J
四、计算题（共10分）
25．太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进了千家万。如图所示，
某家庭太阳能热水器接收太阳能总有效面积为2m2，1m2面积上1h接收到的太阳能平均为2.52×106J，
若阳光照射该热水器5h，可以使量为80kg的水温度升高30℃，[q =1.2×107J/kg]。求：
干木柴
（1）水吸收的热量；
（2）若这些水吸收的热量全部由燃烧干木柴来提供，需要完全燃烧多少千克干木柴？(假设干木
柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收）
（3）该太阳能热水器的效率及开发利用太阳能的优点。
【答案】（1）1.008×107；（2）0.84kg；（3）40%；节能、环保。
【详解】（1）水吸收的热量为Q =cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×80kg×30℃=1.008×107J；
吸
（2）已知Q =Q =1.008×107J，
放 吸因为Q=mq；所以需要完全燃烧的干木柴的质量：
Q 1.008×107J
m = 放 = =0.84kg
木 q 1.2×107J/kg
（3）每天获得的太阳能为E=5×2×2.52×106J=2.52×107J
太阳能热水器的效率：
Q 1.008×107J
η= 吸 ×100%= ×100%=40%
E 2.52×107J/kg
太阳能的优点是取之不尽用之不竭，属于可再生能源；清洁无污染等．
答：（1）水吸收的热量为：1.008×107J；
（2）需要完全燃烧0.84kg干木柴；
（3）该太阳能热水器的效率为40%，开发利用太阳能的优点是节能、环保；
26．如图甲是某新型太阳能汽车，该汽车的动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。
汽车（包括司乘人员）的质量为1.2t，接收太阳能电池板的面积为8m2，在水平路面上以恒定功率做直
线运动的v-t图象如图乙（取g=10N/kg）。
（1）如汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的0.02倍，则汽车牵引力为多大?
（2）求汽车在0~20s内牵引力做的功。
（3）若汽车吸收的太阳能转化为机械能的效率为40%，则太阳光照射到地面单位面积上的辐射功
率为多少?
【答案】（1）240N；（2）7.2×104J；（3）1125W/m2
【详解】（1）由题可知汽车的质量为m=1.2t=1.2×103kg
汽车所受的重力为G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N
汽车所受阻力为f=0.02G=0.02×1.2×104N=240N
因为汽车匀速行驶，所以牵引力为F=f=240N
（2）由图乙可知，汽车匀速行驶时v=15m/s，则汽车的恒定功率为
P=Fv=240N×15m/s=3600W
汽车在0~20s内牵引力做的功为W=Pt=3600×20s=7.2×104J
（3）由题可知，汽车获得的机械功率为P =3600W，太阳照射在地面的辐射总功率为
机
P 3600W
P = 机 = =9000W
总 η 40%
太阳照射在地面单位面积上的辐射功为
P 9000W
P = 总 = =1125W/m2
1 S 8m2
答：（1）如汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的0.02倍，则汽车牵引力为240N；
（2）汽车在0~20s内牵引力做的功为7.2×104J；
（3）若汽车吸收的太阳能转化为机械能的效率为40%，则太阳光照射到地面单位面积上的辐射功
率为1125W/m2。
五、综合题（共5分）
27．阅读材料，回答问题
“海油观澜号”深远海浮式风电平台
2023年5月20日，我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并入文昌油田群电网，标志
着我国深远海风电关键技术取得重大进展。
“海油观澜号”由浮式基础和风机组成，整体高度超200米，总质量达1.1×107kg。平台采用“半
潜式”设计，底部是一个三角形浮式基础，包括3个边立柱和1个中间立柱，图甲为其实物照片。浮式
基础上方是高约83米的圆筒状柱子，柱子上方安装有机舱，机舱前部的3只大叶片驱动机舱中的发电
机转子转动，生成绿色电力，年发电量将达2.2×107kW·h。
（1）风能属于 （选填“可”或“不可”）再生能源；
（2）根据图甲估测“海油观澜号”单个叶片长度约为 m（保留整数）；
（3）风平浪静叶片不动时，平台基础排开海水的体积达 m3（海水密度用1.0×103kg/m3计算，
不考虑锚链对平台的作用）；
（4）每年的发电量相当于 kg天然气完全燃烧放出的热量（天然气的热值q取
4.4×107J/kg；
（5）海浮式风电平台基础设计方式除半潜式外还有单柱式（图乙）。两种方式相比较，你认为“半潜式”的一个明显优点是 。
【答案】（1）可；（2）65~80（在此范围内均可）；（3）1.1×104；（4）1.8×106；（5）
吃水深度较浅，适用海域范围较广。
【详解】（1）风能在短时间可以再次产生，属于可再生能源。
（2）由甲图可知，单个叶片长度比浮式基础上方圆筒状柱子稍短些，而圆柱子高83米，所以单
个叶片长度约为65~80m。
（3）“海油观澜号” 总质量达1.1×107kg，漂浮在海面上，根据漂浮条件可知,“海油观澜号”
受到的浮力为
F =G=1.1×107kg×10N/kg=1. 1×108N
浮
根据阿基米德原理可得，平台基础排开海水的体积为
F 1. 1×108N
V = 浮 = =1.1×104m3
排 ρ g 1. 0×103kg/m3×10N/kg
海水
（4）每年发电量将达为
W=2.2×107kW·h=2.2×107×3.6×106J=7.92×1013J
消耗天然气的质量为
Q W 7.92×1013J
m= = = =1.8×106kg
q q 4.4×107J/kg
（5）由乙图可知， “半潜式”海浮式风电平台基础吃水深度较浅，所以它的优点是适用海域范
围较广。
