初中物理人教版（2024）九年級全冊第3節(jié) 太陽能精品鞏固練習(xí)-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

1、太陽能及其利用
（1）太陽能是由太陽內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，來自太陽的輻射
能量；
（2）地球上幾乎所有的能源都來自太陽能（除：核能、地?zé)崮?、潮汐能）?br>（3）目前直接利用太陽能的途徑主要有兩種：一種是用集熱器把水等物質(zhì)加熱，例如太陽
能熱水器；另一種是用太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化成電能；
（4）優(yōu)點(diǎn)：十分巨大、供應(yīng)時間長、分布廣闊、獲取方便、安全、干凈、不污染環(huán)境；
（5）缺點(diǎn)：分散性廣、晝夜穩(wěn)定性差、可轉(zhuǎn)化率低。
2、太陽能的轉(zhuǎn)化
（1）光-熱能轉(zhuǎn)換
原理：利用太陽輻射加熱物體而獲得熱能。
應(yīng)用：太陽能熱水器、反射式太陽灶、高溫太陽爐、地膜、大棚、溫室；
（2）光-電轉(zhuǎn)換
原理：根據(jù)光電效應(yīng)，利用太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能；
應(yīng)用：為無電場所提供電池，包括移動電源和備用電源、太陽能日用電子產(chǎn)品。
3、太陽能熱水器中的熱量計(jì)算
（1）根據(jù)熱量的計(jì)算公式為Q=cm△t，計(jì)算出水溫度升高需吸收的熱量；
（2）太陽能熱水器所釋放的熱量=功率×?xí)r間；
4、太陽能的其他相關(guān)計(jì)算
太陽能電池板獲取的太陽能是總功，轉(zhuǎn)化為的電能是有用功。
【考點(diǎn)1 太陽能及其利用】
【典例1-1】（2023?新洲區(qū)模擬）關(guān)于太陽能及其利用，下列說法正確的是（）
A．太陽能來自于太陽內(nèi)部進(jìn)行的熱核反應(yīng)
B．太陽能是清潔的二次能源
C．太陽能是我們今天所用全部能量的源泉
D．太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
【答案】A
【分析】（1）太陽能來自于太陽內(nèi)部進(jìn)行的核聚變；
（2）太陽能是清潔能源，且能從自然界直接獲??；
（3）核能、潮汐能、地?zé)崮懿皇莵碜蕴柲埽?br>（4）太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。
【解答】解：A．太陽能來自于太陽內(nèi)部進(jìn)行的核聚變，即熱核反應(yīng)；故A正確；
B．太陽能是清潔能源，且能從自然界直接獲取，是一次能源，故B錯誤；
C．地球大多數(shù)能源來自太陽能，但核能、潮汐能、地?zé)崮懿皇莵碜蕴?，我們今天所用全部能量不是都源自太陽能，故C錯誤；
D．太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，故D錯誤。
故選：A。
【典例1-2】（2023?浠水縣校級二模）如圖所示是我國的天宮空間站?？臻g站所需的電能主要來源于太陽能帆板，太陽能帆板的基本原理是利用半導(dǎo)體材料（選填“半導(dǎo)體”“納米”或“超導(dǎo)”）硅和某些金屬的光電效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。
【答案】半導(dǎo)體；電。
【分析】太陽能帆板是利用半導(dǎo)體材料制成的，工作時將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。
【解答】解：空間站所需的電能主要來源于太陽能帆板，太陽能帆板的基本原理是利用半導(dǎo)體硅和某些金屬的光電效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。
故答案為：半導(dǎo)體；電。
【變式1-1】（2023?武漢模擬）下列有關(guān)能源的說法正確的是（）
A．化石能源、核能都是一次能源，也是不可再生能源
B．太陽能是太陽核心發(fā)生核聚變釋放的能量，是不可再生能源
C．風(fēng)能是太陽能的間接利用，是二次能源
D．水能能夠轉(zhuǎn)化為電能，利用電能就是利用水能
【答案】A
【分析】（1）一次能源是可以從自然界直接獲得的能源；不可再生能源是指一旦消耗，短時間內(nèi)無法再生的能源；
（2）不能從自然界直接獲得，而需要消耗其它能源才能獲得的能源，稱為二次能源；
（3）核聚變也稱為熱核反應(yīng)；
（4）水能能轉(zhuǎn)化為電能，電能是二次能源。
【解答】A、能在短時間內(nèi)得到補(bǔ)充的能源屬于可再生能源，不能在短時間內(nèi)得到補(bǔ)充的能源屬于不可再生能源，而核能、化石能源都屬于不可再生能源，化石能源、核能可以從自然界直接獲取，是一次能源，故A正確；
B、太陽能能在短時間內(nèi)得到補(bǔ)充，是可再生能源，故B錯誤；
C、風(fēng)能可以從自然界直接獲取，是一次能源，故C錯誤；
D、水能是一次能源，電能是二次能源，水能能夠轉(zhuǎn)化為電能，利用電能不是利用水能，故D錯誤。
故選：A。
【變式1-2】（2023?德惠市一模）2022年11月29日，搭載神舟十五號載人飛船的長征二號F遙十五運(yùn)載火箭發(fā)射成功。
（1）箭體上的攝像機(jī)拍攝的畫面通過電磁波傳回地面。
（2）神舟十五號飛船加速上升時，以飛船為參照物，大地是運(yùn)動的。
（3）運(yùn)載火箭的燃料燃燒時，質(zhì)量減小，熱值不變（選填“變大”，“變小”或“不變”）。
（4）神舟飛船進(jìn)入太空后，利用太陽能電池板供電把太陽能轉(zhuǎn)化為電能。
【答案】（1）電磁；（2）運(yùn)動；（3）不變；（4）電。
【分析】（1）電磁波可以傳遞信息和能量，而且電磁波能在真空中傳播；
（2）物體相對于參照物的位置發(fā)生了變化，則物體是運(yùn)動的；物體相對于參照物的位置沒有發(fā)生變化，則物體是靜止的；
（3）熱值是燃料本身的特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、放熱的多少以及是否充分燃燒無關(guān)；
（4）太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。
【解答】解：（1）由于電磁波可以傳遞信息，而且電磁波能在真空中傳播，所以箭體上的攝像機(jī)拍攝的畫面通過電磁波傳回地面的；
（2）神舟十五號飛船加速上升時，以飛船為參照物，大地的位置在不斷地發(fā)生變化，所以大地是運(yùn)動的；
（3）熱值是燃料本身的特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量無關(guān)，所以運(yùn)載火箭的燃料燃燒時，質(zhì)量減小，熱值不變；
（4）太陽能電池板供電把太陽能轉(zhuǎn)化為電能。
故答案為：（1）電磁；（2）運(yùn)動；（3）不變；（4）電。
【考點(diǎn)2 太陽能的轉(zhuǎn)化】
【典例2-1】（2023?濟(jì)南二模）如圖所示，太陽能電池（又稱光伏電池）利用太陽能轉(zhuǎn)化為（）
A．機(jī)械能B．內(nèi)能C．電能D．光能
【答案】C
【分析】光伏效應(yīng)是在太陽光的照射下半導(dǎo)體材料產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，此過程中把太陽能轉(zhuǎn)化為電能。
【解答】解：光伏效應(yīng)是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的過程，故C正確，ABD錯誤。
故選：C。
【典例2-2】（2023?梁溪區(qū)校級一模）小明用除顏色不同外，其他都相同的黑白兩張紙分別將兩個相同的瓶子包起來，再將質(zhì)量、初溫相同的水分別倒入兩個瓶中，然后將兩個瓶子放在太陽光下，過一段時間后，小明用溫度計(jì)測量了兩瓶中水的溫度，發(fā)現(xiàn)包有黑紙的瓶中水的溫度升高的較多。黑紙的吸熱性能比白紙的要好。兩瓶中的水是通過熱傳遞的方式使其內(nèi)能增加的。人類利用太陽能的方式除了和上述實(shí)驗(yàn)相同外，還有其他方式嗎？請舉一例：太陽能電池，該示例中將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。
【答案】吸熱；熱傳遞；太陽能電池；電。
【分析】（1）根據(jù)水的溫度的高低分析吸熱性的大?。?br>（2）改變物體內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞，熱傳遞過程是能量的轉(zhuǎn)移過程，而做功過程是能量的轉(zhuǎn)化過程。
（3）根據(jù)太陽能的應(yīng)用舉例。
【解答】解：（1）將兩個瓶子放在太陽光下，過一段時間后，用溫度計(jì)測量了兩瓶中水的溫度，發(fā)現(xiàn)包有黑紙的瓶中水的溫度升高得較多，說明包有黑紙的瓶中水吸收的熱量多，即黑紙的吸熱性能比白紙的要好；
（2）兩瓶中的水從陽光中吸收熱量，是通過熱傳遞的方式使其內(nèi)能增加的；
（3）上述是光熱轉(zhuǎn)換，還有光電轉(zhuǎn)換和光化轉(zhuǎn)換，比如太陽能電池板，將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。
故答案為：吸熱；熱傳遞；太陽能電池；電。
【變式2-1】（2023?南崗區(qū)模擬）生活中大部分能量來自太陽，各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化，下面四幅圖從電能的來源到利用，排列順序正確的是（）
A．①②③④B．③②④①C．②①③④D．①③④②
【答案】C
【分析】可以從自然界直接獲取的能源叫一次能源，不能從自然界直接獲取必須通過一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源，根據(jù)一次能源和二次能源概念和能量轉(zhuǎn)化的方向性進(jìn)行排列。
【解答】解：各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化，且能量的轉(zhuǎn)化是有方向的，地球上大多數(shù)能量都直接或間接來自于太陽能，植物通過光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化為自身的生物質(zhì)能，再經(jīng)過地殼變動在地質(zhì)作用下，最終形成煤炭，發(fā)電廠將煤炭的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，家用電器再將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，故四幅圖中能量的轉(zhuǎn)化順序?yàn)椋禾枴鷺淞帧l(fā)電廠→空調(diào)；即序號為②①③④，故C正確。
故選：C。
【變式2-2】（2023?柳州三模）我國首個多能互補(bǔ)綠色智慧綜合能源基地——隴東綜合能源基地即將投入使用，其發(fā)電方式主要有：白天風(fēng)小但陽光資源豐富，就以光伏發(fā)電為主，即太陽能轉(zhuǎn)化為電能；反之，則以風(fēng)力發(fā)電為主，即風(fēng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
【答案】太陽；機(jī)械。
【分析】光伏發(fā)電是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能；風(fēng)力發(fā)電是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
【解答】解：隴東綜合能源基地即將投入使用，其發(fā)電方式主要有：白天風(fēng)小但陽光資源豐富，就以光伏發(fā)電為主，即太陽能轉(zhuǎn)化為電能；反之，則以風(fēng)力發(fā)電為主，即風(fēng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
故答案為：太陽；機(jī)械。
【考點(diǎn)3 太陽能熱水器中的熱量計(jì)算】
【典例3-1】（2020?濟(jì)南）人類利用太陽能的實(shí)質(zhì)，是將太陽能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量供人們使用。使用太陽能熱水器時，將太陽能轉(zhuǎn)化為（）
A．內(nèi)能B．機(jī)械能C．電能D．化學(xué)能
【答案】A
【分析】人類利用太陽能的實(shí)質(zhì)，是將太陽能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。
【解答】解：太陽能熱水器是將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使熱水器內(nèi)的水溫度升高。
故選：A。
【典例3-2】（2023?唐山一模）如圖所示，樓頂上的太陽能集熱器為用戶提供熱水，這是將太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi) 能。太陽能是可再生（選填“可再生”或“不可再生”）能源。某型號太陽能集熱器水箱內(nèi)的水為150L，當(dāng)太陽照射一段時間后，水箱內(nèi)的水從20℃升高到40℃，則水吸收的熱量為 1.26×107 J。[水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）]。
【答案】內(nèi)；可再生；1.26×10?
【分析】（1）太陽能熱水器工作時將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
（2）太陽能屬于可再生能源。
（3）根據(jù)吸熱公式進(jìn)行計(jì)算。
【解答】解：樓頂上的太陽能集熱器為用戶提供熱水，這是將太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能。太陽能是可再生能源。
水的質(zhì)量為：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×150×10﹣3m3＝150kg。
水吸收的熱量為：kg×（40℃﹣20℃）＝1.26×107J。
故答案為：內(nèi)；可再生；1.26×10?。
【典例3-3】（2023?東昌府區(qū)二模）太陽能具有環(huán)保、可再生等優(yōu)點(diǎn)，某品牌太陽能熱水器在一天的有效照射時間內(nèi)，將熱水器中初溫為25℃的40L水升高到75℃。[水的密度為1.0×103kg/m3，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），天然氣的熱值q＝7.0×107J/m3]，求：
（1）在一天的有效照射時間內(nèi)，熱水器中的水吸收的熱量是多少？
（2）若改用天然氣爐灶來加熱這些水，假設(shè)天然氣放出的熱量的20%被水吸收，需要完全燃燒多少立方米的天然氣？
【答案】（1）熱水器中水吸收的熱量為8.4×106J；
（2）若改用天然氣爐灶來加熱這些水，假設(shè)天然氣放出的熱量的20%被水吸收，需要完全燃燒0.6立方米的天然氣。
【分析】（1）知道熱水器中水的體積，根據(jù)ρ＝求出熱水器中水的質(zhì)量；知道水的比熱、質(zhì)量、初溫和末溫，根據(jù)Q吸＝cm（t﹣t0）進(jìn)行計(jì)算水吸收的熱量；
（2）根據(jù)η＝×100%求出天然氣完全燃燒釋放的熱量，利用Q放＝mV求出需要完全燃燒天然氣的體積。
【解答】解：（1）熱水器中水的體積：V＝40L＝40dm3＝0.04m3，
由ρ＝可得，熱水器中水質(zhì)量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.04m3＝40kg；
熱水器中水吸收的熱量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×40kg×（75℃﹣25℃）＝8.4×106J；
（3）由η＝×100%可得，天然氣完全燃燒釋放的熱量：Q放＝＝4.2×107J，
由Q放＝mV可得，需要完全燃燒天然氣的體積：
V＝＝0.6m3。
答：（1）熱水器中水吸收的熱量為8.4×106J；
（2）若改用天然氣爐灶來加熱這些水，假設(shè)天然氣放出的熱量的20%被水吸收，需要完全燃燒0.6立方米的天然氣。
【變式3-1】（2022秋?江岸區(qū)校級月考）太陽能是人類優(yōu)先開發(fā)和利用的新能源之一，關(guān)于太陽能的利用，下列說法正確的是（）
A．甲圖中，綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
B．乙圖中，太陽能熱水器通過做功方式將太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能
C．丙圖中，太陽能交通信號燈將太陽能直接轉(zhuǎn)化為信號燈的光能
D．丁圖中，太陽能電池板向蓄電池充電時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
【答案】A
【分析】從能的轉(zhuǎn)化方向、轉(zhuǎn)化形式分析解答此題，總是減少的能量轉(zhuǎn)化為增加的能量。
【解答】解：A、綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A正確；
B、太陽能熱水器是通過熱傳遞方式改變水的內(nèi)能，故B錯誤；
C、太陽能信號燈先將太陽能先轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能，故C錯誤；
D、太陽能電池板向蓄電池充電時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故D錯誤。
故選：A。
【變式3-2】（2023?淮南一模）太陽能安全、清潔，太陽能熱水器被人們廣泛使用。如表所示，為某太陽能熱水器部分銘牌信息，假設(shè)裝滿水后經(jīng)過一天時間，水溫由20℃上升到60℃，則水吸收的熱量相當(dāng)于完全燃燒 0.6 m3的液化氣放出的熱量。已知水的密度為1.0×103kg/m3，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），液化氣的熱值為4.2×107J/m3。
【答案】0.6。
【分析】（1）利用密度公式可求水的質(zhì)量；
（2）利用Q吸＝cmΔt可求熱水器中水吸收的熱量；
（3）完全燃燒天然氣放出的熱量和水吸收的熱量相等，再由Q放＝qV即可求解。
【解答】解：150L水的質(zhì)量為：
m水＝ρV＝×1.0×103kg/m3×150L＝1.0×103kg/m3×0.15m3＝150kg；
水溫由20℃上升到60℃水吸收的熱量為：
Q吸＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg?℃）×150kg×（60℃﹣20℃）＝2.52×107J；
相當(dāng)于完全燃燒液化氣的質(zhì)量為：
m氣＝＝＝＝0.6m3；
故答案為：0.6。
【變式3-3】（2023?景德鎮(zhèn)模擬）某太陽能熱水器裝有100kg的冷水，經(jīng)過一天，水溫可以從25℃升高50℃[水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），
天然氣的熱值為8.4×107J/m3]，求：
（1）這些水吸收的熱量；
（2）若用燃?xì)庠顚⑦@些水加熱，達(dá)到同樣的效果需要消耗1.25m3燃?xì)?；則天然氣灶效率為多少？
【答案】（1）這些水吸收的熱量為2.1×107J；
（2）天然氣灶效率為20%。
【分析】（1）根據(jù)熱量的計(jì)算公式Q吸＝cmΔt可求出水吸收的熱量；
（2）利用Q放＝Vq求天然氣完全燃燒放出的熱量，利用η＝求天然氣灶效率。
【解答】解：（1）水吸收的熱量：，
（2）根據(jù)Q放＝Vq可得天然氣完全燃燒放出的熱量：Q放＝Vq＝1.25m3×8.4×107J/m3＝1.05×108J；
根據(jù)可得天然氣灶效率為：＝＝20%。
答：（1）這些水吸收的熱量為2.1×107J；
（2）天然氣灶效率為20%。
【考點(diǎn)4 太陽能的其他相關(guān)計(jì)算】
【典例4-1】家用太陽能熱水器的曬水箱內(nèi)有水40kg，曬水箱接收陽光垂直照射的面積始終是1.5m2，已知在地球表面，晴天時垂直于太陽光的表面接收到的熱輻射為1.26×103J/（m2?s），接收太陽能的效率為50%，散熱損失為20%，要使水溫上升18℃，需要時間為（）
A．3000sB．4000sC．5000sD．6000s
【答案】B
【分析】知道水的質(zhì)量、水的比熱容和水溫度的升高值，利用吸熱公式Q吸＝cmΔt求水吸收的熱量；
知道1s內(nèi)單位面積上接收到的熱量、接收陽光的面積、接受到的總熱量，利用Q吸＝1.26×103J/（m2?s）×S×t×η1×η2求加熱時間t。
【解答】解：水溫上升18℃需要吸收的熱量
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×40kg×18℃＝3.024×106J；
由于散熱損失為20%，則吸熱效率η2＝1﹣20%＝80%，
根據(jù)Q吸＝1.26×103J/（m2?s）×S×t×η1×（1﹣η2）可知：
需要的時間t＝＝＝4000s。
故選：B。
【典例4-2】（2023?臨川區(qū)校級一模）小明家新安裝了一臺容積為500L的太陽能熱水器，加滿水后，經(jīng)過4h陽光的照射，水溫有原來的20℃升高到40℃。則在這4h內(nèi)水吸收的熱量是 4.2×107J 。若這些熱量由效率為20%的火爐燃燒焦炭來提供，則需要燃燒 7 千克焦炭。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）；q焦炭＝3.0×107J/kg]
【答案】4.2×107 J；7。
【分析】根據(jù)密度公式的變形公式m＝ρV求水的質(zhì)量，利用熱量的計(jì)算公式Q＝cmΔt求水吸收的熱量；結(jié)合效率計(jì)算公式及根據(jù)燃料燃燒放熱的計(jì)算公式Q放＝mq的變形公式m＝求需要焦炭的質(zhì)量。
【解答】解：水的體積為：V＝500L＝0.5m3，
水的質(zhì)量為：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.5m3＝500kg，
水吸收的熱量為：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×500kg×（40℃﹣20℃）＝4.2×107J；
因η＝，所以焦炭燃燒放出的熱量為：
＝＝2.1×108J，
又根據(jù)Q放＝mq，故需要焦炭的質(zhì)量為：
m＝＝7kg。
故答案為：4.2×107 J；7。
【變式4-1】（2023?裕華區(qū)一模）目前太陽能已被人們廣泛利用。太陽能來自于太陽內(nèi)部的核聚變（選填“裂變”或“聚變”），太陽能屬于一次（選填“一次”“二次”）能源，利用太陽能的方式之一是用集熱器加熱，這是通過熱傳遞方式改變物體內(nèi)能的。某臺太陽能集熱器在天氣晴好時，一天可以吸收5.2×107J的熱量，這相當(dāng)于完全燃燒 1.3 m3的煤氣釋放的熱量。（q煤氣＝4.0×107J/m3）
【答案】聚變；一次能源；熱傳遞；1.3。
【分析】（1）太陽能是太陽內(nèi)部氫發(fā)生聚變反應(yīng)產(chǎn)生的；
（2）可以直接從自然界獲取的能源叫作一次能源，需要消耗一次能源才能獲取的能源叫作二次能源；
（3）改變內(nèi)能的方式：熱傳遞和做功，根據(jù)題意分析改變內(nèi)能的方式；
（4）根據(jù)Q＝qV可得V＝。
【解答】解：太陽能是我們可以從自然界中源源不斷獲取的能源，即太陽能屬于一次能源；
利用太陽能的方式之一是用集熱器加熱，這是通過熱傳遞方式改變物體的內(nèi)能的；
由Q＝qV可得相當(dāng)于完全燃燒的煤氣的體積：V＝＝＝1.3m3。
故答案為：聚變；一次能源；熱傳遞；1.3。
【變式4-2】（2023?姑蘇區(qū)校級二模）如圖是一種新型動力車。它上面的太陽能接收板的有效面積為8m2，天氣晴朗且接收板正對陽光時，每平方米面積上每秒鐘能接收到太陽輻射的能量為1000J，太陽能電池提供的電壓為120V，可供電動機(jī)正常工作的電流為10A。
（1）電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？
（2）若電動機(jī)正常工作時，將電能轉(zhuǎn)化機(jī)械能的轉(zhuǎn)化效率是80%，且該車沿水平路面勻速行駛時受到的阻力為150N，則該車勻速行駛的速度是多少？
（3）上述電動機(jī)正常工作42min，損耗的能量全部被初溫25℃、質(zhì)量6kg的水吸收，則水升高的溫度為多少？[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]。
【答案】（1）電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是15%；
（2）該車勻速行駛的速度是6.4m/s；
（3）水升高的溫度為24℃。
【分析】（1）利用W＝UIt求出電能，結(jié)合效率公式求出轉(zhuǎn)化率；
（2）根據(jù)效率公式求出轉(zhuǎn)化的機(jī)械能，再根據(jù)P＝求出電動機(jī)輸出功率，利用P＝＝＝Fv求出速度；
（3）利用W＝UIt計(jì)算出電動機(jī)正常工作42min消耗的能量，根據(jù)題意求出將電能轉(zhuǎn)化機(jī)械能時損耗的能量W損＝Q吸；利用Q吸＝cmΔt計(jì)算出水升高的溫度。
【解答】解：（1）太陽能電池1s輸出的電能為：
W＝UIt＝120V×10A×1s＝1200J；
太陽能電池板1s接收的能量為：
E＝1000J/（m2?s）×8m2×1s＝8000J；
電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為：
η＝＝＝15%；
（2）若電動機(jī)正常工作時，將電能轉(zhuǎn)化機(jī)械能的轉(zhuǎn)化效率是80%，則1s轉(zhuǎn)化的機(jī)械能為：
W機(jī)＝W?η＝1200J×80%＝960J；
電動機(jī)輸出功率為：
P＝＝＝960W；
因?yàn)樵撥囇厮铰访鎰蛩傩旭?，做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)P＝Fv，該車勻速行駛的速度為：
v＝＝＝6.4m/s；
（3）電動機(jī)正常工作42min消耗的電能為：
W′＝UIt′＝120V×10A×42×60s＝3.024×106J；
將電能轉(zhuǎn)化機(jī)械能時損耗的能量
W損＝（1﹣80%）W′＝20%×3.024×106J＝6.048×105J；
根據(jù)題意可知，損耗的能量全部被水吸收，由Q吸＝cmΔt可知，水升高的溫度為：
Δt＝＝＝＝24℃。
答：（1）電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是15%；
（2）該車勻速行駛的速度是6.4m/s；
（3）水升高的溫度為24℃。
一、選擇題。
1．（2023?碑林區(qū)校級模擬）太陽給人類帶來光明和溫暖，同時使地球產(chǎn)生日夜和季節(jié)交替，平衡地球氣候，為地球生命提供各種形式的能源。以下有關(guān)太陽認(rèn)識正確的是（）
A．太陽照射下大地內(nèi)能的增加是通過做功的方式實(shí)現(xiàn)的
B．地球上的主要能源都來自于太陽，太陽能是太陽內(nèi)部核裂變釋放的能量
C．太陽能屬于不可再生能源，使用太陽能綠色無污染
D．利用光電轉(zhuǎn)化的太陽能電池能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能
【答案】D
【分析】（1）改變內(nèi)能的方式包括做功和熱傳遞；
（2）太陽能是由太陽內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的；
（3）太陽能的優(yōu)點(diǎn)有：取之不盡、清潔能源、可再生能源、可轉(zhuǎn)變成電能、熱能等；
（4）太陽能電池是把太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
【解答】解：A、太陽照射下大地內(nèi)能的增加是通過熱傳遞的方式實(shí)現(xiàn)的，故A錯誤；
B、地球上的主要能源都來自于太陽，太陽能是太陽內(nèi)部核聚變釋放的能量，故B錯誤；
C、太陽能屬于可再生能源，使用太陽能綠色無污染，故C錯誤；
D、利用光電轉(zhuǎn)化的太陽能電池能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，故D正確。
故選：D。
2．（2023?金安區(qū)校級一模）航空航天涉及了許多物理知識，下列說法正確的是（）
A．衛(wèi)星的速度越大，慣性越大
B．地球同步衛(wèi)星在軌道運(yùn)行時受平衡力作用
C．衛(wèi)星與地面設(shè)備之間是利用超聲波傳遞信息
D．衛(wèi)星的太陽能電池板工作時將太陽能轉(zhuǎn)化成電能
【答案】D
【分析】（1）慣性是物體的固有屬性，它指的是物體能夠保持原來的運(yùn)動狀態(tài)的一種性質(zhì)，慣性大小與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大，跟物體是否受力、是否運(yùn)動、運(yùn)動速度等都沒有關(guān)系；
（2）物體運(yùn)動狀態(tài)的改變包括：①速度大小的改變；②運(yùn)動方向的改變；③速度大小和運(yùn)動方向都改變；
（3）電磁波可以傳遞信息，傳播不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播；
（4）太陽能電池板可以把太陽能轉(zhuǎn)化為電能。
【解答】解：A、物體的慣性只與物體的質(zhì)量有關(guān)，衛(wèi)星的質(zhì)量越大，慣性也就越大，與衛(wèi)星的速度無關(guān)，故A錯誤；
B、地球同步衛(wèi)星在軌道運(yùn)行時，其運(yùn)動方向不斷改變，處于非平衡狀態(tài)，受到的是非平衡力作用，故B錯誤；
C、超聲波傳播需要介質(zhì)，但太空中處于真空狀態(tài)，超聲波無法傳播；電磁波可以傳遞信息，傳播不需要介質(zhì)，衛(wèi)星與地面設(shè)備之間是利用電磁波傳遞信息，故C錯誤；
D、衛(wèi)星上的太陽能電池板工作時，將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，故D正確。
故選：D。
3．（2023春?鼓樓區(qū)期中）下列能源不是由太陽能轉(zhuǎn)化而成的是（）
A．風(fēng)能B．煤和石油C．潮汐能D．生物質(zhì)能
【答案】C
【分析】地球上很多能源都是間接來自太陽能。
【解答】解：除了地?zé)崮?、潮汐能和原子核能以外，地球上所有其他能源全部來自太陽能?br>故選：C。
4．（2023?徐州二模）地球上的絕大部分能量都直接或者間接來自于太陽能，但是也有部分能量與自太陽能無關(guān)。下列能量中與太陽能無關(guān)的是（）
A．核能潮汐能B．天然氣風(fēng)能
C．水能化石能源D．地?zé)崮? 水能
【答案】A
【分析】太陽能是很多能源的來源。
【解答】解：太陽能是人類的“能源之母”如風(fēng)能和水能；地?zé)崮苁堑貧?nèi)部運(yùn)動所產(chǎn)生的能量，核能分為核裂變和核聚變兩種方法產(chǎn)生的能量，與太陽能無關(guān)。
故選：A。
5．（2023?福田區(qū)模擬）《荀子?王制》中有一句箴言：“春耕、夏耘、秋收、冬藏，四者不失時，故五谷不絕”春種一粒粟，秋收萬顆子。一顆種子就是一個世界。下列說法正確的是（）
A．如圖所示，種子發(fā)芽屬于機(jī)械運(yùn)動
B．如圖所示，早晨葉子上的露珠，是水蒸氣凝華形成的
C．如圖所示，一顆果子的質(zhì)量大概10kg
D．如圖所示，稻谷成熟的過程是太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程
【答案】D
【分析】（1）機(jī)械運(yùn)動是物體相對于參照物位置的改變；
（2）物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)是液化；
（3）結(jié)合生活實(shí)際估測；
（4）利用太陽能的方法有光電轉(zhuǎn)換、光熱轉(zhuǎn)換和光化轉(zhuǎn)換。
【解答】解：A．種子發(fā)芽是生物運(yùn)動，不屬于機(jī)械運(yùn)動；故A錯誤；
B．早晨葉子上的露珠，是水蒸氣遇冷放熱液化形成的，故B錯誤；
C．一顆果子的質(zhì)量大概10g，故C錯誤；
D．稻谷成熟的過程靠光合作用生長的，因而是太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程，故D正確。
故選：D。
6．（2023?錫林浩特市二模）如圖所示，航天器都有很大的太陽能電池板，下列說法正確的是（）
A．太陽能是可再生能源
B．太陽能和電能都是一次能源
C．電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D．電池板的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)100%
【答案】A
【分析】（1）能夠短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充的能源是可再生能源。
（2）能夠從自然界中直接獲取的能源叫一次能源；需要消耗一次能源材料得到的能源叫二次能源。
（3）電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。
（4）電池板的能量轉(zhuǎn)化率不可能達(dá)到100%。
【解答】解：A、太陽能是可再生能源，故A正確；
B、太陽能是一次能源，電能是二次能源，故B錯誤；
C、電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，故C錯誤；
D、電池板的能量轉(zhuǎn)化率不可能達(dá)到100%，故D錯誤。
故選：A。
7．（2023?尉氏縣一模）（多選）近年來，我國在材料、信息和能源等領(lǐng)域取得了輝煌的成績，以下說法正確的是（）
A．月球車的零件應(yīng)使用熱脹冷縮較明顯的材料制作
B．北斗衛(wèi)星之間利用電磁波相互傳遞信息，實(shí)現(xiàn)星間鏈路
C．太陽能是可再生能源，它的能量來自于核裂變
D．垃圾分類有利于保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源
【答案】BD
【分析】（1）月球車的零件應(yīng)使用熱脹冷縮不明顯的材料制作；
（2）電磁波可以傳遞信息，并且可以在真空中傳播；
（3）能夠短時間內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充的是可再生能源，太陽的能量來源于氫核聚變；
（4）垃圾分類既能減輕污染，又能廢物利用。
【解答】解：A、月球車的零件若用熱脹冷縮明顯的材料制作，容易使月球車發(fā)生形變，損壞儀器，故A錯誤；
B、北斗衛(wèi)星之間就是利用電磁波相互傳遞信息的，實(shí)現(xiàn)星間鏈路，故B正確；
C、太陽能是可再生能源，它的能量來自于核聚變，故C錯誤；
D、垃圾分類后，有一部分垃圾可回收再利用，有一部分有害物質(zhì)可得到妥善處理，有助于減少環(huán)境污染和節(jié)約能源，故D正確。
故選：BD。
二、填空題。
8．（2023?隴縣模擬）2023年2月24日，由陜投商洛清潔能源有限公司投資建設(shè)的陜西省最大山地光伏電站——陜投商州區(qū)100MW光伏電站成功并網(wǎng)發(fā)電。該項(xiàng)目平均每年可為當(dāng)?shù)靥峁?.45億度綠色電能，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4.29萬噸，減排二氧化碳11.75萬噸，將有效改善商洛及周邊的電源條件。光伏電站發(fā)電時將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，具有分布廣闊、獲取方便、安全、干凈、不污染環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。
【答案】太陽；分布廣闊、獲取方便、安全、干凈、不污染環(huán)境。
【分析】光伏電站發(fā)電時將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，優(yōu)點(diǎn)是十分巨大、供應(yīng)時間長、分布廣闊、獲取方便、安全、干凈、不污染環(huán)境。
【解答】解：光伏電站是太陽能發(fā)電，發(fā)電時將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，具有分布廣闊、獲取方便、安全、干凈、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。
故答案為：太陽；分布廣闊、獲取方便、安全、干凈、不污染環(huán)境。
9．（2023?蔡甸區(qū)模擬）卡塔爾世界杯上呈現(xiàn)許多中國元素，其中的哈爾薩光伏電站就是中國電力建設(shè)集團(tuán)承建，為世界杯所有場館提供綠電，這些電能全部來自多哈以西約80公里荒漠中的200萬塊太陽能電池板。據(jù)查：1平方米的晶硅太陽能板的電功率為120瓦，每天發(fā)電時間8小時。太陽能電池板給蓄電池充電時，電能轉(zhuǎn)化化學(xué) 能；如果100m2的太陽能板發(fā)電一天的能量用燃燒天然氣來提供，需要 9.6 m3天然氣。（天然氣的熱值q＝3.6×107J/m3）
【答案】電；化學(xué)；9.6
【分析】（1）太陽能電池板給蓄電池充電時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。
（2）根據(jù)W＝Pt計(jì)算電能。
（2）根據(jù)熱值公式計(jì)算天然氣的體積。
【解答】解：太陽能電池板給蓄電池充電時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。
1平方米的晶硅太陽能板的電功率為120瓦，每天發(fā)電時間8小時，100m2的太陽能板發(fā)電一天的能量為：W＝Pt＝120W/m2×100m2×8h＝96kW?h＝96×3.6×106J。
如果100m2的太陽能板發(fā)電一天的能量用燃燒天然氣來提供，需要天然氣的體積為：。
故答案為：電；化學(xué)；9.6。
10．（2023?安徽模擬）如圖所示是小明家安裝的一臺壁掛式太陽能熱水器。該熱水器的加熱效率為40%，接收太陽能的總有效面積為2.5m2，1m2面積上每小時接收到的太陽能為2.52×106J。某天陽光照射該熱水器4h，接收的能量可以使80kg的水溫度升高 30 ℃。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
【答案】30。
【分析】已知1m2面積上1h接收到的太陽能平均為2.52×106J，則可以計(jì)算出熱水器2.5m2面積上4h接收的太陽能E；利用η＝可以計(jì)算出水吸收的熱量，再利用Q吸＝cmΔt可以計(jì)算出水溫的升高量。
【解答】解：該熱水器接收太陽能的總有效面積為2.5m2，4h可以接收的太陽能為E＝2.52×106J/（m2?h）×2.5m2×4h＝2.52×107J；
已知該熱水器加熱效率為40%，由η＝可得，80水吸收的熱量為Q吸＝ηQ＝40%×2.52×107J＝1.008×107J，
由Q吸＝cmΔt可得，水溫的升高量＝30℃。
故答案為：30。
11．（2023?連云港一模）如圖是一盞漂浮在水面的太陽能荷花燈。白天太陽能電池板給電池充電，晚上電池給LED燈照明供電。該燈的銘牌上標(biāo)有“6V 0.3W”字樣，白天工作時，太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能；晚上工作時，蓄電池放電，將化學(xué) 能轉(zhuǎn)化為電能供照明燈使用。此燈正常工作6小時消耗的電能為 6480 J。
【答案】太陽；化學(xué)；6480。
【分析】照明時，太陽能轉(zhuǎn)化成電能，電能再轉(zhuǎn)化成光能；不照明時，太陽能轉(zhuǎn)化成電能，電能再轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，儲存在蓄電池里；
已知功率和時間，由W＝Pt可算出消耗的電能。
【解答】解：白天工作時，光電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能；晚上工作時，蓄電池放電，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能供照明燈使用；
甲燈連續(xù)正常工作6小時消耗電能為W＝Pt＝0.3W×6×3600s＝6480J。
故答案為：太陽（光）；化學(xué)；6480。
三、計(jì)算題。
12．（2023?聊城二模）為了倡導(dǎo)低碳生活，太陽能熱水器被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代生活中?，F(xiàn)有一種太陽能、電能兩用熱水器，晴天時，它用太陽能加熱，能將接收的部分太陽能轉(zhuǎn)換為水的內(nèi)能，如果遇到雨天，可以用電加熱。[ρ水＝1.0×103kg∕m3，C水＝4.2×103J/（kg?℃），q焦炭＝3×107/kg]
（1）當(dāng)容量為100L的太陽能熱水器注滿水時，水溫從20℃上升到70℃，水吸收的熱量是多少？
（2）如果這些熱量由完全燃燒焦炭放出，需要燃燒多少kg的焦炭？
（3）若在水溫從20℃上升到70℃這段時間內(nèi)，獲得的太陽能是E太陽能＝5.25×107J，則該太陽能的效率是多少？
【答案】（1）當(dāng)容量為100L的太陽能熱水器注滿水時，水溫從20℃上升到70℃，水吸收的熱量是2.1×107J；
（2）如果這些熱量由完全燃燒焦炭放出，需要燃燒0.7kg的焦炭；
（3）該太陽能的效率是40%。
【分析】（1）利用密度公式求出水的質(zhì)量，再利用Q＝cmΔt求出吸收的熱量；
（2）根據(jù)Q＝mq求出需要的煤的質(zhì)量；
（3）利用效率公式求出效率。
【解答】解：（1）由ρ＝可得水的質(zhì)量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×100×10﹣3m3＝100kg，
水吸收的熱量為：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（70℃﹣20℃）＝2.1×107J；
（2）因?yàn)镼＝mq，Q吸＝Q放，則需要燃燒煤的質(zhì)量為：m＝＝＝0.7kg；
（3）太陽能的熱效率為：η＝×100%＝×100%＝40%。
答：（1）當(dāng)容量為100L的太陽能熱水器注滿水時，水溫從20℃上升到70℃，水吸收的熱量是2.1×107J；
（2）如果這些熱量由完全燃燒焦炭放出，需要燃燒0.7kg的焦炭；
（3）該太陽能的效率是40%。
13．（2023?高新區(qū)校級一模）小明家用鐵皮桶制作簡易太陽能熱水器替代燃燒木柴加熱水，小明觀測到某日密閉鐵皮桶裝滿水后，經(jīng)過一天的太陽光照射，水溫從20℃升高到60℃。已知鐵皮桶的容積為50L，求：[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
（1）當(dāng)日桶內(nèi)的水吸收的熱量；
（2）若用燃燒木柴加熱且木柴完全燃燒釋放熱量的28%被桶內(nèi)水吸收，則當(dāng)日使用該太陽能熱水器可節(jié)約木柴的質(zhì)量。（q水＝1.2×107J/kg）
【答案】（1）水吸收了8.4×106J的熱量；
（2）當(dāng)日使用該太陽能熱水器可節(jié)約2.5kg的木柴。
【分析】（1）知道水的體積，利用m＝ρV求水的質(zhì)量；又知道水的比熱容、初末溫，利用Q吸＝cmΔt求水吸收的熱量；
（2）由題知ηQ放＝Q吸，而Q放＝m木q木柴，據(jù)此求需要木材的質(zhì)量。
【解答】解：（1）鐵皮桶的容積，即水的體積：V＝50L＝0.05m3，
由ρ＝得水的質(zhì)量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.05m3＝50kg；
水吸收的熱量：
Q吸＝cmΔt
＝4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（60℃﹣20℃）
＝8.4×106J；
（2）由題知ηQ放＝Q吸，則Q放＝＝＝3×107J，
由Q放＝m木柴q木柴得節(jié)約木材的質(zhì)量：
m木柴＝＝＝2.5kg。
答：（1）水吸收了8.4×106J的熱量；
（2）當(dāng)日使用該太陽能熱水器可節(jié)約2.5kg的木柴。
14．（2023?無錫一模）利用太陽能電池在太陽光照射下發(fā)電叫光伏發(fā)電。某學(xué)校啟動了“光伏發(fā)電工程”，在教學(xué)樓頂安裝了總功率為25kW的光伏發(fā)電系統(tǒng)，如圖所示。
（1）若一天的有效光照時間按8h計(jì)算，該系統(tǒng)一天能發(fā)多少度電？
（2）這些能量相當(dāng)于完全燃燒多少m3的天然氣？天然氣的熱值q＝3.6×107J/m3。
（3）若學(xué)校教室的照明由光伏發(fā)電系統(tǒng)專設(shè)線路供電，光伏發(fā)電系統(tǒng)一天的發(fā)電量可供學(xué)校55個教室的護(hù)眼燈正常發(fā)光10h，每個教室統(tǒng)一裝有8盞額定功率為40W的護(hù)眼燈，求學(xué)校教室專設(shè)線路的供電效率？
【答案】（1）該系統(tǒng)一天能發(fā)200度電；
（2）這些能量相當(dāng)于完全燃燒20m3的天然氣；
（3）學(xué)校教室專設(shè)線路的供電效率為88%。
【分析】（1）根據(jù)W＝Pt計(jì)算一天的發(fā)電量。
（2）先算出發(fā)電量，再根據(jù)V＝計(jì)算燃燒天然氣體積。
（3）先算出學(xué)校的耗電總量，再根據(jù)效率公式計(jì)算供電效率。
【解答】解：（1）該系統(tǒng)一天能發(fā)電量為：
W＝Pt＝25kW×8h＝200kW?h；
（2）因?yàn)镼＝W＝200kW?h＝7.2×108J；
相當(dāng)于完全燃燒的天然氣的體積為：
V＝＝＝20m3；
（3）學(xué)校消耗的電能為：
W學(xué)＝55×8×0.04kW×10h＝176kW?h；
學(xué)校教室專設(shè)線路的供電效率：
η＝＝＝88%。
答：（1）該系統(tǒng)一天能發(fā)200度電；
（2）這些能量相當(dāng)于完全燃燒20m3的天然氣；
（3）學(xué)校教室專設(shè)線路的供電效率為88%。采光面積
容量
水箱尺寸
效率
支架材料
2.5m2
150L
①550m×1500mm
50%
鋅彩板
型號
EWH﹣80B
額定功率
1500W
額定電壓
220V
容量
100L
外型尺寸
842mm×463mm×415mm

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