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光合
化学能
化学

电磁感应
太阳能(或风能、生物质能)
B
电能
无污染


熔化
吸热
解:
(1) $m=4000t=4×10^6kg$
$Q_{放}=mq_{煤}=4×10^6kg×3×10^7J/kg=1.2×10^{14}J$
(2) $W=Pt=5×10^5kW×20h=10^7kW· h$
(3) $W_{电}=10^7kW· h=3.6×10^{13}J$
$W_{总有用}=W_{电}+Q_{供热}=3.6×10^{13}J+3.4×10^{13}J=7×10^{13}J$
$\eta=\frac{W_{总有用}}{Q_{放}}×100\%=\frac{7×10^{13}J}{1.2×10^{14}J}×100\%\approx58.3\%$
(4) ① 使燃料燃烧得更充分(或“充分燃烧燃料”)
② 提高发电效率
③ 提高废气的能量利用率
【分析】
本题围绕能源转化和相关学科基础知识点展开,解题时需结合课本核心概念逐一分析:
1. 第(1)问:回忆绿色植物储存能量的生理过程,绿色植物通过光合作用将太阳能转化为自身的化学能储存,这是生物能源的能量来源;
2. 第(2)问:沼气的主要成分甲烷是化学物质,具有化学能,沼气发电是将沼气中的化学能转化为电能;
3. 第(3)问:水电站中水流的机械能推动发电机运转,最终转化为电能;发电机的工作原理是法拉第发现的电磁感应现象;可再生能源是能从自然界源源不断获取的能源,除水能外,太阳能、风能等都属于此类。
【解析】
(1) 绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存于体内,为生物能源提供能量,故第一空填“光合”,第二空填“化学能”;
(2) 沼气中的甲烷具有化学能,沼气发电过程是将沼气中的化学能转化为电能,因此此处填“化学”;
(3) 水电站工作时,水的机械能推动发电机转化为电能;发电机是根据法拉第发现的电磁感应现象制成的;常见的可再生能源还有太阳能(或风能、生物质能等)。
【答案】
(1) 光合;化学能
(2) 化学
(3) 电;电磁感应;太阳能(或风能、生物质能)
【知识点】
能量转化、光合作用、电磁感应现象
【点评】
本题考查能源与能量转化的基础知识点,涵盖生物、物理两门学科的核心概念,侧重对课本基础知识的记忆与应用,有助于学生梳理不同形式能量的转化路径,理解可再生能源的特点,题目贴近生活,难度较低。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先明确节能减排的核心是节约能源、减少二氧化碳等污染物排放,一般通过利用可再生能源、提升能源利用效率等方式实现。接着逐个分析选项:
1. A选项的太阳能光伏发电系统,利用可再生的太阳能发电,替代传统化石能源,能节约能源、减少碳排放,属于节能减排措施;
2. B选项中奥运村内车辆减速慢行,核心目的是保障交通安全,并非以节约能源、减少排放为主要目标,不属于节能减排措施;
3. C选项的太阳能集热器利用太阳能供应生活热水,减少了对传统加热能源的依赖,属于节能减排措施;
4. D选项的风力发电机利用风能发电,借助可再生能源替代传统化石能源,可节约能源、减少碳排放,属于节能减排措施。
综上可判断出不属于节能减排的选项。
【解析】
A选项:太阳能光伏发电系统将太阳能转化为电能,替代传统化石能源发电,能够节约能源、减少二氧化碳排放,属于节能减排措施。
B选项:奥运村内车辆减速慢行,主要是为了保障出行安全,该措施的核心目的并非节约能源或减少排放,不属于节能减排措施。
C选项:太阳能集热器利用太阳能加热水,降低了对煤炭、电力等传统能源的使用需求,属于节能减排措施。
D选项:风力发电机将风能转化为电能,用可再生能源替代传统化石能源,可节约能源、减少碳排放,属于节能减排措施。
因此,不属于节能减排的是B选项。
【答案】
B
【知识点】
节能减排概念、可再生能源应用
【点评】
本题考查对节能减排措施的理解,需准确把握节能减排的核心内涵,区分不同措施的主要目的,避免混淆看似相关但实际目标不同的选项,侧重基础概念的应用。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先分析太阳能电动车的能量转化:太阳能电动车通过太阳能电池板将太阳能转化为电能,为车辆提供动力;太阳能作为清洁能源,除了能源来源无限外,还具有无污染的显著优点。再看氢燃料电池汽车:氢燃料电池中,氢气与氧气发生化学反应产生电流,反应的生成物是水,水可循环利用制氢,实现零排放。结合这些知识点依次填入对应空格即可。
【解析】
1. 太阳能电动车依靠太阳能电池板将太阳能转化为电能,以此驱动车辆运行;
2. 太阳能是清洁能源,除了来源无限的特点外,还具备无污染的优势,不会对环境造成危害;
3. 氢燃料电池工作时,氢气和氧气发生化学反应,在产生电流的同时生成水,水可通过相关工艺再次制氢,实现可循环利用和零排放。
【答案】
电能;无污染;水
【知识点】
太阳能能量转化、氢燃料电池原理、清洁能源特性
【点评】
本题考查清洁能源的相关知识,紧密结合新能源应用热点,要求学生掌握太阳能、氢能的转化及应用特点,有助于学生树立环保与可持续发展的能源观念。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先理解冰蓄冷技术的核心逻辑:晚上处于用电低谷时,要制备可储存冷量的物质,结合“冰蓄冷”的技术名称,可知是制冰;白天需要给场馆降温,冰变成水的物态变化是熔化,而熔化过程需要吸收热量,能吸收场馆内的热量实现降温。我们需要结合物态变化的特点依次对应每个空进行填写。
【解析】
1. 第一个空:依据冰蓄冷技术的原理,晚上用电低谷时,用电制取冰,将冷量以冰的形式储存;
2. 第二个空:冰由固态变成液态的水,对应的物态变化是熔化;
3. 第三个空:熔化属于吸热过程,能够吸收场馆内的热量,从而达到降温效果。
【答案】
冰;熔化;吸热
【知识点】
熔化吸热
【点评】
本题结合上海世博会中国馆的冰蓄冷技术,考查物态变化中熔化吸热的原理,体现了物理知识在实际生活中的应用,帮助学生建立物理与生活的联系。
【难度系数】
0.8
【分析】
1. 第(1)问:要计算煤完全燃烧放出的热量,需利用热值公式$Q_{放}=mq$,先将煤的质量单位从吨换算为千克,再代入已知的热值数值进行计算。
2. 第(2)问:计算发电量,根据电功公式$W=Pt$,注意将功率单位调整为千瓦,时间用小时,这样计算结果直接为千瓦时。
3. 第(3)问:能量利用率是总有用能量与燃料完全燃烧放出总能量的比值,总有用能量包括发电的电能和供热的能量,先将电能单位换算为焦耳,再与供热能量相加,最后代入利用率公式计算。
4. 第(4)问:结合题目中煤燃烧更充分、废气供热的信息,从燃料燃烧充分性、发电效率、废气能量回收等角度思考提高利用率的方法。
【解析】
(1) 进行单位换算:$m=4000t=4×10^6kg$
根据热值公式$Q_{放}=mq_{煤}$,代入数据得:
$Q_{放}=4×10^6kg×3×10^7J/kg=1.2×10^{14}J$
(2) 根据电功公式$W=Pt$,代入$P=5×10^5kW$,$t=20h$得:
$W=5×10^5kW×20h=10^7kW·h$
(3) 先将电能换算为焦耳:$W_{电}=10^7kW·h=10^7×3.6×10^6J=3.6×10^{13}J$
计算总有用能量:
$W_{总有用}=W_{电}+Q_{供热}=3.6×10^{13}J+3.4×10^{13}J=7×10^{13}J$
代入能量利用率公式:
$\eta=\frac{W_{总有用}}{Q_{放}}×100\%=\frac{7×10^{13}J}{1.2×10^{14}J}×100\%\approx58.3\%$
(4) 提高能量利用率的方法:
① 使燃料燃烧得更充分(或“充分燃烧燃料”)
② 提高发电效率
③ 提高废气的能量利用率
【答案】
(1) $1.2×10^{14}J$
(2) $10^7kW·h$
(3) 约$58.3\%$
(4) ① 充分燃烧燃料;② 提高发电效率;③ 提高废气的能量利用率
【知识点】
热值公式应用、电功公式应用、能量利用率计算
【点评】
本题结合热电站的实际场景,综合考查了热值、电功和能量利用率的相关计算,重点考查单位换算能力和对能量综合利用的理解,注重理论联系实际。
【难度系数】
0.6