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1、命题探究素养发展学以致用能量守恒与功能关系STSE问题新高考的命题导向要求考生在学习高中物理时要注重理论联系实际,注意物理与生产、生活及科技发展的联系,关注物理学的技术在社会中的应用,培养社会参与意识和社会责任感,完成从“解题”向“解决问题”思路的转变.应用示例例1 2021浙江1月选考 一辆汽车在水平高速公路上以80 km/h的速度匀速行驶,其1 s内能量分配情况如图所示.则汽车()A.发动机的输出功率为70 kWB.每1 s消耗的燃料最终转化成的内能是5.7104 JC.每1 s消耗的燃料最终转化成的内能是6.9104 JD.每1 s消耗的燃料最终转化成的内能是7.0104 JC解析 每秒
2、钟来自燃料的能量为7.0104 J,说明输入总功率为70 kW,其中发动机输入总功率为69 kW,根据示意图,除了燃料蒸发带走1000 J之外,根据能量守恒定律,剩余能量均转化为内能,因此选项A、B、D错误,选项C正确.例2 2022人大附中月考 某小组在试验汽车模型,该模型以蓄电池为驱动能源,驱动电机能够将输入功率的90%转化为牵引汽车模型前进的机械功率.该模型的总质量m=30 kg,当它在水平路面上以v=18 km/h的速度匀速行驶时,驱动电机的输入电流I=5 A,电压U=30 V.某地区地表的平均日照辐射度约为480 W/m2,若以太阳能为该模型的蓄电池供电,已知能量转化效率约为15%,
3、汽车受到太阳照射面积约为1 m2.以下说法正确的是()A.该模型以v=18 km/h的速度匀速行驶时,所受的阻力大小为30 NB.该模型以v=18 km/h的速度匀速行驶时,驱动电机的机械功率为150 WC.该模型若由太阳能直接供电,能以速度v=18 km/h正常行驶D.若该地一天的有效日照时间为8小时,充电一天可供该模型以速度v=18 km/h行驶约69.1 kmD例3 (多选)2021宜昌一中期末 如图所示,新安江水库发电站是我国最早自行设计建设的水电站,水库年径流量113亿立方米,年发电量为18.6亿千瓦时,上下游高度差约为73 m,里面装有九台水电机组,装机总容量(即九台机组一起工作时
4、的功率)为662.5兆瓦(1兆=1106),只有在用电高峰期才会开启九台机组.设每户人家平均每月用电为200度,我们平时所说的一度电即为1千瓦时的电能,重力加速度g取10 m/s2.根据以上信息,以下分析正确的是()A.一度电的能量约为10立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能B.新安江水力发电站可以为7.75105户家庭供电C.一年平均开启的水电机组约3台D.水电站是将水的机械能转化为电能,该发电站的转化效率约为32%BC题组演练1.为了更好地利用自然资源,某地区利用风力发电为当地生活生产提供电能,如图所示.已知该地区的风速约为10 m/s,空气的密度约为1.3 kg/m3.若使风力发电机
5、转动的风通过的截面积约为400 m2,且风能的25%可转化为电能,则发电功率约为()A.6.5104 W B.1.3105 WC.2.6105 W D.1.04106 WA2.太阳能光伏发电是一种新型清洁能源.如图所示,是装在农家屋顶上的12块多晶硅太阳能电池板,每块尺寸:长1634 mm、宽990 mm.晴天时,电池板每平方米每分钟接收到的太阳辐射能约为6104 J,电池板的光电转化效率约为15%,平均每天等效日照时间为4 h,则1年可发电约()A.1.4108 J B.1.7109 JC.1.51010 J D.1.01011 JC解析 每年太阳能电池板吸收的太阳能转化为电能的大小为W总=SW0t总=1.6340.99012610415%460365 J=1.51010 J,故C正确.A