第4节 能源与可持续发展
1．(多选)下列物理过程具有方向性的是( )
A．机械能向内能的转化过程
B．动能与重力势能的转化过程
C．热传递的过程
D．以上三种情况都具有方向性
解析：选AC.机械能可以自发地转化为内能，但内能不能自发地转化为机械能；动能与重力势能可以相互转化，不具有方向性；热量只能自发地从高温物体向低温物体传递，而不能自发地从低温物体向高温物体传递．故选项A、C正确．
2．能源利用的过程实质上是( )
A．能量的消失过程
B．能量的创造过程
C．能量的转化和转移过程
D．能量的转化、传递并且逐渐消失的过程
解析：选C.能源利用的过程是一个能量转移和转化的过程，在转移和转化的过程中能量守恒，所以选项C正确．
3．下列观点中，正确的是( )
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．根据能量守恒，能源是取之不尽、用之不竭的
C．能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响
D．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
解析：选C.任何机械的效率不可能达到100%，虽然能量是守恒的，但大多数能量的转化是不可逆的，能源的开发对生态环境会造成一定的危害，故选项C正确，A、B、D错误．
4．关于能量和能源，下列说法中正确的是( )
A．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少
C．能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性
D．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
解析：选B.自然界的总能量是守恒的，能量只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体，能量不可能被创造；在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少，能量耗散使能量的利用品质降低了；能量转化具有方向性，因此要节约能源，故B正确，A、C、D错误．
5．某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m＝3×103 kg.当它在水平路面上以v＝36 km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I＝50 A，电压U＝300 V．在此行驶状态下：
(1)求驱动电机的输入功率P电；
(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值(g取10 m/s2)；
(3)设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积．
(已知太阳辐射的总功率P0＝4×1026 W，太阳到地球的距离r＝1.5×1011 m，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%.)
解析：(1)驱动电机的输入功率P电＝IU＝1.5×104 W.
(2)在匀速行驶时P机＝0.9P电＝Fv＝fv
故f＝＝1.35×103 N
汽车所受阻力与车重之比＝0.045.
(3)当太阳光垂直电池板入射时，所需电池板的面积最小，设其为S，距太阳中心为r的球面面积S0＝4πr2.
若没有能量的损耗，太阳能电池板接收到的太阳能功率为P′，则＝
设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为P，则有
P＝(1－30%)P′
由于P电＝15%P，所以太阳能电池板的最小面积为
S＝＝≈101 m2.
答案：(1)1.5×104 W (2)0.045 (3)101 m2
