1.[淮安一模] 能源是人类一切物质生活、社会经济发展的基础，从古至今，人类对能量与能源的研究从未停止。下列对能量和能源的说法正确的是（）

A.能量转化效率可以提高，但不能达到100%
B.根据能量守恒定律，人们应大力研制永动机
C.我国物产丰富，能源充足，不存在能源危机
D.新能源的开发利用绝对安全且没有任何污染

1.A

2. 节能灯工作时几乎不发热，而一盏60 W的白炽灯工作时，热到烫手。一盏10 W节能灯的发光亮度与一盏60 W白炽灯的发光亮度相当，则60 W白炽灯的发光效率大约是（）

A.90%
B.83%
C.42%
D.17%

2.D 【点拨】节能灯正常工作时间 t 消耗的电能 W=Pt=10 W×t,白炽灯正常工作时间 t 消耗的电能 W'=P't=60 W×t,则 60 W 白炽灯的发光效率大约是 η=W/W'×100% = (10 W×t)/(60 W×t)×100%=17%。

3. 氢能利用是新能源利用的新潮流，是实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。如图所示的是某品牌氢能自行车，一次性充满0.03 kg氢气，能在3 h内匀速骑行60 km。骑行的速度是km/h，若车与骑行者总质量为70 kg，骑行时受到的阻力为总重的$\frac{1}{20}$。此次骑行过程中氢气的利用效率是。($q_{氢气}=1.4×10^8$ J/kg，g取10 N/kg)

3.20;50% 【点拨】骑行的速度 $v=\frac{s}{t}=\frac{60\ \mathrm{km}}{3\ \mathrm{h}}=20\ \mathrm{km/h}$。0.03 kg 氢气完全燃烧产生的热量 $Q_{\mathrm{放}}=mq_{\mathrm{氢气}}=0.03\ \mathrm{kg}×1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}=4.2×10^6\ \mathrm{J}$;骑行时受到的阻力 $f=\frac{1}{20}G=\frac{1}{20}mg=\frac{1}{20}×70\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=35\ \mathrm{N}$,由二力平衡的条件可知，匀速骑行时牵引力 $F=f=35\ \mathrm{N}$,氢能自行车牵引力所做的有用功 $W_{\mathrm{有用}}=Fs=35\ \mathrm{N}×60×10^3\ \mathrm{m}=2.1×10^6\ \mathrm{J}$;氢气的利用效率 $\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{2.1×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=50\%$。

4.[西安一模] 盐穴压缩空气储能是一种大规模储能发电技术的应用，其流程简化图如图所示。当用电低谷时，利用电能将空气抽取压缩到地下盐穴中，用电高峰时再释放压缩空气推动发电机发电。压缩空气储能电站分为“补燃式”和“非补燃式”两种。“非补燃式”是指储能电站利用回热技术将压缩空气时产生的热储存起来，在高峰发电时补给发电机发电；“补燃式”没有利用压缩空气时产生的内能，在高峰发电时需要燃烧燃料，辅助发电。
(1)用电低谷时，利用电网多余的电能压缩空气会“产生热”，这是通过的方式增加气体的内能。
(2)储存压缩空气的盐穴内，气体压强恒为$9×10^6\ \mathrm{Pa}$，则气体在$2\ \mathrm{m}^2$的表面上的压力是多少？
(3)在用电低谷期，电网向储能电站输入的电能叫“充电能量”；用电高峰期，储能电站向电网输出的电能叫“调峰电量”。某一个储能周期内，某“非补燃式”压缩空气储能电站的充电能量为$3×10^5\ \mathrm{kW·h}$，调峰电量为$1.8×10^5\ \mathrm{kW·h}$。则：
①该“非补燃式”压缩空气储能电站的整体能量转换效率$\eta$是多少？
②若某“补燃式”压缩空气储能电站同样需要完成充电能量为$3×10^5\ \mathrm{kW·h}$，调峰电量为$1.8×10^5\ \mathrm{kW·h}$的任务，需燃烧质量为$20\ \mathrm{t}$的标准煤辅助发电，标准煤的热值取$3×10^7\ \mathrm{J/kg}$，煤的辅助发电效率$\eta_1$为$36\%$。整个过程，该“补燃式”压缩空气储能电站通过盐穴的能量转换效率$\eta_2$为多大？

4.【解】(1)做功
(2)气体在 $2\ \mathrm{m}^2$ 的表面上的压力 $F = pS = 9×10^6\ \mathrm{Pa}×2\ \mathrm{m}^2=1.8×10^7\ \mathrm{N}$。
(3)①该“非补燃式”压缩空气储能电站的整体能量转换效率
$\eta=\frac{E_{\mathrm{输出}}}{E_{\mathrm{输入}}}×100\%=\frac{1.8×10^5\ \mathrm{kW· h}}{3×10^5\ \mathrm{kW· h}}×100\%=60\%$。
②燃烧 20 t 的标准煤获得的电能 $E' = \eta_1 Q' = \eta_1 mq=36\%×20×1\ 000\ \mathrm{kg}×3×10^7\ \mathrm{J/kg}=2.16×10^{11}\ \mathrm{J}=6×10^4\ \mathrm{kW· h}$，
通过盐穴的能量转换获得电能 $E_{\mathrm{输出}}'=1.8×10^5\ \mathrm{kW· h}-6×10^4\ \mathrm{kW· h}=1.2×10^5\ \mathrm{kW· h}$,该“补燃式”压缩空气储能电站通过盐穴的能量转换效率 $\eta_2=\frac{E_{\mathrm{输出}}'}{E_{\mathrm{输入}}}×100\%=\frac{1.2×10^5\ \mathrm{kW· h}}{3×10^5\ \mathrm{kW· h}}×100\%=40\%$。