情境6 碳达峰、碳中和
1.
[2022·湖北武汉2月调研]在碳中和的目标下，核电高效又清洁，具有很大的优势.2021年12月20日，国家科技重大专项的标志性工程之一——山东石岛湾高温气冷堆核电站示范工程首次并网发电(如图)，这是全球首个并网发电的第四代高温气冷堆核电项目．核电站铀
核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，核反应方程是235 92 U ＋10 n →144 56
Ba ＋8936 Kr ＋310 n ，已知铀核质量为m 1，钡核质量为m 2，氪核质量为m 3，中子质量为m 4，c 为光在真空中的速度，则发生一次该核反应释放的核能是( )
A ．12楼梯组合
(m 1－m 2－m 3－3m 4)c 2 B ．12
(m 1－m 2－m 3－2m 4)c 2 C ．(m 1－m 2－m 3－3m 4)c 2
D ．(m 1－m 2－m 3－2m 4)c 2
2.
[2022·四川遂宁二模]“碳中和”“低碳化”“绿奥运”是北京2022年冬奥会的几个标签．本次冬奥会运行超1 000辆氢能源汽车，是全球最大的一次燃料电池汽车示范．某款质量为M 的氢能源汽车(如图所示)在一次测试中，沿平直公路以恒定功率P 从静止启动做直线运动，行驶路程x 时恰好达到最大速度v m .已知该车所受阻力恒定．下列说法正确的是 ( )
A ．启动过程中，汽车做匀加速直线运动
B ．启动过程中，牵引力对汽车做的功为12
M v 2m C ．车速从0增至v m 的加速时间为M v 2m 2P ＋x v m
D ．车速为v m 2 时，汽车的加速度大小为2P M v m
超高压食品3.风能是一种可再生的清洁能源，风力发电是指把风的动能转化为电能，我国已经建成众多的风力发电场．某风力发电机的叶片转动时可形成半径为80 m 的圆面，某地区常年的平均风速是5.0 m/s ，空气的密度为1.29 kg/m 3.风速跟叶片转动的圆面垂直，假设该风力发 电机能将到达圆面内10%的空气的动能转化为电能，某风力发电场安装有20台上述风力发电机．已知标准煤的热值q ＝3.0×107 J/kg ，π取3.
(1)求1台风力发电机发电的功率．
透气盖(2)该风力发电场年(365天)发电量相当于燃烧多少千克标准煤所产生的热量？(保留2位有效数字)
情境6 碳达峰、碳中和
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1．解析：发生一次该核反应的质量亏损为Δm ＝（m 1＋m 4）－（m 2＋m 3＋3m 4）＝m 1－m 2－m 3－2m 4，由爱因斯坦质能方程可得发生一次该核反应释放的核能为ΔE ＝Δmc 2＝（m 1－m 2－m 3－2m 4）c 2，D 正确．
答案：D
2．解析：汽车以恒定功率P 启动，启动过程中，速度v 增大，根据P ＝F v 可知，牵引力F 减小，根据牛顿第二定律有F －f ＝Ma ，又阻力f 恒定，可知加速度a 减小，则汽车做
视觉检测
加速度逐渐减小的加速直线运动，故A 错误；由动能定理知W 牵－W f ＝12
M v 2m ，所以W 牵≠12
M v 2m ，故B 错误；根据题意，可知车速从0增至v m 的过程中，根据动能定理有Pt －fx ＝12 M v 2m ，联立解得该过程中车的加速时间t ＝x v m ＋M v 2m 2P ，故C 正确；车速为v m 2
时，汽车的牵引力为F 1＝P v m 2
＝2P v m
，根据牛顿第二定律有F 1－f ＝Ma 1，解得该时刻汽车的加速度大小为a 1＝P M v m
，故D 错误． 答案：C
3．解析：（1）Δt ＝1 s 内冲击1台风力发电机叶片转动形成圆面的空气体积V ＝S v Δt ＝πr 2v Δt ＝
9.6×104 m 3
Δt ＝1 s 内冲击每台风力发电机叶片转动形成圆面的空气动能
勒夫波E k ＝12 ρV v 2＝12
×1.29×9.6×104×52 J ≈1.5×106 J 1台风力发电机发电的功率P ＝ηE k Δt
＝1.5×105 W. （2）20台风力发电机发电的功率为P 总＝20P ＝20×1.5×105 W ＝3.0×106 W 年发电量约为E ＝P 总t ＝3.0×103×365×24 kW·h ＝2.6×107 kW·h 由E ＝qm ，1 kW·h ＝3.6×106 J
联立解得m ＝3.1×106 kg.
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