12.4 能源与可持续发展 同步课时作业训练—高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word版含答案）

2021-2022年高二物理必修3同步课时作业训练（人教版2019）
12.4
能源与可持续发展
一、单选题。本大题共10小题，每小题只有一个选项符合题意。
1．关于能量耗散，下列说法中正确的是（　　）
A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
B．能量耗散表明能量守恒定律具有一定的局限性
C．能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，因此，可利用的品质并未降低
D．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性
2．关于太阳能，以下说法中正确的是（
）
A．太阳能是一种常规能源，它清洁、安全、广泛被人类利用
B．太阳能是一种新能源，它容量巨大、使用前景广阔，人类仅刚刚开始开采和利用
C．太阳能是一种新能源，我们有着十分丰富的太阳能资源，它可以直接被人类利用
D．太阳能是一种非燃料能源，地球上一切能量都来源于太阳
3．下列对能量转化的描述正确的是（　　）
A．电暖器工作时，电能转化为动能
B．雨滴下落过程中，动能转化为重力势能
C．汽油发动机运转时，电能转化为化学能
D．水力发电机工作时，水的机械能转化为电能
4．动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行：第一阶段采用“再生刹车”技术，速度从250km/h减至90km/h，这期间停止动力供给，列车依靠惯性继续前行，并带动发电机发电；第二阶段采用机械刹车，速度从90km/h开始不断减小直至停止；关于列车进站过程中的能量转化，下列说法中正确的是（
）
A．第一阶段减小的动能全部转化为电能，即电能等于减小的动能
B．第一阶段减小的动能有一部分转化为电能，即电能小于减小的动能
C．第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能等于减小的动能
D．第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能大于减小的动能
5．在日常生活中，人们习惯于用几何相似性放大（或缩小）的倍数去得出推论，例如一个人身高了50％，做衣服用的布料也要多50％，但实际上这种计算方法是错误的，若物体的几何线度长为L，当L改变时，其他因素按怎样的规律变化？这类规律可称之为标度律，它们是由纲量关系决定的．在上例中，物体的表面积S=kL2，所以身高变为1.5倍，所用的布料变为1.52=2.25倍．以跳蚤为例：如果一只跳蚤的身长为2mm，质量为0.2g，往上跳的高度可达0.3m．可假设其体内能用来跳高的能量E∝L3（L为几何线度），在其平均密度不变的情况下，身长变为2m，则这只跳蚤往上跳的最大高度最接近（
）
A．0.3m
B．3m
C．30m
D．300m
6．电虽是人类的“好朋友”，但不遵守安全用电原则，也会被它伤害，下列做法符合安全用电原则的是（　　）
A．熔断器熔断后应立即更换
B．家用电器起火时应迅速用水扑灭
C．控制用电器的开关要接在火线与用电器之间
D．家中多个大功率用电器应接在同一插线板上使用
7．某偏远山区为了实现供电，自己修建了小型水利发电站。如图所示，若该发电站蓄水池平均每天蓄水的有效总库容量为，发电过程中上下水库平均水位差为。则下列说法正确的是（　　）
A．若每天发电，则能源利用效率约为35%
B．发电时下水库出水口的水流速度可达到
C．蓄水池中水的重力势能全部转化为电能，则每天能发电约
D．平均每天所发电能可供10户居民同时用电（每户电功率为）约
8．关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是（　　）
A．摩擦生热的过程是不可逆的
B．所有能量守恒的过程都是可逆的
C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
9．下列说法正确的是（　　）
A．汽车在平直公路上匀速行驶，能量守恒不用耗油
B．内能不能转化为动能
C．电动机工作时把电能全部转化为机械能
D．自然界中能的转化和转移是有方向性的
10．物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下，分别做匀速上升、加速上升和减速上升三种运动．在这三种情况下，物体机械能的变化情况是（　　）
A．匀速上升机械能不变，加速上升机械能增加，减速上升机械能减小
B．匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能减小
C．由于该拉力与重力大小的关系不明确，所以不能确定物体机械能的变化情况
D．三种情况中，物体的机械能均增加
二、多选题。本大题共3小题，每小题有一个选项或多个选项符合题意。
11．下列关于能量转化现象的说法中，正确的是（　　）
A．用太阳灶烧水是太阳能转化为内能
B．电灯发光是电能转化为光能
C．核电站发电是电能转化为内能
D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能
12．北京时间2016年5月15日，中国田径精英赛在奥林匹克文化广场举行，中国名将李玲以4米40的成绩摘得桂冠。如图所示表示李玲撑竿跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆、落地（未画出）。在这几个阶段中有关能量转化的情况，正确的是（　　）
A．助跑阶段，身体中的化学能转化为人和杆的动能
B．起跳时，人的动能和化学能转化为人和杆的势能
C．越过横杆后，人的重力势能转化为动能
D．落地后，人的能量消失了
13．关于“能量耗散”的下列说法中，正确的是（
）
A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散
B．能量在转化过程中变少的现象叫能量的耗散
C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量的数量并未减少，但是能量可利用的品质降低了
D．能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的
三、填空题。本大题共3小题。
14．能源是有限的
（1）能源：具有_______的容易利用的储能物质。
（2）能量耗散：使用的能源转化成内能分散在环境中不能_______起来驱动机器做功，这样的转化过程叫作“能量耗散”。
（3）能源的使用过程中虽然能的总量保持不变，但能量的品质下降了，_______减少了。
15．可持续发展
（1）可持续发展的核心：追求发展与______、______的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求．
（2）需要做好两方面：
①要大力提倡______；
②发展______能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的______能源．
16．我国自古有“昼涨称潮，夜涨称汐”的说法。潮汐主要是由太阳和月球对海水的引力造成的，以月球对海水的引力为主。
(1)世界两大观潮胜地，一处是亚马孙河北河口，另一处是我国的___________入海口。
(2)图中，a、b是某些潮汐发电示意图。涨潮时开闸门（图a），水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门，当落潮时，开闸放水发电（图b）。设海湾水库面积为5.0×108m2，平均潮差为3.0m，一天涨落潮两次，发电的平均能量转化率为10%，则一天内发电的平均功率约为（ρ水取1.0×103kg/m3，g取10m/s2）___________。
A．2.6×104kW
B．5.2×104kW
C．2.6×105kW
D．5.2×105kW
四、解答题。本大题共3小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程。
17．设计一个有关不可再生能源和可再生能源的表格，表格中应该包括：
(1)不可再生能源和可再生能源各三种；
(2)简要地说明每一种能源的利用方式；
18．三峡水力发电站是我国最大的水力发电站。三峡水库蓄水后，平均水位落差约为，水的流量约为。船只通航需要约的流量，其余流量可全部用来发电。水流冲击水轮机发电时，水流减少的机械能有转化为电能。
(1)按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多少？
(2)根据你对家庭生活用电的调查来估算，如果三峡电站全部用于城市生活用电，它可以满足多少个百万人口城市的生活用电？
19．某海湾面积为1.0×107m2，涨潮时水深20m，退潮时水深降至18m。现利用此海湾筑水坝建潮汐水力发电站，利用涨潮（如图所示）和落潮过程中进出海湾的潮水推动水轮发电机组发电。若重力势能转化为电能的效率是10%，每天有两次涨潮，取海水密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度g=10m/s2，求该发电站一天能发出多少电能。
参考答案
1．D
【解析】A．根据能量守恒定律，能量的总量是保持不变的，故A错误；
B．能量守恒定律是普遍适用的定律，不存在局限性，故B错误；
C．能量耗散的本质是可利用的能量在数量上减少了，故C错误；
D．能量耗散说明能量的转化具有方向性，从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性，故D正确。
故选D。
2．B
【解析】太阳能是一种新能源，它容量巨大、使用前景广阔，人类仅刚刚开始开采和利用，太阳能并非直接被人类利用，而是间接利用，转化成电能等其他形式能，地球上并非一切能量均来源太阳，如核能。
故选B。
3．D
【解析】A．电暖器工作时，电能转化为内能，故A错误；
B．雨滴下落过程中，重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能，故B错误；
C．汽油发动机运转时，化学能转化为机械能，故C错误；
D．水力发电机工作时，水的机械能转化为电能，故D正确；
故选D。
4．B
【解析】第一阶段减速过程中，由于速度变小，所以动能变小，由于继续行驶并带动发电机发电，故将一部分动能转化为电能．减小的动能有一部分转化为电能，即电能小于减小的动能，A错误B正确；第二阶段减小的动能有一部分转化为内能，有一部分转化成了电能，所以内能小于减小的动能，故CD错误．
5．A
【解析】由题意知，依据能量的转换和守恒，跳蚤上升过程中：，
可得：，k是常数，由于不变，所以高度h不变，故A正确，BCD错误．
6．C
【解析】A．熔断器熔断后，应先找出原因再更换，A错误；
B．家用电器起火时，应先切断电源再救火，不能用水去灭火，而要用盖土、盖沙的方法灭火，B错误；
C．开关必须接在火线与用电器之间，这样在断开开关时，能“切断”火线，用电器不会带电，C正确；
D．家中多个大功率用电器不能同时接在同一插线板上使用，否则会因电路中电流的过大而引起火灾，D错误。
故选C。
7．C
【解析】A．蓄水池中能用于发电的水的重力势能为
则能源利用效率
A错误；
B．若没有任何阻力，由机械能守恒得
得
由题知，水流下的过程中受到阻力，所以发电时流入下水库的水流速度小于，故B错误；
C．蓄水池中能用于发电的水的重力势能全部转化为电能，则每天能发电约
故C正确；
D．若重力势能全部转化为电能，平均每天所发电能可供10户居民同时用电时间
由于效率不可能达到100%，可供给10户居民用电时间小于，D错误；
故选C。
8．A
【解析】A．摩擦过程会自发地产生热量，但热量不能自发地产生摩擦，所以摩擦生热的过程是不可逆的，A正确；
B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，B错误；
C．热传递存在方向性的含义是指热量可以自发地从高温物体传递到低温物体，而不能自发地从低温物体传递到高温物体，但若有其他影响也可以将热量从低温物体传递到高温物体，空调机制冷时必须通过压缩机做功才能实现热量从低温物体传递到高温物体，因此热传递仍然存在方向性，C错误；
D．能量的转化过程尽管符合能量守恒定律，但能量在利用的过程中产生能量耗散，所以会发生能源危机，D错误。
故选A。
9．D
【解析】A．汽车运动中动能不变，机械能不变，但是克服阻力做功消耗能量，所以要不断耗油，故A错误；
B．内能可以转化成动能，只是不能全部转化为动能，故B错误；
C．电动机工作时一部分能量转化为内能，故电能不能全部转化为机械能，故C错误；
D．能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有方向性．选项D正确。
故选D。
10．D
【解析】无论物体怎样向上运动，拉力都做正功，物体的机械能均增加，故ABC错误，D正确。
故选D。
11．AB
【解析】A．用太阳灶烧水是太阳能转化为内能；A正确；
B．电灯发光是消耗电能，转化为光能；B正确；
C．核电站发电是核能转化为电能；C错误；
D．生石灰放入凉水中，水温升高是化学能转化为内能。D错误。
故选AB。
12．ABC
【解析】ABC．李玲在助跑、撑竿起跳、越横杆下落的几个过程中，能量的转化分别为化学能转化为动能，化学能和动能转化为势能，重力势能转化为动能，故ABC正确；
D．人落地后，人的重力势能会使地面发生形变及温度升高，即人的能量并没有消失，故D错误。
故选ABC。
13．AC
【解析】能量耗散的过程中能量向品质低的大气内能转变，但是总的能量是守恒的，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，但有方向性，机械能转化为内能后，我们无法将它们收集起来重新利用；故AC正确，BD错误；
故选AC。
14．高品质
自动聚集
能源
【解析】略
15．资源
环境
节约能源
可再生
清洁
【解析】略
16．钱塘江
B
【解析】(1)钱塘江是世界著名的观潮胜地，有“八月十八潮，壮观天下无”的说法。
(2)发电时水减少的势能
ΔEp=mgΔh=ρ水ShgΔh
其中
Δh=
一天发电两次，转化成的电能
E=2ΔEp×10%，P=
代入数值得
P=5.2×104kW
故选B。
17．见解析
【解析】不可再生能源
可再生能源
名称
用途
名称
用途
天然气
燃料
太阳能
太阳能发电或者太阳能热水器
石油
工业燃料和原料
水能
发电
煤
燃料
风能
发电
18．(1)；(2)20个
【解析】(1)单位时间内用来发电的水的质量是
则单位时间内转化成的电能即发电功率为
(2)三口之家一月大约用电200度，所以一个百万人口的城市一个月用电大约
一个月三峡发电站发出的总电能为
可以满足城市数目为
个
19．
【解析】一次发电的水的质量为
水的重力势能的减小量为
一天发电产生的电能为