6.2能源利用与环境污染 学科素养提升练-2021-2022学年高二上学期物理沪教版（2019）必修第三册（word 含答案）

6.2能源利用与环境污染 学科素养提升练（含解析）
一、选择题
1．如图所示，机械臂主要结构包括上臂、支柱和电机，上臂、支柱由同种材料制作。已知上臂长2m，重10kg，支柱高2.5m，重20kg，机械臂将15kg的A物体从如图所示位置缓慢提高2m，g=10m/s2，则电机消耗电能约为（　　）
A．300J B．400J C．500J D．600J
2．质量为的人，站立在电梯中的台秤表面，电梯向上运动的速度—时间图像如图所示，则下列分析正确的是（　　）
A．人的机械能守恒
B．人的机械能在减少
C．和台秤面对人的支持力做功相等
D．人的机械能增加量小于人的机械能增加量
3．日常生活中，处处有物理，下列分析正确的是（　　）
A．汽车关闭发动机后会停下来，说明物体的运动需要力来维持
B．自行车的飞轮上安装了滚动轴承是为了减小摩擦
C．跳高运动员能跳起是因为克服了重力
D．鸡蛋碰石头，鸡蛋碎了，说明鸡蛋受到的力大于石头受到的力
4．图为某城市车站的站台，为了有效地利用能量，进站和出站的轨道都与站台构成一缓坡，下列说法正确的是（ ）
A．出站时列车的动能转化为势能
B．出站时列车的重力做正功
C．进站时列车的势能转化为动能
D．进站时列车的重力做正功
5．下雨时，雨滴在空中先加速下降，后匀速下降；流星在空中坠落并发出明亮的光；双手搓动时手发烫。对这三个过程的描述，下列说法正确的是（　　）
A．都存在物体克服阻力做功 B．都是重力势能转化为内能
C．都是动能转化为其他形式的能 D．都是其他形式的能转化为机械能
6．不同的物理现象往往反映出相同的物理规律。下图所示现象中在能量转化方面的共同点是（　　）
A．物体的机械能转化为其他形式的能量
B．物体的动能全部转化为重力势能
C．其他形式的能量转化为物体的机械能
D．物体的重力势能转化为其他形式的能量
7．关于能量转化，以下说法中正确的是（　　）
A．对蓄电池充电时电能转化为化学能
B．用听音乐时电池把电能转化为化学能
C．太阳能电池把太阳能转化为化学能
D．光合作用把太阳能转化为内能
8．关于能量和能源，下列说法正确的是（　　）
A．自然界的能量在转化和转移的过程中，其总量在不断增加
B．自然界的能量在转化和转移的过程中，其总量在不断减少
C．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
D．能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用能源有限，故必须节约能源
9．一物块由O点下落，到A点时与直立于地面的轻弹簧接触，到B点时速度达到最大，到C点时速度减为零，然后被弹回。物块在运动过程中受到的空气阻力大小不变，弹簧始终在弹性限度内，则物块（　　）
A．从A下降到C的过程中，加速度先增大后减小
B．从A下降到C的过程中，物块与弹簧组成的系统机械能守恒
C．从C上升到B的过程中，动能先增大后减小
D．从C上升到B的过程中，系统的重力势能与弹性势能之和不断增加
10．自然界存在多种能为人类提供生活、生产所需能量的能源，在下列几组能源中，属于可再生能源的一组是（　　）
A．水能、石油、核燃料
B．风能、煤炭、天然气
C．煤炭、石油、天然气
D．风能、水能、太阳能
11．“嫦娥五号”作为我国登月计划中第三期工程的“主打星”，将于2017年左右在海南文昌卫星发射中心发射，登月后又从月球起飞，并以“跳跃式返回技术”成功返回地面，完成探月工程的重大跨越-带回月球样品，“跳跃式返回技术”是指航天器在关闭发电机后进入大气层，依靠大气升力再次冲出大气层，降低速度后再进入大气层．如图所示，虚线为大气层的边界．已知地球半径为R，d点距地心距离为r，地球表面重力加速度为g．则下列说法正确的是（　　）
A．“嫦娥五号”在b点处于完全失重状态
B．“嫦娥五号”在d点的加速度大小等于
C．“嫦娥五号”在a点和c点的速率相等
D．“嫦娥五号”在c点和e点的速率相等
12．据加拿大明报报道，在英国，中国女设计师郑黛子用一部诺基亚手机，设计出一款以可乐来发电的概念手机，手机设计的核心是一片生物电池，利用酵素把碳水化合物转化为电力。下列说法正确的是（　　）
A．“可乐手机”是将可乐的化学能转化为电能
B．“可乐手机”是将电能转化为水和氧气的化学能
C．在能量转化过程中，必须摇动手机，否则不发生转化
D．“可乐手机”虽然用到了可乐，但是工作过程直接利用了充电后的电能，不存在能量转化问题
13．下列关于能源耗散的说法正确的是（　　）
A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律
B．能量耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用
C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的
D．能量耗散导致能量品质的降低
14．在儿童乐园的蹦床项目中，小孩在两根弹性绳和弹性床的协助下实现上下弹跳，如图所示。某次蹦床活动中小孩静止时处于O点，当其弹跳到最高点A后下落可将蹦床压到最低点B，小孩可看成质点。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．从A点运动到O点，小孩重力势能的减少量大于动能的增加量
B．从O点运动到B点，小孩机械能的减少量等于蹦床弹性势能的增加量
C．从A点运动到B点，小孩机械能的减少量小于蹦床弹性势能的增加量
D．从B点返回到A点，小孩机械能的增加量大于蹦床弹性势能的减少量
15．下列有关功和能的叙述正确的是（　　）
A．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
B．合外力对物体做功为零，物体的机械能一定守恒
C．系统内只有重力和弹力做功时，系统的机械能一定守恒
D．体育课上，学生由下蹲屈腿状态跳离地面，地面对学生的支持力没有做功，是肌体内力做功，体内化学能转化为机械能和内能
二、解答题
16．如图甲所示，在圆形水池正上方，有一半径为r的圆形储水桶。水桶底部有多个水平小孔，小孔喷出的水在水池中的落点离水池中心的距离为R，水桶底部与水池水面之间的高度差是h。为了维持水桶水面的高度不变，用水泵通过细水管将洒落的水重新抽回到高度差为H的水桶上方。水泵由效率为η1的太阳能电池板供电，电池板与水平面之间的夹角为α，太阳光竖直向下照射（如图乙所示），太阳光垂直照射时单位时间、单位面积接受的能量为E0。水泵的效率为η2，水泵出水口单位时间流出水的质量为m0，流出水流的速度大小为v0（不计水在细水管和空气中运动时所受的阻力）。求：
（1）水从小孔喷出时的速度大小；
（2）水泵的输出功率；
（3）为了使水泵的工作能维持水面的高度不变，太阳能电池板面积的最小值S。
17．小华在游览了一落差近100m的大型瀑布景区后，赞叹大自然威力的同时想到，瀑布的水从高处落下，如果水在落到水潭时具有的重力势能80%转化为它的内能，则水的温度能升高多少？
参考答案
1．B
【详解】
机械臂将A物体从如图所示位置缓慢提高2m，需要克服物体的重力和机械臂的重力重力做功，机械臂的重心上升高度约为1m，则消耗的电能为
故选B。
2．D
【详解】
AB．该模型支持力做功等于机械能增加，支持力始终做正功，机械能增加，故AB错误；
C．根据牛顿第二定律，内
解得
内
内
解得
和支持力不等，位移相等，所以做功不同，故C错误；
D．内有
内有
故D正确。
故选D。
3．B
【详解】
A．汽车关闭发动机后先做减速运动，最后停下来，因为关闭发动机后汽车还会受到地面的摩擦力，而物体的运动不需要力来维持，所以A错误；
B．自行车的飞轮上安装了滚动轴承，滚动轴承内部受滚动摩擦力，滚动摩擦力要比滑动摩擦力小的多，所以这样做是为了减小摩擦，所以B正确；
C．跳高运动员能跳起的原因是由内部的化学能转化为最终的重力势能和动能，所以C错误；
D．鸡蛋碰石头，是鸡蛋与石头的相互作用，由牛顿第三定律可知，一对相互作用力大小相等，方向相反，所以D错误。
故选B。
4．B
【详解】
试题分析：在进站时，列车的高度升高了，重力做负功，把列车的动能转化成了列车的势能，当出站时，高度减小，重力做正功，又把列车的势能转化成了动能，所以B正确．
考点：动能和势能的相互转化
【名师点睛】当物体的高度升高时，物体的重力势能就会增加，动能就会减小，当高度减小时，物体的势能会转化为动能．
5．A
【详解】
三个过程都克服阻力做功；下雨时，雨滴在空中先加速下降，机械能转化为内能；流星在空中坠落并发出明亮的光是机械能转化为内能和光能；双手搓动时手发烫是机械能转化为内能，所以都是机械能转化为其他形式的能。
故选A。
6．A
【详解】
图中几种现象的共同特点是物体的机械能转化为其他形式的能量，A正确。
故选A。
7．A
【详解】
A．对电池充电时，消耗电能转化为电池的化学能；故A正确；
B．使用MP3时，电池把化学能转化为电能；故B错误；
C．太阳能电池把太阳能转化为电能；故C错误；
D．光合作用把太阳能转化为生物能，不是内能；故D错误；
故选A。
8．D
【详解】
AB．据能量守恒定律知,能量既不能凭空产生，也不可能凭空消失,只能从一种物体转移到另种物体，另一种形式转化为另一种形式，在转化或转移过程中能量的总量保持不变，故AB错误；
CD．虽然能量守恒，但存在能量耗散现象，无法把消耗的内能重新收集利用，所以必须节约能源，故C错误，D正确。
故选D。
9．C
【详解】
A．从A下降到B的过程中，物块的合力向下，合力逐渐减小，加速度逐渐减小，从B下降到C的过程中，重力小于空气阻力和弹力之和，物块的合力向上，随着弹力增大，合力逐渐增大，加速度增大，则加速度先减小后增大，故A错误；
B．从A下降到C的过程中，空气阻力对物块做功，则机械能不守恒，故B错误；
C．从C上升到B的过程中，物块受到重力、向下的空气阻力和弹簧向上的弹力，重力与空气阻力之和与弹簧的弹力大小相等的位置在CB之间，重力与空气阻力之和先小于弹簧的弹力大小，合力向上，物块加速，后重力与空气阻力之和大于弹簧的弹力大小，合力向下，物块减速，所以动能先增大后减小，故C正确；
D．对于物块和弹簧组成的系统，由于空气阻力做功，所以系统的机械能减小，即物块的动能、重力势能与弹性势能之和减小，从C上升到B的过程中，物块的动能先增大后减小，则系统的重力势能与弹性势能之和先减小，后来，不能确定，故D错误。
故选C。
10．D
【详解】
煤炭、石油、天然气属于不可再生能源，风能、水能、太阳能属于可再生能源，故选项D正确，ABC错误。
故选D。
11．D
【详解】
A．“嫦娥五号“沿abc轨迹做曲线运动，曲线运动的合力指向曲线弯曲的凹侧，即在b点合力向上，即加速度向上，因此“嫦娥五号“在b点处于超重状态，故A错误；
B．在d点，由万有引力提供向心力： ，“嫦娥五号”的加速度为：，根据万有引力等于重力：，联立可得：，故B错误；
C．嫦娥五号”从a点到c，万有引力不做功，由于阻力做功，则a点速率大于c点速率，故C错误；
D ．从c点到e点，没有空气阻力，机械能守恒，则c点速率和e点速率相等，故D正确。
故选D。
12．A
【详解】
ABD．“可乐手机”是将可乐的化学能转化为电能，对手机供电，故A正确，BD错误；
C．“可乐手机”是将可乐的化学能转化为电能，是利用化学反应，不需要摇动手机，故C错误。
故选A。
13．BCD
【详解】
AD．能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，选项A错误，选项D正确；
B．耗散的内能很难再被利用，选项B正确；
C．其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，选项C正确。
故选BCD。
14．AD
【详解】
A．从A点运动到O点，小孩的速度不断增大，根据能量转化和守恒定律可知，其重力势能的减少量等于增加的动能与弹性绳的弹性势能之和，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故A正确；
B．从O点运动到B点，小孩的速度不断减小，根据能量转化和守恒定律可知，小孩机械能减少量等于弹性绳、蹦床弹性势能增加量，故小孩机械能减少量大于蹦床弹性势能的增加量，故B错误；
C．从A点运动到B点，小孩机械能转化为弹性绳和蹦床的弹性势能，则知小孩机械能减少量大于蹦床弹性势能增加量，故C错误；
D．从B点返回到A点的过程中，弹性绳的弹性势能和蹦床的弹性势能转化为小孩的机械能，则知小孩机械能增加量大于蹦床弹性势能的减少量，故D正确。
故选AD。
15．CD
【详解】
A．做匀速运动的物体，其机械能不一定守恒，如匀速竖直下落的物体动能不变，重力势能减少，机械能不守恒，故A错误；
B．物体所受的合外力为零时，合力对物体做功为零，机械能不一定守恒，比如物体匀速上升时机械能增加，故B错误；
C．系统机械能守恒的条件是只有重力或弹簧弹力做功，故C正确；
D．学生由下蹲屈腿状态跳离地面，地面对学生的作用力没有位移，地面对学生的支持力没有做功，是肌体内力做功，体内消耗的化学能一部分转化为机械能，一部分会以散热的方式消耗，故D正确。
故选CD。
16．（1） ；（2）；（3）
【详解】
（1）水从小孔喷出时速度沿水平方向，只受重力作用，做平抛运动，设水喷出时的速度大小为v，有
水喷出的速度
（2）水泵做功，既改变水的势能，又改变水的动能。由功能关系得
功率
（3）考虑单位时间内的能量转化及利用效率，太阳能电池板接收太阳能的其中一部分转变成电能E1，电能通过水泵将其中的部分转变成水的势能与动能E2，有
解得最小面积
17．
【详解】
水的质量是m，故水所受的重力为
水下落100m，重力做的功
转化成的内能为
由得，水升高温度