12.4能源与可持续发展 练习（word版含答案）

人教版必修第三册 12.4 能源与可持续发展
一、单选题
1．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是 （　　）
A．在自然界中不是所有能量都能利用
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的
C．物体发生热传递时，热传递的方向从高温物体到低温物体
D．物体发生热传递时，热传递的方向从内能多的物体到内能少的物体。
2．如图所示，电动小车沿斜面从A匀速运动到B，则在运动过程中（　　）
A．动能减少，势能增加 B．动能不变，势能增加
C．动能减少，势能不变 D．动能不变，势能减少
3．下列关于能量耗散的说法中不正确的是（　　）
A．能量耗散导致能量品质的降低
B．能量耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用
C．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律
D．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的
4．关于能源的开发和利用，下列说法错误的是（　　）
A．能源是有限的，无节制地利用常规能源，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒，能源应该是取之不尽，用之不竭的，所以不需要节约能源
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．不断开发新能源，是缓解能源危机，加强环境保护的重要途径
5．下列对理想斜面实验的理解正确的是（　　）
A．只有在两理想斜面的倾角合适的时候，无初速度下滑的小球才能升高到同样的高度
B．小球从倾角较大的理想斜面无初速度下滑到倾角较小的理想斜面上时，升高的高度可能更高
C．小球从倾角较小的理想斜面无初速度下滑到倾角较大的理想斜面上时，升高的高度可能降低
D．小球从理想斜面的一定高度下滑，假想另一理想斜面的倾角为，则小球将沿该理想斜面一直运动下去
6．下列说法不正确的是（　　）
A．干电池把电能转化为化学能
B．充电时蓄电池把电能转化为化学能
C．太阳能电池充电时把太阳能转化为电能
D．光合作用把太阳能转化为化学能
7．下列说法正确的是（　　）
A．根据能量守恒定律，节约能源是没有必要的
B．只有密封的金属容器才能实现静电屏蔽
C．用手搓新塑料袋袋口，塑料袋更容易打开，是因为摩擦起电现象
D．对于常用的干电池，体积越大，它的电动势也越大
8．2013年6月20日，神舟十号女航天员王亚平在天宫一号开展基础物理实验，为全国青少年进行太空授课。有同学设想在“天宫一号”飞行器中利用下列装置进行高中物理实验，你认为可行的是（　　）
A．如图a用弹簧秤验证力的平行四边形定则
B．如图b探究小车速度随时间变化的规律
C．如图c用自由落体运动验证机械能守恒定律
D．如图d用悬挂小球碰撞验证动量守恒定律
9．如图所示是我国某风能发电基地，全球可利用的风能为2×107 MW（1 MW＝106 W），比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，我国风能资源总储量约1.6×105 MW 。2012年7月4日装机容量达到2 240万千瓦的三峡水电站，已成为全世界最大的水力发电站和清洁能源生产基地。下列说法正确的是（　　）
A．风力发电是把风的内能转化为电能
B．我国风能资源总储量约为7个三峡水电站的装机容量
C．风力发电过程违反能量守恒定律
D．水能和风能都是清洁能源且都是不可再生能源
10．质量为m的球从高处由静止开始下落，已知球所受的空气阻力与速度大小成正比。下列图像分别描述了球下落过程中加速度a、速度v随时间的变化关系和动能Ek、机械能E随下落位移h的变化关系可能正确的是：
A． B．
C． D．
11．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
12．一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出。对于这一过程，下列说法正确的是（　　）
A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能
B．子弹减少的动能等于木块增加的动能和子弹增加的内能
C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和
D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和
13．某地区的风速为14m/s，空气的密度为1.3kg/m3。若通过截面积为400m2的风能全部用于使风力发电机转动，且风能的20%转化为电能，则发电功率约为（　　）
A．97kW B．143kW C．210kW D．269kW
14．物体沿斜坡匀速滑下，在这个过程中正确的说法是（　　）
A．物体的机械能守恒 B．动能的增加量等于势能的减少量
C．机械能转化为内能，总能量守恒 D．内能转化为机械能，总能量守恒
15．如图，某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为20m的圆面。某时间内该地区的风速是6.0m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为1.2kg/m3，假如这个风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能，则此风力发电机发电的功率约为（　　）
A．2.7kW B．16.3kW C．27kW D．163kW
二、填空题
16．能量的形式∶机械能、_____、光能、电能、化学能和_____等。
17．在墙壁与外界无热传递的封闭房间里，夏天为了降低温度，同时打开电冰箱和电风扇，用电器工作较长时间后，房内的气温将_______，这是因为__________________________________________.
18．能以多种形式存在于自然界，每一种形式的能对应于一种运动形式.机械运动对应的是_______；分子热运动对应的是_______；跟其他运动形式对应的还有_______、_______、_______、_______等.各种形式的能是可以互相_______的.
三、解答题
19．下列各物体或人具有哪些形式的能量。
（1）被拉长的橡皮筋
（2）被拦河坝挡住的河水
（3）正在空中下落的伞兵
（4）在路上行走的人
（5）被拧紧的钟表发条
（6）被抽水机抽到高处的水
20．如图所示，一质量M=0.2kg的长木板静止在光滑的水平地面上，另一质量m=0.2kg的小滑块，以v0=1.2m/s的速度从长木板的左端滑上长木板。已知小滑块与长木板间的动摩擦因数μ1=0.4，g=10m/s2，问：
(1)经过多少时间小滑块与长木板速度相等？
(2)从小滑块滑上长木板，到小滑块与长木板相对静止，小滑块运动的距离为多少？（滑块始终没有滑离长木板）
(3)整个过程中产生的热量为多少？
21．北京奥运会女子蹦床决赛中，中国小将何雯娜表现突出，以总分37.80分的成绩为中国蹦床队夺得首枚奥运会金牌。在比赛中，如果她受到蹦床对她的弹力的变化规律如图所示。试分析该同学在段时间内弹性势能、重力势能怎样变化？段时间内又如何变化？
22．如图，在竖直平面内，半径R=0.5m的光滑圆弧轨道ABC与粗糙的足够长斜面CD相切于C点，CD与水平面的夹角θ=37°，B是轨道最低点，其最大承受力Fm=21N，过A点的切线沿竖直方向。现有一质量m=0.1kg的小物块，从A点正上方的P点由静止落下。已知物块与斜面之间的动摩擦因数μ=0.5.取sin37°=0.6.co37°=0.8，g=10m/s2，不计空气阻力。
(1)为保证轨道不会被破坏，求P、A间的最大高度差H及物块能沿斜面上滑的最大距离L；
(2)若P、A间的高度差h=3.6m，求系统最终因摩擦所产生的总热量Q。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．在自然界中不是所有能量都能利用，例如雷电带来的能量，还不能被人类所利用，故A正确；
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的，例如利用核能来发电，一旦核泄漏造程度的后果将不堪想象，故B正确；
CD．物体发生热传递时，热传递的方向从高温物体到低温物体，而不一定是从内能多的物体到内能少的物体，选项C正确，D错误。
此题选择不正确的选项，故选D。
2．B
【详解】
小车沿斜面从A点运动到B点，位置升高，势能增加；小车沿斜面匀速运动，速度大小不变，故小车的动能不变，故B正确，ACD错误。
故选B。
3．C
【详解】
A．能量耗散是能量在转化过程中有一部分以内能的方式被周围环境吸收，使得能量品质降低，故A正确；
B．通过能量耗散，耗散在环境中的内能无法被人类再利用，故B正确；
C．能量耗散是能量在转化过程中有一部分以内能的方式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，故C错误；
D．各种形式的能量在一定条件下向内能转化时是能够自动全额发生的，故D正确。
本题选不正确的，故选C。
4．B
【详解】
AB．能源是有限的，不能无节制地利用常规能源，因为常规能源都是短期内不可再生的，故肆意开采是一种盲目的短期行为，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意；
C．能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响，不计后果的开发能源是不可取的，故C正确，不符合题意；
D．新能源是缓解能源危机的趋势，应是清洁能源的代表。能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响，故D正确，不符合题意。
故选B。
5．D
【详解】
ABC．理想斜面是阻力不计的斜面，因此无论两边的斜面的倾角关系如何，无初速度下滑的小球一定能升高到与释放点相同高度的另一斜面上，故ABC错误；
D．当斜面的傾角减小到接近 时，小球仍欲在斜面上上升到同样高度，D选项中的设想是合理的，故D正确。
故选D。
6．A
【详解】
A．干电池是化学电池，将化学能转化为电能，故A错误；
B．蓄电池充电时，将电能转化为化学能，故B正确；
C．太阳能电池板吸收太阳能，将太阳能转化成电能利用，故C正确；
D．光合作用把太阳能转化为化学能，故D正确。
本题选不正确的，故选A。
7．C
【详解】
A．由于能源耗散，所以节约能源是有必要的，故A错误；
B．实现静电屏蔽不一定要密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用，故B错误；
C．用手搓新塑料袋袋口，会产生摩擦起电现象，塑料袋带同种电荷，互相排斥，所以更容易打开，故C正确；
D．对于常用的干电池，无论体积大小，电动势都是1.5V，故D错误。
故选C。
8．A
【详解】
A．重物处于完全失重状态，但是对弹簧测力计测量力没有关系，该实验可以进行。故A正确。
B．重物处于完全失重状态，不能拉动小车运动。故B错误。
C．重物处于完全失重状态，不能选项做自由落体运动。故C错误。
D．小球处于完全失重状态，给小球很小的初速度，小球在拉力作用下在竖直平面内做匀速圆周运动，不能通过摆到相等的高度来演示能量守恒。故D错误。
故选A。
9．B
【详解】
A．风力发电是把风的机械转化为电能，A错误；
B．我国风能资源总储量约，三峡水电站的装机容量为2240万千瓦合，因此我国风能资源总储量约为7个三峡水电站的装机容量，B正确；
C．风力发电是把风的机械转化为电能，不违反能量守恒定律，C错误；
D．水能和风能都是清洁能源且都是可再生能源，D错误；
故选B。
10．A
【详解】
A．已知球所受的空气阻力与速度大小成正比，即f=kv，根据牛顿第二定律得：
，
得
，
开始时v比较小，且mg＞kv，球向下加速，当v逐渐增大，则a减小，即球做加速度逐渐减小的加速运动；当mg=kv时加速度为零，此时速度不再增大，做匀速直线运动，则全过程小球先做加速度减小的变加速直线运动，后做加速度等于零的匀速直线运动，v-t图象的斜率表示加速度，则斜率应该逐渐减小到零后不变；故A正确；
B．a-t图象的斜率为
可知a减小，a-t图象斜率绝对值减小，所以a-t图象应是曲线，故B错误；
C．由动能定理：
mgh-fh=Ek-0，
即
Ek=（mg-kv）h，
由于v是变化的，故Ek-h不是线性关系，故C错误；
D．机械能的变化量等于克服阻力做的功：
-fh=E-E0
可得：
v逐渐增大，则f逐渐增大，即E-h图象的斜率逐渐变大，故D错误；
故选A。
11．D
【详解】
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。
12．D
【详解】
子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生内能，且系统产生的内能在数值上等于系统机械能的损失。
AC．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能与系统产生的内能之和，故A错误，C错误；
BD．整个过程中子弹和木块重力势能不变，故子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和，故B错误，D正确。
故选D。
13．B
【详解】
在t时间内，风的质量为
风能为
则发电功率为
代入数据得
故B正确，ACD错误。
故选B。
14．C
【详解】
物体匀速下滑，受重力、支持力和摩擦力，加速度为零，合力为零，所以合力做功为零，动能不变，重力势能减小，故机械能减小，通过客服摩擦力做功，机械能逐渐转化为内能，总能量守恒，故C正确，ABD错误。
故选C。
15．B
【详解】
依题意，空气把动能转化为电能，根据能量守恒定律有
又因为
两式联立，代入题中相关数据求得此风力发电机发电的功率
故选B。
16． 内能 核能
【详解】
[1][2]能量的形式∶机械能、内能、光能、电能、化学能和核能等。
17． 升高 在无热传递时，电流做功，气体内能增加，不考虑气体分子间势能时，气温也就升高
【详解】
[1][2] 在墙壁与外界无热传递的封闭房间里，夏天为了降低温度，同时打开电冰箱和电风扇，用电器工作较长时间后，房内的气温将升高这是因为在无热传递时，电流做功，气体内能增加，不考虑气体分子间势能时，气温也就升高。
18． 机械能 内能 电能 磁能 化学能 原子能 转化
【详解】
[1][2][3][4][5][6][7] 能以多种形式存在于自然界，每一种形式的能对应于一种运动形式.机械运动对应的是机械能；分子热运动对应的是内能；跟其他运动形式对应的还有电能、磁能、化学能、原子能等，各种形式的能是可以互相转化的。
19．见解析
【详解】
（1）被拉长的橡皮筋具有弹性势能；
（2）被拦河坝挡住的河水具有重力势能；
（3）正在空中下落的伞兵具有动能和重力势能；
（4）在路上行走的人具有动能；
（5）被拧紧的钟表发条具有弹性势能；
（6）被抽水机抽到高处的水具有重力势能。
20．(1)0.15s；(2)0.135m；(3)0.072J
【详解】
(1)分析小滑块的受力，由牛顿第二定律有
分析长木板的受力，由牛顿第二定律有
设经过时间t两者速度相同
，，
代入数据，联解可得
t=0.15s
(2)小滑块做匀减速运动，末速度为
(3)由能量守恒可知，整个过程中产生的热量系于系统损失的动能
21．见解析
【详解】
段时间内弹性势能为零、重力势能先变大再变小；段时间内弹性势能先变大再变小、重力势能先变小再变大。段时间内在空中，不受弹力作用，段时间内与蹦床接触，是先下落又上升的过程。
22．(1) 4.5m，4.9m；(2) 4J
【详解】
(1)设物块在B点的最大速度为vB，由牛顿第二定律得：
从P到Ｂ，由动能定理得
解得
H=4.5m
物块从B点运动到斜面最高处的过程中，根据动能定理得：
-mg[R（1-cos37°）+Lsin37°]-μmgcos37° L=
解得
L=4.9m
(3)物块在斜面上，由于mgsin37°＞μmgcos37°，物块不会停在斜面上，物块最后以B点为中心，C点为最高点沿圆弧轨道做往复运动，由功能关系得系统最终因摩擦所产生的总热量
Q=mg（h+Rcos37°）
解得
Q=4J
答案第1页，共2页
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