12.4 能源与可持续发展 学案（有解析）

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12.4 能源与可持续发展
一、考点梳理
考点一、能量守恒定律
1．内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这个规律叫做能量守恒定律。
2．确立能量守恒定律的两类重要事实
（1）确认了永动机的不可能性；
（2）发现了各种自然现象之间能量的相互联系与转化。
3．意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。
4．能量守恒定律的表达式
(1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和．
(2)ΔE增＝ΔE减，某些能量的增加量等于其他能量的减少量．
5．应用步骤
(1)明确研究对象及研究过程；
(2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化；
(3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少；
(4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末状态能量相等的守恒式)．
【典例1】(多选)如图，长度为l的小车静止在光滑的水平面上，可视为质点的小物块放在小车的最左端。将一水平恒力F作用在小物块上，物块和小车之间的摩擦力大小为f。当小车运动的位移为s时，物块刚好滑到小车的最右端，下列判断正确的有(　　)
A．此时物块的动能为(F－f)(s＋l)
B．这一过程中，物块对小车所做的功为f(s＋l)
C．这一过程中，物块和小车系统产生的内能为fl
D．这一过程中，物块和小车系统增加的机械能为Fs
【答案】AC
【解析】对物块分析，物块相对于水平面的位移为l＋s，根据动能定理得：(F－f)×(l＋s)＝mv2－0，则知物块到达小车最右端时具有的动能为(F－f)(l＋s)，故A正确；对小车分析，小车相对水平面的位移为s，根据动能定理得：fs＝Mv′2－0，则知物块到达小车最右端时，小车具有的动能为fs，故B错误；这一过程中，物块和小车系统产生的内能为Q＝fl，故C正确；根据能量转化和守恒定律得知：外力F做的功等于小车和物块增加的机械能和摩擦产生的内能之和，则有：F(l＋s)＝ΔE＋Q，则物块和小车增加的机械能为ΔE＝F(l＋s)－fl，故D错误。
练习1、(多选)下列关于能量的说法中正确的是 (　　)
A.能量的概念是牛顿最早提出来的
B.能量有不同的表现形式，并可以相互转化，但总量不变
C.伽利略的斜面实验表明了小球在运动过程中某个量是守恒的
D.以上说法均不正确
【答案】BC
【解析】能量的概念最早是焦耳提出的，选项A错误；根据能量守恒定律知选项B正确；伽利略的斜面实验表明了小球在运动过程中某个量是守恒的，选项C正确，D错误。
练习2、下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是 (　　)
A.高山上滚下的石块越来越快，说明重力势能转化为动能
B.酒精燃烧时，将化学能转化为内能
C.发电机发电时，将机械能转化为电能
D.人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
【答案】D
【解析】高山上滚下的石块运动得越来越快，说明动能越来越大，是重力势能转化为动能的结果，选项A说法正确；酒精燃烧时，酒精的化学能转化为内能，选项B说法正确；发电机发电时，把机械能转化为电能，选项C说法正确；太阳能是太阳内部发生轻核聚变而向外辐射的能量，太阳能并不是凭空产生的，选项D说法错误。
考点二、能量转移或转化的方向性
1．能量耗散：自然界中集中度较高（即有序度较高）的能量，如机械能、电能、化学能，当他们变为环境的内能后，就成为更加分散也就是无序度更大的能量，没有办法把这些分散的无序度更大的内能重新变成有序度较高的能量加以利用，这样的转化过程叫做能量耗散。
2．能量转移或转化的方向性：能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有方向性。
各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态转化，是能够自动发生、全额发生的，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。
一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
3．品质降低：能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终转化为低品质的能量。
能量耗散虽然不会使能量减少，却会导致能量品质的降低，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式。煤、石油、天然气等能源储存着高品质的能量，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能。内能较之机械能、电能、光能、核能等是一种低品质能量。能量的耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。这是能源危机的深层次的含义，也是自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源的根本原因。
4．各种形式的能量向内能的转化，都是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态转化，是能够自动发生、全额发生的。内能向机械能的转化过程，由热力学第二定律知道，这种转化是有条件的，即环境中必须存在着温度差，而且内能不能全额转化为机械能。因此从利用价值来看，内能相对于机械能、电能，是一种低品质的能量。
【典例1】下列说法中正确的是　 (　　)
A.随着科技的发展，永动机是可以制成的
B.能量守恒表明节约能源是无意义的
C.机械能守恒是自然界遵循的普遍规律
D.能量的耗散反映出自然界宏观过程的方向性
【答案】D
【解析】根据能量守恒定律和能量转移和转化具有方向性可知，永动机是不可能制成的，选项A错误；虽然能量是守恒的，但可利用的能源不断减少，节约能源意义重大，选项B错误；机械能守恒是有条件的，这个定律不是自然界遵循的普遍规律，选项C错误；自然界中宏观过程具有方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，选项D正确。
练习1、热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象，所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集利用。关于能量的耗散，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，在可利用的品质上降低了
D.以上说法都不对
【答案】C
【解析】能量不能凭空产生，也不能凭空消失，能量耗散的过程中总的能量是守恒的，但是在能源的利用过程中，能量向品质低的大气内能转变，即在可利用的品质上降低了，选项A、B、D错误，C正确。
练习2、(多选)对于能量的耗散理解正确的是(　　)
A．能量的耗散说明能量在不断的减少
B．能量的耗散遵循能量守恒定律
C．能量的耗散说明能量不能凭空产生，但能量却可以凭空消失
D．能量的耗散从能量的角度反应出自然界中的宏观过程具有方向性
【答案】BD
【解析】能量的耗散是能量变成了无法收集利用的内能，能量不会不断减少，A错误；能量守恒定律适用于整个自然界，物质能量变化必须遵循能量守恒定律，B正确；能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，C错误；能量的耗散是一个宏观过程，代表着能量向不可收集利用的方向转化，D正确．
考点三、能源的分类与应用、能源与社会发展
1．能源的分类
按可否再生分为可再生能源与不可再生能源
(1)不可再生能源：人们把煤炭、石油、天然气叫作化石能源．化石能源无法在短时间内再生，被叫作不可再生能源．
(2)可再生能源：在自然界可以再生，例如水能、风能、潮汐能、生物能、地热能等．
2．能源和环境污染
(1)温室效应：石油和煤炭的燃烧增加了大气中二氧化碳的含量，因此加剧了温室效应．温室效应使得两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海城市，使海水倒流入河流，从而使耕地盐碱化；温室效应使全球降水量变化，影响气候和植被变化，影响人体健康．
(2)酸雨：酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪或其他形式的大气降水．形成酸雨的主要原因是燃烧煤炭和石油，以及工业生产等释放到大气中的二氧化硫等物质使雨水酸度升高，形成“酸雨”，腐蚀建筑物、酸化土壤．
(3)光化学烟雾：内燃机工作时的高温使空气和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮的氧化物和碳氢化合物．这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——光化学烟雾．这些物质有毒，会引起人的多种疾病．
另外，常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种主要的污染物．
3．能源与社会发展
要实现可持续发展就要树立新的能源安全观，并转变能源的供需模式．一方面大力提倡节约能源，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等清洁能源，推动人类与自然的和谐发展．
【典例1】(多选)关于能源的开发和利用，下列观点正确的是(　　)
A．能源是有限的，无节制地使用常规能源，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的
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
【答案】ACD
【解析】能源是有限的，比如常规能源，所以无节制地利用常规能源是一种盲目的短期行为，故A正确；能量都转化为不能利用或不易利用的能源，所以这样会减少可利用资源的数量，因此应该节约能源，故B错误；能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响，故C正确；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也是根本途径，故D正确。
【典例2】下列关于能源的说法中，正确的是 (　　)
A.由于能量不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源意义不大
B.煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
C.节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关
D.水能是不可再生能源
【答案】B
【解析】高度可用的能量会转化为不能利用或不易利用的能量，所以这样会减少可利用资源的数量，因此应该节约能源，故A错误；煤、石油、天然气等是化石燃料，是由古代动植物的遗体转化来的，而动植物体内的能量最初都可以追溯到太阳能，故B正确；加强发展科技，提高能源的利用率，可以更多地节约能源，故C错误；水具有循环性，水能属于可再生能源，故D错误。
练习1、目前，共享单车作为绿色出行的交通工具，成为一种时尚。甲、乙两种共享单车都采用了电子锁，车锁内集成了GPS模块与联网模块等，这些模块工作时需要电能。这两种共享单车采用了不同的方式获取电能：甲车靠小型发电机——踩动单车时，线圈在磁场中转动，产生电能，如图1所示；乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时，产生电能，如图2所示。这两种共享单车获取电能时，都是把其他形式的能转化为电能。关于它们的能量转化，下列说法中正确的是 (　　)
A.都是把机械能转化为电能
B.都是把光能转化为电能
C.甲车把机械能转化为电能，乙车把光能转化为电能
D.甲车把光能转化为电能，乙车把机械能转化为电能
【答案】C
【解析】甲车靠小型发电机——踩动单车时，线圈在磁场中转动，产生电能，故是将机械能转化为电能；乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时，产生电能，故是将光能转化为电能。故A、B、D错误，C正确。
练习2、下列供热方式最有利于环境保护的是 (　　)
A.用煤作为燃料供热
B.用石油作为燃料供热
C.用天然气或煤气作为燃料供热
D.用太阳能灶供热
【答案】D
【解析】煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能，但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧不充分，使得废气中含有的粉尘、一氧化碳、二氧化硫等污染了大气，而太阳能是一种无污染的能源，应大力推广，故选D。
二、夯实小练
1、(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加
B．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的
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，但在可利用的品质上降低了
D．能源的利用受能量耗散的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的
【答案】ACD
【解析】根据能量守恒定律可知某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，故A正确；能量的转化和转移都是具有方向性的，不能反过来转化，能量虽然符合能量的转化和守恒定律，但其在转化过程中是有方向的，所以在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，能源的利用受能量耗散的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，故B错误，C、D正确。
2、(多选)下列关于能量转化的说法中，正确的是(　　)
A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为周围环境中的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用
B．各种形式的能量在转化时，总能量是不变的
C．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的
D．各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的
【答案】ABC
【解析】根据能量守恒定律可知，无论在能量的转化还是在能量的转移过程中，能量的总量都是不变的．由能量的耗散知，在能量转化的过程中，有一部分能量转化为周围环境中的内能，而我们无法把这些内能收集起来重新利用，这表明，在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但是在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的，而自然界的总能量仍是守恒的，故选项A、B、C正确，D错误．
3、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100m。假设通过水轮机以后水的动能为零，下列说法正确的是（　　）
A．水下落过程中重力势能增加 B．水下落过程中机械能增加
C．水减少的一部分机械能转化为电能 D．重力对水做负功
【答案】C
【解析】AD．水下落的过程中，质量不变，高度降低，重力做正功，所以重力势能减小，故AD错误；
B．水下落过程中，只有重力做功，所以机械能守恒，故B错误；
C．水下落过程中，减少的一部分机械能转化为电能，故C正确。
4、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，这种现象叫作能量耗散
B．能量在转化过程中变少的现象叫能量耗散
C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量的数量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源，而自然界的能量是不守恒的
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
【答案】A
【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。
5、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
【答案】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；
6、电风扇正常工作时，主要将（ ）
A．太阳能转化成机械能 B．化学能转化成机械能
C．电能转化成机械能 D．内能转化成机械能
【答案】C
【解析】电风扇正常工作时，主要将电能转化成机械能，部分转化为内能。
7、利用下列能源，可以减少污染环境的气体排放的是(　　)
A．太阳能 B．煤炭
C．石油 D．天然气
【答案】A
【解析】使用太阳能不污染环境，是一种清洁能源，故A正确；煤炭燃烧时产生大量的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等物质，污染环境，故B错误；石油燃烧时产生大量的二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮等物质，污染环境，故C错误；天然气燃烧时生成大量的二氧化碳、一氧化碳等物质，污染环境，故D错误．
8、(多选)煤炭是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境．某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”．下列有关说法正确的是(　　)
A．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化
B．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化
C．该技术实现了煤的清洁利用
D．该技术实现了煤的高效利用
【答案】ACD
【解析】煤粉加压气化制备合成气过程中既有物理变化，又有化学变化，A正确，B错误；该技术使煤得以良好利用又环保，C、D正确.
9、某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8 kW·h.为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1 ℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能．那么这样做能使该市在夏季节省多少电能？已知标准煤的热值是2.92×107 J/kg.发电厂的发电效率是30%.请计算一下，这项节能建议的实现能在1年内节约多少吨标准煤？(结果均保留两位有效数字)
【答案】2.1×1013 J　2.4×103 t
【解析】设可节省的电能为E，则E＝8×6%×60×20×104 kW·h＝5.76×106 kW·h≈2.1×1013 J，
设1年内节约的标准煤的质量为m，由能量守恒定律有2.92×107 J/kg×m×30%＝E，
解得m≈2.4×106 kg＝2.4×103 t.
三、培优练习
1、某同学疫情期间在家学习时，利用弹簧和塑料管自制了一弹射装置，该装置将小球贴近桌面斜向上射出，欲击中桌面上的目标A点．如图所示，第一次小球落点在目标A的右侧，第二次调整小球的发射方向后恰好击中目标。忽略空气阻力的影响，两次小球发射速度大小相等，下列说法正确的是（　　）
A．两次小球在空中运动时间相等
B．第一次小球在空中运动时间较短
C．第二次小球落到桌面速度较大
D．两次小球落到桌面速度相同
【答案】B
【解析】AB．小球射出后做斜抛运动，小球的初速度可分解为水平方向的分速度和竖直方向的分速度，设射出速率为v0，速度与水平方向夹角为θ。则竖直速度
因为第一次速度与水平方向夹角比第二次小，可知第一次的竖直分速度比第二次的竖直分速度小，因为小球在竖直方向做竖直上抛运动，由
可知第一次空中运动时间较短。故A错误，B正确；
CD．根据能量守恒定律，两次小球落到桌面的动能相等，速率相等，但速度方向不同，故CD错误。
2、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
【答案】B
【解析】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
3、研究影响风力发电机发电功率P的模型如图所示。风对叶片做功，将部分风能转化为电能。设叶片的旋转半径为r、风速恒为v、空气质量分布均匀且密度恒定，则（ ）
A．P ∝ rv 3 B．P ∝ r2v 2 C．P ∝ r2v 3 D．P ∝ rv 4
【答案】C
【解析】
设空气密度为，风力发电机的效率为，则时间内，流过叶片转动范围内的空气具有的动能为
所以，风力发电机的发电功率为
即有
4、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
【答案】B
【解析】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
5、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
【答案】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；
6、(多选)如图所示，一轻质弹簧一端固定在O点，另一端连接质量为m的小球。当小球静止在O点正下方时，球心到O点的距离为l。图中实线c是以O为圆心，l为半径的圆弧。现用水平力F拉球，使球缓慢运动的过程中(　　)
A．小球可能沿图中曲线a运动
B．小球可能沿图中曲线b运动
C．水平拉力做的功等于小球重力势能的增加量
D．水平拉力做的功一定大于小球重力势能的增加量
【答案】BD
【解析】拉力水平，对小球受力分析可知弹簧的长度应变大，所以小球轨迹可能沿图中曲线b运动，不可能沿曲线a运动，A错误，B正确；根据动能定理可知W拉－WG－W弹＝0
所以水平拉力做的功等于小球重力势能的增加量和弹簧弹性势能的增加量，C错误，D正确。
7、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
【答案】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．
8、（多选）如图所示，在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法正确的有（　　）
A．力F所做的功减去克服阻力所做的功等于木箱重力势能的增量
B．木箱克服重力所做的功等于木箱重力势能的增量
C．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱动能的增量
D．力F和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量
【答案】BCD
【解析】AB．木箱运动过程中，有力F、重力、阻力三个力对木箱做功，重力做功决定着重力势能的改变量，选项B正确，A错误；
C．合力做功决定着物体动能的改变量，选项C正确；
D．除重力做功以外，其他力做功的代数和等于物体机械能的改变量，选项D正确。
9、（多选）如图所示，可视为质点的物块以初速度v0从A点滑上粗糙程度相同的固定斜面，并恰能到达斜面上的B点。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．物块一定能返回到斜面底端A点
B．A到B的过程中物块动能的减少量一定大于物块重力势能的增加量
C．A到B的过程中物块克服摩擦力做功一定等于物块机械能的减少量
D．若减小斜面倾角，物块仍从A点以相同的初速度v0滑上斜面，一定能到达与B等高的位置
【答案】BC
【解析】A．若物块重力沿斜面的分力小于最大静摩擦力，物块静止于斜面上，物块无法返回到点，A错误；
B．A到B的过程中根据能量守恒定律可知物块动能的减少量等于重力势能的增加量和摩擦产生的热量，所以A到B的过程中物块动能的减少量一定大于物块重力势能的增加量，B正确；
C．摩擦力做功改变物块的机械能，所以A到B的过程中物块克服摩擦力做功一定等于物块机械能的减少量，C正确；
D．减小斜面倾角，斜面倾斜程度较小，若斜面倾角为0，则永远不可能到达与B等高的位置，D错误。
10、四川省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，四川省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一．某地要把河水抽高20 m进入蓄水池，用一台电动机通过传动效率为80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作．工作电压为380 V，此时输入电动机的电功率为19 kW，电动机的内阻为0.4 Ω.已知水的密度为1×103 kg/m3，重力加速度取10 m/s2，求：
(1)电动机内阻消耗的热功率；
(2)将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)．
【答案】(1)1 kW　(2)2×104 s
【解析】
(1)设电动机的电功率为P，由P＝UI得
I＝＝＝50 A
设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr，则
Pr＝I2r＝502×0.4 W＝1×103 W＝1 kW.
(2)设蓄水总质量为M，所用蓄水时间为t.已知抽水高度为h＝20 m，容积为V＝864 m3，水的密度为ρ＝1×103 kg/m3，则M＝ρV＝1×103×864 kg＝8.64×105 kg
设质量为M的河水增加的重力势能为ΔEp，则ΔEp＝Mgh＝1.728×108 J
设电动机的输出功率为P0，则P0＝P－Pr
根据能量守恒定律得P0t×60%×80%＝ΔEp
代入数据解得将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间t＝2×104 s.
11、如图所示是一种太阳能草坪节能灯，太阳能电池板供一只“10 V　9 W”的电子节能灯工作．若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m2，平均1小时得到的太阳能为4×105 J，太阳光按平均一天照8小时计算，恰好可以供电子节能灯工作10小时．问：
(1)太阳能节能灯的能量转化情况；
(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率为多少？
(3)太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少？
【答案】(1)见解析　(2)370.4 W　(3)10%
【解析】
(1)能量转化：太阳能→电能→光能(热能)
(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率：
P＝ W≈370.4 W.
(3)太阳能节能灯利用太阳能的效率：
η＝×100%≈10%.
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