21世纪教育网名师求索工作室系列
同步课时精练（十八）12.4能源与可持续发展（学生版）
一、单题
1．利用物体的动能做功，为人类服务的实例是（ ）．
A．自然界中海浪冲击海滩 B．流动的水推动水轮机
C．龙卷风把耕牛卷到天空 D．行驶中的公交车撞坏了隔离栏
2．在伽利略的理想实验中，小球从一个斜面滚下，就要继续滚上另一个斜面．小球的速度最后总会在斜面上的某点变为零，这一点距斜面底端的竖直高度与它出发点的高度总相同．后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”，并把这个量叫做（ ）
A．能量
B．高度
C．速度
D．速率
3．2022年7月13日，我国用长征三号乙型运载火箭成功将天链二号03星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。如图所示，卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。关于电源、能源与可持续发展，下列说法正确的是（ ）
A．干电池、蓄电池对外供电时，电能转化为化学能
B．在能的转化和转移的过程中，能量的总量减少
C．能量的转移或转化过程中，是具有方向性的
D．修建水电站利用水能发电更清洁、安全，有百利而无一害
阅读下列内容，回答下列小题。
电动自行车以其时尚、方便、快捷深受广大中学生的喜爱．但由电动自行车引发的交通事故也在逐年增多。学习交通安全常识、自觉遵守交通法规是确保学生交通安全的重要举措之一。按规定电动自行车在城区限速。
4．下列说法正确的是（ ）
A．电动自行车限速，指的是平均速度
B．电动自行车限速，指的是瞬时速度
C．交通事故发生时，相互碰撞的速度指的是平均速度
D．在某一路段行驶的速度，指的是瞬时速度
5．某同学为了判断自己正常行驶时是否超速，在一次正常行驶途中经过某一位置时立刻切断电源，让电动自行车沿直线自由滑行。测得电动自行车滑行的最大距离为15m，滑行的时间为5s，则该同学正常行驶的车速约为（ ）
A．
B．
C．
D．
6．某同学骑自行车在水平公路上以恒定速率转弯，已知人和车的总质量为 ，转弯的路径近似看成一段圆弧，圆弧半径为，人和车作为一个整体转弯时需要的向心力为（ ）
A．
B．
C．
D．
7．随着我国人民生活水平的不断提高，家庭中使用的电器越来越多。从能的转化角度分析，下列电器中与电动自行车属于同一类的是（ ）
A．电炉
B．电视机
C．电饭煲
D．洗衣机
8．电磁炉加热方式，能大幅减少热量传递过程的中间环节，大大提升发热效率，节约能源，比传统炉具（电炉、煤气炉）节省能源一半以上．下列关于气炉、电炉、电磁炉的说法，正确的是（ ）
A．煤气炉把燃气的化学能转化为热能，电炉、电磁炉都是把电能转化为热能
B．电炉对能源的利用效率比煤气炉低，所以大部分家庭都用煤气炉
C．电磁炉产生电磁辐射，是不安全的，不应推广
D．电炉、气炉能使用各种材料制作的器皿，而电磁炉只能使用金属器皿
9．西汉时期的一本著作《春秋纬 考灵曜》中论述的地恒动不止，而人不知，譬如人在大舟中，闭牖而坐，舟行（而人）不觉也．”提出了哪个观点？
A．物体具有惯性
B．力是改变物体运动状态的原因
C．物体运动具有相对性
D．能量转化过程存在守恒关系
10．一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
11．“绿色、环保、低碳”是当今世界的关键词，我国目前已成为世界节能和利用新能源、可再生能源第一大国。下列符合节能做法的是（ ）
A．教室自然采光条件好时应及时关灯
B．中午离开教室后让电风扇继续开着
C．家庭空调长时间设置在18℃
D．教室的电脑即便不使用时也保持开机状态
12．一物块从圆弧面底端以一定初速度沿粗糙的圆弧面向上运动后又回到斜面底端的过程中，取地面的重力势能为零，则物体机械能与高度H的关系图合理的是
A． B． C． D．
13．如图所示，在粗糙的水平面上，质量相等的两个物体A、B间用一轻质弹簧相连组成系统，且该系统在水平拉力F作用下以相同加速度保持间距不变一起做匀加速直线运动，当它们的总动能为2Ek时撤去水平力F，最后系统停止运动．不计空气阻力，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，从撤去拉力F到系统停止运动的过程中( )
A．外力对物体A所做总功的绝对值等于2Ek
B．物体A克服摩擦阻力做的功等于Ek
C．系统克服摩擦阻力做的功可能等于系统的总动能2Ek
D．系统克服摩擦阻力做的功一定等于系统机械能的减少量
14．已知一足够长的传送带与水平面的倾角为θ，以一定的速度匀速运动．某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块(如图甲所示)，以此时为t＝0时刻记录了小物块之后在传送带上运动的速度随时间的变化关系，如图乙所示(图中取沿斜面向上的运动方向为正方向，其中两坐标大小v1>v2)．已知传送带的速度保持不变，g取10 m/s2．则下列判断正确的是( )
A．0～t1内，物块对传送带做正功
B．物块与传送带间的动摩擦因数为μ，μC．0～t2内，传送带对物块做功为
D．系统产生的热量一定比物块动能的减少量大
15．如图所示，水平传送带以 的速率匀速运行，上方漏斗每秒将40 kg的煤粉竖直放到传送带上，然后一起随传送带匀速运动．如果要使传送带保持原来的速率匀速运行，则电动机应增加的功率为
A．80 W B．160 W C．400 W D．800 W
二、多选题
16．下面有关能量转化和守恒的说法中正确的是（ ）
A．我们在使用能量的过程，就是能量的转化和转移的过程
B．只有在忽略摩擦和空气阻力时才成立
C．热传递的实质是能量的转移
D．热机在做功冲程将机械能转化成了内能
17．关于能量守恒定律，下列说法中正确的是( )
A．能量能从一种形式转化为另一种形式，但不能从一个物体转移到另一个物体
B．能量的形式多种多样，它们之间可以相互转化
C．一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少
D．能量守恒定律证明了能量既不会创生，也不会消失
18．如图所示，新安江水库发电站是我国最早自行设计建设的水电站，水库年径流量113亿立方米（1亿），年发电量为18.6亿千瓦时，上下游高度差约73m，里面装有九台水电机组，装机总容量（即九台机组一起工作时的功率）662.5兆瓦（1兆），只有在用电高峰期才会开启九台机组。设每户人家平均每月用电为200度，我们平时所说的一度电即为1千瓦时的电能，根据以上信息，以下分析正确的是（ ）
A．一度电的能量约为10立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能
B．新安江水力发电站可以为户家庭供电
C．一年平均开启的发电机组约3台
D．水电站是将水的机械能转化为电能，该发电站的转化效率约为32%
三、解答题
19．人们常用“太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度，这是指在平均日地距离时地球大气层外界垂直于太阳辐射的、接收的太阳辐射能量值。近年来，通过各种手段测得太阳常数标准值为。地球半径约为。试根据上述数据估算太阳每秒辐射到地球的总能量。
20．一弹珠弹射玩具模型如图所示，水平粗糙管AB内装有一轻弹簧，左端固定．竖直放置光滑管道BCD，其中CD为半径为R=0.1m的四分之一圆周，C点与地面间高度R=0.1m，用质量m1=0.2kg的弹珠（可看成质点）将弹簧缓慢压缩到某一确定位置M，弹珠与弹簧不固连，由静止释放后弹珠恰能停在D点．用同种材料、质量m2=0.1kg的弹珠仍将弹簧缓慢压缩到M点再由静止释放，弹珠由D点飞出后落在与D点正下方点相距x=0.8m处．求：
（1）弹珠m2从D点飞出时的速度大小；
（2）弹簧缓慢压缩到M点时储存的弹性势能．21世纪教育网名师求索工作室系列
同步课时精练（十八）12.4能源与可持续发展（解析版）
一、单题
1．利用物体的动能做功，为人类服务的实例是（ ）．
A．自然界中海浪冲击海滩 B．流动的水推动水轮机
C．龙卷风把耕牛卷到天空 D．行驶中的公交车撞坏了隔离栏
答案：B
解析：A.海浪的动能没有被人类利用，A错误；
B.水的动能推动水轮机转动，被人类利用了，B正确；
C.龙卷风的动能产生了破坏作用，也不属于被人类利用，C错误；
D.公交车撞击护栏，动能也没有被利用，D错误；
2．在伽利略的理想实验中，小球从一个斜面滚下，就要继续滚上另一个斜面．小球的速度最后总会在斜面上的某点变为零，这一点距斜面底端的竖直高度与它出发点的高度总相同．后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”，并把这个量叫做（ ）
A．能量
B．高度
C．速度
D．速率
答案：A
3．2022年7月13日，我国用长征三号乙型运载火箭成功将天链二号03星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。如图所示，卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。关于电源、能源与可持续发展，下列说法正确的是（ ）
A．干电池、蓄电池对外供电时，电能转化为化学能
B．在能的转化和转移的过程中，能量的总量减少
C．能量的转移或转化过程中，是具有方向性的
D．修建水电站利用水能发电更清洁、安全，有百利而无一害
答案：C
解析：A．干电池、蓄电池对外供电时，电池内部发生化学变化，化学能转化为电能，故A错误；
B．在能的转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律，故B错误；
C．能量的转移或转化过程中，总量是不变的，但是具有方向性，故C正确；
D．修筑拦河坝建造水电站也会对沿河的水域环境造成影响，给河流通航造成影响等，因此不利影响也是存在的，故D错误。
阅读下列内容，回答下列小题。
电动自行车以其时尚、方便、快捷深受广大中学生的喜爱．但由电动自行车引发的交通事故也在逐年增多。学习交通安全常识、自觉遵守交通法规是确保学生交通安全的重要举措之一。按规定电动自行车在城区限速。
4．下列说法正确的是（ ）
A．电动自行车限速，指的是平均速度
B．电动自行车限速，指的是瞬时速度
C．交通事故发生时，相互碰撞的速度指的是平均速度
D．在某一路段行驶的速度，指的是瞬时速度
5．某同学为了判断自己正常行驶时是否超速，在一次正常行驶途中经过某一位置时立刻切断电源，让电动自行车沿直线自由滑行。测得电动自行车滑行的最大距离为15m，滑行的时间为5s，则该同学正常行驶的车速约为（ ）
A．
B．
C．
D．
6．某同学骑自行车在水平公路上以恒定速率转弯，已知人和车的总质量为 ，转弯的路径近似看成一段圆弧，圆弧半径为，人和车作为一个整体转弯时需要的向心力为（ ）
A．
B．
C．
D．
7．随着我国人民生活水平的不断提高，家庭中使用的电器越来越多。从能的转化角度分析，下列电器中与电动自行车属于同一类的是（ ）
A．电炉
B．电视机
C．电饭煲
D．洗衣机
答案：4．B 5．D 6．C 7．D
5．根据匀变速直线运动平均速度公式可得
解得
6．根据牛顿第二定律可得，人和车作为一个整体转弯时需要的向心力为
8．电磁炉加热方式，能大幅减少热量传递过程的中间环节，大大提升发热效率，节约能源，比传统炉具（电炉、煤气炉）节省能源一半以上．下列关于气炉、电炉、电磁炉的说法，正确的是（ ）
A．煤气炉把燃气的化学能转化为热能，电炉、电磁炉都是把电能转化为热能
B．电炉对能源的利用效率比煤气炉低，所以大部分家庭都用煤气炉
C．电磁炉产生电磁辐射，是不安全的，不应推广
D．电炉、气炉能使用各种材料制作的器皿，而电磁炉只能使用金属器皿
答案：A
解析：A．煤气炉把燃气的化学能转化为热能，电炉、电磁炉都是把电能转化为热能，故A正确；
B．大部分家庭都用煤气炉的原因不是热效率的高低，而是煤气炉的性价比高，故B错误；
C．电磁炉产生的“磁”绝大部分分布在锅底，形成闭合磁场．闭合磁场范围之外的磁场非常微弱，大约占整个磁场能量的百分之零点零几，甚至基本接近于地球的磁场．电磁炉是安全的，可以推广，故C错误；
D．电炉、气炉使用塑料器皿不合适；电磁炉是由锅底直接感应磁场产生涡流来产生热量的，铁质器皿效果好，故D错误。
9．西汉时期的一本著作《春秋纬 考灵曜》中论述的地恒动不止，而人不知，譬如人在大舟中，闭牖而坐，舟行（而人）不觉也．”提出了哪个观点？
A．物体具有惯性
B．力是改变物体运动状态的原因
C．物体运动具有相对性
D．能量转化过程存在守恒关系
答案：C
解析：文中的描述内容主要研究物体运动状态与参考系的选择有关，物体运动具有相对性．
A. 物体具有惯性，与结论不相符，选项A错误；
B. 力是改变物体运动状态的原因，与结论不相符，选项B错误；
C. 物体运动具有相对性，与结论相符，选项C正确；
D. 能量转化过程存在守恒关系，与结论不相符，选项D错误；
10．一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
答案：D
解析：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。
11．“绿色、环保、低碳”是当今世界的关键词，我国目前已成为世界节能和利用新能源、可再生能源第一大国。下列符合节能做法的是（ ）
A．教室自然采光条件好时应及时关灯
B．中午离开教室后让电风扇继续开着
C．家庭空调长时间设置在18℃
D．教室的电脑即便不使用时也保持开机状态
答案：A
解析：日常生活中要节约能源，则教室自然采光条件好时应及时关灯，中午离开教室后要关闭风扇，在电脑长时间不用时应该要关闭电脑，家用空调冬天设置在左右，夏天设置在左右，故A正确，BCD错误。
12．一物块从圆弧面底端以一定初速度沿粗糙的圆弧面向上运动后又回到斜面底端的过程中，取地面的重力势能为零，则物体机械能与高度H的关系图合理的是
A． B． C． D．
答案：D
解析：在运动过程中，由于支持力和重力垂直速度方向的分量的合力提供向心力，因此上去时，速度减小，说明支持力变小，摩擦力变小，单位距离消耗的机械能变慢；回来时，速度变快，支持力变大，摩擦力变大，所以单位距离消耗机械能变快，综上分析可知D正确，ABC错误；
13．如图所示，在粗糙的水平面上，质量相等的两个物体A、B间用一轻质弹簧相连组成系统，且该系统在水平拉力F作用下以相同加速度保持间距不变一起做匀加速直线运动，当它们的总动能为2Ek时撤去水平力F，最后系统停止运动．不计空气阻力，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，从撤去拉力F到系统停止运动的过程中( )
A．外力对物体A所做总功的绝对值等于2Ek
B．物体A克服摩擦阻力做的功等于Ek
C．系统克服摩擦阻力做的功可能等于系统的总动能2Ek
D．系统克服摩擦阻力做的功一定等于系统机械能的减少量
答案：D
解析：AB. 当它们的总动能为时，物体动能为，撤去水平力，最后系统停止运动，外力对物体所做总功的绝对值等于，无法确定物体克服摩擦力做功是否为，故A、B错误；
C. 系统克服摩擦力做的功等于系统的动能和弹簧的弹性势能，所以系统克服摩擦阻力做的功不可能等于系统的总动能，故C错误；
D. 系统的机械能等于系统的动能加上弹簧的弹性势能，当它们的总动能为时撤去水平力，最后系统停止运动，系统克服阻力做的功一定等于系统机械能的减小量，故D正确；
14．已知一足够长的传送带与水平面的倾角为θ，以一定的速度匀速运动．某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块(如图甲所示)，以此时为t＝0时刻记录了小物块之后在传送带上运动的速度随时间的变化关系，如图乙所示(图中取沿斜面向上的运动方向为正方向，其中两坐标大小v1>v2)．已知传送带的速度保持不变，g取10 m/s2．则下列判断正确的是( )
A．0～t1内，物块对传送带做正功
B．物块与传送带间的动摩擦因数为μ，μC．0～t2内，传送带对物块做功为
D．系统产生的热量一定比物块动能的减少量大
答案：D
【分析】考查倾斜传送带上物体做功、能量问题，根据功的计算公式、动能定理分析计算可得．
解析：A．由图可知：物块先向下运动后向上运动，则知传送带的运动方向向上，0～t1时间内，物块对传送带的摩擦力方向沿传送带向下，则物块对传送带做负功，A不符合题意；
B．在t1～t2时间内，物块向上运动，则有
，
则μ>tan θ，B不符合题意；
C．0～t2时间内，由图可知，它所围的面积是物块发生的位移，物块的总位移沿传送带向下，高度下降，重力对物块做正功，设为WG，根据动能定理得
，
则传送带对物块做的功，由此可知不符合题意；
D．物块的重力势能减小，动能也减小，都转化为系统产生的内能，由能量守恒定律得知：系统产生的热量大小一定大于物块动能的变化量大小，D符合题意．
15．如图所示，水平传送带以 的速率匀速运行，上方漏斗每秒将40 kg的煤粉竖直放到传送带上，然后一起随传送带匀速运动．如果要使传送带保持原来的速率匀速运行，则电动机应增加的功率为
A．80 W B．160 W C．400 W D．800 W
答案：B
【分析】粉末流到传送带上后，在滑动摩擦力作用下做初速度为0的匀加速直线运动，摩擦力对煤粉做正功，对传送带做负功，传送带多做的功转化为煤的动能以及系统之间产生热量，正确分析煤粉的运动情况，利用功能关系课正确解答．
解析：在1s内做到传送带上煤粉的质量为，这部分煤由于动摩擦力的作用被传送带加速，由功能关系的：
煤在摩擦力的作用下加速前进，因此：
传送带的位移：
相对位移：
由此可知煤的位移与煤和传送带的相对位移相同，因此摩擦生热为：
传送带需要增加的能量分为两部分：第一部分为煤获得的动能，第二部分为传送带克服摩擦力做功保持传送带速度不变．所以传送带1s内增加的能量为：
所以皮带机相应增加的功率为：
A．80 W 不符合题意；
B．160 W 符合题意；
C．400 W 不符合题意；
D．800 W 不符合题意．
二、多选题
16．下面有关能量转化和守恒的说法中正确的是（ ）
A．我们在使用能量的过程，就是能量的转化和转移的过程
B．只有在忽略摩擦和空气阻力时才成立
C．热传递的实质是能量的转移
D．热机在做功冲程将机械能转化成了内能
答案：AC
解析：A.人类能量的过程，就是能量的转化和转移的过程，A正确；
B.一切物理过程都遵循能量守恒定律，B错误；
C.热传递的实质是温度高的物体将热量传递给温度低的物体，是能量的转移，故C正确；
D.热机做功的过程是热能转化为机械能的过程，D错误；
17．关于能量守恒定律，下列说法中正确的是( )
A．能量能从一种形式转化为另一种形式，但不能从一个物体转移到另一个物体
B．能量的形式多种多样，它们之间可以相互转化
C．一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少
D．能量守恒定律证明了能量既不会创生，也不会消失
答案：BCD
解析：ABD．根据能量转化与守恒定律，能量既不会创生，也不会消失，它只能从一种形式的能转化成另一种形式的能，或者从一个物体转移到另一个物体，但在转化和转移过程中，能的总量保持不变．故A错误，B正确，D正确；
C．由于能的总量不变，一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少，故C正确；
18．如图所示，新安江水库发电站是我国最早自行设计建设的水电站，水库年径流量113亿立方米（1亿），年发电量为18.6亿千瓦时，上下游高度差约73m，里面装有九台水电机组，装机总容量（即九台机组一起工作时的功率）662.5兆瓦（1兆），只有在用电高峰期才会开启九台机组。设每户人家平均每月用电为200度，我们平时所说的一度电即为1千瓦时的电能，根据以上信息，以下分析正确的是（ ）
A．一度电的能量约为10立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能
B．新安江水力发电站可以为户家庭供电
C．一年平均开启的发电机组约3台
D．水电站是将水的机械能转化为电能，该发电站的转化效率约为32%
答案：BC
解析：A．10立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能为
而一度电，选项A错误；
B．由
可得
B正确。
C．由
得
兆瓦
大约3台发电机组的功率，C正确。
D．转化效率
D错误。
三、解答题
19．人们常用“太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度，这是指在平均日地距离时地球大气层外界垂直于太阳辐射的、接收的太阳辐射能量值。近年来，通过各种手段测得太阳常数标准值为。地球半径约为。试根据上述数据估算太阳每秒辐射到地球的总能量。
答案：约为1.74×1017J
解析：由题意可知，地球接收太阳能量的有效面积近似等于以地球半径为半径的圆面积，设太阳常数为k，则有太阳每秒辐射到地球的总能量为
E=kπR2t=1366×3.14×（6.371×106）2×1J≈1.74×1017J
20．一弹珠弹射玩具模型如图所示，水平粗糙管AB内装有一轻弹簧，左端固定．竖直放置光滑管道BCD，其中CD为半径为R=0.1m的四分之一圆周，C点与地面间高度R=0.1m，用质量m1=0.2kg的弹珠（可看成质点）将弹簧缓慢压缩到某一确定位置M，弹珠与弹簧不固连，由静止释放后弹珠恰能停在D点．用同种材料、质量m2=0.1kg的弹珠仍将弹簧缓慢压缩到M点再由静止释放，弹珠由D点飞出后落在与D点正下方点相距x=0.8m处．求：
（1）弹珠m2从D点飞出时的速度大小；
（2）弹簧缓慢压缩到M点时储存的弹性势能．
答案：(1) (2)
解析：(1)弹珠m2从D点飞出做平抛运动，有：
可得：
则弹珠m2从D点飞出时的速度大小为：
(2)研究两弹珠从释放到D点的过程，由能量守恒定律，释放m1的过程有：
释放m2的过程有：
解得：
