2023-2024学年度鲁科版必修3第六章《能源与可持续发展》单元测试A卷（后附解析）

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2023-2024学年度 鲁科版必修3 第六章《能源与可持续发展》单元测试A卷
卷后附答案解析
考试范围：xxx；考试时间：100分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题
1．下列对能量守恒定律的认识正确的是（　　）
A．黄河的水能是取之不尽，用之不竭的
B．化石能源是凭空产生的
C．一块石头从嵩山上滚下后静止，说明能量会凭空消失
D．在自然界中，能量的总量保持不变
2．据外媒报道，瑞士的一家采石场正在运营着--辆自重45吨的自卸式电动卡车，令人惊讶的是，该卡车从来不需要充电。关于此报道，下列说法正确的是（　　）
A．这辆卡车的工作应该是满载下山，卸货后空载上山
B．这辆卡车的工作应该是空载下山，装货后满载上山
C．这违反了能量守恒定律，一定是假新闻
D．这辆卡车一定有燃油发动机提供额外动力
3．如图所示是滑沙场地的一段可视为倾角为30°的斜面，设人和滑车总质量为m，人从距底端高为h处的顶端沿滑道由静止开始匀加速下滑，加速度为0.4g，人和滑车可视为质点，则从顶端向下滑到底端的过程中（　　）
A．人和滑车获得的动能为0.4mgh
B．人和滑车克服摩擦力做功为0.6mgh
C．人和滑车减少的重力势能全部转化为动能
D．人和滑车减少的机械能为0.2mgh
4．如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上的O点，自由伸长到B点。今将一小物体m与弹簧另一端连接，把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能经B点运动到C点速度减为零。小物体m与水平面间的动摩擦因数恒定，则下列说法中正确的是（　　）
A．物体从A到B速度越来越大
B．物体从A到B速度先增大后减小
C．物体从A到B加速度越来越小
D．物体停在C点
5．将一长木板静止放在光滑的水平面上，如甲图所示，一个小铅块（可视为质点）以水平初速度v0由木板左端向右滑动，到达右端时恰能与木板相对静止。铅块运动中所受的摩擦力始终不变。现将木板分成两段A和B相同的两块，并紧挨着放在原水平面上，让小铅块仍以初速度v0，由木块A的左端开始向右滑动，如乙图所示。则下列说法中正确的是（　　）
A．小铅块恰能滑到木板B的右端，并与木板B保持相对静止
B．小铅块块从木板B的右端飞离木板
C．小铅块滑到木板B的右端前就与木板B保持相对静止
D．小铅块在木板B上滑行产生的热量等于在A上滑行产生的热量
6．如图所示，质量为m的物体A与倾角为θ的斜面间的动摩擦因数为μ。用力F拉着物体A从斜面底端匀速运动到斜面顶端。要使力F做功最少，则力F与斜面间的夹角应是（　　）
A．0
B．
C．
D．
7．如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧悬挂在天花板的O点，下端与质量为m的物块（视为质点）相连，物块放置在光滑的水平地面上，O与地面之间的高度差为h，地面上的C点正好在O的正下方，弹簧的原长为h，现让物块从A点由静止释放，一直加速运动到B点，已知，，弹簧的弹性势能与弹簧的伸长量x以及弹簧的劲度系数k之间的关系为，已知，，则下列说法正确的是（　　）

A．物块在B点，弹簧的伸长量
B．在B点时，地面对物块的支持力
C．物块从A到B，弹簧释放的弹性势能
D．物块在B点的速度
评卷人得分
二、多选题
8．下列能源中属于可再生能源的是（　　）
A．风能 B．潮汐能 C．天然气 D．水能
9．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同现象所包含的相同物理过程是( )
A．物体克服阻力做功
B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
10．如图是建筑工地上常用的一种“深穴打夯机”示意图，电动机带动两个滚轮匀速转动将夯杆从深坑提上来，当夯杆底端刚到达坑口时，两个滚轮彼此分开，夯杆在自身重力作用下，落回深坑，夯实坑底．然后两个滚轮再次压紧，夯杆被提上来，如此周而复始（夯杆被滚轮提升过程中，经历匀加速运动过程）．已知两个滚轮边缘的线速度恒为v，夯杆质量m，则下列说法正确的是 （ ）
A．夯杆被提上来的过程中滚轮先对它施加向上的滑动摩擦力，后不对它施力
B．增加滚轮匀速转动的角速度或增加滚轮对杆的正压力可减小提杠的时间
C．滚轮对夯杆做的功等于夯杆动能的增量
D．一次提杆过程系统共产生热量；
11．如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m= 0.2kg的小球，从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中(弹簧始终在弹性限度内)，其速度v和弹簧压缩量x 之间的函数图象如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计,（弹性势能，g取10m/s 2），则下列说法正确的是（ ）
A．小球刚接触弹簧时加速度最大
B．当x=0.1m时，小球的加速度为零
C．小球的最大加速度为51m/s2
D．小球释放时距弹簧原长的高度约为 1.35m
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人得分
三、实验题
12．气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块“悬浮”在导轨上，滑块对导轨的压力近似为零，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。某实验小组验证动量守恒定律的实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：（滑块A、B的质量mA、mB已经给出且不相等）
①调整气垫导轨，使导轨处于水平。
②在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上。
③用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1；B的右端至D板的距离L2。
④给导轨送气，气流稳定后，按下电钮放开卡销。同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作。当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时自动停止计时，从记时器上记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2。
(1)利用已经给的量和上述测量的实验数据，写出验证动量守恒定律的表达式 。
(2)利用上述实验数据还可以求出被压缩弹簧的弹性势能的大小，请写出弹性势能表达式为 。
13．活动课上，老师要求同学们用手中能伸缩的圆珠笔测量圆珠笔与课桌桌面间的动摩擦因数，某同学仔细观察圆珠笔，发现笔内有一根小弹簧，压一下笔尾的小帽，笔尖就伸出．思考后，他设计了下面的实验：
（1）使笔尾部朝下，如图所示，将笔向下按，直至小弹簧压缩量最大，使小帽缩进，然后放手，笔将向上弹起一定高度；
（2）在水平桌面上固定一个硬盒，将笔平放在水平桌面上，笔的尾部紧压硬盒壁，水平推动笔杆，使小帽缩进，仍然使小弹簧压缩量最大，然后放手，笔将在水平桌面上滑动一端距离．
当地重力加速度为g，请你根据该同学的想法，完成下面的空格：
①上面第（1）步操作中需要测量的物理量是 ；
②上面第（2）步操作中需要测量的物理量是 ；
③根据你写出的测量的物理量，该圆珠笔与课桌桌面间的动摩擦因数μ= ．
评卷人得分
四、解答题
14．关于太阳能回答下列问题：
（1）太阳能是取之不尽的吗？
（2）为什么现在还不能普遍地用太阳能代替其他能源？
（3）如何用人工方法获取并储存太阳能？
（4）如何提高太阳能转化为内能的效率？
15．横截面积为的圆筒内装有0.6kg的水，太阳光垂直照射了2min，水温升高了1℃，设大气顶层的太阳能只有45%到达地面.试估算出太阳的全部辐射功率为多少？[保留1位有效数字，设太阳与地球之间平均距离为，水的比热容为4. ]
16．如图（a）所示，质量M=2 kg，长为L的圆管竖直放置，顶端塞有质量为m=1kg 的弹性小球。t=0时，让管从静止自由下落，t=1.0 s时落地，落地后管立刻以与落地时大小相等的速率竖直弹起，第一次弹起后管上升过程的速度图像如图（b）所示（以竖直向下为正方向）。之后管每次落地后，总以与落地时相等的速率竖直弹起。已知小球始终没有从管中滑出，球与管之间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力，不计空气阻力及圆管与地面碰撞的时间，重力加速度g取10 m/s2，求∶
(1)球和管间的滑动摩擦力的大小；
(2)管从第一次落地到第二次落地所用的时间；
(3)圆管的最小长度。
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
) (
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
) (
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
) (
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
) (
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
解析：由能量守恒定律可知，能量不会凭空消失也不会凭空产生，能量只会从一个物体转移到另一个物体，整个自然界中的能量的总量保持不变。所以ABC错误，D正确。
答案：D。
2．A
解析：这辆卡车的工作应该是满载下山，减少的重力势能一部分转化为电能，用于空载上山；空载上山重力势能的增加量远小于满载下上时重力势能的减小量，所以不需要燃油发动机提供额外动力，也不违反能量守恒定律。故A正确。
答案：A。
3．D
解析：设受到的摩擦力是f，加速度大小为0.4g，则沿斜面的方向：mgsin30°-f=ma，解得：f=0.1mg，人和滑车下滑的过程中重力和摩擦力做功，获得的动能为：，代入数据解得：，故A错误；整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为△E=mgh-Ek=mgh-0.8mgh=0.2mgh，故D正确；整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为0.2mgh，所以人和滑车克服摩擦力做功为0.2mgh，故B错误；由以上的分析可知，人下滑的过程中受到摩擦力的作用，人和滑车减少的重力势能转化为动能和内能，故C错误。所以D正确，ABC错误。
4．B
解析：ABC．物体从A到B运动的过程中，物体受到向右的弹力和向左的滑动摩擦力，开始时弹簧的弹力大于摩擦力，加速度方向向右，随着物体靠近B点，弹簧弹力逐渐减小，故而物体做加速度减小的加速运动；当弹簧的弹力与摩擦力相等时，加速度为零，此时物体速度最大；然后弹簧的弹力小于摩擦力，此时物体加速度方向向左，随着物体继续靠近B点，弹簧弹力继续减小，故而物体做加速度增大的减速运动，所以物体从A到B先加速后减速，其加速度先减小后增加，在AB间某点加速度为零，故A、C错误，B正确；
D．设该弹簧的劲度系数为k，从A到C，由能量守恒定律
解得
由题意，小物体能经B点运动到C点，故
若物体能停在C点，则需有
联立解得，此时需满足
而当时，物体将不能停在C点，故D错误。
答案：B。
5．C
解析：ABC．A、B、C在第一次在小铅块运动过程中，小铅块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速，第二次小铅块先使整个木板加速，运动到B部分上后，A部分停止加速做匀速运动，只有B部分加速，加速度大于第一次的对应过程，故第二次小铅块与B木板将更早达到速度相等，所以小铅块还没有运动到B的右端，AB错误C正确；
D．根据摩擦力乘以相对位移等于产生的热量，因第二次在小铅块滑到木板B的右端前就相对静止了，所以第二次的相对位移比第一次的短，所以产生的热量小于在木板A上滑行产生热量，故D错误。
答案：C。
6．C
解析：对该题若先列出力F做功的表达式，然后讨论出现极值的条件，比较难和麻烦，如果从能的转化与守恒这一角度考虑，则拉力做功为
，
要使拉力做功最小，应使热量最小为零，即物体与斜面间的摩擦力
因此物体只受重力与拉力的作用做匀速运动，此时
与斜面间的夹角为
答案：C。
7．C
解析：A．物块在B点，根据几何关系
弹簧的伸长量
故A错误；
B．在B点时，弹簧弹力
根据平衡条件，地面对物块的支持力
故B错误；
C．在A点时，弹簧的伸长量
物块从A到B，弹簧释放的弹性势能
故C正确；
D．根据能量守恒
得
故D错误。
答案：C。
8．ABD
解析：天然气是不可再生能源，风能、潮汐能和水能在自然界可以再生，为可再生能源。
答案：ABD。
9．AD
解析：行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下来是由于受到摩擦力的缘故，即克服摩擦力做功，该过程中把机械能转化为了内能；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰，即其与空气摩擦生热，即把机械能转化为了光能和热能，其过程也是克服阻力做功；降落伞在空中匀速下降，该过程中，其动能不变，重力势能减小，故机械能减小，即减小的机械能转化为内能，也是克服阻力做功；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流，该过程是电磁感应现象，即将机械能转化为电能，也是克服阻力做功的过程．据上面的分析不难看出，上述四个过程中均是克服阻力做功，均是消耗了机械能，即将机械能或转化为内能，或转化为光能，或转化为电能，即是把机械能转化为其他形式能的过程．
答案：AD．
10．BD
解析：A．夯杆被提上来的过程中，先受到滑动摩擦力，然后受静摩擦力，A错误；
B．增加滚轮匀速转动的角速度时夯杆获得的最大速度增大，可减小提杠的时间．增加滚轮对杆的正压力，夯杆受到滑动摩擦力增大，匀加速运动的加速度增大，可减小提杠的时间，B正确；
C．根据功能关系分析得到，滚轮对夯杆做的功等于夯杆动能重力势能的增量之和，C错误；
D．设匀加速直线运动过程，夯杆受到的滑动摩擦力大小为f，加速度为a，质量为m，匀加速运动的时间为t，则相对位移大小为
得到
摩擦生热
根据牛顿第二定律得
联立得到
D正确。
答案：BD。
11．BC
解析：AC．由小球的速度图象知，开始小球的速度增大，说明小球的重力大于弹簧对它的弹力，当△x为0.1m时，小球的速度最大，然后减小，说明当△x为0.1m时，小球的重力等于弹簧对它的弹力，所以可得
k△x=mg
解得
弹簧的最大缩短量为△xm=0.61m，所以弹簧的最大值为
Fm=20N/m×0.61m=12.2N
弹力最大时的加速度
小球刚接触弹簧时加速度为10m/s2，所以压缩到最短的时候加速度最大，故A错误，C正确；
B．当△x=0.1m时，速度最大，则弹簧的弹力大小等于重力大小，小球的加速度为零，故B正确；
D．设小球从释放点到弹簧的原长位置的高度为h，小球从静止释放到速度最大的过程，由能量守恒定律可知
解得
故D错误。
答案：BC。
12．
解析：(1)[1]滑块A、B在弹簧被释放时满足动量守恒定律，得
滑块被弹开后做匀速直线运动，则
，
得
(2)[2]滑块A、B在弹簧被释放时，弹簧的弹性势能转化为两滑块的动能，则根据能量守恒可得
13． 圆珠笔上升的高度 圆珠笔在桌面上滑行的距离s
解析：[1][2][3]使笔的尾部朝下，将笔向下按，使小帽缩进，放手后，笔向上弹起一定高度，弹性势能转化为重力势能，有
将笔平放在水平桌面上，笔的尾部紧压笔盒壁，水平推动笔杆，使小帽缩进，然后放手，笔将在水平桌面上滑动一段距离，弹性势能转化为内能，有
联立解得
所以需要测量圆珠笔上升的高度h，圆珠笔在桌面上滑行的距离s。
14．见解析
解析：（1）太阳能不是取之不尽的；
（2）太阳能是一种辐射能，具有即时性，必须即时转换成其他形式能量才能利用和储存，同时也受到光照条件限制；
（3）将太阳能转换成不同形式的能量，需要不同的能量转换器；
（4）寻找不同的隔热保温材料，比较它们对太阳能转化为内能的效率的影响。改变太阳光辐射角度，探究最佳效果。不同的物体表面对太阳能转化为内能的效率的影响。
15．
解析：质量为m的水升高1℃时需要的热量
Q=mc △t=0.6×4.2×103×1=2.52×103J
阳光在地球表面单位面积的辐射功率
太阳的辐射功率
P′=P 4πr2=1.56×103×4×3.14×（1.5×1011）2≈4×1026W
16．(1)20N；(2)；(3)15m
解析：（1）由图（b）可知，在
t1=1.5s-1s=0.5s
内，管弹起后，初速度为v0=-10m/s，加速度为
①
设球和管间的滑动摩擦力的大小为f，由牛顿第二定律
Mg+f=Mal ②
解得
f=20N ③
（2）在第一次碰撞后到管与球速度相等的过程中，设球的加速度为a2，时间为t2，管上升的高度为h，由牛顿第二定律
mg-f=ma2 ④
解得
a2=-10m/s2 ⑤
由运动学规律
v=-v0+a2t2 ⑥
v=v0+a1t2 ⑦
解得
⑧
m/s ⑨
管减速上升，由运动学规律
⑩
从速度第一次相等到第二次落地，管与球再次共同运动，设该过程时间为t3，有

解得

从管第一次落地到第二次落地所用的时间
t=t2+t3=
（3）设圆管的最小长度为L，最终管与球均静止时，球恰好在管最下端，由能量守恒
MgH+mg（H+L）=fL
又
H=
解得
L=15m
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页