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B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B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．如图所示是新型“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列说法正确的是（　　）
A．照明灯利用的风能属于不可再生能源
B．夜晚蓄电池放电，将化学能转化为电能
C．小风扇利用风力发电，将电能转化为机械能
D．太阳能为可再生能源，光电池板将电能转化为光能
2．如图所示，斜面和水平面是由同一板材上截下的两段，连接处平滑，将小铁块从A处由静止释放后，它沿斜面向下滑行，进入平面，最终静止于P处，若从该板材上再截下一段，搁置在A、P之间，构成一个新的斜面，再将铁块放回A处，并轻推一下使之沿新斜面向下滑动，以下关于铁块在斜面上运动的描述，正确的是（ ）
A．匀速直线运动
B．匀变速直线运动
C．先匀加速后匀速运动
D．先匀速后匀减速运动
3．如图所示，处于压缩状态的绝缘轻质弹簧一端固定，另一端与带正电荷的物块连接在一起，整个装置处于水平向左的匀强电场E中。物块由A点静止释放，沿绝缘水平面向右运动到最大位移的B点，并经过一段时间后静止。物块与水平面间的动摩擦因数恒定，弹簧未超过弹性限度，则整个过程中（　　）
A．当物块处于B点时，弹簧弹力具有最大值
B．当物块向左运动到AB中点时加速度为零
C．物块可能静止在AB中点右侧的某个位置
D．弹簧的弹性势能的减小量等于产生的摩擦热
4．如图是水电站的发电原理图，由图可知，下列说法错误的是（　　）
A．水力发电不会造成污染
B．该装置将机械能转化为电能
C．要加大发电的功率，可采用仅“增大水落差”的方法
D．该装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能
5．图甲为一种大型抛石机，将石块放在长臂一端的石袋中，在短臂端挂上重物，发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被抛出，可简化为图乙所示。将一质量m=80kg的可视为质点的石块装在长L=m的长臂末端的石袋中，初始时长臂与水平面成=。松开后，长臂转至竖直位置时，石块在轨迹最高点被水平抛出，落在水平地面上。石块落地点与Ｏ点的水平距离s=120m。忽略长臂、短臂和石袋的质量，不计空气阻力和所有摩擦，g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．石块水平抛出时的初速度为50m/s
B．重物重力势能的减少量等于石块机械能的增加量
C．石块从A到最高点的过程中，石袋对石块做功1.6×105J
D．石块圆周运动至最高点时，重力的瞬时功率为3600W
6．如图甲为某缓冲装置模型，劲度系数为k（足够大）的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的槽内移动，与槽间的滑动摩擦力为定值f，轻杆向右移动不超过l时，装置可安全工作。一质量为m的小车以速度撞击弹簧后，导致轻杆向右移动了，此过程小车运动的图像如图乙所示，在时间内，图线为曲线，在时间内，图线为直线。已知装置安全工作时，轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计小车与地面间的摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．在时间内，小车运动的位移
B．在时刻，小车恰好离开轻弹簧
C．小车离开轻弹簧时的速度为
D．为使装置安全工作，小车的撞击速度不能超过
7．风力发电是一种环保的电能获取方式。某风力发电机的叶片转动形成的圆面积为S，某时间风的速度大小为v，风向恰好跟此圆面垂直；此时空气的密度为ρ，该风力发电机将空气动能转化为电能的效率为η，则风力发电机发电的功率为（　　）
A．ηρSv2 B．ηρSv2 C．ηρSv3 D．ηρSv3
评卷人得分
二、多选题
8．关于太阳能的下列说法中正确的是（　　）
A．太阳能是可供人类利用的一种新能源，它是一次能源
B．太阳能分布广阔，获取方便，处处可利用
C．太阳能安全、清洁，利用太阳能不会给环境带来污染
D．对于人类来说，太阳能几乎可以说是一种取之不尽、用之不竭的永久性能源
9．图是某地一风力发电机，它的叶片转动时可形成直径为40m的圆面。若该地区的风速是5.0m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能，则（　　）
A．每秒冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积约为
B．每秒冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积约为
C．此风力发电机发电的功率约为
D．此风力发电机发电的功率约为
10．如图所示，在水平面上固定一半径为R的半圆槽，O点为圆心，P点为最低点，直径MN水平。一质量为m的小球在M点正上方，与M点间距也为R。小球由静止释放，沿半圆槽运动经P点到达N点时速度为零。已知重力加速度为g，则小球在此运动过程中（　　）
A．小球与槽摩擦产生的热量为mgR
B．小球在圆弧MP和PN两段克服摩擦力做的功相等
C．小球经过P点时速度大小为
D．小球经过P点时对槽的压力大于3mg
11．如图所示，弹性绳一端系于点，绕过处的小滑轮，另一端与质量为、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，、、A三点等高，弹性绳的原长恰好等于间距，圆环与杆间的动摩擦因数为0.5，圆环从A点由静止释放，释放瞬间，圆环的加速度大小为，到达最低点时。重力加速度为，弹性绳始终遵循胡克定律。下列说法正确的是（　　）
A．释放瞬间弹性绳中的拉力大小为mg
B．从A到C的过程中，弹性绳增加的弹性势能为
C．从A到C的过程中摩擦力做功为
D．若已知QA=d，圆环下滑过程中的最大速度为
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
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三、实验题
12．为了只用一根弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ（设μ为定值），某同学经查阅资料知：一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为L至恢复到原长过程中，弹力所做的功为．于是他设计了下述实验：
第一步，如图所示，将弹簧的一端固定在竖直墙上，弹簧处于原长时另一端在位置B，使滑块紧靠弹簧将其压缩至位置A，松手后滑块在水平桌面上运动一段距离，到达位置C时停止．
第二步，将滑块挂在竖直放置的弹簧下，弹簧伸长后保持静止状态．
请回答下列问题：
（1）你认为，该同学需用刻度尺直接测量的物理量是（写出名称并用符号表示）：
和 ．
（2）用测得的物理量表示滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ的计算式：μ= ．
13．某同学利用如图1所示的装置测量弹簧的弹性势能和可看成质点的物块与桌面间的动摩擦因数，实验步骤如下
①用重锤确定物块运动到桌边时投影到地面的位置O
②将轻弹簧一端固定在桌面边沿的墙面上；
③推动物块，把弹簧压缩到P点，由静止释放物块，测出物块落地点与O点间的水平距离x；
④通过在物块上增减砝码来改变物块的质量，重复步骤③的操作
⑤根据得到的一系列的物块质量m与水平距离x的值，作出的图线如图2所示．
已知重力加速度g，回答下列问题：
（1）为达到实验目的，除已经测出的物块的质量m和物块落地点与O点的水平距离x，还需要测量
A．弹簧的原长
B．弹簧压缩后物块到桌面右边眼的距离L
C．桌面到地面的高度H
D．弹簧压缩前物块到周末右边沿的距离
（2）根据图2可知弹簧被压缩到P点时弹性势能为 ，物块与桌面间的动摩擦因数为 ．（用图像中的a、b和（1）中所选物理量的符号表示结果）
评卷人得分
四、解答题
14．能源问题是当前热门话题，传统的能源——煤和石油。由于储量有限，有朝一日要被开采完，同时在使用过程中也会带来污染，寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向，利用潮汐发电为一例。如图表示的是利用潮汐发电，左方为陆地和海湾，中间为大坝；其下有通道，水经通道可带动发电机。涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同时，堵住通道，如图甲。潮落至最低点时放水发电，如图乙。待内外水面高度相同时，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又进水发电，如图丙。设海湾面积为，高潮与低潮间高度差为，海水每天涨潮两次，重力加速度，则一天内流水的平均功率为多少？
15．如图，在高的光滑水平平台上，质量的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存了一定量的弹性势能，若打开锁扣K，物块将以一定的水平速度向右滑下平台，做平抛运动，并恰好能从光滑圆弧形轨道的B点沿切线方向进入圆弧形轨道。B点的高度，圆弧轨道的圆心O与平台等高，轨道最低点C的切线水平，并与地面上长为的水平粗糙轨道平滑连接；小物块沿轨道运动与右边墙壁发生碰撞，g取。求：
（1）小物块由A到B的运动时间；
（2）小物块的水平速度大小，原来压缩弹簧时储存的弹性势能的大小；
（3）若小物块与墙壁只发生一次碰撞，碰后速度等大反向，运动至C点停止，试求动摩擦因数u。
16．如图甲所示，轻质弹簧原长为2L，将弹簧竖直放置在水平地面上，在其顶端将一质量为的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为L．现将该弹簧水平放置，如图乙所示．一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接．AB是长度为5L的水平轨道，B端与半径为L的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD在竖直方向上．物块P与AB间的动摩擦因数，用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度为L处，然后释放P，P开始沿轨道运动，重力加速度为．
（1）求当弹簧压缩至长度为L时的弹性势能；
（2）若P的质量为，求物块离开圆轨道后落至AB上的位置与B点之间的距离；
（3）为使物块P滑上圆轨道后又能沿圆轨道滑回，求物块P的质量取值范围．
(
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
) (
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
解析：A．照明灯利用的风能属于可再生能源。故A错误；
B．夜晚蓄电池放电，将化学能转化为电能。故B正确；
C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能。故C错误；
D．太阳能为可再生能源，光电池板将光能转化为电能。故D错误。
答案：B。
2．A
解析：
设A距离地面高度h，AB与水平面夹角，AP与水平面夹角，小铁块从A处由静止释放后，它沿斜面向下滑行，进入平面，最终静止于P处，设AB与水平面夹角，AP与水平面夹角，由A到P根据能量守恒
由此可知
物体在AP斜面上
故可知铁块做匀速直线运动。
答案：A。
3．C
解析：AC．物块由A运动到B，根据动能定理可知
可知
故弹簧的原长位置在AB中点右侧，当物块处于A点时，弹簧形变量最大弹力有最大值，由物块的受力关系可知，物块可能静止的位置在原长位置的左边或右边，A错误，C正确；
B．由上分析可知，弹簧原长位置在AB中点右侧，当物块向左运动到AB中点时，根据物块在AB中点的受力可知，物块所受弹力和摩擦力均向右，则合力可能不为零，故当物块向左运动到AB中点时加速度可能不为零，B错误；
D．全过程由能量守恒可知
故弹簧的弹性势能的减小量大于产生的摩擦热，D错误；
答案：C。
4．D
解析：AB．水力发电不会有污染，同时将水的机械能转化为电能，故AB正确；
C．如果仅将水落差增大，那么水流到水轮机处的速度就增大，这一方法可加大发电的功率，故C正确；
D．由于水下落过程以及发电机装置都有摩擦，故该装置不可能将水库中储存的水的机械能全部转化为电能，故D错误。
该题选择错误选项，答案：D。
5．C
解析：A．石块平抛运动的高度
根据得
故石块水平抛出时的初速度
故A错误；
B．转动过程中，重物的动能也在增加，因此根据能量守恒定律可知，重物重力势能的减少量不等于石块机械能的增加量，故B错误；
C．块从A到最高点的过程中，石袋对石块做功
故C正确；
D．石块做圆周运动至最高点时，速度方向水平向右，与重力方向垂直，则此时重力的功率为0，故D错误。
答案：C。
6．C
解析：A．在0~t1时间内，小车压缩弹簧轻杆保持静止，在t1时刻，弹力等于最大静摩擦力，则在0~t1时间内，小车运动的位移为弹簧的形变量有
故A错误；
B．在0~t1时间内，小车做加速度增大的减速运动，在t1~t2时间内，与轻杆一起做匀减速运动，t2时刻之后弹簧反弹小车时其做初速度未零的加速度减小的加速运动，该加速过程的位移大小等于0~t1时间内位移大小，故该加速过程所用时间大于t1，故在时刻，小车未离开轻弹簧，故B错误；
C．对全过程，根据能量守恒
解得离开轻弹簧时的速度
故C正确；
D．为使装置安全工作，当小车速度减为零时，轻杆移动的距离最多为l，此时，根据能量守恒
解得
故D错误。
答案：C。
7．D
解析：时间t内，撞击到风力发电机上的空气的动能为
故风力发电机的功率为
故D正确；
答案：D。
8．ABD
解析：A．太阳能是可供人类利用的一种新能源，它是一次能源，A正确；
B．太阳能分布广阔，获取方便，处处可利用，B正确；
C．太阳能安全、清洁，但利用太阳能的设备会造成一定的环境污染，C错误；
D．对于人类来说，太阳能几乎可以说是一种取之不尽、用之不竭的永久性能源，D正确。
答案：ABD。
9．AC
解析：AB．每秒冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积约为
故A正确，B错误；
CD．每秒内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能约为
依题意可知此风力发电机的功率约为
故C正确，D错误。
答案：AC。
10．AD
解析：A．由能量守恒定律，可得小球与槽摩擦产生热量为
故A正确；
B．由于克服摩擦力做功，小球在圆弧MP段某一高度处的速度比圆弧PN段同一高度处的速度大，根据牛顿第二定律有
为小球重力沿背离圆弧圆心的分力，可知，小球在圆弧MP段受到圆弧的支持力较大，摩擦力较大，所以在圆弧MP段克服摩擦力做功大于在圆弧PN段克服摩擦力做的功，故B错误；
C．小球在圆弧PN段，根据动能定理有
可得
故C错误；
D．小球经过点P时，根据牛顿第二定律有
可得
故D正确。
答案：AD。
11．ABD
解析：A．释放时由牛顿第二定律可得
解得
又
解得
故A正确；
B．假设A、Q之间的距离为x，从A点下滑的距离为y时的滑动摩擦力大小为
在A位置释放瞬间的滑动摩擦力为
即圆环下滑过程中受到的滑动摩擦力大小不变始终为。A到C的过程中由能量守恒可得
解得
故B正确；
C．由B项分析知从A到C的过程中摩擦力做功为
故C错误；
D．由B项分析可知
假设从A点下滑的距离为s时速度最大，此时有
解得
又在A位置释放瞬间的滑动摩擦力为
综上解得
则由能量守恒可得
其中
解得
故D正确。
答案：ABD。
12． 弹簧被压缩的长度x1，滑块滑行的总距离s ； 弹簧悬挂滑块时伸长的长度x2；
解析：（1）[1][2]测出AB间距离x1，　AC间距离L；滑块挂在竖直放置的弹簧下静止时弹簧的伸长x2
（2）[3]该过程中，物体运动克服摩擦力做功，消耗弹性势能，即弹簧弹力做的正功等于克服摩擦力做功，所以要求弹簧弹力做功的大小，根据W=kx2，需要测量弹簧的形变量，即原长和压缩后的长度的差值，需要测量弹簧的劲度系数，可以根据弹簧挂物体时处的平衡状态求出劲度系数，
在整个过程中根据功能关系有
kx2=μmgs
所以要测量物体滑行的距离s
μ=
13． BC
解析：设桌面距离地面的高度为H、P点距离桌面右边沿的距离为L，根据能量守恒定律可得，物块离开桌面后做平抛运动，水平方向由，竖直方向由，联立可得，则，，解得，，故还需要测量弹簧压缩后物块到桌面右边眼的距离L、桌面到地面的高度H
点拨：本题考查了实验数据处理，知道实验原理是解题的前提与关键，应用能量守恒定律求出图象的函数表达式是即可解题，要掌握应用图象法处理实验数据的方法．
14．
解析：潮汐发电其实质就是将海水的重力势能转化为电能。每次涨潮时流进海湾（落潮时流出海湾）的海水的重力为
其重心高度变化为一天内海水两进两出，故平均功率
15．（1）；（2），；（3）
解析：（1）根据题意可知，小物块从A点到B点做平抛运动，竖直方向上由可得，小物块由A到B的运动时间
（2）竖直方向上，根据可得，小物块落到B点的竖直分速度为
由图，根据几何关系有
可得
根据平抛运动规律及几何关系有
解得
根据能量守恒定律可得，原来压缩弹簧时储存的弹性势能
（3）根据题意，小物块由B点经过C点到D点反弹再次回到C点的过程中，由能量守恒定律可得
根据（2）分析可知，小物块在B点的速度为
联立解得
16．(1) (2) (3)
解析：（1）由机械能守恒定律可知：弹簧长度为L时的弹性势能为

（2）设P到达B点时的速度大小为，由能量守恒定律得：

设P到达D点时的速度大小为，由机械能守恒定律得：

物体从D点水平射出，设P落回到轨道AB所需的时间为

（3）设P的质量为M，为使P能滑上圆轨道，它到达B点的速度不能小于零
得
要使P仍能沿圆轨道滑回，P在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点C，得

答案第1页，共2页
答案第1页，共2页