12.4《能源与可持续发展》 筑基提能同步练习 高中物理必修第三册（人教版2019）
一、筑基培根——建立物理观念
1．（2024高一下·乌鲁木齐期中） 如图，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一小球从离弹簧一定高度处由静止释放，在小球从开始接触弹簧到向下运动到最低点的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．小球动能一直在减小 B．小球重力势能一直在增加
C．弹簧弹力先做负功后做正功 D．小球的机械能一直在减少
2．（2024高二下·雅安开学考）骄骄同学在学习完闭合电路欧姆定律后，一直不明白该定律的实质，于是她翻阅资料终于找到了正确答案。请问正确答案是下列定律中的哪一个？（ ）
A．电荷守恒定律 B．库仑定律
C．能量守恒定律 D．牛顿第二定律
3．（2024高二上·惠州期末）如图所示，罗浮山飞云顶沿线安装了许多太阳能路灯，太阳能电池板为夜间照明提供能量.下列说法正确的是（ ）
图1
A．太阳能属于清洁能源
B．太阳能电池板可以将太阳能100％转化为电能
C．罗浮山飞云顶只有太阳能可以转化为电能
D．能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，故节约能源没有必要
4．（2023高二上·水城月考） 如图所示，这是市面上出售的一种装有太阳能电扇的帽子。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是
A．太阳能→机械能→电能 B．太阳能→电能→机械能
C．电能→太阳能→机械能 D．机械能→太阳能→电能
5．（2023高三上·南海月考） 下列对能量耗散的理解正确的是（ ）
A．能量耗散说明能量不断减少
B．能量耗散遵守能量守恒定律
C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失
D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程没有方向性
6．（2019·黄浦模拟）下列装置中，可以将电能转化为机械能的是（ ）
A．发电机 B．电动机 C．电饭锅 D．电热毯
7．（2024高二上·大祥开学考）如图所示，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功，则（ ）
A．，质点恰好可以到达Q点
B．，质点不能到达Q点
C．，质点到达Q点后，继续上升一段距离
D．，质点到达Q点后，继续上升一段距离
二、能力发展——科学探究与思维
8．（2023·广州模拟）如图，广州地铁3号线北延段使用了节能坡。某次列车以64.8km/h（18m/s）的速度冲上高度为4m的坡顶车站时，速度减为7.2km/h（2m/s），设该过程节能坡的转化率为（列车重力势能的增加量与其动能减小量之比），则（ ）
A．该过程列车的机械能守恒 B．该过程列车的机械能减少
C．η约为10% D．η约为25%
9．（2019高二上·江门期末）关于能源和能量，下列说法正确的有（ ）
A．自然界的能量是守恒的，所以地球上的能源永不枯竭
B．能源的利用过程中有能量耗散，所以自然界的能是不守恒的
C．电磁波的传播过程也是能量传播的过程
D．电动机是将电能转化为机械能的装置
10．（2022高二上·河南期中）如图（甲），粗糙、绝缘的水平地面上，一质量的带负电小滑块（可视为质点）在处以初速度沿x轴正方向运动，滑块与地面间的动摩擦因数。整个区域存在沿水平方向的电场，滑块在不同位置所具有的电势能如图（乙）所示，P点是图线最低点，虚线AB是经过处的切线，并且AB经过（0，3）和（3，0）两点，，则（ ）
A．处的电势最高
B．滑块向右运动过程中，速度始终减小
C．滑块运动至处时，速度最大
D．滑块向右一定不能经过处的位置
11．（2022高二上·河南月考）下列关于能源和能量说法中正确的是（ ）
A．汽车散失的热量不能收集起来再次开动汽车，说明能量的转化或转移具有方向性
B．核电站是利用核聚变释放的能量发电，核能是不可再生的能源
C．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用，能量的品质降低了
D．能量是守恒的，不可能消失，所以人类不需要节约能源
12．（2024高一下·梅州期末）由于4月梅州连日强降雨，蕉岭县长潭水库泄洪闸孔全开泄洪。如图所示，已知泄洪流量为，水位落差100m，水的密度为泄洪时，水流的重力势能有25%转化为电能，取 ，按照以上数据估算发电站的发电功率是（ ）
A． B． C． D．
三、科学本质——质疑交流与创新
13．（2023高二上·长宁月考）在风能、石油、电能、煤炭、潮汐能等能源中，属于一次能源的是 ；可再生能源的是 ；不可再生能源的是 。
14．（2024高一下·上海市期末）如图所示，高为h=10m的光滑斜面AB，倾角为θ=30°，底端与水平面BD相连，经过B点时无机械能损失，在水平面末端墙上固定一轻弹簧，水平面BC段粗糙，长度为20m，动摩擦因数为μ=0.2，水平面CD段光滑，且等于弹簧原长，质量为m=1kg的物块，由斜面顶端A点静止下滑，（g=10m/s2），弹簧被压缩具有的最大弹性势能 J，物块会在BC段上总共运动路程是 m。
15．（2024高一下·吴江月考）如图所示的离心装置中，光滑水平轻杆固定在竖直转轴的O点，小圆环A和轻质弹簧套在轻杆上，长为的细线和弹簧两端分别固定于O和A，质量为m的小球B固定在细线的中点，装置静止时，细线与竖直方向的夹角为，现将装置由静止缓慢加速转动，当细线与竖直方向的夹角增大到时，A、B间细线的拉力恰好减小到零，弹簧弹力与静止时大小相等、方向相反，重力加速度为g，取，，求：
（1）装置静止时，弹簧弹力的大小F；
（2）环A的质量M；
（3）上述过程中装置对A、B所做的总功W。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】能量守恒定律；动能和势能的相互转化
【解析】【解答】A、小球开始接触弹簧时，弹力小于重力，小球继续向下做加速运动，当弹力与重力大小相等时，此时小球的速度达到最大，小球继续向下运动，弹力大于重力，小球向下做减速运动，直至将弹簧压缩到最低点，所以小球的动能在 小球从开始接触弹簧到向下运动到最低点的过程中先变大后变小，A错误；
B、在小球从开始接触弹簧到向下运动到最低点的过程中，小球的重心一直下移，说明小球的重力势能在减小，B错误；
C、在 小球从开始接触弹簧到向下运动到最低点的过程中，弹力的方向与小球的运动方向相反，说明该过程弹力一直做负功，C错误；
D、在 小球从开始接触弹簧到向下运动到最低点的过程中，弹簧的弹性势能在增加，从能量守恒的角度知，小球的机械能一直在减小，D正确。
故答案为D。
【分析】本题考查牛顿运动定律在弹簧中的应用，解题的关键在于判断在小球从开始接触弹簧到向下运动到最低点的过程中，小球的合力大小和方向的变化，以及加速度与速度的方向是同向或反向，以此判断小球的速度变化情况，同时抓住弹簧做功与重力做功的特点，从能量守恒的角度判断小球机械能的变化情况。
2．【答案】C
【知识点】能量守恒定律；闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】电源把其它形式的能量转化为电能的功率EI，等于电源的输出功率UI与电源内电路的热功率I2r之和，闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体体现。
故答案为：C。
【分析】熟悉掌握电源的定义及其实质。闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体体现。
3．【答案】A
【知识点】能源的分类与应用
【解析】【解答】A.太阳能属于清洁能源，A符合题意；
B.太阳能电池板不可以将太阳能100%转化为电能，B不符合题意；
C.罗浮山飞云顶除了太阳能可以转化为电能，还可以利用风能转化成电能，C不符合题意；
D.能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，但是会有部分能量不能被回收利用，存在能量耗散现象，故依然要节约能源，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】知道能量的种类，了解能量的转化原理和过程。
4．【答案】B
【知识点】能量转化和转移的方向性
【解析】【解答】太阳能电池板将太阳能转化为电能，电动机则是将电能转化为机械能。
【分析】太阳能电池板运动的是半导体材料制作，是一种能将太阳能转化为电能的装置；电动机则是需要消耗电能带动转子旋转的一中设备，是将电能转化为机械能。
5．【答案】B
【知识点】能量守恒定律；能量转化和转移的方向性
【解析】【解答】AB、能量耗散说明能量的可利用率越来越低，即能量品质降低，但仍然遵循能量守恒定律，能量耗散不能说明能量减少，A错误，B正确；
C、根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，C错误；
D、根据热力学第二定律，热现象的宏观过程具有方向性，能量耗散从能量的角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，D错误。
故答案为：B。
【分析】本题考查能量守恒定律，要求学生能熟练掌握能量守恒定律的内容，能量的耗散说明能量转化具有方向性，所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性。能量耗散说明能量的可利用品质降低，但仍遵循能量守恒定律。
6．【答案】B
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】发电机可以把机械能转化为电能；电动机可以将电能转化为机械能；电饭锅可以把电能转化为热能；电热毯可以把电能转换为热能；
故答案为：B.
【分析】磁场对通电导线有力的作用，即安培力，电动机将电能转化为机械能。
7．【答案】C
【知识点】能量守恒定律；牛顿第二定律；动能定理的综合应用
【解析】【解答】质点滑到轨道最低点N时对轨道压力为4mg，根据牛顿第三定律可知，轨道对质点的支持力为4mg，则在最低点有根据牛顿第二定律可得
解得
对质点从开始下落到滑到最低点N的过程，由动能定理得
解得
对质点由最低点继续上滑到达Q点的过程中，由于质点在PN段的速度大于质点在NQ段的速度，质点在NQ段对轨道的压力小于在PN段对轨道的压力，则质点在NQ段克服摩擦力做的功要小于质点在PN段克服摩擦力做的功W，根据能量守恒定律可知，质点到达Q点后速度不为零，可继续上升一段距离。
故选C。
【分析】确定质点在最低点的受力情况及向心力的来源，再根据牛顿定律确定质点到达最低点的速度。再对质点从开始下落到滑到最低点N的过程运用动能定理确定质点在PN段摩擦力所做的功。质点在轨道上运行时，由于摩擦力的作用，再左右两侧对称点的位置，左侧的速度大于右侧的速度，再根据牛顿定律确定此时两侧正压力的关系，继而确定左右两侧摩擦力做功的关系，再根据能量守恒定律判断质点到达Q点后速度是否为零。
8．【答案】B,D
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】CD. 节能坡的转化率== 25% ，故C错误，D正确；
AB.根据CD可知，减小的动能没有完全转化为重力势能，故机械能减少，故A错误，B正确。
故选：BD。
【分析】根据题意算节能坡的转化率，根据转化率判断机械能减少。
9．【答案】C,D
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】A、自然界的能量是守恒的，但提供能量的物质即能源是有限的，是会枯竭的。A不符合题意。
B、能源的利用过程中有能量耗散，是指有部分能量不能回收利用，但能量仍是守恒的。B不符合题意。
C、电磁波传播过程，是电场能和磁场能不断传播过程，因此C符合题意；
D. 电动机是通过电流在磁场中受到力的作用，通过安培力做功将电能转化为机械能的装置，D符合题意。
故答案为：CD
【分析】自然界的能量守恒的，总量是不变的，只能从一种形式变为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。
10．【答案】A,B,D
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】A．滑块在 处电势能最低，由 ，因为滑块带负电，所以 处的电势最高，A符合题意；
BC． 图像斜率的绝对值 ，表示滑块所受电场力的大小，所以滑块在 处所受电场力大小为 ，滑块所受滑动摩擦力大小为 ，所以在 区间内，滑块所受电场力与滑动摩擦力方向相反，且不断减小，则滑块所受合外力方向与速度方向相反；在 之后，滑块所受电场力与滑动摩擦力同向，且不断增大，则滑块所受合外力方向也与速度方向相反。综上所述可知滑块向右运动过程中，速度始终减小，在 处速度最大，B符合题意，C不符合题意；
D．滑块在 处的电势能与在 处的电势能相等，根据能量守恒定律，若滑块能够经过 处，则应满足 ，根据题中数据可知实际情况并不满足上式，所以滑块一定无法经过 处的位置，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】根据电势能的表达式得出电势的变化情况， 图像斜率表示滑块所受电场力，结合能量守恒定律判断滑块能否经过x=4m
的位置。
11．【答案】A,C
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】A．由于能量转化和转移具有方向性，汽车制动时，由于摩擦动能转化为内能，这些内能不能自动地再次开动汽车。A符合题意；
B．核电站是利用原子核发生裂变释放出的核能来发电的，核能是不可再生能源。B不符合题意；
C．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用，即能量的可利用率越来越低，能量的品质越来越低。C符合题意；
D．能量是守恒的，不可能消失，但能量转化有方向，故人类需要节约资源。D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】能量转化和转移具有方向性，核电站是利用原子核发生裂变释放出的核能来发电的，能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用，结合能量守恒定律惊醒分析判断。
12．【答案】A
【知识点】功率及其计算；能量转化和转移的方向性
【解析】【解答】根据水的流量大小可以得出：t时间内流水的体积
根据重力势能和电能的转化效率结合平均功率的表达式有
代入数据可得
故选A。
【分析】利用水的流量可以求出水的体积，结合平均功率的表达式及电能的转化效率可以求出发电功率的大小。
13．【答案】风能、石油、煤炭、潮汐能；风能、潮汐能；石油、煤炭
【知识点】能源的分类与应用
【解析】【解答】一次能源是指自然界天然存在、不改变其形态就可直接利用的能源，风能、石油、煤炭、潮汐能都属于一次能源；风能、潮汐能属于可再生能源；石油、煤炭属于不可再生能源。
【分析】一次能源是指自然界天然存在不需要改变形态可以直接利用的能源，如风能、石油、煤炭、潮汐；可再生能源是风能和潮汐能；不可再生能源是石油和煤炭。
14．【答案】60；50
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】1、物体从A点静止下滑到弹簧压缩最短时，此时弹簧弹性势能出现最大值，且物体速度为零，根据能量守恒定律可得：
解得弹性势能的最大值为：
2、设物体下滑过程中，物体的重力势能最终转化为内能，根据全程的能量守恒定律可得
解得物体运动的路程为：
【分析】利用物体下滑到压缩弹簧的过程中的能量守恒定律可以求出最大弹性势能的大小；利用全程的能量守恒定律可以求出物体再BC段运动路程的大小。
15．【答案】解：（1）设、的张力分别为、，A受力平衡
B受力平衡
解得
（2）设装置转动的角速度为，对A
对B
解得
（3）B上升的高度，A、B的动能分别为
；
根据能量守恒定律可知
解得
【知识点】能量守恒定律
【解析】【分析】（1）对物体受力分析，根据受力平衡列方程求解弹簧弹力的大小F；（2）根据向心力公式求解环A的质量M；
（3） 对A、B所做的总功W 等于AB机械能变化量。
1 / 112.4《能源与可持续发展》 筑基提能同步练习 高中物理必修第三册（人教版2019）
一、筑基培根——建立物理观念
1．（2024高一下·乌鲁木齐期中） 如图，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一小球从离弹簧一定高度处由静止释放，在小球从开始接触弹簧到向下运动到最低点的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．小球动能一直在减小 B．小球重力势能一直在增加
C．弹簧弹力先做负功后做正功 D．小球的机械能一直在减少
【答案】D
【知识点】能量守恒定律；动能和势能的相互转化
【解析】【解答】A、小球开始接触弹簧时，弹力小于重力，小球继续向下做加速运动，当弹力与重力大小相等时，此时小球的速度达到最大，小球继续向下运动，弹力大于重力，小球向下做减速运动，直至将弹簧压缩到最低点，所以小球的动能在 小球从开始接触弹簧到向下运动到最低点的过程中先变大后变小，A错误；
B、在小球从开始接触弹簧到向下运动到最低点的过程中，小球的重心一直下移，说明小球的重力势能在减小，B错误；
C、在 小球从开始接触弹簧到向下运动到最低点的过程中，弹力的方向与小球的运动方向相反，说明该过程弹力一直做负功，C错误；
D、在 小球从开始接触弹簧到向下运动到最低点的过程中，弹簧的弹性势能在增加，从能量守恒的角度知，小球的机械能一直在减小，D正确。
故答案为D。
【分析】本题考查牛顿运动定律在弹簧中的应用，解题的关键在于判断在小球从开始接触弹簧到向下运动到最低点的过程中，小球的合力大小和方向的变化，以及加速度与速度的方向是同向或反向，以此判断小球的速度变化情况，同时抓住弹簧做功与重力做功的特点，从能量守恒的角度判断小球机械能的变化情况。
2．（2024高二下·雅安开学考）骄骄同学在学习完闭合电路欧姆定律后，一直不明白该定律的实质，于是她翻阅资料终于找到了正确答案。请问正确答案是下列定律中的哪一个？（ ）
A．电荷守恒定律 B．库仑定律
C．能量守恒定律 D．牛顿第二定律
【答案】C
【知识点】能量守恒定律；闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】电源把其它形式的能量转化为电能的功率EI，等于电源的输出功率UI与电源内电路的热功率I2r之和，闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体体现。
故答案为：C。
【分析】熟悉掌握电源的定义及其实质。闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体体现。
3．（2024高二上·惠州期末）如图所示，罗浮山飞云顶沿线安装了许多太阳能路灯，太阳能电池板为夜间照明提供能量.下列说法正确的是（ ）
图1
A．太阳能属于清洁能源
B．太阳能电池板可以将太阳能100％转化为电能
C．罗浮山飞云顶只有太阳能可以转化为电能
D．能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，故节约能源没有必要
【答案】A
【知识点】能源的分类与应用
【解析】【解答】A.太阳能属于清洁能源，A符合题意；
B.太阳能电池板不可以将太阳能100%转化为电能，B不符合题意；
C.罗浮山飞云顶除了太阳能可以转化为电能，还可以利用风能转化成电能，C不符合题意；
D.能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，但是会有部分能量不能被回收利用，存在能量耗散现象，故依然要节约能源，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】知道能量的种类，了解能量的转化原理和过程。
4．（2023高二上·水城月考） 如图所示，这是市面上出售的一种装有太阳能电扇的帽子。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是
A．太阳能→机械能→电能 B．太阳能→电能→机械能
C．电能→太阳能→机械能 D．机械能→太阳能→电能
【答案】B
【知识点】能量转化和转移的方向性
【解析】【解答】太阳能电池板将太阳能转化为电能，电动机则是将电能转化为机械能。
【分析】太阳能电池板运动的是半导体材料制作，是一种能将太阳能转化为电能的装置；电动机则是需要消耗电能带动转子旋转的一中设备，是将电能转化为机械能。
5．（2023高三上·南海月考） 下列对能量耗散的理解正确的是（ ）
A．能量耗散说明能量不断减少
B．能量耗散遵守能量守恒定律
C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失
D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程没有方向性
【答案】B
【知识点】能量守恒定律；能量转化和转移的方向性
【解析】【解答】AB、能量耗散说明能量的可利用率越来越低，即能量品质降低，但仍然遵循能量守恒定律，能量耗散不能说明能量减少，A错误，B正确；
C、根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，C错误；
D、根据热力学第二定律，热现象的宏观过程具有方向性，能量耗散从能量的角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，D错误。
故答案为：B。
【分析】本题考查能量守恒定律，要求学生能熟练掌握能量守恒定律的内容，能量的耗散说明能量转化具有方向性，所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性。能量耗散说明能量的可利用品质降低，但仍遵循能量守恒定律。
6．（2019·黄浦模拟）下列装置中，可以将电能转化为机械能的是（ ）
A．发电机 B．电动机 C．电饭锅 D．电热毯
【答案】B
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】发电机可以把机械能转化为电能；电动机可以将电能转化为机械能；电饭锅可以把电能转化为热能；电热毯可以把电能转换为热能；
故答案为：B.
【分析】磁场对通电导线有力的作用，即安培力，电动机将电能转化为机械能。
7．（2024高二上·大祥开学考）如图所示，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功，则（ ）
A．，质点恰好可以到达Q点
B．，质点不能到达Q点
C．，质点到达Q点后，继续上升一段距离
D．，质点到达Q点后，继续上升一段距离
【答案】C
【知识点】能量守恒定律；牛顿第二定律；动能定理的综合应用
【解析】【解答】质点滑到轨道最低点N时对轨道压力为4mg，根据牛顿第三定律可知，轨道对质点的支持力为4mg，则在最低点有根据牛顿第二定律可得
解得
对质点从开始下落到滑到最低点N的过程，由动能定理得
解得
对质点由最低点继续上滑到达Q点的过程中，由于质点在PN段的速度大于质点在NQ段的速度，质点在NQ段对轨道的压力小于在PN段对轨道的压力，则质点在NQ段克服摩擦力做的功要小于质点在PN段克服摩擦力做的功W，根据能量守恒定律可知，质点到达Q点后速度不为零，可继续上升一段距离。
故选C。
【分析】确定质点在最低点的受力情况及向心力的来源，再根据牛顿定律确定质点到达最低点的速度。再对质点从开始下落到滑到最低点N的过程运用动能定理确定质点在PN段摩擦力所做的功。质点在轨道上运行时，由于摩擦力的作用，再左右两侧对称点的位置，左侧的速度大于右侧的速度，再根据牛顿定律确定此时两侧正压力的关系，继而确定左右两侧摩擦力做功的关系，再根据能量守恒定律判断质点到达Q点后速度是否为零。
二、能力发展——科学探究与思维
8．（2023·广州模拟）如图，广州地铁3号线北延段使用了节能坡。某次列车以64.8km/h（18m/s）的速度冲上高度为4m的坡顶车站时，速度减为7.2km/h（2m/s），设该过程节能坡的转化率为（列车重力势能的增加量与其动能减小量之比），则（ ）
A．该过程列车的机械能守恒 B．该过程列车的机械能减少
C．η约为10% D．η约为25%
【答案】B,D
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】CD. 节能坡的转化率== 25% ，故C错误，D正确；
AB.根据CD可知，减小的动能没有完全转化为重力势能，故机械能减少，故A错误，B正确。
故选：BD。
【分析】根据题意算节能坡的转化率，根据转化率判断机械能减少。
9．（2019高二上·江门期末）关于能源和能量，下列说法正确的有（ ）
A．自然界的能量是守恒的，所以地球上的能源永不枯竭
B．能源的利用过程中有能量耗散，所以自然界的能是不守恒的
C．电磁波的传播过程也是能量传播的过程
D．电动机是将电能转化为机械能的装置
【答案】C,D
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】A、自然界的能量是守恒的，但提供能量的物质即能源是有限的，是会枯竭的。A不符合题意。
B、能源的利用过程中有能量耗散，是指有部分能量不能回收利用，但能量仍是守恒的。B不符合题意。
C、电磁波传播过程，是电场能和磁场能不断传播过程，因此C符合题意；
D. 电动机是通过电流在磁场中受到力的作用，通过安培力做功将电能转化为机械能的装置，D符合题意。
故答案为：CD
【分析】自然界的能量守恒的，总量是不变的，只能从一种形式变为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。
10．（2022高二上·河南期中）如图（甲），粗糙、绝缘的水平地面上，一质量的带负电小滑块（可视为质点）在处以初速度沿x轴正方向运动，滑块与地面间的动摩擦因数。整个区域存在沿水平方向的电场，滑块在不同位置所具有的电势能如图（乙）所示，P点是图线最低点，虚线AB是经过处的切线，并且AB经过（0，3）和（3，0）两点，，则（ ）
A．处的电势最高
B．滑块向右运动过程中，速度始终减小
C．滑块运动至处时，速度最大
D．滑块向右一定不能经过处的位置
【答案】A,B,D
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】A．滑块在 处电势能最低，由 ，因为滑块带负电，所以 处的电势最高，A符合题意；
BC． 图像斜率的绝对值 ，表示滑块所受电场力的大小，所以滑块在 处所受电场力大小为 ，滑块所受滑动摩擦力大小为 ，所以在 区间内，滑块所受电场力与滑动摩擦力方向相反，且不断减小，则滑块所受合外力方向与速度方向相反；在 之后，滑块所受电场力与滑动摩擦力同向，且不断增大，则滑块所受合外力方向也与速度方向相反。综上所述可知滑块向右运动过程中，速度始终减小，在 处速度最大，B符合题意，C不符合题意；
D．滑块在 处的电势能与在 处的电势能相等，根据能量守恒定律，若滑块能够经过 处，则应满足 ，根据题中数据可知实际情况并不满足上式，所以滑块一定无法经过 处的位置，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】根据电势能的表达式得出电势的变化情况， 图像斜率表示滑块所受电场力，结合能量守恒定律判断滑块能否经过x=4m
的位置。
11．（2022高二上·河南月考）下列关于能源和能量说法中正确的是（ ）
A．汽车散失的热量不能收集起来再次开动汽车，说明能量的转化或转移具有方向性
B．核电站是利用核聚变释放的能量发电，核能是不可再生的能源
C．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用，能量的品质降低了
D．能量是守恒的，不可能消失，所以人类不需要节约能源
【答案】A,C
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】A．由于能量转化和转移具有方向性，汽车制动时，由于摩擦动能转化为内能，这些内能不能自动地再次开动汽车。A符合题意；
B．核电站是利用原子核发生裂变释放出的核能来发电的，核能是不可再生能源。B不符合题意；
C．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用，即能量的可利用率越来越低，能量的品质越来越低。C符合题意；
D．能量是守恒的，不可能消失，但能量转化有方向，故人类需要节约资源。D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】能量转化和转移具有方向性，核电站是利用原子核发生裂变释放出的核能来发电的，能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用，结合能量守恒定律惊醒分析判断。
12．（2024高一下·梅州期末）由于4月梅州连日强降雨，蕉岭县长潭水库泄洪闸孔全开泄洪。如图所示，已知泄洪流量为，水位落差100m，水的密度为泄洪时，水流的重力势能有25%转化为电能，取 ，按照以上数据估算发电站的发电功率是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】功率及其计算；能量转化和转移的方向性
【解析】【解答】根据水的流量大小可以得出：t时间内流水的体积
根据重力势能和电能的转化效率结合平均功率的表达式有
代入数据可得
故选A。
【分析】利用水的流量可以求出水的体积，结合平均功率的表达式及电能的转化效率可以求出发电功率的大小。
三、科学本质——质疑交流与创新
13．（2023高二上·长宁月考）在风能、石油、电能、煤炭、潮汐能等能源中，属于一次能源的是 ；可再生能源的是 ；不可再生能源的是 。
【答案】风能、石油、煤炭、潮汐能；风能、潮汐能；石油、煤炭
【知识点】能源的分类与应用
【解析】【解答】一次能源是指自然界天然存在、不改变其形态就可直接利用的能源，风能、石油、煤炭、潮汐能都属于一次能源；风能、潮汐能属于可再生能源；石油、煤炭属于不可再生能源。
【分析】一次能源是指自然界天然存在不需要改变形态可以直接利用的能源，如风能、石油、煤炭、潮汐；可再生能源是风能和潮汐能；不可再生能源是石油和煤炭。
14．（2024高一下·上海市期末）如图所示，高为h=10m的光滑斜面AB，倾角为θ=30°，底端与水平面BD相连，经过B点时无机械能损失，在水平面末端墙上固定一轻弹簧，水平面BC段粗糙，长度为20m，动摩擦因数为μ=0.2，水平面CD段光滑，且等于弹簧原长，质量为m=1kg的物块，由斜面顶端A点静止下滑，（g=10m/s2），弹簧被压缩具有的最大弹性势能 J，物块会在BC段上总共运动路程是 m。
【答案】60；50
【知识点】能量守恒定律
【解析】【解答】1、物体从A点静止下滑到弹簧压缩最短时，此时弹簧弹性势能出现最大值，且物体速度为零，根据能量守恒定律可得：
解得弹性势能的最大值为：
2、设物体下滑过程中，物体的重力势能最终转化为内能，根据全程的能量守恒定律可得
解得物体运动的路程为：
【分析】利用物体下滑到压缩弹簧的过程中的能量守恒定律可以求出最大弹性势能的大小；利用全程的能量守恒定律可以求出物体再BC段运动路程的大小。
15．（2024高一下·吴江月考）如图所示的离心装置中，光滑水平轻杆固定在竖直转轴的O点，小圆环A和轻质弹簧套在轻杆上，长为的细线和弹簧两端分别固定于O和A，质量为m的小球B固定在细线的中点，装置静止时，细线与竖直方向的夹角为，现将装置由静止缓慢加速转动，当细线与竖直方向的夹角增大到时，A、B间细线的拉力恰好减小到零，弹簧弹力与静止时大小相等、方向相反，重力加速度为g，取，，求：
（1）装置静止时，弹簧弹力的大小F；
（2）环A的质量M；
（3）上述过程中装置对A、B所做的总功W。
【答案】解：（1）设、的张力分别为、，A受力平衡
B受力平衡
解得
（2）设装置转动的角速度为，对A
对B
解得
（3）B上升的高度，A、B的动能分别为
；
根据能量守恒定律可知
解得
【知识点】能量守恒定律
【解析】【分析】（1）对物体受力分析，根据受力平衡列方程求解弹簧弹力的大小F；（2）根据向心力公式求解环A的质量M；
（3） 对A、B所做的总功W 等于AB机械能变化量。
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