四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-3：能源与可持续发展 单元测试题（含解析）

选修3-3
能源与可持续发展单元测试题
1．水平地面上固定一倾角为的足够长的光滑斜面，如图所示，斜面上放一质量为、长的薄板。质量为的滑块（可视为质点）位于薄板的最下端，与之间的动摩擦因数。开始时用外力使、静止在斜面上，某时刻给滑块一个沿斜面向上的初速度，同时撤去外力，已知重力加速度，，。下列说法正确的是（
）
A．在滑块向上滑行的过程中，、的加速度大小之比为
B．从、开始运动到、相对静止的过程所经历的时间为
C．从、开始运动到、相对静止的过程中滑块克服摩擦力所做的功为
D．从、开始运动到、相对静止的过程中因摩擦产生的热量为
2．下列能源属于不可再生能源的是
A．水能
B．风能
C．太阳能
D．天然气
3．如图所示，足够长的传送带与水平方向的倾角为
，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑滑轮与物块b相连，b的质量为m.开始时，a、b及传送带均静止，且a不受传送带摩擦力作用，现让传送带逆时针匀速转动，则在b上升h高度(未与滑轮相碰)过程中下列说法错误的是(
)
A．物块a的重力势能减少
B．摩擦力对a做的功等于a机械能的增量
C．摩擦力对a做的功等于物块a、b动能增量之和
D．任意时刻，重力对a、b做功的瞬时功率大小相等
4．关于能量转化与守恒的理解，下列说法中正确的是　　
A．凡是能量守恒的过程就一定会发生
B．摩擦生热的过程是不可逆过程
C．热传递的过程不存在方向性
D．由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
5．下列说法中正确的是
A．分子间的距离增大时，引力和斥力都增大
B．分子间的距离增大时，分子势能一定增大
C．由于能量的耗散，虽然能量总量不会减少，但仍需节约能源
D．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
6．下述做法能改善空气质量的是（
）
A．以煤等燃料作为主要生活燃料
B．利用太阳能、风能和氢能等干净能源替代化石能源
C．鼓励私人购买和使用汽车代替公交车
D．限制使用电动车
7．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散失的能量重新收集、加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是(　　)
A．能量耗散说明能量不守恒
B．能量耗散不符合热力学第二定律
C．能量耗散过程中能量不守恒
D．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
8．如图所示，长木板A放在光滑的水平地面上，物体B以水平速度v0冲上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，则从B冲到木板A上到相对木板A静止的过程中，下述说法中正确的是(　　)
A．物体B动能的减少量等于系统损失的机械能
B．物体B克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量
C．物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和
D．摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和等于系统内能的增加量
9．下列说法正确的是
A．能量耗散和能量守恒是矛盾的
B．热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
C．一定质量的理想气体放出热量，则分子平均动能一定减少
D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
10．以下说法正确的是__________
A．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
B．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子力表现为引力，因而产生表面张力
C．一定温度下气体的分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少
D．当分子间的距离r=r0时，分子力为零，说明此时分子间不存在作用力
E.
冬天取暖时，火炉把房子烤暖属于能量耗散
11．能源是人类社会活动的物质基础，其中常规能源有：________；________；天然气．清洁能源有________；________；风能等．
12．按基本形态分类，能源通常可分为一次能源和二次能源．太阳能属于________．按再生性分类，能源分为再生能源和非再生能源．天然气属于________．
13．如图所示，一定质量的理想气体，从状态A等容变化到状态B，再等压变化到状态D.已知在状态A时，气体温度tA＝327
℃.
（1）求气体在状态B时的温度；
（2）已知由状态B→D的过程，气体对外做功W，气体与外界交换热量Q，试比较W与Q的大小，并说明原因．
参考答案
1．D
【解析】
A.由题中条件可知，当滑块向上运动时，薄板将沿斜面向下运动，由受力分析和牛顿第二定律可知，对薄板，则有，薄板的加速度，方向沿斜面向下；对滑块，则有，则滑块的加速度，方向沿斜面向下，故在滑块向上滑行的过程中，、的加速度大小之比为，故选项A错误；
B.开始运动时，滑块向上做匀减速直线运动，减速到零所需要的时间，此时薄板的速度大小为，然后二者均向下运动，且二者的加速度不变，最后速度相同，则有，代入数据可解得，共同速度为，、从开始运动到速度相同所用时间为，故选项B错误；
C.沿斜面向上运动的位移，此过程中向下运动的位移，球沿斜面向下运动到两者速度相同时，下滑的位移，此过程中，向下运动的位移，故整个过程中摩擦力对滑块所做的功，即滑块克服摩擦力所做的功为，故选项C正确；
D.整个过程中因摩擦产生的热量为，故选项D正确。
2．D
【解析】
A.
水能在短时间内可以再次产生，是可再生能源，选项A错误；
B.
风能在短时间内可以再次产生，是可再生能源，选项B错误；
C.
太阳能在短时间内可以再次产生，是可再生能源，选项C错误；
D.
天然气短时间内不能再次产生的，是不可再生能源，选项D正确。
3．B
【解析】
A.开始时，a、
b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用，有，则上升h，则a下降，则a重力势能的减小量为
故A正确不符合题意;
BC.根据能量守恒定律得，摩擦力对a做的功等于a、b系统机械能的增量，因为a重力势能的减小量等于b重力势能增加量，系统重力势能不变，所以摩擦力对a做的功等于系统动能的增量，故B错误符合题意，C正确不符合题意;
D.任意时刻a、b的速率相等，对b，克服重力做功的瞬时功率，对a有:
所以重力对a、b做功的瞬时功率大小相等，故D正确不符合题意。
4．B
【解析】
能量守恒的过程在传递能量的时候也需要考虑能量传递的方向性，因此不一定发生，A错误；
摩擦生热的过程是不可逆的．例如钻木取火，不能用火得到木头．符合题意．热传递是有方向性的，B正确
热量从温度高的物体传向温度低的物体，或从温度高的部分传向温度低的部分．C错误；
由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守恒，但是还会产生能源危机．D错误
5．C
【解析】
A．分子间的距离增大时，引力和斥力都减小，选项A错误；
B．若分子力表现为斥力时，当分子间的距离增大时，分子力做正功，则分子势能减小；若分子力表现为引力时，当分子间的距离增大时，分子力做负功，则分子势能增大；选项B错误；
C．由于能量的耗散，虽然能量总量不会减少，但仍需节约能源，选项C正确；
D．液体中的扩散现象是由于液体分子做无规则运动造成的，选项D错误．
6．B
【解析】
A.以煤作为主要生活燃料会产生大量污染物，如：CO、CO2、SO2等有害气体，污染大气，温室效应、导致酸雨等环境问题，故A错误；
B.利用太阳能、风能等替代化石能源可以减少有害气体的排放，解决能源问题的最佳方法是开发新能源（如风能、地热能、氢能、水能、核能、生物质能等），故B正确；
C.汽车尾气中含有氮氧化物和硫氧化物，会严重污染大气，故C错误；
D.使用电动车不会产生污染，故限制使用电动车不能改善空气质量，故D错误。
7．D
【解析】
能量耗散是指能量在转化和转移的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来的，其满足能量守恒定律，也符合热力学第二定律，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了。能量耗散反应了涉及热运动的宏观过程都具有方向性，所以A、B、C错误；D正确。
8．CD
【解析】
A.
物体以水平速度冲上木板后，由于摩擦力作用，减速运动，木板A加速运动，根据能量守恒定律，物体动能的减少量等于木板A增加的动能和产生的热量之和，故A错误；
B.
根据动能定理，物体克服摩擦力做的功等于物体损失的动能，故B错误；
C.
由能量守恒定律可知，物体损失的机械能等于木板获得的动能与系统损失的机械能之和，故C正确；
D.
摩擦力对物体做的功等于物体动能的减少量，摩擦力对木板做的功等于木板动能的增加量，由能量守恒定律，摩擦力对物体做的功和对木板做的功的总和等于系统内能的增加量，故D正确。
9．BD
【解析】
A.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，所以能量耗散与能量守恒不矛盾，故A错误；
B.根据热力学第二定律得知热量不可能从低温物体传给高温物体而不引起其他变化，
故B正确；
C.一定质量的理想气体放出热量，若同时外界对气体做功，则气体的内能不一定减小，温度
不一定降低，所以分子平均动能不一定减少，故C错误；
D.根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进
行的，故D正确。
10．BCE
【解析】
A、在完全失重的环境下因重力而产生的现象消失，但气体分子做永不停息的无规则热运动是由温度决定的，故对容器壁产生的持续碰撞压力不会消失，则压强不为零；故A错误.
B、液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，分子力表现为引力，因而产生表面张力，表面张力方向跟斜面相切，跟这部分液面的分界线垂直；故B正确.
C、一定温度下气体的分子速率满足“中间高，两边低”的正态分布规律，分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少，故C正确；
D、分力引力和分子斥力同时存在于两分子之间，当分子间的距离等于平衡距离时，分子力为零，说明此时分子的引力和斥力相等，故D错误；
E、根据热力学第二定律，冬天取暖时，火炉把房子烤暖属于能量耗散，故E正确.
故选BCE.
11．煤炭
石油
水力发电
太阳能
【解析】
能源是人类社会活动的物质基础，其中常规能源有：煤炭、石油、天然气、水力等，是促进社会进步和文明的主要能源；
清洁能源是不排放污染物的能源，有：水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、海潮能等；
【点睛】
常规能源也叫传统能源，是指已经大规模生产和广泛利用的能源．清洁能源是不排放污染物的能源，它包括核能和“可再生能源”．可再生能源是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、海潮能这些能源．可再生能源不存在能源耗竭的可能，因此日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家．
12．一次能源
非再生能源
【解析】
按基本形态分类，能源通常可分为一次能源和二次能源．太阳能属于一次能源．按再生性分类，能源分为再生能源和非再生能源．天然气属于非再生能源.
13．（1）27℃
（2）
【解析】
【试题分析】由图象可知A和B状态的各个状态参量，根据理想气体的状态方程可以求得在B状态时气体的温度，在等压变化的过程中，封闭气体的压力不变，根据功的公式W=FL可以求得气体对外做功的大小．
(1)气体由状态A变化到状态B
由查理定律可得
所以tB＝27℃.
(2)由B→D的过程，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律ΔU＝Q-W>0可得Q>W.
【点睛】根据图象，找出气体在不同的状态下的状态参量，根据理想气体状态方程计算即可，在计算做功的大小的时候，要注意A到M的过程，气体的体积不变，气体对外不做功．只在M到B的等压的过程中对外做功．