东营市胜利第三十九中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：能源与可持续发展 综合测试（含解析）

能源与可持续发展
1．如图所示为单库双向潮汐电站的示意图，在海湾建一双拦水坝，使海湾与大海隔开构成水库，其中a、b、c、d为水闸.利用潮汐造成的坝内外水位差，引导高水位的海水通过水轮发电机，使发电机发电.涨、落潮时要得到如图所示的海水流向，则应该（ ）.
A．涨潮时a、c打开，b、d关闭；退潮时a、c关闭，b、d打开
B．涨潮时a、d打开，b、c关闭；退潮时a、d关闭，b、c打开
C．涨潮时b、d打开，a、c关闭；退潮时b、d关闭，a、c打开
D．涨潮时b、c打开，a、d关闭；退潮时b、c关闭，a、d打开
2．下列关于能量转化或转移过程的说法中正确的是（ ）.
A．所有能量守恒的过程都能自发地发生
B．摩擦生热的过程是不可逆过程
C．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机
3．太阳表面温度高达6000℃，内部不断进行核聚变反应，并且以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量.据估计，每三天太阳向地球辐射的能量，就相当于地球所有矿物燃料能量的总和.太阳能通过四个渠道被人类利用（转化和储存），这四个渠道是：①被植物、微生物吸收；②使大气和水升腾循环；③被海洋吸收；④被直接利用.你认为以下能源中不是由太阳能转化的是（ ）.
A．煤 B．石油 C．天然气 D．核能
4．太阳表面温度高达6000℃，内部不断进行核聚变反应，并且以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量.据估计，每三天太阳向地球辐射的能量，就相当于地球所有矿物燃料能量的总和.太阳能通过四个渠道被人类利用（转化和储存），这四个渠道是：①被植物、微生物吸收；②使大气和水升腾循环；③被海洋吸收；④被直接利用.你认为水力发电属于利用太阳能的哪个渠道？（ ）.
A．被直接利用 B．被植物、微生物吸收
C．被海洋吸收 D．使大气、水升腾循环
5．我国新疆塔里木盆地蕴藏着丰富的石油资源，石油属于（ ）.
A．可再生能源 B．二次能源 C．常规能源 D．来自地球内部的能量
6．人类使用的普通能源，如煤、石油、天然气，其根本来源是（ ）.
A．太阳能 B．地球本身的能 C．内能 D．机械能
7．光合作用的实质是（ ）.
A．吸收，放出净化空气
B．吸收光能，放出内能
C．把转化为有机物，把光能转化为化学能储存在有机物中
D．把分解为氧，把合成为葡萄糖
8．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
9．如图所示，小球在竖直向下的力F作用下，将竖直轻弹簧压缩，若将力F撤去，小球将向上弹起并离开弹簧直到速度为零在小球向上运动的整个过程中，下列说法正确的是　　
A．小球的动能先增大后减小 B．小球的机械能守恒
C．小球离开弹簧时动能最大 D．小球动能最大时弹性势能不为零
10．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
11．月球和太阳对地球的引力形成了一种能源，叫做____________能．该能源属于____________（选填“可再生”或“不可再生”）能源．
12．如图所示是我国研制的某型号风力发电机的功率-风速曲线.从图中可以知道：
（1）当风速达到______后，功率不再随风速的增大而增大。
（2）在风速为7~12m/s范围内，功率P与风速v的函数关系式可近似地用一次函数来表示，其表达式为______________.
13．说明下列能源利用方式中的能量转化过程：
（1）水力发电：_____________________________.
（2）电动水泵抽水：_____________________________.
（3）柴油机车牵引列车前进：_____________________________.
（4）火箭发射人造卫星：_____________________________.
14．21世纪，科学家将在地球赤道上空高的静止轨道上建造太阳能发电站.站上装有巨型光能收集器，由太阳能电池把光能转换成电能，再经微波发生器转换成微波能，借助相控阵发射天线把微波能定向发回地面接收站，最后变为电能，供人类享用.你认为空间太阳能发电站与地面同类电站比较，具有哪些优势？
15．如图甲，轻弹簧一端固定在地面上，在弹簧上端轻轻放上质量为M的物块，物块的振幅为A。现把该轻弹簧放在光滑水平轨道上，左端固定，右端连接质量为的竖直挡板，处于原长时挡板位于轨道上的B点。水平轨道的右侧与倾角为37°的斜面在D点平滑连接，斜面与圆轨道相切于E点，斜面长度x和圆轨道的半径R相等，A，OF、OG分别是圆轨道的水平半径和竖直半径，B、C、D、E、F、G均在同一竖在面内，斜面和圆弧轨道均是粗糙的。用物块M通过挡板压缩弹簧到C点，使BC=2A，从静止释放，M与挡板分离后冲上斜面，恰好能运动到G点。物块在圆弧上EF、FG两段上克服摩擦力做的功相等，在F点时对轨道的压力=3.2Mg，已知sin37°=0.6，co37°=0.8，重力加速度为g，求：
（1）甲图中弹簧的最大弹性势能；
（2）物块与挡板脱离时的速度大小；
（3）物块在圆弧FG段上克服摩擦力做的功；
（4）物块与斜面之间的动摩擦因数。
16．如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角，皮带在电动机的带动下，始终保持的速率运行，现把一质量为的工件（可看作质点）轻轻放在皮带的底端，经过时间，工件被传送到的高处，取，求
（1）工件与传送带间的动摩擦因数。
（2）电动机由于传送工件多消耗的电能。
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
涨潮时，海洋水位高，水库水位低，为了得到如图所示的海水流向，a、d打开，b、c关闭；退潮时，海洋水位低，水库水位高，为了得到如图所示的海水流向，a、d关闭，b、c打开。
A. 涨潮时a、c打开，b、d关闭；退潮时a、c关闭，b、d打开与分析不符，故A错误。
B. 涨潮时a、d打开，b、c关闭；退潮时a、d关闭，b、c打开与分析相符，故B正确。
C. 涨潮时b、d打开，a、c关闭；退潮时b、d关闭，a、c打开与分析不符，故C错误。
D. 涨潮时b、c打开，a、d关闭；退潮时b、c关闭，a、d打开与分析不符，故D错误。
2．B
【解析】
【详解】
A. 并非所有能量守恒的过程都能自发的进行，如没有在引起其它变化的情况下，热量不能自发地从低温向高温传递，故A错误；
B. 根据热力学第二定律可知，摩擦生热的过程是不可逆过程，故B正确；
C. 能量是不能凭空产生的，此说法违背了能量守恒定律，故C错误。
D. 能的转化过程虽然符合能量守恒定律，但是在转化过程中存在着“能量耗散”和“品质降低”，能量向品质低的大气内能转化，不能再重复利用，因此会发生能源危机，故D错误。
3．D
【解析】
【详解】
煤、石油、天然气均属于石化能源，来源于太阳能，核能不是来自太阳能，而是来自原子核。
A. 煤与分析不符，故A错误。
B. 石油与分析不符，故B错误。
C. 天然气与分析不符，故C错误。
D. 核能与分析相符，故D正确。
4．D
【解析】
【详解】
水力发电属于利用太阳能的渠道为：使大气、水升腾循环。
A. 被直接利用与分析不符，故A错误。
B. 被植物、微生物吸收与分析不符，故B错误。
C. 被海洋吸收与分析不符，故C错误。
D. 使大气、水升腾循环与分析相符，故D正确。
5．C
【解析】
【详解】
我国新疆塔里木盆地蕴藏着丰富的石油资源，石油属于常规能源。
A. 可再生能源与分析不符，故A错误。
B. 二次能源与分析不符，故B错误。
C. 常规能源与分析相符，故C正确。
D. 来自地球内部的能量与分析不符，故D错误。
6．A
【解析】
【详解】
远古时期陆地和海洋的植物通过光合作用，将太阳能转化为生物质能，它们死后身体埋藏在地下和海底腐烂，多年之后形成化石能源；如煤、石油、天然气，其根本来源是太阳能。
A. 太阳能与分析相符，故A正确。
B. 地球本身的能与分析不符，故B错误。
C. 内能与分析不符，故C错误。
D. 机械能与分析不符，故D错误。
7．C
【解析】
【详解】
光合作用的实质是把转化为有机物，把光能转化为化学能储存在有机物中。
A. 吸收，放出净化空气与分析不符，故A错误。
B. 吸收光能，放出内能与分析不符，故B错误。
C. 把转化为有机物，把光能转化为化学能储存在有机物中与分析相符，故C正确。
D. 把分解为氧，把合成为葡萄糖与分析不符，故D错误。
8．D
【解析】
【详解】
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。
9．AD
【解析】
【分析】
撤去力F后，小球先在重力和弹簧弹力作用下向上做加速运动，在弹力和重力相等时，速度最大，然后重力和弹簧弹力的合力向下，向上做减速运动，离开弹簧后，仅受重力做竖直上抛运动。
【详解】
撤去外力刚开始的一段时间内，小球受到的弹力大于重力，合力向上，小球向上加速运动，随着弹簧形变量的减小，弹力减小，后来弹力小于重力，小球做减速运动，离开弹簧后，小球仅受重力作用而做竖直上抛运动，由此可知，小球的动能先增大后减小，故A正确；小球上升的过程中弹簧的弹力做功，小球的机械能增大故B错误；由A分析可知，小球先做加速度减小的加速运动，当弹力等于重力时，，速度最大，动能最大，此后弹力小于重力，小球做加速度增大的减速运动，直到弹簧恢复原长时，小球飞离弹簧，故小球在离开弹簧时动能不是最大，小球动能最大时弹性势能不为零，故C错误，D正确。所以AD正确，BC错误。
【点睛】
解决本题的关键会通过物体的受力判断物体的运动，知道弹力和重力相等时，速度最大．理解好机械能守恒的条件是：只有重力或弹力做功，但是有弹力做功时是物体与弹簧组成的系统机械能守恒，单对物体或弹簧来说，机械能不守恒。
10．CD
【解析】
【详解】
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。
11．潮汐 可再生
【解析】
【详解】
[1]由于地球和月球引力形成的能源是潮汐能；
[2]潮汐能属于可再生能源。
12．14m/s
【解析】
【详解】
(1)[1]14m/s（提示：风速达到14m/s后图线变为一条水平线，表示功率不再增大）
(2)[2] 在近似直线上取两点：（7，100）和（12，500），由两点式可得
13．机械能→电能 电能→机械能 化学能→内能→机械能 化学能→内能→机械能
【解析】
【详解】
(1)[1] 水力发电中的能量转化过程：机械能→电能
(2)[2] 电动水泵抽水的能量转化过程：电能→机械能
(3)[3] 柴油机车牵引列车前进的能量转化过程：化学能→内能→机械能
(4)[4] 火箭发射人造卫星的能量转化过程：化学能→内能→机械能
14．可从接受的太阳能辐射的角度考虑，外太空无此损失；也可从太空中不占用地面空间考虑；此外，太空能输送电能范围很广，运费也低，这些都是地面站不可比拟的
【解析】
【详解】
可从接受的太阳能辐射的角度考虑，外太空无此损失；也可从太空中不占用地面空间考虑；此外，太空能输送电能范围很广，运费也低，这些都是地面站不可比拟的
15．（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】
（1）在弹簧上端轻轻放上质量为M的物块，由对称性知，到最低点时有
k(2A) -Mg=Mg ①
弹簧的劲度系数k=，弹簧的最大弹性势能
②
（2）物块与挡板在B点脱离，由能量守恒
k(2A)2=（M+M）v2 ③
由②③物块与挡板脱离时的速度大小v=
（3）在F点由牛顿第二定律得
④
恰好能运动到G点，在G点由牛顿第二定律得：
⑤
从F点到G点由动能定理得
⑥
由④⑤⑥解得物块在圆弧FG段上克服摩擦力做的功
（4）物块与挡板脱离后运动到F点，由动能定理得：
⑦
由④⑥⑦解得物块与斜面之间的动摩擦因数。
答：（1）弹簧的最大弹性势能为；（2）物块与挡板脱离时的速度大小为；（3）物块在圆弧FG段上克服摩擦力做的功为；（4）物块与斜面之间的动摩擦因数。
16．（1） （2）
【解析】
【详解】
（1）由题图可知，皮带长。
工件速度达前，做匀加速运动的位移
匀速运动的位移为
解得加速运动的时间
加速运动的位移
所以加速度
由牛顿第二定律有：
解得：。
（2）从能量守恒的观点，显然电动机多消耗的电能用于增加工件的动能、势能以及克服传送带与工件之间发生相对位移时摩擦力做功产生的热量。
在时间内，皮带运动的位移
在时间内，工件相对皮带的位移
在时间内，摩擦生热
工件获得的动能
工件增加的势能
电动机多消耗的电能。