课时分层作业(二十) 能量的多种形式 能量的转化与守恒 珍惜大自然
(建议用时：25分钟)
◎考点一 对能量守恒定律的理解
1．能源可划分为一级能源和二级能源。自然界以现成形式提供的能源称为一级能源，需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取：2H2O―→2H2＋O2－517.6
J，下列叙述正确的是( )
A．电能是二级能源
B．水力是二级能源
C．天然气是二级能源
D．焦炉气是一级能源
A [电能是通过物质燃烧放热或者是由风能、水能、核能等转化来的，为二级能源，故选项A正确；水力是自然界中以现成形式提供的能源，为一级能源，故选项B错误；天然气可以从自然界直接获得，为一级能源，故选项C错误；焦炉气不能从自然界直接获得，属于二级能源，故选项D错误。]
2．(多选)关于能源的开发与利用，下列观点不正确的是( )
A．能源是有限的，无节制地利用能源是一种盲目的短期行为
B．对能源进行开发和利用的同时必须加强对环境的保护
C．不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的主要途径
D．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的
CD [能源是有限的，常规能源都是短期内不可再生的，故无节制地利用常规能源是一种盲目的短期行为，故A正确，D错误；能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响，不计后果地开发能源是不可取的，故B正确；开发新能源是缓解能源危机的主要途径，不是加强环境保护的主要途径，故C错误，C、D符合题意。]
3．(多选)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。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是( )
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
AD [这四个现象中物体运动过程中都受到阻力作用，汽车主要受摩擦阻力，流星、降落伞受空气阻力，条形磁铁下落受磁场阻力，因而物体都克服阻力做功，A正确；四个物体的运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能，总之机械能转化成了其他形式的能，D正确，B、C错误。]
4．(多选)下列属于一次能源的是( )
A．太阳能
B．焦炭
C．核能
D．汽油
AC [一次能源是自然形成，未经加工的，因此B、D错误，A、C正确。]
5．(多选)下列说法中正确的是( )
A．水能和风能是“可再生能源”
B．太阳能是一种清洁能源
C．沼气是一种新能源
D．核能对环境的污染比常规能源对环境的污染更大
ABC [水能和风能是“可再生能源”，A正确；太阳能是清洁能源，B正确；沼气是人们开发的新能源，C正确；核能对环境的污染比常规能源较小，D错误。]
◎考点二 自然过程的方向性
6．关于“节约能源”下列说法正确的是( )
A．由于自然界的能量的总和是守恒的，所以节约能源是毫无意义的
B．浪费能源只是浪费个人金钱，对整个社会和自然界是无关紧要的，因为能量是守恒的
C．从能量转化的角度看，自然界中宏观过程是有方向性的，能量的利用受这种方向性的制约，所以“节约能源”对人类社会发展有很大影响
D．上述说法都是错误的
C [能量虽然守恒，但能量耗散现象表明能量的转化具有方向性，在利用能量的过程中能量的品质降低了，故需要节约能源，C选项正确。]
7．(多选)关于“能量耗散”，下列说法正确的是( )
A．能量耗散导致能量品质的降低
B．能量耗散使能的总量减少且违背了能量守恒定律
C．能量耗散是指耗散在环境中的内能无法再被人类利用
D．各种形式的能量向内能转化时是能够自动全额发生的
ACD [能量耗散是能量在转化过程中有一部分以内能的方式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，选项A正确，选项B错误；耗散的内能无法被人类再利用，选项C正确；其他形式的能可以自动全部转化为内能，选项D正确。]
◎考点三 对熵的理解
8．已知一个系统的两个宏观态甲、乙，其对应微观态的个数分别为较少、较多，则下列关于对两个宏观态的描述及过程自发的可能方向的说法中正确的是( )
A．甲比较有序，乙比较无序，甲→乙
B．甲比较无序，乙比较有序，甲→乙
C．甲比较有序，乙比较无序，乙→甲
D．甲比较无序，乙比较有序，乙→甲
A [一个宏观态对应微观态的多少标志了宏观态的无序程度，从中还可以推知系统自发的方向，微观态数目越多，表示越无序，一切自然过程总沿着无序性增大的方向进行，A正确，B、C、D错误。]
9．如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于坡道的底端O点。已知在OM段，小物块A与水平面间的动摩擦因数为μ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g。求：
(1)小物块滑到O点时的速度；
(2)轻弹簧在最大压缩量d时的弹性势能(设轻弹簧处于原长时弹性势能为零)。
[解析] (1)由机械能守恒定律得
mgh＝mv2，解得v＝。
(2)在水平滑道上小物块A克服摩擦力所做的功为
W＝μmgd
由能量守恒定律得mv2＝Ep＋μmgd
以上各式联立得Ep＝mgh－μmgd。
[答案] (1) (2)mgh－μmgd
(建议用时：15分钟)
10．在寒冷的天气中将一盆水放在户外，经过一段时间后这盆水就会结冰，液态水的分子无序程度比冰的无序程度要大，那么下列说法正确的是( )
A．结冰的过程违反熵增加原理
B．结冰的过程不违反熵增加原理
C．无法判断结冰的过程中是否违反熵增加原理
D．结冰的过程是否违反熵增加原理，要看研究对象的选取
B [液态的水比冰的无序程度大，但熵增加原理适用于孤立系统，而不是个别不孤立的系统。一盆水在寒冷的天气中并不是孤立系统，因为水与外界大气有能量交换，所以结冰的过程并不违反熵增加原理，故B正确，A、C、D错误。]
11．一质量均匀不可伸长的绳索，固定在A、B两端，重为G，A、B两端固定在天花板上，如图所示。今在最低点C施加一竖直向下的力，将绳索缓慢拉至D点，在此过程中，绳索AB的重心位置将( )
A．升高
B．降低
C．先降低后升高
D．始终不变
A [物体的重心不一定在物体上，对于一些不规则的物体要确定重心是比较困难的，本题绳索的重心是不容易标出的。因此，要确定重心的变化，只有通过其他途径确定。当用力将绳索缓慢地从C点拉到D点，外力在不断地做功，而绳索的动能不增加，因此外力做功必定使绳索的重力势能增加，故绳索的重心将升高，A正确。]
12．(多选)一根轻弹簧，上端固定，下端拴一个重物P，处于静止状态，如图所示。现有外力把它缓慢向下拉一段距离，则以下说法正确的是( )
A．向下拉的某段过程中，重力势能的减少量可能大于弹性势能的增加量
B．向下拉的任一段过程中，重力势能的减少量一定小于弹性势能的增加量
C．撤去拉力，P在任一段运动过程中，重力势能的增加量一定等于弹性势能的减少量
D．撤去拉力，P在某段运动过程中，重力势能的增加量可能等于弹性势能的减少量
BD [向下拉的某段过程中，弹簧的拉力等于重力和外力的和，重力势能的减少量一定小于弹性势能的增加量，故A错误，B正确；撤去拉力，P在运动过程中，重力和弹簧的弹力做功，弹性势能的减小量等于重力势能的增加量和重物动能的增加量的和，故C错误；重力和弹簧的弹力做功，弹性势能的减小量等于重力势能的增加量和重物动能的增加量的和，只有在最高点或最低点的时候，重力势能的增加量等于弹性势能的减小量，故D正确。]
13．风能是一种环保型能源，目前我国风力发电总装机容量已达2
640
MW(MW表示兆瓦)。风力发电是将风的动能转化为电能。设空气的密度为ρ，水平风速为v，风力发电机每个叶片的长度为L，风力发电机将风能转化为电能的效率为η。
(1)求该风力发电机的发电功率P的表达式。
(2)若某地平均水平风速为v＝10
m/s，空气密度ρ＝1.3
kg/m3，所用风力发电机的叶片长度L＝4
m，效率η＝25%，平均每天发电20小时，则平均每天能获得多少电能？
[解析] (1)叶片旋转所形成的圆面积为S＝πL2
时间t内流过该圆面积的空气柱体积为V＝Svt＝πL2vt
空气柱的质量为m＝ρV＝ρπL2vt
空气柱的动能为Ek＝mv2＝ρπL2v3t
转化成的电能为E＝ηEk＝ηρπL2v3t
发电功率P＝＝ηρπL2v3。
(2)将已知数据代入可求得平均每天获得的电能为
E＝Pt＝×0.25×1.3×3.14×42×103×20×3
600
J≈5.88×108J。
[答案] (1)P＝ηρπL2v3 (2)5.88×108J
6/6
