12.4能源与可持续发展 同步检测Word版含答案— 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册

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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
12.4能源与可持续发展
一、单选题
1.“绿色、环保、低碳”是当今世界的关键词，“低碳”要求我们节约及高效利用能源。关于能源与能量，下列说法正确的是（??
）
A.?因为能量守恒，所以不要节约能源
B.?自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用
C.?人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源
D.?人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创造
2.在伽利略的斜面实验中，小球从一个斜面的某一高度由静止滑下，并运动到另一个斜面的同一高度，小球好像“记得”自己的起始高度，或与高度相关的某个量。“记得”并不是物理学的语言。后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”，并且把这个量叫做（??
）
A.?弹力?????????????????????????????????????B.?势能?????????????????????????????????????C.?速度?????????????????????????????????????D.?能量
3.海洋能是一种蕴藏量极大的可再生能源，具有广阔的应用前景．下列能源不属于海洋能的是(??
)
A.?潮汐能????????????????????????????????B.?波浪能????????????????????????????????C.?太阳能????????????????????????????????D.?海流能
4.大型强子对撞器LHC（Large
Hadron
Collider）是一座欧洲核子研究组织CERN的粒子加速器与对撞机，加速管中的单个质子具有的能量为7
TeV（7×1012电子伏），此能量最接近（??
）
A.?一只蜗牛爬行时的动能???????????????????????????????????????B.?辽宁舰正常行驶时的动能
C.?手机充满1次电消耗的电能??????????????????????????????????D.?家用空调工作1h消耗的电能
5.由能量守恒定律可知（??
）
A.?能量可以被消灭，也可以被创生?????????????????????????B.?因为能量是守恒的，所以不可能发生能源危机
C.?因为能量是守恒的，所以不需要节约能源???????????D.?不同形式的能量之间可以相互转化
6.自由摆动的秋千，摆动的幅度越来越小。在这个过程中，下列说法正确的是（??
）
A.?能量正在消失
B.?动能不断减少
C.?动能和势能相互转化，机械能守恒
D.?总能量守恒，减少的机械能转化为内能
7.下列说法中正确的是（??
）
A.?能源开发和利用的过程是内能转化成机械能的过程
B.?在能源的利用过程中，能量可利用的品质不会降低
C.?石子从空中落下，最后停止在地而上，说明机械能消失了
D.?能源的利用受方向性的制约，所以能源的利用是有条件的,也是有代价的
8.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
9.守恒定律是自然界中某种物理量的值恒定不变的规律，它为我们解决许多实际问题提供了依据。在实际生活中经常看到这种现象，从水龙头中流出的水柱越来越细，如图所示。若垂直于水柱的横截面可视为圆，在水柱上分别取A、B
两个直径为d1、d2的横截面，已知
d1:
d2
=
3
:
2
，经过A、B
处水流的速度大小之比为（??
）
A.?3
:
2?????????????????????????????????????B.?2
:
3?????????????????????????????????????C.?9
:
4?????????????????????????????????????D.?4
:
9
10.伽利略的斜面实验表达了一个最重要的事实：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地终止于同它开始点相同的高度，绝不会更高一点，也绝不会更低一点，这说明小球在运动过程中，有一个“东西”是不变的，这个“东西”就是（??
）
A.?力??????????????????????????????????????B.?能量??????????????????????????????????????C.?动能??????????????????????????????????????D.?势能
11.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
12.牛顿用手掌平托着这个苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动运动一圈，关于苹果运动的过程，下列说法中正确的是（??
）
A.?苹果对手掌的压力在a位置比在c位置小
B.?苹果在b位置和d位置受到的摩擦力相同
C.?整个运动过程中苹果的加速度大小相等
D.?整个运动过程中苹果的机械能守恒
13.关于能量和能源，下列说法正确的是(
??)
A.?在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少
B.?由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
C.?能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性
D.?人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
14.近几年来，人们特别重视对太阳能的研究与利用，下面列举的能源中，哪些与太阳能无关（??
）
A.?石油??????????????????????????????????B.?风能??????????????????????????????????C.?水力发电??????????????????????????????????D.?核能
15.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下来；流星在夜空中坠落，并发出明亮的光焰；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物理过程是（
）
A.?物体的动能转化为其他形式的能量??????????????????????B.?物体的势能转化为其他形式的能量
C.?物体的机械能转化为其他形式的能量??????????????????D.?其他形式的能转化为物体的机械能
16.三个半径相同的弹性球，静止置于光滑水平面的同一直线上，顺序如图所示，已知mA=m，mC=4m．当A以速度v0向B运动，若要使得BC碰后C具有最大速度，则B的质量应为（??
）
A.?m????????????????????????????????????????B.?2m????????????????????????????????????????C.?3m????????????????????????????????????????D.?4m
二、综合题
17.指出下列现象中能量的转化或转移情况.
（1）气体膨胀做功________.
（2）植物进行光合作用________.
（3）燃料燃烧________.
（4）风吹动帆船前进________.
18.如图所示，质量为3m的木板静止在光滑的水平面上，一个质量为2m的物块（可视为质点），静止在木板上的A端，已知物块与木板间的动摩擦因数为μ．现有一质量为m的子弹（可视为质点）以初速度v0水平向右射入物块并穿出，已知子弹穿出物块时的速度为
，子弹穿过物块的时间极短，不计空气阻力，重力加速度为g．求：
（1）子弹穿出物块时物块的速度大小．
（2）子弹穿出物块后，为了保证物块不从木板的B端滑出，木板的长度至少多大？
19.用轻弹簧相连的质量均为m＝2kg的A、B两物体都以v＝6m/s的速度在光滑的水平地面上运动,弹簧处于原长,质量M＝4kg的物体C静止在前方,如图所示.B与C碰撞后二者粘在一起运动,在以后的运动中,求:
?
（1）当弹簧的弹性势能最大时物体A的速度.
（2）弹性势能的最大值.
答案解析
一、单选题
1.【答案】
C
【解析】A．能量守恒告诉我们，能量是不会减少的，煤炭、石油、天然气等化石能源使用后，化学能转化为内能耗散了。虽然总能量没有减小，但是可以利用的品质降低了，故依然要节约能源，A不符合题意；
B．自然界中石油、煤炭等能源是有限的，故会不断减少，B不符合题意；
C．新能源是可以循环利用的，故人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源，C符合题意；
D．人类不断地开发和利用新的能源，如风能、太阳能，本质上都来源于太阳，符合能量守恒定律，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】能源分为可再生资源和不可再生资源，不管哪种资源都应该合理利用；太阳能相对于其他几种能源来说取之不尽，没有污染，更环保，更有利于可持续发展。
2.【答案】
D
【解析】在伽利略的斜面实验中，小球从一个斜面滚到另一个斜面，斜面弹力是不同的，势能先减小后增大，速度先增大后减小；恒量应是能量，包括动能和势能，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】能量是守恒的，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式，克服摩擦力，做功机械能转化成内能，能量的转移和转化具有方向性。
3.【答案】
C
【解析】海洋能是一种蕴藏量极大的可再生能源，具有广阔的应用前景，潮汐能、波浪能、海流能等都属于海洋能，而太阳能则不属于，C符号题意。
故答案为：C
【分析】太阳能是来自太阳的能量，而不是来源于海洋。
4.【答案】
A
【解析】7×1012电子伏=7×1012×1.6×10-19J=1.12×10-6J；此能量接近一只蜗牛爬行时的动能；辽宁舰正常行驶时的动能、手机充满1次电消耗的电能以及家用空调工作1h消耗的电能要比此值大得多，
故答案为：A.
【分析】利用电场力做功转化为焦耳的能量大小，进而判断能量接近的情况。
5.【答案】
D
【解析】ABC.自然界的总能量是守恒的，能量既不能被消灭，也不能被创生，但随着能量的耗散，能源可以利用的品质降低了，可利用的能源减少了，所以可发生有能源危机，所以我们要节约能源。ABC不符合题意；
D.不同形式的能量之间可以相互转化，如动能与势能之间可以发生相互转化，D符合题意；
故答案为：D
【分析】能量守恒定律是自然界的普遍规律，能量不会消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化到另一种形式。
6.【答案】
D
【解析】A.自由摆动的秋千，摆动的幅度越来越小，说明秋千受到空气阻力作用，机械能不断减少，但总能量守恒，A不符合题意；
B.秋千向下摆动时动能是增大的，B不符合题意；
C.秋千在运动的过程中，要克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，机械能不守恒，C不符合题意；
D.任何形式的能在转化为其他形式能的过程中，能的总量都是保持不变的，即总能量是守恒的，减少的机械能转化为内能，D符合题意；
故答案为：D
【分析】能量守恒定律是自然界的普遍规律，能量不会消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化到另一种形式。
7.【答案】
D
【解析】A、能源的利用是一种形式的能转化成为另一种形式能的过程，不是单纯的转化为机械能，不符合题意；
B、
在能源的利用过程中，能量可利用的品质越来越降低，不符合题意；
C、
石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能转化为其他形式的能，并不是能量消失了，不符合题意；?
D、
能源的利用受方向性的制约，所以能源的利用是有条件的,也是有代价的，符合题意。
故答案为：D
【分析】能源的利用是一种形式的能转化成为另一种形式能的过程；在能源的利用过程中，能量可利用的品质越来越降低；石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能转化为其他形式的能，能量的转化是守恒的。
能源的利用受方向性的制约，所以能源的利用是有条件的,也是有代价的。
8.【答案】
D
【解析】A.
水能在短时间内可以再次产生，是可再生能源，A不符合题意；B.
风能在短时间内可以再次产生，是可再生能源，B不符合题意；C.
太阳能在短时间内可以再次产生，是可再生能源，C不符合题意；D.
天然气短时间内不能再次产生的，是不可再生能源，D符合题意。
故答案为：D
【分析】水能、风能和太阳能都属于可再生能源，天然气属于不可再生能源。
9.【答案】
D
【解析】流量表示单位时间内水流过的体积，水的流量恒定不变，则单位时间内水流体积相等，水流的体积V=vS，其中
，比较可知，A、B处水流的速度大小之比为4：9，D符合题意。
故答案为：D
【分析】对于水来说，在流动的时候体积不变，结合截面积的关系列方程求解流速。
10.【答案】
B
【解析】如果没有空气阻力和摩擦力，小球从某一高度下滑，一定会滑上相同的高度，因为这个过程中能量没有损失，初态的总能量一定等于末态的总能量，ACD不符合题意B符合题意.
故答案为：B
【分析】能量守恒定律是自然界的普遍规律，能量不会消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化到另一种形式。
?11.【答案】
B
【解析】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。
12.【答案】
C
【解析】A．苹果做匀速圆周运动，在a点处于超重状态，在c点处于失重状态，则苹果对手掌的压力在a位置比在c位置大，A不符合题意；
B．苹果做匀速圆周运动，在b位置和d位置的向心力由摩擦力提供，则苹果在b位置和d位置受到的摩擦力方向不同，B不符合题意；
C．苹果做匀速圆周运动，加速度大小不变，C符合题意；
D．苹果在竖直平面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能变化，则机械能变化，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据加速度的方向确定苹果对手掌的压力大小；将加速度进行分解，分析摩擦力和支持力的变化。
13.【答案】
A
【解析】A、自然界的能量守恒，在利用能的过程中，能量在数量上并未减少，A符合题意；
B、自然界的能量守恒，但能源需要节约，因为能量的转换有方向性，同时为了提高生活质量，B不符合题意；
C、能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性，比如一杯热水过段时间，热量跑走啦，水冷了．所以转化具有方向性，C不符合题意；
D、人类在不断地开发和利用新能源，但能量不能被创造，也不会消失，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】能量守恒定律是自然界的普遍规律，能量不会消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化到另一种形式。
14.【答案】
D
【解析】A.石油是由古代生物遗体形成的，与太阳能有关，A不符合题意；
C.水的循环是靠太阳照射形成的，C不符合题意；
B.风的形成也是因为太阳照射不同的地方形成压强差产生的，B不符合题意；
D.核能是原子核内部的能量，是原子核发生裂变或聚变时产生的能量，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】核能是原子核发生裂变或聚变而释放的能量，与太阳能没有关系。
15.【答案】
C
【解析】行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下，汽车只克服阻力做功，根据功能关系，汽车减小的动能等于克服阻力做的功；
流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰，只有重力和阻力做功，根据功能关系，克服阻力做的功等于减小的机械能；
降落伞在空中匀速下降，重力和阻力平衡，减小的重力势能转化为内能；
条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流，根据楞次定律，磁体要受到电磁阻力，减小的机械能等于克服阻力做的功，综上所述，上述不同现象中所包含的相同物理过程是物体的机械能转化为其他形式的能量，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C
【分析】三种情况都说明了物体的机械能在减少，而且产生了其他能量。
16.【答案】
B
【解析】设B球的质量为M。以碰撞前A球的速度方向为正，A球与B球发生弹性碰撞，设碰撞后的速度分别为v1和v2
，
根据A球与B球动量守恒得：mv0=mv1+Mv2
由能量守恒定律得：
mv02=
mv12+
Mv22
解得：v2=
；
B球与C球发生弹性碰撞，设碰撞后的速度分别为v′2和v3
，
由能量守恒定律得：
Mv22=
Mv′22+
×（4m）v32
规定碰撞前A球的速度方向为正，由动量守恒定律得：Mv2=Mv′2+4mv3
解得：v3=
C球碰撞后的速度为：
由数学关系解得：M=
=2m时，C球碰撞后的速度最大。
故答案为：B。
【分析】三个物体组成系统动量守恒和能量守恒，利用动量守恒定律和能量守恒列方程分析求解即可。
二、综合题
17.【答案】
（1）内能转化为机械能
（2）光能转化为化学能
（3）化学能转化为内能
（4）风能转化为动能
【解析】(1)气体膨胀做功：使气体的内能转化为机械能；(2)植物进行光合作用：使光能转化为化学能；(3)燃料燃烧：使化学能转化为内能；(4)风吹动帆船前进：使风能转化为动能。
【分析】（1）气体膨胀，体积变大对外做功，所以内能转化为机械能；
（2）植物吸收太阳光，光能转化为化学能；
（3）燃料燃烧；化学能转化为内能；
（4）风推动船前进；风能转化为机械能。
18.【答案】
（1）解：设子弹穿过物块时物块的速度为v1
，
对子弹和物块组成的系统，由动量守恒定律得
解得
（2）解：物块和木板达到的共同速度为v2时，物块刚好到达木板右端，这样板的长度最小为L，对物块和木板组成的系统，由动量守恒得2mv1=5mv2
此过程系统摩擦生热Q=2μmgL
由能量守恒定律
解得
【解析】（1）两个物体组成系统动量守恒，利用动量守恒定律列方程分析求解末速度即可；
（2）利用末状态的机械能减去初状态的机械能等于系统损失的机械能，即为物体克服摩擦力做的功
，
除以摩擦力大小即为木板的长度。
19.【答案】
（1）解：当弹簧的压缩量最大时，弹性势能最大，此时A、B、C的速度相等，由动量守恒定律得2mv=(2m＋M)v1
v1=
=3m/s，即A的速度为3m/s.
（2）解：由动量守恒定律得B、C碰撞时：mv=(m＋M)v2
，
v2=
=2m/s
由能量守恒可得：
解得ΔEp=12J.
【解析】（1）A、B两个物体组成系统动量守恒，利用动量守恒定律列方程分析求解末速度即可；
（2）A、B、C三个物体组成系统能量守恒，当三个物体速度相同时，弹簧的弹性势能最大，利用能量守恒列方程分析求解即可。