第十二章第4节能源与可持续发展强化训练-2021-2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册word版含答案

2021-2022学年高二物理人教版（2019）必修第三册第十二章第4节能源与可持续发展强化训练
第I卷（选择题）
一、单选题
1．毛泽东的诗词中曾写到“一代天骄成吉思汗，只识弯弓射大雕”．不计阻力，成吉思汗在弯弓射雕过程中，涉及机械能的转化不正确的是（
）
A．箭被射出过程中，弹性势能转化为箭的动能
B．箭上升过程中，动能向重力势能转化
C．下落过程中，重力势能又向动能转化
D．箭落到地面上，机械能仍是守恒的
2．市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)．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爽．该装置的能量转化情况是(　　)
A．太阳能→电能→机械能
B．太阳能→机械能→电能
C．电能→太阳能→机械能
D．机械能→太阳能→电能
3．质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时，引力势能可表示为，其中G为引力常量，M为地球质量.该卫星原来在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R2，此过程中因摩擦而产生的热量为
A．GMm
B．GMm
C．
D．
4．能源短缺和环境恶化指的是(
)
①煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的开采是有限度的，这叫能源短缺
②煤炭和石油资源是有限的，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续，这叫能源短缺
③煤炭和石油具有大量的气味，在开采、存放和使用过程中这些气味会聚存在空气中污染空气，使环境恶化
④大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气，改变了成分使环境恶化
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
5．生产、生活中使用的许多东西都可看作能量转换器，它们把能量从一种形式转化为另一种形式，下列电器在工作过程中把电能转化为机械能的是（
）
A．电饭锅
B．洗衣机
C．微波炉
D．电烤箱
6．下列能源中，不是“可再生”能源的是（
）
A．太阳能
B．天然气
C．风能
D．潮汐能
7．关于能量，下列说法正确的是
（
）
A．内能不能转化为动能
B．根据能量守恒定律，能量是取之不尽、用之不竭的
C．在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
D．能量不能创造，但可以再生
8．能源问题关乎国家建设和社会发展，下列关于能量和能源的说法中正确的是
A．人类在历史的进程中不断地开发和利用新能源，创造了新的能量
B．自然界的能量是守恒的，我们没有必要节约能源
C．在利用能源的过程中，能量在数量上逐渐减少
D．能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性
9．运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是
A．阻力对系统始终做负功
B．系统受到的合外力始终向下
C．重力做功使系统的重力势能增加
D．任意相等的时间内重力做的功相等
10．一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，不考虑空气阻力，乒乓球动能和势能的转化情况是（　　）
A．重力势能→动能→重力势能
B．动能→弹性势能→重力势能
C．动能→弹性势能→动能→重力势能→动能
D．重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能
11．关于核能，下列说法不正确的是(
)．
A．核能是一次能源
B．核能是二次能源
C．核能是新能源
D．核能是干净能源
12．利用物体的动能做功，为人类服务的实例是（
）．
A．自然界中海浪冲击海滩
B．流动的水推动水轮机
C．龙卷风把耕牛卷到天空
D．行驶中的公交车撞坏了隔离栏
13．关于功和能，下列说法中错误的是（
）．
A．功和能的单位相同，它们的概念也相同
B．做功的过程就是物体能量的转化过程
C．做了多少功，就有多少能量发生了转化或转移
D．各种不同形式的能量可以互相转化，而且在转化过程中，能的总量是守恒的
14．崔牛先生向客户推介他设计的“超级推进器”，该推进器由超导体、激光器、制冷剂以及计算机控制系统组成，其神奇之处在于能通过自身的循环工作，源源不断地获得动力，而不需要消耗任何能源．事实上，这是不可能实现的，因为他的设计违反了(　　)
A．质量守恒定律
B．电荷守恒定律
C．机械能守恒定律
D．能量守恒定律
第II卷（非选择题）
二、填空题
15．常规能源带来的污染有______、______、______等。
16．指出下列各种现象中，能量是如何转化的？
（1）电动机带动抽水机工作______转化为______能；
（2）点燃的蜡烛发光______转化为______能；
（3）双手摩擦______转化为______能；
（4）白炽灯发光______转化为______能；
（5）内燃机的压缩冲程______转化为______能；
（6）物体在阳光照射下温度升高______转化为______能；
（7）流星穿过大气层时会变得炽热______转化为______能；
（8）飞行的子弹射穿木板后子弹温度会升高______转化为______能；
（9）将一块冰放在地面上拖，冰会融化______转化为______能；
（10）反复弯折一根铁丝，弯折部分温度会升高______转化为______能；
（11）擦燃火柴______转化为______能。
17．我国太阳能利用技术发展现状和采集太阳能的主要装置有：
(1)____________________________；(2)____________________________；
(3)____________________________；(4)____________________________；
(5)____________________________。
18．某海湾共占面积，涨潮时水深20m，此时关上水坝闸门，可使水位保持20m不变.退潮时，坝外水位降至18m.假如利用此水坝建水力发电站，重力势能转变为电能的效率是10%，每天有两次涨潮，则该电站一天能发电________J.
三、解答题
19．根据热力学定律，判断下列说法是否正确，若不正确请说明理由。
(1)空调在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量；
(2)海水降低温度可以放出大量的热量，科技的不断进步使得人类有可能通过降低海水的温度来发电，从而解决能源短缺的问题；
(3)即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能；
(4)对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”。
20．如图所示为某运动员撑杆跳时的四个阶段，请根据你所学过的知识分析这四个阶段中的能量转化情况。
21．发电厂发出的电送到电网中，必须及时被用户消耗掉，否则多余的电也只能被白白浪费掉.由于人们的生活习惯是一到晚上10：00以后用电量就会大大减少，而大多数发电厂由于技术的原因很难随时改变发电量，所以晚上10：00以后多出来的电能只能被白白浪费掉。有没有办法把晚上电网中多余的电能储存起来，白天再送回到电网中去呢？有！华东天荒坪抽水蓄能电站就能解决这个问题.电站雄伟壮观，上下两个蓄水库的平均落差达600m，上水库可蓄水，电站装机容量，6台立轴可逆式抽水发电机组.它可以利用晚上的余电把下水库的水抽到上水库，把电能转化为水的重力势能储存起来，白天再把上水库的水放下来发电.电站以其独特的山区地貌、优越的地理位置、较高的知名度和良好的社会效益而闻名于国内外.
（1）若该电站的水泵和发电机的效率均为86.6%，则每天白天最多能发多少电？每天晚上最多要消耗多少电？
（2）该电站的水泵和发电机的效率都没有达到100%，这是为什么？请说明一个理由.
22．自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外形成热辐射.处于一定温度的物体在向外辐射能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的能量，如果它处于平衡状态，则能量保持不变。若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，现定义一种理想的物体可100%地吸收射到其表面的辐射能，这样的物体称为黑体.单位时间内从黑体表面的单位面积辐射的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比.即，其中常数.如果把白炽灯灯丝看作黑体，设白炽灯灯丝温度可以达到2500℃，灯丝长度为0.6m，直径为0.03mm，则每小时从灯丝表面辐射的总能量
参考答案
1．D
【详解】
A．箭被射出过程中，弹性势能转化为箭的动能，选项A正确；
B．箭上升过程中，动能向重力势能转化，选项B正确；
C．下落过程中，重力势能又向动能转化，选项C正确；
D．箭落到地面上，地面的阻力对箭做功，则机械能减小，选项D错误；
故选D。
2．A
【解析】
帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作．小电扇工作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能．故选A．
3．C
【详解】
卫星做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，则：
轨道半径为时①，卫星的引力势能为②
轨道半径为时③，卫星的引力势能为④
设摩擦而产生的热量为，根据能量守恒定律得：⑤
联立①～⑤得，故选项C正确．
4．D
【详解】
能源短缺简单地说就是能源储备量不能满足人类的需求．它可以分为相对性短缺（技术性短缺）和绝对性短缺（资源性短缺）．相对性短缺是指由于人的使用方式不恰当，使用效率不高造成的短缺；绝对性短缺是由于存储总量有限造成的．环境恶化是指资源破坏、生态破坏、土地沙化、物种减少、人类环境恶化、沙尘暴、水土流失等等．
故选D．
5．B
【解析】
电饭煲主要将电能转化为内能，故A错误；洗衣机消耗电能主要转化为动能，故B正确；微波炉主要将电能转化为微波的能量，故C错误；电烤箱主要将电能转化为内能，故D错误．故B正确，ACD错误．
6．B
【详解】
根据可再生和不可再生能源的区别，可知：煤、石油、天然气等化石能源是短时间内不能再次产生的，是不可再生能源．太阳能、潮汐能、风能等在短时间内可以再次产生，是可再生能源，ACD错误B正确
7．C
【详解】
内能也能转化为动能，例如内燃机，选项A错误；根据能量守恒定律，能量是取之不尽、用之不竭的，但是可用的能源越来越少，能量虽然守恒，但是有些能量耗散了不能再利用，所以要节约资源，故B错误．在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体，C正确；能量不能创造，也不可以再生，选项D错误.
8．D
【详解】
A、人类在不断地开发和利用新能源，但是能量不能被创造，也不会消失，故A错误；
B、自然界的能量是守恒的，但是由于可用能源是有限的，故需要节约能源，故B错误；
C、在利用能源的过程中，由于能量是守恒得，能量在数量上并没有减少，故C错误；
D、根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，故D正确．
9．A
【详解】
试题分析：A、阻力的方向始终与人的运动的方向相反，所以阻力对系统始终做负功，故A正确．
B、运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，在减速下降的过程中，由牛顿第二定律可知，此时合力的方向是向上的，所以B错误．
C、在下降的过程中重力做正功，由能的转化和可知此时物体的重力势能减小，所以C错误．
D、由重力做的功W=mgh可知，由于人不是匀速运动的，在相等的时间内下降的高度不同，所以任意相等的时间内重力做的功不相等，故D错误．
故选A．
10．D
【详解】
乒乓球由于被举高而具有重力势能，在下落过程中，高度降低，速度增大，重力势能减小，动能增大；在撞击地板的一瞬间，由于乒乓球发生形变，乒乓球的动能转化为乒乓球的弹性势能，乒乓球在恢复原状的过程中，弹性势能又转化为乒乓球的动能，使乒乓球产生一个反方向的速度（如不考虑机械能的损失，则此速度与乒乓球撞击地板前的速度大小相同），向上跳起，在上升过程中，动能又逐渐转化成重力势能，直至动能为零，从下落到反弹上升的全过程中，经历的能量转化过程是重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。故D正确。
故选D。
11．B
【详解】
AB．核能是直接从自然界获取的一次能源，不是二次能源，是不可再生能源，故A不符合题意，B符合题意；
C．新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，是指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等，所以核能是新能源，故C不符合题意；
D．核电是干净的能源，故D不符题意；
故选B。
12．B
【详解】
A.海浪的动能没有被人类利用，A错误；
B.水的动能推动水轮机转动，被人类利用了，B正确；
C.龙卷风的动能产生了破坏作用，也不属于被人类利用，C错误；
D.公交车撞击护栏，动能也没有被利用，D错误；
故选B。
13．A
【详解】
A.功和能的单位相同，但它们的物理意义不同，功是过程量，能是状态量，选项A说法错误；
B.
做功的过程就是物体能量的转化过程，选项B说法正确；
C.
功是能量转化的量度，做了多少功，就有多少能量发生转化或转移，选项C说法正确；
D.各种不同形式的能量可以互相转化，而且在转化过程中，总能量是守恒的，选项D说法正确。
本题选择错误的，故选A。
14．D
【解析】
任何机器只能转换能量存在的形式，并不能制造能量，题目中的装置是一种永动机，它违背了能量守恒定律，
故选D
15．温室效应
大气污染
水污染
【详解】
[1][2][3]常规能源的储藏是有限的。常规能源的大量消耗带来了环境问题，带来的污染有温室效应、大气污染、水污染等。
16．电
机械
化学
光
机械
内
电
光
机械
内
太阳
内
机械
内
机械
内
机械
内
机械
内
机械
内
【详解】
(1)[1][2]电动机带动抽水机工作将电能转化为机械能；
(2)[3][4]点燃的蜡烛发光是将化学能转化为光能；
(3)[5][6]双手摩擦是将机械能转化为内能；
(4)[7][8]白炽灯发光是将电能转化为光能；
(5)[9][10]内燃机的压缩冲程是将机械能转化为内能；
(6)[11][12]物体在阳光照射下温度升高是将太阳能转化为内能；
(7)[13][14]流星穿过大气层时会变得炽热是将机械能转化为内能；
(8)[15][16]飞行的子弹射穿木板后子弹温度会升高是将机械能转化为内能；
(9)[17][18]将一块冰放在地面上拖，冰会融化是将机械能转化为内能；
(10)[19][20]反复弯折一根铁丝，弯折部分温度会升高是将机械能转化为内能；
(11)[21][22]擦燃火柴是将机械能转化为内能。
17．全玻璃真空集热管和家用太阳能热水器
太阳能制冷技术
太阳能发电
太阳房
太阳灶
【详解】
我国太阳能利用技术发展现状和采集太阳能的主要装置有
(1)[1]全玻璃真空集热管和家用太阳能热水器；
(2)[2]太阳能制冷技术；
(3)[3]太阳能发电；
(4)[4]太阳房；
(5)]5]太阳灶。
18．
【详解】
[1]设△h为退潮时水减少的深度，S为海湾的面．利用潮汐发电，就是水的重力势能转化为电能，水能转化电能的效率是10%，一次涨潮，退潮后水坝内水的势能增加：
则水的势能可转变为电能：
W电=ηW水
每天2次涨潮，则该电站一天能发电
W=2W电=2×10%×1.0×103×1.0×107×10×22=8×1010J
19．见解析
【详解】
(1)正确；因为空调制冷过程中，还要消耗电能，电能转化过程中也要放出热量，所以空调制冷时从室内吸收的热量加电能转化过程中放出的热量都会排到室外去；
(2)不正确；因为要使海水降低温度，需要对海水做功才能实现，即要消耗更多的能量才能实现，这样并不可持续；
(3)正确；因为热机在工作时，要做功，一定会使热机内的温度高于环境温度，从而导致热机向环境散热，同时，热机在工作过程中还要向外排出热量，因此，热机不可能将燃料产生的内能全部转化为机械能；
(4)不正确；对能源的过度消耗确实会形成“能源危机”，但自然界的总能量是守恒的，自然界的能量不会减小，形成能源危机的原因不是能量减少了，而是可以利用的能源减少了，因为有些能源耗散到空中后不能再回收利用了。
20．见解析
【详解】
运动员在助跑阶段，身体中的化学能转化为运动员和杆的动能；撑竿起跳过程中，开始时运动员的动能和身体中的化学能转化为运动员的重力势能和杆的弹性势能；然后杆的弹性势能转化为运动员的重力势能，使运动员上升到横杆以上的高度；越过横杆后，运动员的重力势能转化为动能。
21．（1）
（2）水泵的发电机的摩擦消耗部分能量；水泵和发电机的线圈电阻要消耗部分电能
【详解】
(1)发电的总水量
白天最多发电量
晚上最多要消耗
(2)
水泵的发电机的摩擦消耗部分能量；水泵和发电机的线圈电阻要消耗部分电能
22．
【详解】
白炽灯表面积
单位时间内从黑体表面的单位面积辐射的总能量
每小时从灯丝表面辐射的总能量为