2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十二章電能能量守恒定律4能源與可持續(xù)發(fā)展檢測含解析新人教版必修第三冊

PAGE4-能源與可持續(xù)發(fā)展(15分鐘30分)一、選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分)1.下列說法正確的是 ()A.隨著科技的發(fā)展,永動機是可以制成的B.太陽照耀到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量,但照耀到宇宙空間的能量都消逝了C.“既要馬兒跑,又讓馬兒不吃草”違反了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律,因而是不行能的D.有種“全自動”手表,不用上發(fā)條,也不用任何形式的電源,卻能始終走動,說明能量可以憑空產(chǎn)生【解析】選C。永動機是指不消耗或少消耗能量,而可以大量對外做功的裝置,歷史上曾出現(xiàn)過各種各樣的所謂永動機的獨創(chuàng),結(jié)果都以失敗告終,緣由就是違反了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律,A錯誤;太陽輻射大量的能量,地球只汲取了極少的一部分,就形成了風(fēng)云雨雪,使萬物生長。輻射到宇宙空間的能量也沒有消逝,肯定是轉(zhuǎn)化成了別的能量,B錯誤;馬和其他動物,包括人要運動,必需消耗能量,動物的能量來源是食物中儲存的生物質(zhì)能,C正確;所謂“全自動”手表內(nèi)部還是有能量轉(zhuǎn)扮裝置的,一般是一個擺錘,當(dāng)人戴著手表活動時,使擺錘不停搖擺,給游絲彈簧補充能量,才會維持手表的走動。假如把這種表放在桌面上靜置兩天,它肯定會停擺的,D錯誤。【補償訓(xùn)練】下列設(shè)想不符合能量守恒定律的是 ()A.利用永久磁鐵間的作用力造一臺恒久轉(zhuǎn)動的機器B.做成一條船,利用河水的能量逆水航行C.通過太陽照耀飛機使飛機起飛D.不用任何燃料使河水升溫【解析】選A。利用磁場可使磁鐵所具有的磁場能轉(zhuǎn)化為動能,但由于摩擦力的不行避開性,動能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使轉(zhuǎn)動停止,故A錯;讓船先靜止在水中,設(shè)計一臺水力發(fā)電機使船獲得足夠電能,然后把電能轉(zhuǎn)化為船的動能使船逆水航行;同理可利用光能的可轉(zhuǎn)化性和電能的可收集性,使光能轉(zhuǎn)化為飛機的動能,實現(xiàn)飛機起飛,故B、C正確;設(shè)計水壩利用河水重力勢能發(fā)電,一部分重力勢能通過水輪機葉片轉(zhuǎn)化為電能,電能可轉(zhuǎn)化為內(nèi)能使水升溫,故D正確。2.一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊,并從中穿出。對于這一過程,下列說法正確的是 ()A.子彈削減的機械能等于木塊增加的機械能B.子彈和木塊組成的系統(tǒng)機械能的損失量等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量C.子彈削減的機械能等于木塊增加的動能與木塊增加的內(nèi)能之和D.子彈削減的動能等于木塊增加的動能與子彈增加的內(nèi)能之和【解析】選B。子彈射穿木塊的過程中,由于相互間摩擦力的作用使得子彈的動能削減,木塊獲得動能,同時產(chǎn)生熱量,且系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)機械能的損失。A選項漏考慮系統(tǒng)增加的內(nèi)能,A項錯誤;C、D選項應(yīng)考慮的是系統(tǒng)(子彈、木塊)內(nèi)能的增加,C、D錯誤。3.有一種裝有太陽能電扇的帽子(如圖所示)。在陽光的照耀下,小電扇快速轉(zhuǎn)動,能給燥熱的夏季帶來一絲涼快,該裝置的能量轉(zhuǎn)化狀況是 ()A.太陽能→電能→機械能B.太陽能→機械能→電能C.電能→太陽能→機械能 D.機械能→太陽能→電能【解析】選A。依據(jù)題意,小電扇在陽光照耀下轉(zhuǎn)動,說明最初的能量來源為陽光,即太陽能,然后陽光被一塊太陽能電池板汲取,將太陽能轉(zhuǎn)化成電能。電能帶動小電動機轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)了小電扇的旋轉(zhuǎn),是電能向機械能的轉(zhuǎn)化?？偟霓D(zhuǎn)化過程為太陽能→電能→機械能。故A正確。二、非選擇題(12分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)4.太陽能是人類運用的最基本的能源,它無污染、無費用,這種能源的運用期和太陽本身壽命一樣長,當(dāng)太陽光照耀地面時,1m2地面上在1s內(nèi)平均得到的太陽輻射能約為1.0×103(1)曉彤家每天大約須要100kg熱水,用這種熱水器將這些水從25℃加熱到45℃須要多長時間?(2)與效率為80%的電熱水器相比,曉彤家每天可節(jié)約多少電能?【解析】(1)Q吸=cm(t-t0)=4.2×103×100×(45-25)J=8.4×106J太陽能熱水器傳給水的熱量Q放=kStη,因為Q吸=Q放,所以t==s=1.4×104s≈3.9h(2)W==J=10.5×106J≈2.9kW·h答案:(1)3.9h(2)2.9kW·h(10分鐘20分)5.(6分)如圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖,圖中①和②為楔塊,③和④為墊板,楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦,在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中 ()A.緩沖器的機械能守恒B.摩擦力做功消耗機械能C.墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能【解析】選B。在彈簧壓縮過程中,由于摩擦力做功消耗機械能,因此機械能不守恒,選項A錯誤,B正確;墊板的動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能和內(nèi)能,選項C、D均錯誤。6.(14分)如圖所示,質(zhì)量為m的小物體A以水平速度v0從左側(cè)沖上質(zhì)量為M、長為l置于光滑水平面C上的木板B,剛好不從木板上掉下,已知A、B間的動摩擦因數(shù)為μ,此時木板對地位移為x,重力加速度為g。在這一過程中,求:(1)木板增加的動能;(2)小物體削減的動能;(3)系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能?！窘馕觥?1)滑動摩擦力對木板B做正功,依據(jù)動能定理得μmgx=Mv2-0=ΔEkB解得木板增加的動能ΔEkB=μmgx。(2)滑動摩擦力對小物體A做負(fù)功,依據(jù)動能定理得-μmg(x+l)=mv2-m=ΔEkA解得小物