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(cè)含解析新人教版必修第三冊(cè)

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(shuō)法正確的是 ()A.隨著科技的發(fā)展,永動(dòng)機(jī)是可以制成的B.太陽(yáng)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(dòng)”手表,不用上發(fā)條,也不用任何形式的電源,卻能始終走動(dòng),說(shuō)明能量可以憑空產(chǎn)生【解析】選C。永動(dòng)機(jī)是指不消耗或少消耗能量,而可以大量對(duì)外做功的裝置,歷史上曾出現(xiàn)過(guò)各種各樣的所謂永動(dòng)機(jī)的獨(dú)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(cuò)誤;太陽(yáng)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(wàn)物生長(zhǎng)。輻射到宇宙空間的能量也沒(méi)有消逝,肯定是轉(zhuǎn)化成了別的能量,B錯(cuò)誤;馬和其他動(dòng)物,包括人要運(yùn)動(dòng),必需消耗能量,動(dòng)物的能量來(lái)源是食物中儲(chǔ)存的生物質(zhì)能,C正確;所謂“全自動(dòng)”手表內(nèi)部還是有能量轉(zhuǎn)扮裝置的,一般是一個(gè)擺錘,當(dāng)人戴著手表活動(dòng)時(shí),使擺錘不停搖擺,給游絲彈簧補(bǔ)充能量,才會(huì)維持手表的走動(dòng)。假如把這種表放在桌面上靜置兩天,它肯定會(huì)停擺的,D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)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(tái)恒久轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)器B.做成一條船,利用河水的能量逆水航行C.通過(guò)太陽(yáng)照耀飛機(jī)使飛機(jī)起飛D.不用任何燃料使河水升溫【解析】選A。利用磁場(chǎng)可使磁鐵所具有的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,但由于摩擦力的不行避開性,動(dòng)能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使轉(zhuǎn)動(dòng)停止,故A錯(cuò);讓船先靜止在水中,設(shè)計(jì)一臺(tái)水力發(fā)電機(jī)使船獲得足夠電能,然后把電能轉(zhuǎn)化為船的動(dòng)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(jī)的動(dòng)能,實(shí)現(xiàn)飛機(jī)起飛,故B、C正確;設(shè)計(jì)水壩利用河水重力勢(shì)能發(fā)電,一部分重力勢(shì)能通過(guò)水輪機(jī)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(duì)于這一過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是 ()A.子彈削減的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能B.子彈和木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能的損失量等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量C.子彈削減的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊增加的內(nèi)能之和D.子彈削減的動(dòng)能等于木塊增加的動(dòng)能與子彈增加的內(nèi)能之和【解析】選B。子彈射穿木塊的過(guò)程中,由于相互間摩擦力的作用使得子彈的動(dòng)能削減,木塊獲得動(dòng)能,同時(shí)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(jī)械能的損失。A選項(xiàng)漏考慮系統(tǒng)增加的內(nèi)能,A項(xiàng)錯(cuò)誤;C、D選項(xiàng)應(yīng)考慮的是系統(tǒng)(子彈、木塊)內(nèi)能的增加,C、D錯(cuò)誤。3.有一種裝有太陽(yáng)能電扇的帽子(如圖所示)。在陽(yáng)光的照耀下,小電扇快速轉(zhuǎn)動(dòng),能給燥熱的夏季帶來(lái)一絲涼快,該裝置的能量轉(zhuǎn)化狀況是 ()A.太陽(yáng)能→電能→機(jī)械能B.太陽(yáng)能→機(jī)械能→電能C.電能→太陽(yáng)能→機(jī)械能 D.機(jī)械能→太陽(yáng)能→電能【解析】選A。依據(jù)題意,小電扇在陽(yáng)光照耀下轉(zhuǎn)動(dòng),說(shuō)明最初的能量來(lái)源為陽(yáng)光,即太陽(yáng)能,然后陽(yáng)光被一塊太陽(yáng)能電池板汲取,將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能。電能帶動(dòng)小電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)了小電扇的旋轉(zhuǎn),是電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。總的轉(zhuǎn)化過(guò)程為太陽(yáng)能→電能→機(jī)械能。故A正確。二、非選擇題(12分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)4.太陽(yáng)能是人類運(yùn)用的最基本的能源,它無(wú)污染、無(wú)費(fèi)用,這種能源的運(yùn)用期和太陽(yáng)本身壽命一樣長(zhǎng),當(dāng)太陽(yáng)光照耀地面時(shí),1m2地面上在1s內(nèi)平均得到的太陽(yáng)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(zhǎng)時(shí)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(yáng)能熱水器傳給水的熱量Q放=kStη,因?yàn)镼吸=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(guò)程中 ()A.緩沖器的機(jī)械能守恒B.摩擦力做功消耗機(jī)械能C.墊板的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能【解析】選B。在彈簧壓縮過(guò)程中,由于摩擦力做功消耗機(jī)械能,因此機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;墊板的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能和內(nèi)能,選項(xiàng)C、D均錯(cuò)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(zhǎng)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(dòng)摩擦因數(shù)為μ,此時(shí)木板對(duì)地位移為x,重力加速度為g。在這一過(guò)程中,求:(1)木板增加的動(dòng)能;(2)小物體削減的動(dòng)能;(3)系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能?！窘馕觥?1)滑動(dòng)摩擦力對(duì)木板B做正功,依據(jù)動(dòng)能定理得μmgx=Mv2-0=ΔEkB解得木板增加的動(dòng)能ΔEkB=μmgx。(2)滑動(dòng)摩擦力對(duì)小物體A做負(fù)功,依據(jù)動(dòng)能定理得-μmg(x+l)=mv2-m=ΔEkA解得小物