2024-2025学年新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律4能源与可持续发展检测含解析新人教版必修第三册

PAGE4-能源与可持续发展(15分钟30分)一、选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分)1.下列说法正确的是 ()A.随着科技的发展,永动机是可以制成的B.太阳照耀到地球上的光能转化成了其他形式的能量,但照耀到宇宙空间的能量都消逝了C.“既要马儿跑,又让马儿不吃草”违反了能量转化和守恒定律,因而是不行能的D.有种“全自动”手表,不用上发条,也不用任何形式的电源,却能始终走动,说明能量可以凭空产生【解析】选C。永动机是指不消耗或少消耗能量,而可以大量对外做功的装置,历史上曾出现过各种各样的所谓永动机的独创,结果都以失败告终,缘由就是违反了能量转化和守恒定律,A错误;太阳辐射大量的能量,地球只汲取了极少的一部分,就形成了风云雨雪,使万物生长。辐射到宇宙空间的能量也没有消逝,肯定是转化成了别的能量,B错误;马和其他动物,包括人要运动,必需消耗能量,动物的能量来源是食物中储存的生物质能,C正确;所谓“全自动”手表内部还是有能量转扮装置的,一般是一个摆锤,当人戴着手表活动时,使摆锤不停摇摆,给游丝弹簧补充能量,才会维持手表的走动。假如把这种表放在桌面上静置两天,它肯定会停摆的,D错误。【补偿训练】下列设想不符合能量守恒定律的是 ()A.利用永久磁铁间的作用力造一台恒久转动的机器B.做成一条船,利用河水的能量逆水航行C.通过太阳照耀飞机使飞机起飞D.不用任何燃料使河水升温【解析】选A。利用磁场可使磁铁所具有的磁场能转化为动能,但由于摩擦力的不行避开性,动能最终转化为内能,使转动停止,故A错;让船先静止在水中,设计一台水力发电机使船获得足够电能,然后把电能转化为船的动能使船逆水航行;同理可利用光能的可转化性和电能的可收集性,使光能转化为飞机的动能,实现飞机起飞,故B、C正确;设计水坝利用河水重力势能发电,一部分重力势能通过水轮机叶片转化为电能,电能可转化为内能使水升温,故D正确。2.一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块,并从中穿出。对于这一过程,下列说法正确的是 ()A.子弹削减的机械能等于木块增加的机械能B.子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量C.子弹削减的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D.子弹削减的动能等于木块增加的动能与子弹增加的内能之和【解析】选B。子弹射穿木块的过程中,由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能削减,木块获得动能,同时产生热量,且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失。A选项漏考虑系统增加的内能,A项错误;C、D选项应考虑的是系统(子弹、木块)内能的增加,C、D错误。3.有一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)。在阳光的照耀下,小电扇快速转动,能给燥热的夏季带来一丝凉快,该装置的能量转化状况是 ()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【解析】选A。依据题意,小电扇在阳光照耀下转动,说明最初的能量来源为阳光,即太阳能,然后阳光被一块太阳能电池板汲取,将太阳能转化成电能。电能带动小电动机转动,实现了小电扇的旋转,是电能向机械能的转化。总的转化过程为太阳能→电能→机械能。故A正确。二、非选择题(12分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)4.太阳能是人类运用的最基本的能源,它无污染、无费用,这种能源的运用期和太阳本身寿命一样长,当太阳光照耀地面时,1m2地面上在1s内平均得到的太阳辐射能约为1.0×103(1)晓彤家每天大约须要100kg热水,用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃须要多长时间?(2)与效率为80%的电热水器相比,晓彤家每天可节约多少电能?【解析】(1)Q吸=cm(t-t0)=4.2×103×100×(45-25)J=8.4×106J太阳能热水器传给水的热量Q放=kStη,因为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分钟20分)5.(6分)如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图,图中①和②为楔块,③和④为垫板,楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦,在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中 ()A.缓冲器的机械能守恒B.摩擦力做功消耗机械能C.垫板的动能全部转化为内能D.弹簧的弹性势能全部转化为动能【解析】选B。在弹簧压缩过程中,由于摩擦力做功消耗机械能,因此机械能不守恒,选项A错误,B正确;垫板的动能转化为弹性势能和内能,选项C、D均错误。6.(14分)如图所示,质量为m的小物体A以水平速度v0从左侧冲上质量为M、长为l置于光滑水平面C上的木板B,刚好不从木板上掉下,已知A、B间的动摩擦因数为μ,此时木板对地位移为x,重力加速度为g。在这一过程中,求:(1)木板增加的动能;(2)小物体削减的动能;(3)系统产生的内能。【解析】(1)滑动摩擦力对木板B做正功,依据动能定理得μmgx=Mv2-0=ΔEkB解得木板增加的动能ΔEkB=μmgx。(2)滑动摩擦力对小物体A做负功,依据动能定理得-μmg(x+l)=mv2-m=ΔEkA解得小物