2025高考物理步步高同步练习必修3第十二章第2课时　伏阻法和安阻法测电池的电动势和内阻含答案

2025高考物理步步高同步练习必修3第十二章第2课时伏阻法和安阻法测电池的电动势和内阻[学习目标]掌握用伏阻法和安阻法测电动势和内阻的原理，会选用实验器材、正确连接电路并进行实验数据处理．一、伏阻法测电动势和内阻1．实验思路由E＝U＋Ir＝U＋eq\f(U,R)r知，改变电阻箱阻值，测出多组U、R值，通过公式或图像可求出E、r.实验电路如图所示．2．实验器材电池、电压表、电阻箱、开关、导线．3．数据处理(1)计算法：由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝U1＋\f(U1,R1)r,E＝U2＋\f(U2,R2)r))解方程组可求得E和r.(2)图像法：由E＝U＋eq\f(U,R)r得：eq\f(1,U)＝eq\f(1,E)＋eq\f(r,E)·eq\f(1,R).故eq\f(1,U)－eq\f(1,R)图像的斜率k＝eq\f(r,E)，纵轴截距为eq\f(1,E)，如图．由图像的斜率和截距求解．二、安阻法测电动势和内阻1．实验思路如图所示，由E＝IR＋Ir知，改变电阻箱的阻值，测出多组I、R的值，通过图像就可求出E、r的值．2．实验器材电池、电流表、电阻箱、开关、导线．3．数据处理(1)计算法：由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝I1R1＋I1r,E＝I2R2＋I2r))解方程组求得E，r.(2)图像法：由E＝I(R＋r)得：eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(r,E)eq\f(1,I)－R图像的斜率k＝eq\f(1,E)，纵轴截距为eq\f(r,E)(如图甲)又R＝E·eq\f(1,I)－rR－eq\f(1,I)图像的斜率k＝E，纵轴截距为－r(如图乙)．由图像的斜率和截距求解．一、伏阻法测电动势和内阻例1东风中学课外兴趣小组测量手机电池的电动势和内阻的实验原理图如图甲所示，已知电池组的电动势约为3V、内阻小于1Ω，现提供的器材如下：A．手机锂电池(电动势的标称值为3.4V)；B．电压表V1(量程为0～15V，内阻约为10kΩ)；C．电压表V2(量程为0～3V，内阻约为10kΩ)；D．电阻箱R(0～99.9Ω)；E．定值电阻R1(R1＝2Ω)；F．定值电阻R2(R2＝100Ω)；G．开关和导线若干．(1)如果要准确测量电源的电动势和内阻，电压表应选择________(选填实验器材前的标号)；定值电阻R0应选择________(选填实验器材前的标号)．(2)兴趣小组一致认为用线性图像处理数据便于分析，于是在实验中改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的示数U，获取了多组数据，画出的eq\f(1,U)－eq\f(1,R)图像为一条直线，作出的eq\f(1,U)－eq\f(1,R)图像如图乙所示，若把流过电阻箱的电流视为干路电流，则可得该电池组的电动势E＝_______V、内阻r＝_______Ω.(结果均保留两位有效数字)(3)若考虑电压表的分流作用，则该实验中电动势的测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．答案(1)CE(2)3.30.25(3)偏小解析(1)由题意知电源电动势约为3V，要准确测量电源的电动势和内阻，电压表应选择量程为3V的V2，故电压表应选择C，R2＝100Ω的定值电阻太大，使得电压表指针的偏角太小，且在改变电阻箱阻值时，电压表的示数变化不明显，故定值电阻选择阻值较小的R1，故定值电阻R0应选择E；(2)由闭合电路欧姆定律得U＝E－eq\f(U,R)(r＋R0)，整理得eq\f(1,U)＝eq\f(r＋R0,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)结合题图乙可得0.3＝eq\f(1,E)，则E≈3.3V，斜率k＝0.3(R0＋r)＝0.3(2＋r)＝eq\f(3－0.3,4.0)＝0.675解得r＝0.25Ω(3)考虑到电压表的分流作用，则E＝U＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U,R)＋\f(U,RV)))(R0＋r)，整理得eq\f(1,U)＝eq\f(R0＋r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)＋eq\f(R0＋r,ERV)，纵轴截距变大，为eq\f(1,E)＋eq\f(R0＋r,ERV)，计算时依然用eq\f(1,U)＝eq\f(r＋R0,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)求解E时，求得的值偏小．二、安阻法测电动势和内阻例2一同学测量某干电池的电动势和内阻．(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路．请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处________；________.(2)实验测得的电阻箱阻值R和理想电流表示数I，以及计算出的eq\f(1,I)数据见下表：R/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26eq\f(1,I)/A－16.75.95.34.53.8根据表中数据，在如图方格纸上作出R－eq\f(1,I)关系图像．由图像可计算出该干电池的电动势为_______V(结果保留三位有效数字)；内阻为______Ω(结果保留两位有效数字)．答案(1)开关未断开电阻箱阻值为零(2)见解析图1.37(1.34～1.40均可)1.2(1.0～1.4均可)解析(1)在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全．(2)根据闭合电路欧姆定律得E＝I(R＋r)即R＝eq\f(E,I)－r＝E·eq\f(1,I)－r，即R－eq\f(1,I)图像为直线．描点连线后图像如图所示．根据图像可知r＝1.2Ω.图像的斜率为电动势E，在R－eq\f(1,I)图像上取两点(1.2,0.40)、(5,5.60)则E＝eq\f(5.60－0.40,5－1.2)V≈1.37V.针对训练为了测量四节干电池组成的电池组的电动势E和内阻r，某同学设计了如图甲所示的实验电路．器材如下：A．电池组(四节干电池：电动势约为6V，内阻约为4Ω)B．电阻箱(最大阻值99.9Ω)C．电流表A1(量程3A、内阻为0.5Ω)D．电流表A2(量程0.6A、内阻为1Ω)E．定值电阻R01＝50ΩF．定值电阻R02＝5ΩG．开关一只，导线若干(1)为提高实验的精确度，电流表应选用________；定值电阻应选用________．(均填器材前的序号)(2)断开开关S，调整电阻箱的阻值，再闭合开关S，读取并记录电流表的示数及电阻箱接入电路中的阻值．多次重复上述操作，可得到多组电流值I及电阻箱的阻值R，并以eq\f(1,I)为纵坐标，以R为横坐标，作出两者的关系图线如图乙所示(该图线为一直线)．(3)根据图乙中所得图线，可求得电池组的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(结果保留两位有效数字)答案(1)DF(3)6.14.0解析(1)定值电阻E的阻值过大，若选择E，则电路中电流不超过Imax＝eq\f(E,R01＋r)≈0.11A此时无论选择哪个电流表，都不能使其指针偏转达到量程的二分之一，从而造成读数误差较大，所以定值电阻应选F.在这种情况下，电路中最大电流I′max＝eq\f(E,R02＋r)≈0.67A，所以电流表应选择D.(3)根据闭合电路欧姆定律得E＝I(r＋R0＋RA＋R)，整理可得eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(r＋R0＋RA,E)故以eq\f(1,I)为纵坐标，以R为横坐标，可以得到如图乙所示图线．图线斜率为k＝eq\f(1,E)＝eq\f(1.98－1.65,2)＝0.165纵轴截距为b＝eq\f(r＋R0＋RA,E)＝1.65，解得E≈6.1V，r≈4.0Ω.1．(多选)(2022·邯郸一中高二学业考试)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差．在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器，不可以达到测定目的()A．一只电流表和一个滑动变阻器B．一只电流表和一只电压表C．一只电流表和一个电阻箱D．一只电压表和一个电阻箱答案AB解析测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，用电压表测量路端电压U、用电流表测量电流I，利用滑动变阻器调节外电阻，改变路端电压和电流，实现多次测量，即由一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器组合可测量电源的电动势和内阻．也可以在没有电压表的情况下，用一个电流表和一个电阻箱组合测量，电阻箱可以读出阻值，可达到测定目的．也可以用电压表和电阻箱组合，但不能用一个电流表和一个不能读数的滑动变阻器组合测量电动势和内阻，一个电压表和一个电流表无法进行多次测量，故选A、B.2．(2022·云南玉溪市江川区第二中学高二开学考试)某物理兴趣小组的同学利用实验测量电池的电动势和内阻，实验的主要操作如下：(1)先用电压表直接接在电池两极粗测电池的电动势，这样测出的电动势比真实值________(选填“偏大”或“偏小”)．(2)再按图甲接好电路进行实验，记下电阻箱和电压表对应的一系列读数R、U，并计算得下表所列数据．eq\f(1,U)/(V－1)0.801.071.301.471.802.27eq\f(1,R)/(Ω－1)0.20.50.81.01.52.0(3)在图乙坐标纸上画出eq\f(1,U)－eq\f(1,R)图像；(4)根据(3)所画的图像可算出电池的电动势为________V，电池的内阻为________Ω.(结果保留三位有效数字)答案(1)偏小(3)见解析图(4)1.67(1.55～1.75)1.39(1.26～1.40)解析(1)用电压表直接接在电池两极测电池的电动势，实际上测量的是路端电压，故测量值偏小．(3)将表格中数据在坐标中描点并画出图线，如图所示：(4)由闭合电路欧姆定律得：U＝eq\f(E,R＋r)R，可得eq\f(1,U)＝eq\f(r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)由函数的意义可知，图线的纵截距表示电动势的倒数，图线的斜率k＝eq\f(r,E)图线的纵截距为0.6，所以电动势为1.67V，图线的斜率为k＝eq\f(2.1－0.6,1.8－0)＝eq\f(r,E)＝eq\f(r,1.67)，解得r≈1.39Ω.3．(2022·珠海市高二期末)某同学利用电阻箱和内阻很大的电压表测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(R0＝5Ω)一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图(a)(1)在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接．(2)请完成下列主要实验步骤：A．检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图(c)所示，读得电阻值是________；B．将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.48V；C．将开关S2________，电压表的示数是1.14V；断开开关S1.(3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是____．(计算结果保留两位有效数字)．(4)由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏________(填“大”或“小”)．答案(1)见解析图(2)20Ω闭合(3)0.96Ω(4)小解析(1)根据题图(a)电路图，把题图(b)的实物图补充完整，如图所示(2)由题图(c)可知，电阻箱的阻值为2×10Ω＝20Ω根据题意可知，将开关S2闭合．(3)根据(2)中步骤B可知，电源的电动势为E＝U1＝1.48V，由步骤C，根据闭合电路欧姆定律可知U2＝eq\f(E,R0＋R＋r)R代入数据解得r≈0.96Ω(4)由于所用电压表不是理想电压表，则由步骤B根据闭合电路欧姆定律有U1＝eq\f(RV,R0＋RV＋r)E可知U1<E，所以测得的电动势比实际值偏小．4.某同学设计如图所示电路用来测量电源的电动势和内阻，其中电流表内阻为RA，量程为0～0.6A.(1)实验前，应先将电阻箱电阻调到____________(填“最大值”“最小值”或“任意值”)．(2)改变电阻箱的阻值R，分别测出通过电流表的电流I.下列两组R的取值方案中(单位为Ω)，比较合理的方案是________(填“1”或“2”)．方案1400.0350.0300.0350.0200.0方案235.030.025.020.015.0(3)根据实验数据描点，绘出的eq\f(1,I)－R图像是一条直线．若直线的斜率为k，在eq\f(1,I)坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝____________，内阻r＝____________(用k、b和RA表示)．答案(1)最大值(2)2(3)eq\f(1,k)eq\f(b,k)－RA解析(1)为保护电流表，实验前应将电阻箱的电阻调到最大值．(2)实验时，若电阻箱的阻值太大，电流很小，实验误差大，所以比较合理的是方案2.(3)由闭合电路欧姆定律有E＝I(r＋RA＋R)，整理得eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(r＋RA,E)，所以k＝eq\f(1,E)，b＝eq\f(r＋RA,E)，解得E＝eq\f(1,k)，r＝eq\f(b,k)－RA.5．如图所示是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图，图中S为开关，R为滑动变阻器，定值电阻R1和A1内阻之和为10000Ω(比r和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A2为理想电流表．(1)按电路原理图在如图所示虚线框内各实物图之间画出连线．(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片P移动至________(选填“a端”“中央”或“b端”)．(3)闭合开关S.移动滑动变阻器的滑片P至某一位置．读出电流表A1和A2的示数I1和I2，多次改变滑片P的位置，得到的数据如下表所示．I1/mA0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2/mA48040032023214068在如图所示的坐标纸上以I1为纵坐标，I2为横坐标画出所对应的I1－I2图像．(4)利用所得图像求得电池的电动势E＝______V，内阻r＝________Ω.(结果保留两位小数)答案(1)连线如图所示(2)b端(3)如图所示(4)1.49(在1.48～1.50范围内均正确)0.60(在0.55～0.65范围内均正确)解析本实验是安安法测电源电动势和内阻，实质是将电流表A1与一定值电阻串联，改装成电压表使用．实验前应使滑动变阻器接入电路的阻值最大，因此应使滑片P移到b端，作I1－I2图像，根据E＝I1(R1＋RA1)＋I2r，知I1＝eq\f(E,R1＋RA1)－eq\f(rI2,R1＋RA1).I1－I2图像是一条直线，直线的纵截距I1′＝eq\f(E,R1＋RA1)，斜率k＝－eq\f(r,R1＋RA1).即电池电动势E＝I1′×10000Ω，电池的内阻等于图像的斜率k×10000Ω的绝对值．由图像知I1′＝0.149mA，k＝－6×10－5，故E＝1.49V，r＝0.60Ω.4能源与可持续发展[学习目标]1.掌握能量守恒定律的内容和重要意义.2.了解什么是能源的耗散和品质降低，认识自然界中能量转移或转化的方向性.3.了解能源的分类与应用.4.认识当前环境问题，增强环境保护和可持续发展的意识．一、能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．二、能量转移或转化的方向性1．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．2．能量的耗散：其他形式的能转化为内能后不能再重复利用，这种现象叫作能量的耗散．3．能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．三、能量的分类与应用1．能源的分类(1)不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作化石能源．化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源叫作不可再生能源．(2)可再生能源：水能和风能等能源，归根结底来源于太阳能．这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源．2．能源的开发与应用近年来，我国在能源开发方面取得了很大的成就：如：太阳能发电、水力发电、风能发电、核能发电．四、能源与社会发展1．随着人口迅速增长、经济快速发展以及工业化程度的提高，能源短缺和过度使用化石能源带来的环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题．2．可持续发展(1)可持续发展的核心：追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求．(2)需要做好两方面：①要大力提倡节能；②发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源．1．判断下列说法的正误．(1)由能量守恒定律知，能量是取之不尽、用之不竭的，也不必要节约能源．(×)(2)热量可以自发地由高温物体传向低温物体，也可以自发地从低温物体传向高温物体．(×)(3)大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源．(√)(4)能量的耗散就是能量的总量在减少．(×)2．除了常见的煤炭、石油外，可利用的能源还有哪些？答案水能、风能、潮汐能、太阳能、核能等.一、能量守恒定律导学探究近几年流行一种“自发电电动车”，基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处，车轮转动时，带动发电机运转，发出的电又继续供给电动车，你认为仅靠这种方式，电动车能持续运动下去吗？答案仅靠这种方式，不能使电动车持续运动下去．因为靠这种方式，只能将电动车的一部分能量收集起来，但电动车运动时受到的阻力做负功，不断把电动车的机械能转化为内能，根据能量守恒定律，要想使电动车持续运动下去，必须不断地给电动车补充新的能量，如用脚蹬电动车或给电动车的电源充电．知识深化能量守恒定律的理解与应用1．自然界中不同形式的能量可以相互转化，一种形式的能量减少一定伴随着其他形式的能量增加，能量的总量保持不变．2．能量守恒定律的适用范围能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是在各种自然现象中普遍适用的一条规律．3．能量守恒定律的表达式(1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和．(2)ΔE增＝ΔE减，某些能量的增加量等于其他能量的减少量．4．应用步骤(1)明确研究对象及研究过程；(2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化；(3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少；(4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末状态能量相等的守恒式)．例1能量守恒定律的建立是人类认识自然的一次重大飞跃，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一．下列说法正确的是()A．因为能量守恒，所以能量可以随意使用B．不同形式的能量之间可以相互转化C．因为能量不会消失，所以不可能有能源危机D．能量可以被消灭，也可以被创生答案B解析能量是守恒的，但在利用能量的过程中有能量耗散，耗散的能量不可再利用，符合自然界中一切与热现象有关的宏观过程都有方向性，是不可逆的，应节约能源，故A、C错误；自然界中的能量可以从一种形式转化为另一种形式，不同形式的能量间可以相互转化，故B正确；能量不能被创生，也不能被消灭，故D错误．例2(2021·济南一中学业考试)某地强风的风速约为v，空气的密度为ρ，如果把通过横截面积S的风的动能完全转化为电能，则用上述已知量计算电功率的公式为()A．P＝eq\f(1,2)ρSv B．P＝eq\f(1,2)ρSv2C．P＝eq\f(1,2)ρSv3 D．P＝eq\f(1,2)ρSv4答案C解析风能完全转化为电能，由能量守恒定律得eq\f(1,2)mv2＝Pt，其中m＝ρV＝ρvtS，联立解得P＝eq\f(ρv3tS,2t)＝eq\f(1,2)ρSv3，A、B、D错误，C正确．二、能量转移或转化的方向性导学探究内能可以转化为电能，电能可以转化为光能、内能、机械能……既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么还要节约能源呢？答案虽然能量的总量没有减少，但由于能量转化的方向性，使能量从便于利用的形式转化为不便于利用的形式，导致了可利用的能源减少，因此我们仍要节约能源．知识深化对“能量的耗散和品质降低”的理解(1)各种形式的能最终都转化为内能，流散到周围的环境中，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能驱动机器做功了．(2)从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量．由此可知，能量的耗散虽然不会导致能量的总量减少，却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不太可用的形式．(3)能量的耗散导致可利用能源减少，所以要节约能源．例3(多选)(2021·昆明一中期中)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，下列说法正确的是()A．热量能自发地从低温物体传到高温物体B．在一定条件下，热量可以从低温物体传到高温物体C．热量的传递过程不具有方向性D．在自发的条件下热量的传递过程具有方向性答案BD解析自然界一切自发过程都有方向性，如热传导，热量总是由高温物体自发地传向低温物体；又如扩散，气体总是自发地由密度大的地方向密度小的地方扩散．在外界帮助下气体可以由密度小的地方向密度大的地方扩散，热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体传向高温物体，故选B、D.例4热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把耗散的能量重新收集、重新加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是()A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了B．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了C．能量耗散表明，能量守恒定律不一定正确答案B解析能量虽然有耗散但总的能量是守恒的，在转化的过程中总量不会减少，故A、C错误；能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低了，故B正确；自然界中的宏观过程具有方向性，能量耗散就是从能量转化的角度反映了这种方向性，故D错误．三、能源的分类与应用能源与社会发展1．能源的分类按可否再生分为可再生能源与不可再生能源(1)不可再生能源：人们把煤炭、石油、天然气叫作化石能源．化石能源无法在短时间内再生，被叫作不可再生能源．(2)可再生能源：在自然界可以再生，例如水能、风能、潮汐能、生物能、地热能等．2．能源和环境污染(1)温室效应：石油和煤炭的燃烧增加了大气中二氧化碳的含量，因此加剧了温室效应．温室效应使得两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海城市，使海水倒流入河流，从而使耕地盐碱化；温室效应使全球降水量变化，影响气候和植被变化，影响人体健康．(2)酸雨：酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪或其他形式的大气降水．形成酸雨的主要原因是燃烧煤炭和石油，以及工业生产等释放到大气中的二氧化硫等物质使雨水酸度升高，形成“酸雨”，腐蚀建筑物、酸化土壤．(3)光化学烟雾：内燃机工作时的高温使空气和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮的氧化物和碳氢化合物．这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——光化学烟雾．这些物质有毒，会引起人的多种疾病．另外，常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种主要的污染物．3．能源与社会发展要实现可持续发展就要树立新的能源安全观，并转变能源的供需模式．一方面大力提倡节约能源，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等清洁能源，推动人类与自然的和谐发展．例5(多选)(2021·杭州市学军中学高一期末)关于能源的开发和利用，下列观点正确的是()A．能源是有限的，无节制地使用常规能源，是一种盲目的短期行为B．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的C．能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响D．不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要途径答案ACD例6某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8kW·h.为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能．那么这样做能使该市在夏季节省多少电能？已知标准煤的热值是2.92×107J/kg.发电厂的发电效率是30%.请计算一下，这项节能建议的实现能在1年内节约多少吨标准煤？(结果均保留两位有效数字)答案2.1×1013J2.4×103t解析设可节省的电能为E，则E＝8×6%×60×20×104kW·h＝5.76×106kW·h≈2.1×1013J，设1年内节约的标准煤的质量为m，由能量守恒定律有2.92×107J/kg×m×30%＝E，解得m≈2.4×106kg＝2.4×103t.考点一能量守恒定律能量转化或转移的方向性1．低碳生活是一种绿色而又环保的新型生活方式，日常生活注意节电、节油、节气、节水，从点滴做起，保护环境，保护地球．下列关于能源与能量的理解正确的是()A．能量是守恒的，没有必要提倡节约能源B．能量的耗散表明自然界的能量在利用过程中正在不断地消失C．自然界中石油、煤炭等能源取之不尽，用之不竭，只需不断开发D．人类应积极开发与利用风能、太阳能、潮汐能等可再生的新能源答案D解析在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但可利用率越来越小，故仍需节约能源，故A错误；能量的耗散表明自然界的能量在转化的过程中可利用率越来越小，但总量不会减小，故B错误；自然界中石油、煤炭指的是亿万年前的大量生物的遗体在地层中经过一系列生物化学变化而生成的，在短时间内不能再生，是不可再生能源，故C错误；风能、太阳能、潮汐能是可再生能源，人类应多开发与利用，故D正确．2．(多选)对于能量的耗散理解正确的是()A．能量的耗散说明能量在不断减少B．能量的耗散遵循能量守恒定律C．能量的耗散说明能量不能凭空产生，但能量却可以凭空消失D．能量的耗散从能量的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性答案BD解析能量的耗散是能量变成了无法收集利用的内能，能量不会不断减少，A错误；能量守恒定律适用于整个自然界，物质能量变化一定遵循能量守恒定律，B正确；能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，C错误；能量的耗散是一个宏观过程，代表着能量向不可收集利用的方向转化，D正确．3．(多选)下列关于能量转化的说法中，正确的是()A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为周围环境中的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用B．各种形式的能量在转化时，总能量是不变的C．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的D．各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的答案ABC解析根据能量守恒定律可知，无论在能量的转化还是在能量的转移过程中，能量的总量都是不变的．由能量的耗散知，在能量转化的过程中，有一部分能量转化为周围环境中的内能，而我们无法把这些内能收集起来重新利用，这表明，在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但是在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的，而自然界的总能量仍是守恒的，故选项A、B、C正确，D错误．4．(2021·宁波二中周测)热现象过程中不可避免地会出现能量耗散的现象，所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集、加以利用，则下列关于能量耗散的说法中正确的是()A．能量耗散说明能量不守恒B．火炉把房子烤暖不属于能量耗散C．能量耗散过程中能量不守恒D．能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性答案D解析能量耗散满足能量守恒定律，A、C错误；火炉把房子烤暖，能量转化为内能流散到环境中，根据能量耗散的定义，可知B错误；能量耗散从能量转化的角度反映了自然界的宏观过程具有方向性，D正确．5．(多选)电池给灯泡供电与人将球抛出在能量转化方面有相似之处，我们可以将电势能类比于重力势能，如图所示，下列说法正确的是()A．可以将电流通过灯泡时电流做功与抛球时人对球做的功相类比B．可以将电池的非静电力做功与抛球时人对球做的功类比C．可以将电流通过灯泡时做的功与球下落时重力对球做的功类比D．可以将电池的非静电力做功与球下落时重力对球做功类比答案BC解析电流通过灯泡时，电流做功将电能转化为其他形式的能，与之对应的是球下落时重力做功将重力势能转化为其他形式的能，故A错误，C正确；电池的非静电力做功将其他形式的能转化为电能，与之对应的是人将球向上抛出对球做功将其他形式的能转化为重力势能，故B正确．6．(2021·绍兴一中期中)构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面，自动充电式电动车就是很好的一例，电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接．当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，电动自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来．某人骑车以500J的初动能在粗糙的水平路面上滑行．第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化的关系如图中图线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化的关系如图中图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是()A．200J B．250JC．300J D．500J答案A解析电动车在运动过程中的摩擦力大小不变，从题图看出，第二次的位移是第一次的eq\f(3,5)，故A正确．考点二能源的分类与应用7．下列供热方式最有利于环境保护的是()A．用煤作为燃料供热B．用石油作为燃料供热C．用天然气或煤气作为燃料供热D．用太阳灶供热答案D8．节约能源的主要措施是()A．大力开发新能源B．大量利用太阳能、地热能C．大量利用风能、水能D．采用新技术、新设备，更新改造落后的技术设备答案D解析在能源的利用中，虽然能量守恒，但可以有效利用的能量只占其中一部分，另外的一部分未被利用而散失了．因此，提高能源的利用率，节约能源是一个关系国民经济发展的重大问题，而提高能源利用率，节约能源，离不开科学技术的进步．采用新技术、新设备，更新落后的技术设备是节能的主要措施，故D正确．9．(多选)(2021·广州一中期中)关于能源的利用，下列说法中正确的是()A．由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发并不十分重要B．能源的利用过程，实质上是能的转化和转移过程C．现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气D．煤、石油、天然气的化学能归根到底来自太阳能答案BCD解析煤、石油和天然气是由千百万年前的动植物在长期的地质变迁中形成的．千百万年前的动物食用植物，而植物是靠吸收太阳的能量成长的，可以说煤、石油、天然气的化学能来自太阳能．目前人类使用的能源主要是煤、石油和天然气．能源燃烧时，将化学能转化为内能，内能又可转化为机