4.3 环境保护与可持续发展 同步课时练 高中物理新教科版必修第三册（2022-2023学年）

/index4.3环境保护与可持续发展一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）下图中的路灯为太阳能路灯，每只路灯的光伏电池板有效采光面积约0.3?m2.晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为J.如果每天等效日照时间约为6?h，光电池一天产生的电能可供30?W的路灯工作8?A.4.8% B.9.6% C.16% D.44%“绿色、环保、低碳”是当今世界的关键词，“低碳”要求我们节约及高效利用能源。关于能源与能量，下列说法正确的是(????)A.因为能量守恒，所以不要节约能源

B.人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源

C.自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用

D.人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创造自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是(????)A.机械能守恒

B.能量正在消失

C.只有动能和重力势能的相互转化

D.减少的机械能转化为内能，但总能量守恒如图所示，质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为的固定斜面，其运动的加速度为34g，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体(

)A.重力势能增加了34mgh B.内能增加了mgh

C.动能损失了mgh D.下列说法正确的是(????)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.电动势在数值上等于非静电力把单位正电荷在电源内从正极移送到负极所做的功

C.“月-地检验”表明物体在地球上受到地球的引力是它在月球上受到月球的引力的60倍

D.避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施下列说法中正确的是(????)A.第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不能凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一物体，或从一种形式转化为另一种形式

B.热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性

C.因为能量守恒，所以能源危机是不可能的

D.摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能下列关于热力学定律说法正确的是(????)A.第二类永动机不能制造成功的原因是违背了能量守恒定律

B.热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性

C.因为能量守恒，所以能源危机是不可能的

D.摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能下列说法正确的是(????)A.北斗卫星定位系统是靠超声波来定位和导航的

B.核能属于不可再生能源

C.飞机之所以能在太空翱翔，是因为浮力的作用

D.汽车限速可以减少惯性热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象，所谓能量耗散是指在能量转化过程中无法把流散的能量重新收集加以利用.关于能量耗散，下列说法中错误的是(????)A.能量耗散过程中仍遵从能量守恒定律

B.所有热现象的过程中能量的总量保持不变

C.能量耗散说明能量的转化有方向性

D.能量耗散说明能量在数量上逐渐减少关于能源及能源利用，下列说法中正确的是A.煤炭、石油和天然气都是化石能源

B.太阳能电池能够将电能转化为太阳能

C.由于能量是守恒的，因此没有必要节约能源

D.水能和风能归根结底来源于太阳能，它们是不可再生能源二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）(多选)关于能量和能量守恒，下列表述正确的是(????)A.能量可以从一种形式转化为另一种形式

B.能量可以从一个物体转移到另一个物体

C.能量是守恒的，所以能源永不枯竭

D.满足能量守恒定律的物理过程一定能自发进行下列关于能量和能源说法正确的(A.在能量转化过程中常常伴随着能量耗散

B.能量耗散说明能量不守恒

C.根据能量守恒定律，人们无需担心能源枯竭

D.我国政府目前积极鼓励支持开发太阳能、生物能、风能、水能等新能源下列说法正确的是(????)A.风能和水能是太阳能的间接形式

B.牛顿提出万有引力定律，并通过实验测出引力常量G

C.天王星的运行轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道内部其他行星的引力作用

D.在经典力学中时间、空间与物质及其运动完全无关，称为绝对时空观。经典力学只适用于宏观(>10-10m)、低速(v?c)、弱引力场下列说法正确的是：(????)A.布朗运动表明了分子越小，分子运动越剧烈

B.空中下落的雨滴呈球形是因为液体有表面张力

C.由能的转化和守恒定律知道，能源是不会减少的

D.液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向异性关于能量和能源，下列说法正确的是(????)A.能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少，所以要节约能源

B.能量在转化和转移过程中，其总量会不断增加，所以没有必要节约能源

C.能量在转化和转移过程中，其总量保持不变

D.在能源的利用过程中，能源在可利用的品质上降低了三、计算题（本大题共3小题，共30.0分）如图所示，为一种研究核反应的设备示意图。容器中为钚的放射性同位素?94239Pu，可衰变为?92235U并放出能量为E的光子(94239Pu衰变前可视为静止，衰变放出的光子动量可忽略)，衰变后速度大的粒子沿直线OQ向探测屏MN运动。为简化模型，设衰变生成的?92235U的质量为m、速度均为v，生成的另一种粒子每秒到达探测屏N(1)试写出衰变方程；(2)求打到Q点前该粒子的速度大小；(3)求一个?94(4)求探测屏受到的撞击力。

如图所示，在距水平地面高h=0.80m的水平桌面左边缘有一质量mA=1.0kg的物块A以一定的初速度沿桌面运动，经过位移s=1.8m与放在桌面右边缘O点的物块B发生正碰，碰后物块A的速度变为零，物块B离开桌面后落到地面上，落地点到桌边缘O点的水平距离x=1.0m。设两物块均可视为质点，它们的碰撞时间极短，物块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.25，物块B的质量mB=1.6kg，重力加速度g=10m/s(1)两物块碰撞后瞬间，物块B的速度大小vB(2)两物块碰撞前瞬间，物块A的速度大小vA(3)物块A与B碰撞的过程中系统损失的机械能E；(4)物块A在水平桌面左边缘时的初速度v0。

某型号汽车在车型测试中，在一段平直公路上匀速行驶了36km，用时0.5h，车的总质量为，受到的阻力为车重的0.1倍，其中g=10?N/kg。求：(1)该汽车牵引力所做的功；(2)已知这一过程消耗燃油，则热机在这一过程中消耗的总能量(假设燃油完全燃烧，燃油密度为，燃油热值q为；(3)该汽车发动机的效率；

答案和解析1.【答案】C

【分析】

本题考查了学生消耗电能的计算、效率的计算，利用所学知识解决实际问题，加强了学生的节能意识。

根据题目提供的条件，可以求出每天太阳能电池板吸收的太阳能，这是总能量；知道路灯正常工作时的电功率，又知道工作时间，利用P=Wt求消耗的电能，即转化的有用能量，再利用效率公式求太阳能照明灯利用太阳能的效率。

【解答】

供给路灯的电能

J，光电池接收到的太阳辐射总能量

J，故光电池的光电转换效率

，C正确．

2.【答案】B

【分析】能源就是向自然界提供能量转化的物质(矿物质能源，核物理能源，大气环流能源，地理性能源).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；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。本题关键区分能量和能源的概念，知道新能源的特点，充分体现了物理来源于生活、服务于生活的特点。【解答】A.能量守恒定律告诉我们，能量是不会减少的，煤炭、石油、天然气等化石能源使用后，化学能转化为内能耗散了，虽然总能量没有减小，但是可以利用的品质降低了，故依然要节约能源，故A错误；

B.新能源是可以循环利用的，故人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源，故B正确。

C.自然界中石油、煤炭等能源是有限的，故会不断减少，故C错误；

D.人类不断地开发和利用新的能源，如风能、太阳能，本质上都来源于太阳，符合能量守恒定律，能量不可以被创造，故D错误；

故选B。3.【答案】D

【分析】秋千由于受到空气阻力，故机械能会减小，转化为内能，由能量守恒定律可得出能量的转化方向。

在解决能量的题目时，要注意明确外力做功情况，从而去判断能量的转化情况。【解答】秋千在运动中由于受到空气阻力，故机械能将减小，转化为内能，由能量守恒可知，总能量是不变的，故ABC错误，D正确。

故选D。4.【答案】D

【分析】

根据物体上升的高度求出重力势能的增加量，根据牛顿第二定律求出合力的大小，根据合力做功得出动能的变化量，再求机械能的损失。

解决本题的关键是要掌握功能关系，知道重力做功与重力势能的关系，合力功与动能的关系。

【解答】

A.物体上升的最大高度为h，则重力势能增加mgh。故A错误。

C.根据牛顿第二定律得，物体所受的合力为，方向沿斜面向下，合力做功为，则动能损失32mgh.故C错误。

BD.物体重力势能增加了mgh，动能损失了32mgh，所以机械能损失了32mgh-mgh=12mgh.内能增加了12mgh，故5.【答案】D

【分析】

电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领；“月-地检验”表明物体在地球上受到的引力是在月球上的6倍；雷电是云层与大地之间或云层之间的放电现象，在高大的建筑物上安装避雷针，可使云层所带电荷通过避雷针进入大地，从而保护建筑物不受雷击。

【解答】

A.能量耗散的过程中能量向大气内能转变，但是总的能量是守恒的，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，但有方向性，故A错误；

B.电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移送到正极时，非静电力所做功，故B错误；

C.月-地检验”表明地球表面重力加速度g是月球绕地球运转向心加速度a的3600倍，则有物体在地球上受到的引力是在月球上的6倍，故C错误；

D.避雷针，又名防雷针，是用来保护建筑物物等避免雷击的装置。在高大建筑物顶端安装一根金属棒，用金属线与埋在地下的一块金属板连接起来，利用金属棒的尖端放电，使云层所带的电和地上的电中和，从而不会引发事故，故D正确。

故选D。

6.【答案】B

【解析】解：A、第二类永动机是指只需从单一热源吸收热能便能永远对外做功的动力机械，虽然不违反能量的转化和守恒，但是违反了机械能和内能转化的方向性，故A错误；

B、由热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性，故B正确；

C、能量虽然是守恒的，总量不变，但是我们可以利用的能源是有限的，故一定要注意节约能源，防止能源危机，故C错误；

D、静摩擦力做功，没有进转化为内能，故D错误．

故选：B．

热力学第二定律反应了宏观自然过程的方向性，热力学第二定律的克劳修斯描述阐述了热传递的方向性，开尔文描述阐述了机械能与内能转化的方向性．

能量是守恒的，但有些能源为高品质能源，可以直接利用，而能源在利用中会转化为不能直接应用的低品质能源．

本题考察了学生对热力学第二定律的理解，概念性强，理解起来比较抽象，学生可以通过生活中的实例来加深理解．

7.【答案】B

【分析】热力学第二定律反应了宏观自然过程的方向性，热力学第二定律的克劳修斯描述阐述了热传递的方向性，开尔文描述阐述了机械能与内能转化的方向性．

能量是守恒的，但有些能源为高品质能源，可以直接利用，而能源在利用中会转化为不能直接应用的低品质能源．

本题考察了学生对热力学第二定律的理解，概念性强，理解起来比较抽象，学生可以通过生活中的实例来加深理解．

【解答】A、第二类永动机是指只需从单一热源吸收热能便能永远对外做功的动力机械，虽然不违反能量的转化和守恒，但是违反了机械能和内能转化的方向性，故A错误；

B、由热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性，故B正确；

C、能量虽然是守恒的，总量不变，但是我们可以利用的能源是有限的，故一定要注意节约能源，防止能源危机，故C错误；

D、静摩擦力做功，没有功转化为内能，故D错误．

故选：B．

8.【答案】B

【分析】

(1)卫星导航、移动通信都是利用电磁波来传递信息的。

(2)能从自然界源源不断获得的能源是可再生能源，不能源源不断从自然界获得的能源是不可再生能源；

(3)流体压强与流速的关系在飞机和船的设计上很重要，飞机机翼上下不对称的设计，应用了流体压强与流速的关系。

(4)惯性大小的唯一量度是质量。

本题主要考查学生对能源分类与信息递增的了解和掌握，是一道基础题，在做此种类型的题目时，要注意明确分类的标准。

【解答】

A.“北斗”卫星导航是利用电磁波进行定位和导航的，故A错误。

B.核燃料是短期无法再生的，所以是不可再生能源，故B正确；

C.等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面，由于机翼上表面弯曲、下表面平直，所以空气通过机翼上方的空气流速大、压强小；机翼下方的空气流速小、压强大，使飞机受到一个向上的升力。故C错误；

D.质量是物体惯性大小的唯一量度，故汽车限速不可以减少惯性，故D错误；

故选B。

9.【答案】D

10.【答案】A

【分析】

本题考查了能源和能力耗散；要清楚能源的分类，知道能力虽然是守恒的，但是能力会耗散，可利用的能源在减少，所以我们要养成节约能源习惯，节约能源从我做起。

【解答】

A.煤炭、石油和天然气是经过长期的地质演化而形成的，属于化石能源，故A正确；

B.太阳能电池能够将太阳能转化为电能，故B错误；

C.能量虽然是守恒的，但是能量会耗散，可利用的能源在减少，所以要节约能源，故C错误；

D.水能和风能可以循环使用，属于可再生资源，故D错误。

11.【答案】AB

【分析】

能量是物质的重要属性之一，它有许多形式，如热能、机械能、光能、电能、核能和化学能等等；能源是提供能量的物质资源，地球上有各种各样的能源，如按使用状况分类，有常规能源(包括煤、原油、天然气等)，新能源(包括核燃料、地热能、太阳能等)；根据热力学第二定律，自然界的宏观热现象的过程都有方向性。

本题关键是区分能量与能源，能量是守恒的，能源是要节约的，不是一个概念。

【解答】

AB.根据能量守恒定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体，故AB正确；

C.能量与能源不同，能量是守恒的，但随着能量的耗散，能量可以利用的品质会下降，故依然要节约能源，故C错误；

D.自然界的宏观热现象的过程都有方向性，满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发进行，故D错误。

故选AB。

12.【答案】AD

【分析】

自然界的能量是守恒的，但能源是有限的；能源的利用过程中有能量耗散，但能量仍守恒；要注意理解能量守恒定律的基本内容。

本题考查能量守恒定律的应用以及能量耗散；要知道能量与能源的区别，明确保护能源的意义。

【解答】

AB.能源的利用过程中有能量耗散，但自然界中的能量是守恒的，所以自然、界中的能量不会减小，故B错误，A正确；

C.地球上的化石能源的存储量是有限的，如果过量开采这些能源，就会存在能源危机，故C错误；

D我国政府目前积极鼓励支持开发太阳能、生物能、风能、水能等新能源，故D正确。

故选AD。

13.【答案】AD

【分析】

根据能量的划分和来源判断风能和水能来源于太阳能；由万有引力定律的发现史得到G由卡文迪许测定；再根据天王星的发现得到偏离轨道源于外部行星的吸引；根据经典力学、量子力学和相对论的应用范围判断。

人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能，只有极少部分来自于其他能源，太阳能通过光合作用转化为化学能，碰撞吸收转化为分子内能被应用。

【解答】

A.人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能，只有极少部分来自于其他能源，如核能；故A正确；

B.万有引力定律由牛顿在开普勒三定律上提出，然后由卡文迪许通过扭秤实验测量得到引力常量G，故B错误；

C.天王星的运动轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用，故C错误；

D.经典力学即通常说的牛顿力学，应用于宏观、低速、弱引力场等场合；量子力学应用于微观场合；相对论应用于高速场合，故D正确；

故选：AD。

14.【答案】BD

【分析】

空中下落的雨滴呈球形是因为液体有表面张力，布朗运动是液体分子无规则运动的反映，虽然总能量守恒，但随着能量耗散，能量可以利用的品质降低了，液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向异性．

解决本题关键在于平时加强热力学基本知识的学习，掌握表面张力、布朗运动、液晶特性等基础知识．

【解答】

B.空中下落的雨滴呈球形是因为液体有表面张力，液体表面有收缩的趋势而形成的，故B正确；

A.布朗运动是液体分子无规则运动的反映，它不是分子运动，故A错误；

C.由能的转化和守恒定律知道，能量是守恒的，但根据热力学第二定律可知，可以供人类使用的能源会减少的，故C错误；

D.液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，故D正确。

故选BD。

15.【答案】CD

【分析】能量在转化和转移过程中总量既不会增加，也不会减少，品质越来越差，且现有可利用的能源有限能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加，而高品质的能源会减少。本题考查能量守恒定律以及能源的开发和利用，只要理解了能量转化和守恒定律，并且明白能量的转化具有方向性即可解决此类题目。【解答】ABC、根据能量转化和守恒定律可知能量在转化和转移过程中总量既不会增加，也不会减少，故AB错误，C正确；D、能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，但品质越来越差，即可利用率越来越低，故必需节约能源，故D正确。故选CD。16.【答案】解：(2)设生成的另一个粒子质量为，速度为，则：mm'=由动量守恒可知

mv+m'v'=0，得到：v'=-2354v，即打到Q

(4)设穿透的粒子速度变为v1'，则：解得：v吸收的粒子速度变为0，则粒子与探测屏的相互作用：

探测屏受到的撞击力为：F=【解析】本题考查了写核反应方程式、求速度、求质量亏损、求撞击力，知道核反应过程质量数与核电荷数守恒、应用动量守恒定律、质能方程和动量定理即可解题。(1)核反应方程满足质量数守恒和核电荷数守恒；

(2)衰变过程满足动量守恒，列式求打到Q点前该粒子的速度大小；(3)衰变过程能量守恒，产生的能量全部以动能的形式释放，可求释放的总能量，结合爱因斯坦质能方程，求出质量亏损；(4)由