13.4 能源与可持续发展综合练习-2022-2023学年高二物理上学期（人教版2019必修第三册）

13.4、能源与可持续发展一、选择题（共15题）1．如图所示是新型“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列说法正确的是（）A．照明灯利用的风能属于不可再生能源B．夜晚蓄电池放电，将化学能转化为电能C．小风扇利用风力发电，将电能转化为机械能D．太阳能为可再生能源，光电池板将电能转化为光能2．尽管我们关于太阳能的研究经历了很长的时间，取得了许多成果，但今天对太阳能的利用还是非常有限，其主要原因是（

）A．太阳能难以转化为其他的能B．尚未开发出高效经济的收集和储存太阳能的系统C．核能仍然更有效D．太阳能的利用系统尚不安全3．下列关于能量转化的说法中正确的是：（）A．电灯主要是将电能转化为机械能B．电风扇主要是将电能转化为化学能C．电热水器主要是将电能转化为机械能D．太阳能热水器主要是将太阳能转化为内能4．关于能源，下列说法中正确的是（）A．一次能源是可再生能源B．太阳能、核能属于新能源C．煤、石油、天然气是属于新能源D．煤、石油、天然气是可再生能源5．下列家用电器工作时，电能主要转化为内能的是（）A．电烙铁 B．电风扇 C．洗衣机 D．电视机6．下列说法正确的是（

）①“力”这个最抽象的概念，是物理学中最重要、意义最深远的概念②“能量”这个最抽象的概念，是物理学中最重要、意义最深远的概念③“力”是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一④“能量”是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一A．①③ B．②④C．①④ D．②③7．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，能量守恒定律具有一不定期的局限性D．能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量转化的宏观过程可以有任意的方向性8．对太阳能的直接转化，下列说法中错误的是（

）.A．用太阳灶将太阳能转化为内能 B．用硅光电池将太阳能转化为电能C．光合作用将太阳能转化为化学能 D．上述情况转化都不能直接发生9．如图所示是具有更高平台的消防车，具有一定质量的伸缩臂能够在5min内使承载4人的登高平台（人连同平台的总质量为400kg）上升60m到达灭火位置，此后，在登高平台上的消防员用水炮灭火，已知水炮的出水量为3m3/min，水离开炮口时的速率为20m/s，则用于（）A．水炮工作的发动机输出功率为1×104WB．水炮工作的发动机输出功率为4×104WC．水炮工作的发动机输出功率为2.4×106WD．伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800w10．一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，不考虑空气阻力，乒乓球动能和势能的转化情况是（）A．重力势能→动能→重力势能B．动能→弹性势能→重力势能C．动能→弹性势能→动能→重力势能→动能D．重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能11．一物块从圆弧面底端以一定初速度沿粗糙的圆弧面向上运动后又回到斜面底端的过程中，取地面的重力势能为零，则物体机械能与高度H的关系图合理的是（）A． B． C． D．12．动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行：第一阶段采用“再生刹车”技术，速度从250km/h减至90km/h，这期间停止动力供给，列车依靠惯性继续前行，并带动发电机发电；第二阶段采用机械刹车，速度从90km/h开始不断减小直至停止；关于列车进站过程中的能量转化，下列说法中正确的是（

）A．第一阶段减小的动能全部转化为电能，即电能等于减小的动能B．第一阶段减小的动能有一部分转化为电能，即电能小于减小的动能C．第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能等于减小的动能D．第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能大于减小的动能13．下列说法正确是（）A．在能源的利用过程中，能量是不守恒的B．经典力学只适用于宏观世界的低速运动C．实现静电屏蔽一定要用密封的金属容器D．库仑提出了电场的概念并假想出电场线14．下列过程中，可能实现的是（）A．水的温度自动下降时释放的内能全部转化为机械能B．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高C．利用不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能转化为机械能D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来15．北京时间2016年5月15日，中国田径精英赛在奥林匹克文化广场举行，中国名将李玲以4米40的成绩摘得桂冠。如图所示表示李玲撑竿跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆、落地（未画出）。在这几个阶段中有关能量转化的情况，正确的是（）A．助跑阶段，身体中的化学能转化为人和杆的动能B．起跳时，人的动能和化学能转化为人和杆的势能C．越过横杆后，人的重力势能转化为动能D．落地后，人的能量消失了16．下列哪些现象属于能量的耗散（

）A．利用水流能发电产生电能B．电能在灯泡中变成光能C．电池的化学能变成电能D．火炉把屋子烤暖二、填空题17．能源是指______的物质。18．能源的利用过程，实质上是能量的______过程。19．能量转化的不可逆性∶科学家对有关自然现象和经验事实进行大量研究后发现∶一切与______有关的宏观自然过程都是______的。20．如图（a）所示，“”型木块放在光滑水平地面上，木块的AB水平表面是粗糙的，与水平方向夹角的BC斜面是光滑的.此木块的右侧与竖直墙壁之间连接着个力传感器，当力传感器受挤压时，其示数为正值；当力传感器被拉伸时，其示数为负值.一个可视为质点的滑块从C点由静止开始下滑，运动过程中力传感器记录到的力一时间关系图像图如图（b）所示，设滑块通过B点前后速度大小不变.（，，.）则滑块C的质量为_________kg，它在木块上运动全过程中损失的机械能为_________J.（a）（b）三、综合题21．2022年世界冬奥会将在北京举行，如图所示，是高山滑雪运动示意图。滑雪运动员与滑雪板总质量m=75kg，以2m/s的初速度从A点开始沿滑道滑下，在5s时间内滑下的路程为60m到达B点，然后由C点水平飞出，最后落在斜坡上的D点。已知AB、CD连线与水平方向夹角θ都等于，B点和C点都平滑连接，C、D两点间的距离s=75m，（g取10m/s2，sin=0.6，cos=0.8）求：（1）运动员在斜坡AB上滑行过程中斜坡受到的压力大小；（2）运动员从A滑到B的过程中受到的摩擦力大小；（3）运动员由C点水平飞出时的速度大小；（4）运动员由A点滑到C点克服阻力所做的功。22．如图所示，质量M=0.6kg的滑板静止在光滑水平面上，其左端C距锁定装置D的水平距离l=0.5m，滑板的上表面由粗糙水平面和光滑圆弧面在B点平滑连接而成，粗糙水平面长L=4m，圆弧的半径R=0.3m．现让一质量m=0.3kg，可视为质点的小滑块以大小．方向水平向左的初速度滑上滑板的右端A．若滑板到达D处即被锁定，滑块返回B点时装置D即刻解锁，已知滑块与滑板间的动摩擦因数μ=0.2，重力加速度g=10m/s2．求：（1）滑板到达D处前瞬间的速率；（2）滑块到达最大高度时与圆弧顶点P的距离；（3）滑块与滑板间摩擦产生的总热量；23．某小型设备工厂采用如图所示的传送带传送工件。传送带由电动机带动，以的速度顺时针匀速转动，倾角。工人将工件轻放至传送带最低点A，由传送带传送至最高点B后再由另一工人运走，工件与传送带间的动摩擦因数为，所运送的每个工件完全相同且质量。传送带长度为，不计空气阻力。（工件可视为质点，，，）求：(1)若工人某次只把一个工件轻放至A点，则传送带将其由最低点A传至B点电动机需额外多输出多少电能？(2)若工人每隔1秒将一个工件轻放至A点，在传送带长时间连续工作的过程中，电动机额外做功的平均功率是多少？参考答案：1．B【详解】A．照明灯利用的风能属于可再生能源。故A错误；B．夜晚蓄电池放电，将化学能转化为电能。故B正确；C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能。故C错误；D．太阳能为可再生能源，光电池板将光能转化为电能。故D错误。故选B。2．B【详解】今天对太阳能的利用非常有限的原因主要是尚未开发出高效经济的收集和储存太阳能的系统，A．太阳能难以转化为其他的能，与结论不相符，选项A错误；B．尚未开发出高效经济的收集和储存太阳能的系统，与结论相符，选项B正确；C．核能仍然更有效，与结论不相符，选项C错误；D．太阳能的利用系统尚不安全，与结论不相符，选项D错误；故选B．3．D【详解】A．电灯工作时，将电能转化为内能，故A错误；B．电风扇工作时，消耗电能，主要将电能转化为机械能，故B错误；C．电热水器工作时，将电能转化为内能，故C错误；D．太阳能热水器工作时，将电能转化为内能，故D正确。故选D。4．B【详解】一次能源包括可再生能源和不可再生能源，所以A错；新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，太阳能、风能、核能等都属于新能源，B正确；煤、石油属于传统能源、不可再生能源，C、D错误．5．A【详解】电流做功的过程，实际上就是个能量转化的过程，从电能转化成其它形式的能．在常见的家用电器中，电烙铁把电能转化为内能；电风扇主要部件是电动机，把电能转化为机械能，有很少一部分转化为内能；洗衣机是把电能转化为机械能；电视机主要是把电能转化为声能和光能；故A正确，BCD错误；故选A．6．B【详解】“力”这个最具体的概念，是物理学中最重要、意义最深远的概念，①错误；“能量”这个最抽象的概念，是物理学中最重要、意义最深远的概念，②正确；“力”是牛顿留给我们的少数力学概念之一，③错误；“能量”是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一，④正确；A．①③，与结论不相符，选项A错误；B．②④，与结论相符，选项B正确；C．①④，与结论不相符，选项C错误；D．②③，与结论不相符，选项D错误；故选B.7．B【详解】AC．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AC错误；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，但是在可利用的品质上降低了，故B正确；D．根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，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；故选C。8．D【详解】A.用太阳灶将太阳能转化为内能，这属于直接利用太阳能的形式，故A正确不符合题意；B.硅光电池可以通过太阳能向电能的转化，供用电器进行工作。这属于直接利用太阳能，故B正确不符合题意。C.植物通过光合作用，可以将太阳能转化为化学能，故C正确不符合题意。D.根据以上分析可知，故D错误符合题意。9．B【详解】水炮发动机做的功为水增加的动能与重力势能之和，伸缩臂在抬升等高平台的同时也将本身也抬高了，计算做功时，需要计算这部分功，结合根据公式分析．伸缩臂将人与平台抬高60m，用时5min，同时伸缩臂也有质量，设为M，则其输出功率为，D错误；水炮工作的发动机首先将水运至60m高的平台，然后给水20m/s的速度，即做的功等于水增加的动能与重力势能之和，每秒射出水的质量为，故，功率为，B正确AC错误．10．D【详解】乒乓球由于被举高而具有重力势能，在下落过程中，高度降低，速度增大，重力势能减小，动能增大；在撞击地板的一瞬间，由于乒乓球发生形变，乒乓球的动能转化为乒乓球的弹性势能，乒乓球在恢复原状的过程中，弹性势能又转化为乒乓球的动能，使乒乓球产生一个反方向的速度（如不考虑机械能的损失，则此速度与乒乓球撞击地板前的速度大小相同），向上跳起，在上升过程中，动能又逐渐转化成重力势能，直至动能为零，从下落到反弹上升的全过程中，经历的能量转化过程是重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。故D正确。故选D。11．D【详解】在运动过程中，由于支持力和重力垂直速度方向的分量的合力提供向心力，因此上去时，速度减小，说明支持力变小，摩擦力变小，单位距离消耗的机械能变慢；回来时，速度变快，支持力变大，摩擦力变大，所以单位距离消耗机械能变快，综上分析可知D正确，ABC错误；故选D。12．B【详解】第一阶段减速过程中，由于速度变小，所以动能变小，由于继续行驶并带动发电机发电，故将一部分动能转化为电能．减小的动能有一部分转化为电能，即电能小于减小的动能，A错误B正确；第二阶段减小的动能有一部分转化为内能，有一部分转化成了电能，所以内能小于减小的动能，故CD错误．13．B【详解】A．在能源的利用过程中，能量仍是守恒的，A错误；B．经典力学只适用于宏观世界的低速运动，不适用于微观世界的高速运动，B正确；C．实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能实现静电屏蔽，C错误；D．法拉第最早引出电场概念，并提出用电场线的方法来表示电场，D错误。故选B。14．BC【详解】A．机械能可以全部转化为内能，而内能不可能全部转化为机械能，则知水温度自动下降时释放的内能不可能全部转化为机械能，故A错误；B．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高，故B正确；C．利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，符合热力学第二定律，所以能够实现，故C正确；D．一切与热现象有关的物理过程是有方向性的，可知静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能不能转化为物体的动能，使物体运动起来，故D错误。故选BC。15．ABC【详解】ABC．李玲在助跑、撑竿起跳、越横杆下落的几个过程中，能量的转化分别为化学能转化为动能，化学能和动能转化为势能，重力势能转化为动能，故ABC正确；D．人落地后，人的重力势能会使地面发生形变及温度升高，即人的能量并没有消失，故D错误。故选ABC。16．BD【详解】能源耗散是指将高品质的能源在利用过程中转化为了低品质的能量过程；故BD是能源耗散；故选BD。17．能够提供可利用能量【详解】能源是指能够提供可利用能量的物质。18．转化和传递【详解】能源的利用实质上就是将能量转化为人类需要的类型或传递至人类需要的过程。19．

热现象

不可逆【详解】能量转化的不可逆性∶科学家对有关自然现象和经验事实进行大量研究后发现∶一切与热现象有关的宏观自然过程都是热现象的。20．

2.5

40【详解】(1)分析滑块在斜面上的受力，可知物体受到重力、支持力的作用，沿斜面方向的力是重力的分力，由牛顿第二定律得：通过图象可知滑块在斜面上运动时间为：由运动学公式得：滑块对斜面的压力为：木板对传感器的压力为：由图象可知：解得：(2)滑块滑到点的速度为：由图象可知：根据牛顿第二定律可得：根据运动公式可得：它在木块上运动全过程中损失的机械能为：21．（1）600N（2）150N（3）20m/s（4）12150J【详解】(1)设斜坡AB受到的支持力为N，则N=mgcosθ=750N×0.8=600N设AB斜坡受到的压力大小为F压，根据那顿第三定律，F压=600N(2)设运动员从A滑到B的过程中受到的摩擦力大小为Ff，加速度为a，则x=v0t+at2，a=解得a=4.0m/s2根据牛顿第二定律mgsinθ