12.4 能源与可持续发展 同步训练-2022-2023学年物理高二上学期（人教版2019必修第三册）

12.4能源与可持续发展一、选择题（共14题）1．生活中，作为其他各种形式能量的中转中心的能量是（）A．电能 B．风能 C．太阳能 D．化学能2．物体沿斜坡匀速滑下，在这个过程中正确的说法是（）A．物体的机械能守恒 B．动能的增加量等于势能的减少量C．机械能转化为内能，总能量守恒 D．内能转化为机械能，总能量守恒3．关于能源的开发和利用下列说法正确的是（）A．能源是无限的，地下煤、石油、天然气是足够人们开采的B．根据能量守恒定律，担心能源枯竭就是杞人忧天C．能源的开发和利用不必考虑对环境的影响D．通过核裂变和平利用核能是目前开发新能源的一种途径4．下列对理想斜面实验的理解正确的是（）A．只有在两理想斜面的倾角合适的时候，无初速度下滑的小球才能升高到同样的高度B．小球从倾角较大的理想斜面无初速度下滑到倾角较小的理想斜面上时，升高的高度可能更高C．小球从倾角较小的理想斜面无初速度下滑到倾角较大的理想斜面上时，升高的高度可能降低D．小球从理想斜面的一定高度下滑，假想另一理想斜面的倾角为，则小球将沿该理想斜面一直运动下去5．如图所示，足够长的传送带与水平方向的倾角为，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑滑轮与物块b相连，b的质量为m.开始时，a、b及传送带均静止，且a不受传送带摩擦力作用，现让传送带逆时针匀速转动，则在b上升h高度(未与滑轮相碰)过程中下列说法错误的是()A．物块a的重力势能减少B．摩擦力对a做的功等于a机械能的增量C．摩擦力对a做的功等于物块a、b动能增量之和D．任意时刻，重力对a、b做功的瞬时功率大小相等6．19世纪40年代前后,不同国家、不同领域的十几位科学家,以不同的方式,各自独立地提出: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另一种形式,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.这个规律叫做能量守恒定律.其中,工作最有成效的三个人是（

）A．迈耳、焦耳、亥姆霍兹B．牛顿、迈耳、焦耳C．牛顿、焦耳、亥姆霍兹D．牛顿、迈耳、亥姆霍兹7．能源问题关乎国家建设和社会发展，下列关于能量和能源的说法中正确的是A．人类在历史的进程中不断地开发和利用新能源，创造了新的能量B．自然界的能量是守恒的，我们没有必要节约能源C．在利用能源的过程中，能量在数量上逐渐减少D．能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性8．2021年6月11日，我国成功将北京三号卫星送入预定轨道，如图卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。关于太阳能等能源与可持续发展，以下说法正确的是（）A．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化学能源可以改善空气质量B．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造C．水电站里的发电机装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能D．核能对环境的污染比常规能源对环境的污染大9．日常生活中，处处有物理，下列分析正确的是（）A．汽车关闭发动机后会停下来，说明物体的运动需要力来维持B．自行车的飞轮上安装了滚动轴承是为了减小摩擦C．跳高运动员能跳起是因为克服了重力D．鸡蛋碰石头，鸡蛋碎了，说明鸡蛋受到的力大于石头受到的力10．图是一幅“能源分类相关图”以下四组能源中，全部符合图中阴影部分的是（）A．煤炭、石油、沼气 B．水能、潮汐能、天然气C．太阳能、风能、生物能 D．地热能、海洋能、核能11．如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角为θ，传送带在电动机的带动下，始终保持v的速率运行，现把一质量为m的工件(可看做质点)轻轻放在传送带的底端，经过一段时间，工件与传送带达到共同速度后继续传送到达h高处，工件与传送带间动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则下列结论正确的是()A．工件与传送带间摩擦生热为 B．传送带对工件做的功为＋mghC．传送带对工件做的功为 D．电动机因传送工件多做的功为＋mgh12．一个质量为1kg的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，假如小球所受空气阻力大小恒定，该过程的位移一时间图像如图所示，g取10m/s2，下列说法正确的是（

）A．小球抛出时的速度为12m/sB．小球上升和下落的时间之比为C．小球落回到抛出点时所受合力的功率为D．小球上升过程的机械能损失大于下降过程的机械能损失13．关于能量守恒定律与能源，下面说法正确的是（）A．人骑自行车是将生物质能转化为机械能B．电动自行车和燃油汽车将汽油的化学能转化为机械能C．只要有能量转移和转化，就一定遵从能量守恒定律D．生物质能属于可再生能源，风能属于不可再生能源14．能量是物理学中最重要，意义最深远的概念之一，下列与能量有关的说法中正确的是A．能量概念的引入是科学前辈们追寻恒量的一个重要事例B．无论选何处为重力势能的参考平面，位于同一位置的两个不同物体，质量大的物体的重力势能一定大C．动能定理的公式可由牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律推出，所以动能定理只适用于物体在恒力作用下做匀变速直线运动的过程D．常规能源的短缺，环境恶化和能量耗散告诉我们，自然界的能量虽守恒，但还是要节约能源二、填空题15．太阳能的主要利用方式是太阳电池进行______。16．人们工作、学习和劳动都需要能量，食物在人体内转化为葡萄糖又转化为和同时放出能量。已知每葡萄糖可产生的能量。若质量为短跑运动员起跑时在0.2秒时间内冲出。试求：他在这一过程中消耗体内储存的葡萄糖为_______克。（葡萄糖的摩尔质量为180克，不计能量损失）17．某热水器使用天然气作为燃料，天然气属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。现将10kg的水从20℃加热到39℃，若天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要________m³的天然气。[，q天然气＝3.8×107J/m³]18．太阳能光电池是一种新型清洁电源，它在工作时把________能转化为________能．三、综合题19．查阅资料，简述化石能源的形成过程。20．太阳能是用之不竭的清洁能源，试举出两个关于开发和利用太阳能的实例21．如图所示，倾角θ=37°的粗糙斜轨道AB与光滑的水平轨道BC连接，处于原长的轻弹簧左端固定于竖直墙面上，右端恰好在B点。质量m=1kg的物块由A点静止释放，第一次运动到B点时速度v=2m/s，经过足够长时间物块静止。物块可视为质点，经过B点时动能不损失，与弹簧碰撞没有能量损失，已知物块与斜轨道AB的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：(1)物块从A点第一次运动到B点的时间t；(2)弹簧弹性势能的最大值Ep；(3)物块在粗糙斜轨道AB上运动的总路程S。22．如图1所示，带有相同正电荷的小球A和B，通过绝缘杆置于水平气垫导轨上．A固定于导轨左端，B固定在滑块上，可在导轨上无摩擦滑动．将B在A附近某一位置由静止释放，由于能量守恒，可通过光电门测量B在不同位置处的速度，得到B的势能随位置x的变化规律，见图3曲线①（A、B小球可视为点电荷，以小球A处为坐标原点）．若将导轨右端抬高，使其与水平面成一定角度，如图2所示，则B的总势能(包含重力势能与电势能)曲线如图3中②所示．现将B在倾斜导轨上x＝0.20m处由静止释放（1）求B在运动过程中动能最大时所在的位置以及动能的最大值；（2）求运动过程中B的最大位移；（3）图3中直线③为曲线②的渐近线，求小球A、B所带电荷量的乘积．参考答案：1．A【详解】各种形式的能量无论是风能、太阳能还是化学能，都可以转化为电能，然后被利用，则电能是各种形式能量的中转中心能量。故选A。2．C【详解】物体匀速下滑，受重力、支持力和摩擦力，加速度为零，合力为零，所以合力做功为零，动能不变，重力势能减小，故机械能减小，通过客服摩擦力做功，机械能逐渐转化为内能，总能量守恒，故C正确，ABD错误。故选C。3．D【详解】能源是有限的，如果无节制地开采，能源终有一日会枯竭的；在能源开发过程中必须考虑对环境的影响；通过核裂变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径。故选D.4．D【详解】ABC．理想斜面是阻力不计的斜面，因此无论两边的斜面的倾角关系如何，无初速度下滑的小球一定能升高到与释放点相同高度的另一斜面上，故ABC错误；D．当斜面的傾角减小到接近时，小球仍欲在斜面上上升到同样高度，D选项中的设想是合理的，故D正确。故选D。5．B【详解】A.开始时，a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用，有，则上升h，则a下降，则a重力势能的减小量为故A正确不符合题意;BC.根据能量守恒定律得，摩擦力对a做的功等于a、b系统机械能的增量，因为a重力势能的减小量等于b重力势能增加量，系统重力势能不变，所以摩擦力对a做的功等于系统动能的增量，故B错误符合题意，C正确不符合题意;D.任意时刻a、b的速率相等，对b，克服重力做功的瞬时功率，对a有:所以重力对a、b做功的瞬时功率大小相等，故D正确不符合题意．6．A【详解】19世纪40年代前后，迈尔、焦耳、亥姆霍兹等科学家以不同的方式，各自独立地提出能量守恒定律，故A正确；故选A.7．D【详解】A、人类在不断地开发和利用新能源，但是能量不能被创造，也不会消失，故A错误；B、自然界的能量是守恒的，但是由于可用能源是有限的，故需要节约能源，故B错误；C、在利用能源的过程中，由于能量是守恒得，能量在数量上并没有减少，故C错误；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的角度反映了这种方向性，故D正确．8．A【详解】A．改善空气质量，就应该从根本上减少碳排放量，用新能源代替传统的化石能源，节能减排，A正确；B．能量是守恒的，既不能创造也不可能消失，但能量品质会下降，故要节约能源，B错误；C．由于水下落过程以及发电机装置都有摩擦，故该装置不可能将水库中储存的水的机械能全部转化为电能，C错误；D．核能属于新能源，是一种清洁能源，D错误。故选A。9．B【详解】A．汽车关闭发动机后先做减速运动，最后停下来，因为关闭发动机后汽车还会受到地面的摩擦力，而物体的运动不需要力来维持，所以A错误；B．自行车的飞轮上安装了滚动轴承，滚动轴承内部受滚动摩擦力，滚动摩擦力要比滑动摩擦力小的多，所以这样做是为了减小摩擦，所以B正确；C．跳高运动员能跳起的原因是由内部的化学能转化为最终的重力势能和动能，所以C错误；D．鸡蛋碰石头，是鸡蛋与石头的相互作用，由牛顿第三定律可知，一对相互作用力大小相等，方向相反，所以D错误。故选B。10．C【详解】符合图中阴影部分的应是来自太阳辐射能的可再生新能源。A．煤炭、石油、沼气都是不可再生能源，故A错误；B．天然气是一种化石燃料是不可再生能源，故B错误；C．太阳能、风能、生物能都是可再生新能源，都来自于太阳能，故C正确；D．地热能来源于地球内部的热量，核能是指核裂变或聚变时产生的光能和热能，不是源于太阳能的辐射，故D错误。故选C。11．B【详解】A.工件与传送带共速时，工件与传送带的相对位移s＝vt－t＝t工件的位移为s′＝t对工件，根据动能定理(f－mgsinθ)s′＝摩擦生热Q＝fs，A错误；BC.传送带对工件做的功等于工件增加的机械能，B正确，C错误；D.电动机因传送工件多做的功W＝＋mgh＋QD错误．12．C【详解】由图知，小球上升的位移x=24m，用时t1=2s，平均速度．由得初速度v0=24m/s．故A错误．上升时加速度大小为；由牛顿第二定律得：mg+f=ma1；解得空气阻力的大小f=2N；对于下落过程，由牛顿第二定律得mg-f=ma2；解得a2=8m/s2；则a1：a2=3：2；根据位移公式x=at2，及上升和下落的位移大小相等，可知上升和下落的时间之比为．故B错误．由上可得下落时间，小球落回到抛出点时速度为所受合力F合=mg-f=8N，此时合力的功率为．故C正确．小球上升和下落两个过程克服空气阻力做功相等，由功能原理知，球上升过程的机械能损失等于下降过程的机械能损失．故D错误．故选C．13．AC【详解】A．人骑自行车是将生物质能转化为机械能，故A正确；B．电动自行车是将蓄电池中储存的电能转化为机械能，燃油汽车是将汽油的化学能转化为机械能，故B错误；C．能量守恒定律是自然界中普遍存在的规律，只要有能量转移和转化，就一定遵从能量守恒定律，故C正确；D．生物质能和风能都属于可再生能源，故D错误。故选AC。14．AD【详解】试题分析：能量概念的引入是科学前辈们追寻恒量的一个重要事例，A正确；如果两个物体在零势能面的下方，在同一位置，质量越大，重力势能越小，B错误；动能定理不仅适用于物体受恒力作用而做加速运动的过程，也适用于其他物理过程，C错误；常规能源的短缺，环境恶化和能量耗散告诉我们，自然界的能量虽守恒，但还是要节约能源，D正确；15．光伏发电【详解】太阳能的主要利用方式是太阳电池进行光伏发电。16．0.193【详解】将运动员视为匀变速直线运动，则其获得的速度为故运动员获得的动能为故消耗的葡萄糖的质量为17．

不可再生

【详解】天然气不能在短期内从自然界中得到补充，故为不可再生能源。水吸收的热量为若天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，根据热值公式Q放=Vq天然气得18．

太阳；

电【详解】太阳能电池板工作时消耗太阳能，得到了电能，故它在工作时把太阳能转化为电能．19．生活在古代海洋中的动植物死亡后沉积在海底并被沙泥所覆盖。时间一长,沙泥转化为砂岩。由砂岩形成而产生的高温高压条件使这些原始的有机体在细菌作用下转化为石油和天然气,这种过程大约需要2.5~5亿年。有代表性的天然气的组成大约为:甲烷80%,乙烷10%,丙烷3%,还有少量其他可燃和非可燃气体。石油的组成则涉及从C1到C40(甚至更多碳原子)数百种不同的碳氢化合物【详解】生活在古代海洋中的动植物死亡后沉积在海底并被沙泥所覆盖。时间一长,沙泥转化为砂岩。由砂岩形成而产生的高温高压条件使这些原始的有机体在细菌作用下转化为石油和天然气,这种过程大约需要2.5~5亿年。有代表性的天然气的组成大约为:甲烷80%,乙烷10%,丙烷3%,还有少量其他可燃和非可燃气体。石油的组成则涉及从C1到C40(甚至更多碳原子)数百种不同的碳氢化合物。20．一：光伏发电，将太阳能转化为电能二：太阳能热水器，将太阳能转化