12.4 能源可持续发展 课后练习-2022-2023学年物理高二上学期（人教版2019必修第三册）

12.4能源可持续发展一、选择题（共15题）1．关于能量耗散，下列说法中正确的是（）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．能量耗散表明能量守恒定律具有一定的局限性C．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，因此，可利用的品质并未降低D．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性2．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3．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4．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．②③5．小物块以初速度v0从粗糙斜面底端滑上斜面并沿斜面向上运动，加速度大小为a1，最终小物块返回斜面底端时速度为v，返回过程中加速度大小为a2。则（）A．a2>a1 B．a1=a2 C．v<v0 D．v0=v6．一物块在一粗糙水平面上滑行，因为摩擦阻力，它的速度变得越来越小，在它减速的过程中，（）A．机械能和内能都减少 B．机械能减少，内能却增加C．机械能和内能都增加 D．物块的机械能和内能总量保持不变7．一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能和内能的变化，下列判断中正确的是（）A．物体的机械能和内能都不变B．物体的机械能减少，内能不变C．物体的机械能增加，内能增加D．物体的机械能减少，内能增加8．．如图所示的斜板和水平板为同种材料组成，木块由斜板的顶端A点处从静止开始下滑，到达水平板上的B点时恰好静止．如果让同种材料的长木板搁置在AB两点之间（如图中虚线所示），再让木块在此木板上下滑，则木块在木板上的运动为（）A．匀速直线运动B．匀加速直线运动C．匀减速直线运动D．都有可能9．下列有关电能开发与利用的说法正确的是（）A．我国以火力发电为主，是因为火力发电无污染B．利用太阳能发电可以做到干净、不产生公害C．电能的转换效率明显低于其他能源D．核能发电的优点是低成本、零污染10．据加拿大明报报道，在英国，中国女设计师郑黛子用一部诺基亚手机，设计出一款以可乐来发电的概念手机，手机设计的核心是一片生物电池，利用酵素把碳水化合物转化为电力。下列说法正确的是（）A．“可乐手机”是将可乐的化学能转化为电能B．“可乐手机”是将电能转化为水和氧气的化学能C．在能量转化过程中，必须摇动手机，否则不发生转化D．“可乐手机”虽然用到了可乐，但是工作过程直接利用了充电后的电能，不存在能量转化问题11．生产、生活中使用的许多东西都可看作能量转换器，它们把能量从一种形式转化为另一种形式，下列电器在工作过程中把电能转化为机械能的是（）A．电饭锅 B．洗衣机 C．微波炉 D．电烤箱12．下列对于功和能说法正确的是（）A．重力做的功的大小等于重力势能的变化量的多少B．物体重心离参考平面距离越大则重力势能越大C．作用力做正功，反作用力可能不做功，但滑动摩擦力不可能不做功D．功有正负，能量没有正负13．如图，长度为l的小车静止在光滑的水平面上，可视为质点的小物块放在小车的最左端．将一水平恒力F作用在小物块上，物块和小车之间的摩擦力大小为f．当小车运动的位移为s时，物块刚好滑到小车的最右端，下列判断正确的有（）A．此时物块的动能为（F-f）（s+l）B．这一过程中，物块对小车所做的功为f（s+l）C．这一过程中，物块和小车系统产生的内能为flD．这一过程中，物块和小车系统增加的机械能为Fs14．下列关于能源耗散的说法正确的是（）A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律B．能量耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的D．能量耗散导致能量品质的降低15．如图甲，长木板A放在光滑的水平面上，质量为m=3kg的另一木块B可看作质点，以水平速度v0=2m/s滑上原来静止的长木板A的表面。由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示，则下列说法正确的是（g取10m/s2）（）A．木板的质量为M=3kg B．木块减小的动能为1.5JC．系统损失的机械能为3J D．A、B间的动摩擦因数为0.2二、填空题16．能量既不能_______，也不能_______，它只能从一种形式_______为另一种形式，或者从一个物体_______到另一个物体，其总量_______.17．能源是有限的（1）能源：具有_______的容易利用的储能物质。（2）能量耗散：使用的能源转化成内能分散在环境中不能_______起来驱动机器做功，这样的转化过程叫作“能量耗散”。（3）能源的使用过程中虽然能的总量保持不变，但能量的品质下降了，_______减少了。18．随着人口迅速增长、经济快速发展以及工业化程度的提高，______短缺和过度使用______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．19．光具有能量，请指出下列能量的转化。(1)太阳能发电站______。(2)植物的光合作用______。(3)太阳能热水器______。(4)太阳能汽车______。三、综合题20．如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l，求这个过程中：（1）小铁块增加的动能；（2）长木块减少的动能；（3）系统机械能的减少量；（4）系统产生的热量。21．如图所示，水平轨道AB光滑，水平轨道BC粗糙且BC长，光滑足够长的固定斜面体CDE与水平轨道AC在C点平滑连接，一轻质弹簧左端固定于A点，当弹簧处于自然长度时。其右端恰好位于B点，在B点放一质量的小球。用一水平力把小球推到O点。此时弹簧具有的弹性势能，。撤去水平力后，小球在斜面体上最远能运动到F点，F点到水平面的距离，g取。求：（1）水平轨道BC段的动摩擦因数；（2）小球第三次通过C点时的速度；（3）小球最终停止的位置距C点多远？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．如图所示，一根轻弹簧左端固定于竖直墙上，右端被质量m=1kg可视为质点的小物块压缩而处于静止状态，且弹簧与物块不拴接，弹簧原长小于光滑平台的长度。在平台的右端有一传送带，AB长L=5m，物块与传送带间的动摩擦因数μ1=0.2，与传送带相邻的粗糙水平面BC长s=1.5m，它与物块间的动摩擦因数μ2=0.3，在C点右侧有一半径为R的光滑竖直圆弧与BC平滑连接，圆弧对应的圆心角为θ=120°，在圆弧的最高点F处有一固定挡板，物块撞上挡板后会以原速率反弹回来。若传送带以v=5m/s的速率顺时针转动，不考虑物块滑上和滑下传送带的机械能损失。当弹簧储存的EP=8J能量全部释放时，小物块恰能滑到与圆心等高的E点，取g=10m/s2.，求：(1)从小物体滑上传送带到第一次滑离传送带的过程中，电动机需对传送带多提供的电能E；(2)求右侧圆弧的轨道半径R；(3)若传送带的速度大小可调，欲使小物块与挡板相碰，求传送带的速度至少为多少。参考答案：1．D【详解】A．根据能量守恒定律，能量的总量是保持不变的，故A错误；B．能量守恒定律是普遍适用的定律，不存在局限性，故B错误；C．能量耗散的本质是可利用的能量在数量上减少了，故C错误；D．能量耗散说明能量的转化具有方向性，从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性，故D正确。故选D。2．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。3．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．4．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.5．C【详解】AB．设斜面角度为，摩擦因数为，则上滑过程中的加速度大小为下滑过程中加速度大小为则故AB错误；CD．由能量守恒可知，整个过程中有一部分动能转化为内能，则故C正确，D错误。故选C。6．B【详解】一物块在一粗糙水平面上滑行，因为有摩擦力，它的速度变得越来越小，动能越来越小，重力势能不变，机械能减少，物体克服摩擦力做功，把机械能转化为内能，内能增加，故B正确，ACD错误。故选B。7．D【详解】铁块沿斜面匀速滑下时，除重力做功外还有摩擦力做负功，则铁块的机械能减小，减小的机械能转化为铁块的内能，使内能增加。故选D。8．A【详解】设动摩擦因数为，AO为，OB为，木块质量为，则，解得．所以作匀速直线运动．9．B【详解】A．火力发电会产生较为严重的大气污染，而且会产生很多废弃物，我国正逐渐取消这种发电方式，故A错误；B．利用太阳能发电可以做到干净、不产生公害，故B正确；C．目前人类主要利用电能就是因为电能的转换效率高于其他能源，故C错误；D．核能发电会产生高低阶放射性核废料，若处理不当，会造成重大的核污染事故。显然，其优点并不是零污染，故D错误。故选B。10．A【详解】ABD．“可乐手机”是将可乐的化学能转化为电能，对手机供电，故A正确，BD错误；C．“可乐手机”是将可乐的化学能转化为电能，是利用化学反应，不需要摇动手机，故C错误。故选A。11．B【详解】电饭煲主要将电能转化为内能，故A错误；洗衣机消耗电能主要转化为动能，故B正确；微波炉主要将电能转化为微波的能量，故C错误；电烤箱主要将电能转化为内能，故D错误．故B正确，ACD错误．12．A【详解】A．重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加；重力做的功大小等于重力势能的变化量的多少，故A正确；B．重心如果在参考平面的上方则距离越大，重力势能越大，若在参考平面下方情况则相反，B错误；C．作用力做正功，反作用力可以做正功，可以做负功，也可以不做功；滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，还可以与运动方向垂直，故可能做负功，也可能做正功，也可以不做功，故C错误；D．功和能量都有正负，功的正负表示动力和阻力，能量正负表示大小，比如说重力势能就有负值，故D错误。故选A。13．AC【详解】A.对物块分析，物块相对于地的位移为l+s，根据动能定理得：（F-f）×（l+s）=mv2-0，则知物块到达小车最右端时具有的动能为（F-f）（l+s）,故A正确．BC.对小车分析，小车对地的位移为s，根据动能定理得：fs=Mv′2-0，则知物块到达小车最右端时，小车具有的动能为fs．故B错误．这一过程中，物块和小车系统产生的内能为Q="f"l，故C正确．D.根据能量转化和守恒定律得知：外力F做的功等于小车和物块增加的机械能和摩擦产生的内能之和，则有：F（l+s）=△E+Q，则物块和小车增加的机械能为△E=F（l+s）-fl．故D错误．故选AC14．BCD【详解】AD．能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，选项A错误，选项D正确；B．耗散的内能很难再被利用，选项B正确；C．其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，选项C正确。故选BCD。15．AC【详解】AD．由图像可知，A、B的加速度大小都为1m/s2，根据牛顿第二定律知可得，故A正确，D错误；B．木块减小的动能故B错误；C．系统损失的机械能故C正确。故选AC。16．产生消失转化转移保持不变【详解】根据能量守恒定律可知，能量既不能产生，也不能消失，它只会从一种形式转化为其它形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中能量的总量保持不变。17．高品质自动聚集能源18．能源化石能源19．太阳能转化为电能太阳能转化为生物能太阳能转化为热能太阳能→电能→机械能【详解】(1)太阳能发电站是太阳能转化为电能。(2)植物的光合作用是太阳能转化为生物能。(3)太阳能热水器是太阳能转化为热能。(4)太阳能汽车是太阳能→电能→机械能。20．（1）μmg(l－L)；（2）μmgl；（3）μmgL；（4）μmgL【详解】画出这一过程两物体位移示意图，如图所示(1)根据动能定理得μmg(l－L)＝ΔEk即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功。(2)摩擦力对长木块做负功，根据功能关系得ΔEkM＝－μmgl即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功μmgl(3)系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功ΔE＝μmgL(4)m、M间相对滑动的位移为L，根据能量守恒定律，有Q＝μmgL即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量，也等于系统减少的机械能。21．（1）；（2）；（3）小球最终停在了C点【详解】（1）方法一：小球由O点运动到F点应用动能定理得而解得方法二：根据能量守恒定律得解得：（2）方法一：小球由O点第三次运动到