2024版新教材高中物理第十二章電能能量守恒定律綜合提升學生用書新人教版必修第三冊

第十二章綜合提升知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心素養(yǎng)提升情境1潮汐發(fā)電——科學思維例1潮汐能是海水周期性漲落運動中所具有的能量，是一種可再生能源．現(xiàn)建立一個簡化模型，某發(fā)電站大壩內(nèi)儲水水庫的有效面積為S＝4×106m2，漲潮時，當大壩外側(cè)海平面高度為h＝4m時(以海水流入前的水庫水面為參考系)，打開大壩下面通道的閘門海水流入，此過程中通道處的水輪機利用水流的動能發(fā)電，直至大壩內(nèi)外水面等高，關(guān)閉閘門．等到完全退潮后，開閘放水，再次發(fā)電，直至大壩內(nèi)外水面再次相同，關(guān)閉閘門，等待下一次漲潮發(fā)電(此時的水庫水面高度即為漲潮前的水庫水面高度)．由于海洋很大，大壩外的海平面高度在海水流入、流出水庫過程中幾乎不變，潮水一天漲落兩次，海水的勢能有25%轉(zhuǎn)化為電能，則這個發(fā)電站一天的發(fā)電量約為()A．4.0×1010JB．1.5×1010JC．3.0×1011JD．1.5×1011J情境2新能源汽車——科學態(tài)度與責任例2新能源汽車的研發(fā)和使用是近幾年的熱門話題，下面是某品牌新能源汽車介紹中的一段文字：“將近6m的超長車身設(shè)計，使得整車車頂集成的太陽能芯片面積達到了6m2左右，極富流線型的整車造型，使整車風阻大幅下降，全車采用鋁合金框架并結(jié)合碳纖維車身，整車質(zhì)量僅700kg，這一輕量化設(shè)計使整車能耗極低，汽車發(fā)動機最大輸出功率達30kW，性能十足．”(1)某次測試中，在水平地面上汽車所受摩擦力阻力約為車和駕駛員總重的0.08，試估算50kg的工程師駕駛這種汽車在實驗路段上行駛的最高車速．(2)為進一步測試這種汽車的性能，在廠區(qū)內(nèi)坡度為θ(sinθ＝0.02)的實驗路段上沿坡道向上行駛，該工程師在上述實驗路段上從靜止開始以1m/s2的加速度沿坡道向上做勻加速直線運動，求此過程能維持的最長時間．情境3測量質(zhì)量的儀器——科學探究例3[2023·山東濟寧高一聯(lián)考]半導體薄膜壓力傳感器是一種常用的傳感器，其阻值會隨壓力變化而改變．某實驗小組想測量某一薄膜壓力傳感器在不同壓力下的阻值RN，其阻值約幾十千歐．現(xiàn)有以下器材．壓力傳感器；電源：電動勢6V電流表A：量程0～250μA，內(nèi)阻約50Ω；電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻約20kΩ；滑動變阻器R：阻值范圍0～100Ω；開關(guān)S，導線若干．(1)為了提高測量的準確性，應(yīng)該選以下________電路圖進行測量，使用該電路得到的測量值______(選填“大于”“小于”或“等于”)真實值．(2)通過多次實驗測得其阻值RN隨壓力F變化的關(guān)系圖像如圖甲所示．該小組利用該壓力傳感器設(shè)計了如圖乙所示的自動分揀裝置，可以將質(zhì)量大于0.16kg的物體和小于0.16kg的物體進行分揀，圖中RN為壓力傳感器，R′為滑動變阻器，電源電動勢為6V(內(nèi)阻不計)．分揀時質(zhì)量不同的物體通過傳送帶運送到托盤上，OB為一個可繞O轉(zhuǎn)動的杠桿，下端有彈簧，當控制電路兩端電壓U≥2V時，杠桿OB水平，物體水平進入通道1；當控制電路兩端電壓U＜2V時，控制電路控制杠桿的B端下移，物體下滑進入通道2，從而實現(xiàn)分揀功能．根據(jù)以上原理可知，R′接入電路的阻值為________kΩ(重力加速度大小取10m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)，質(zhì)量為0.2kg的物體將進入________(選填“通道1”或“通道2”)．第十二章綜合提升核心素養(yǎng)提升[例1]解析：根據(jù)題意可得電能為E電＝Ep×25%＝4×106×4×4×1.0×103×10×2×25%J＝3.2×1011J，故日發(fā)電量約為3.0×1011J，C正確．答案：C[例2]解析：(1)當達到最大速度時牽引力F＝kmg根據(jù)P＝Fvm可得最大速度vm＝P代入數(shù)據(jù)得vm＝300000.08(2)在斜面上勻加速過程F－mgsinθ－kmg＝ma，P＝Fv，v＝at聯(lián)立解得t＝20s答案：(1)50m/s(2)20s[例3]解析：(1)題中待測電阻是大電阻，且其阻值遠大于滑動變阻器的最大阻值，故滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法、電流表采用內(nèi)接法，故選A.由歐姆定律可知，電路中因為電流表分壓，導致電壓表讀數(shù)大于RN兩端電壓，故RN測量值大于真實值．(2)質(zhì)量為0.16kg的物體對RN的壓力為FN＝mg＝1.6N，由題圖甲可知，此時RN＝28.0