12.4 能源與可持續(xù)發(fā)展 【練習(xí)】2024-2025學(xué)年高二物理 同步練（ 人教版2019必修第三冊(cè)）（解析版）

12.4能源與可持續(xù)發(fā)展學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)3.4.1了解利用水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能和核能的方式。初步了解核裂變和核聚變。3.4.2知道不同形式的能量可互相轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量總量保持不變，能量轉(zhuǎn)化是有方向性的。3.4.3了解可再生能源和不可再生能源的分類，認(rèn)識(shí)能源的過(guò)度開(kāi)發(fā)和利用對(duì)環(huán)境的影響。3.4.4認(rèn)識(shí)環(huán)境污染的危害，了解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要性，具有環(huán)境保護(hù)的意識(shí)和行為。物理觀念：列舉各種實(shí)例，說(shuō)明能量是如何轉(zhuǎn)化的，解釋能量守恒定律的含義?？茖W(xué)思維：通過(guò)實(shí)例分析知道能量耗散，認(rèn)識(shí)自然界中能量轉(zhuǎn)化的方向性?？茖W(xué)探究：收集資料，討論能源的開(kāi)發(fā)與利用所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，認(rèn)識(shí)環(huán)境污染的危害，思考科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系，具有環(huán)境保護(hù)的意識(shí)和行動(dòng)?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解太陽(yáng)能、水能、核能和風(fēng)能等能源的開(kāi)發(fā)利用，知道利用能量是人類生存和社會(huì)發(fā)展的必要條件之一。知道人類利用的能量來(lái)自可再生能源和不可再生能源，認(rèn)識(shí)合理使用能源的重要性，具有可持續(xù)發(fā)展觀念，養(yǎng)成節(jié)能的習(xí)慣。002思維導(dǎo)圖能量轉(zhuǎn)化與守恒能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性能源的分類與應(yīng)用能源與社會(huì)發(fā)展汽車(chē)與能源003知識(shí)梳理課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識(shí)：一、能量轉(zhuǎn)化與守恒1.能量2.能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變.二、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性1.一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是不可逆的．2.能量耗散：在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中流散到周?chē)h(huán)境中的內(nèi)能很難再收集起來(lái)重新利用的現(xiàn)象．3.節(jié)約能源的根本原因：在能源的利用過(guò)程中，能量在數(shù)量上雖未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，即從便于利用的能源變?yōu)椴槐阌诶玫哪茉矗?.自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性．特別提醒：能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化具有方向性．三、能源的分類與應(yīng)用1.能源的分類(1)不可再生能源：像煤炭、石油和天然氣這類無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)再生的能源，也叫化石能源．(2)可再生能源：像水能、風(fēng)能、潮汐能這類在自然界可以再生的能源．2.我國(guó)可再生能源的開(kāi)發(fā)(1)太陽(yáng)能發(fā)電．(2)水力發(fā)電．(3)風(fēng)能發(fā)電．(4)核能發(fā)電．四、能源與社會(huì)發(fā)展1.人類利用能源的三個(gè)時(shí)期：柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期．2.利用不可再生能源帶來(lái)的危害(1)改變大氣的成分，加劇氣候的變化，如溫室效應(yīng)．(2)形成“酸雨”，腐蝕建筑物，酸化土壤．(3)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，產(chǎn)生浮塵．3．能源與社會(huì)發(fā)展要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展就要樹(shù)立新的能源安全觀，并轉(zhuǎn)變能源的供需模式．一方面大力提倡節(jié)約能源，另一方面要發(fā)展可再生能源以及天然氣、清潔煤和核能等清潔能源，推動(dòng)人類與自然的和諧發(fā)展．五、汽車(chē)與能源004題型精講【題型一】能源分類及使用【典型例題1】（多選）PM2.5主要來(lái)自化石燃料、生物質(zhì)、垃圾的焚燒,為了控制污染,我們要節(jié)約及高效利用能源。下列說(shuō)法中正確的是()。A.我們應(yīng)立即停止使用化石能源,控制污染B.人類應(yīng)多開(kāi)發(fā)與利用地?zé)崮堋L(fēng)能等新能源C.應(yīng)發(fā)展新的發(fā)電技術(shù),提高能源利用效率D.對(duì)垃圾進(jìn)行分類處理,變廢為寶答案：BCD【典型例題2】如圖是水電站的發(fā)電原理圖,由圖可知下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.水力發(fā)電不會(huì)造成污染B.該裝置將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能C.要加大發(fā)電的功率,可采用僅“增大水落差”的方法D.該裝置可以將水庫(kù)中儲(chǔ)存的水的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為電能答案：D水力發(fā)電不會(huì)有污染,同時(shí)將水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,故選項(xiàng)A、B正確;如果將水落差增大,那么水流到發(fā)電機(jī)處的速度就增大,這一方法可加大發(fā)電的功率,故選項(xiàng)C正確;由于水下落過(guò)程以及發(fā)電機(jī)裝置都有摩擦,故該裝置不可能將水庫(kù)中儲(chǔ)存的水的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為電能,因此選項(xiàng)D錯(cuò)誤。【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】2023年6月4日，神舟十五號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸，航天員全部安全順利出艙，神舟十五號(hào)載人飛行任務(wù)取得圓滿成功，如圖飛船飛向天空，太陽(yáng)能電池板展開(kāi)，飛船兩翼的太陽(yáng)電池板是太陽(yáng)能電池在太空領(lǐng)域的應(yīng)用、關(guān)于電源、電流與電路，以下說(shuō)法正確的是（）A．太陽(yáng)能安全、清潔，是可供人類利用的一種新能源，但只能在太空中使用B．電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極搬運(yùn)到正極，保持兩極之間有電壓C．電源是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電路兩端有電壓，電路中就有電流D．某電池板不接負(fù)載時(shí)的電壓是，短路電流是，則內(nèi)阻為【答案】D【詳解】A．只要能接收到太陽(yáng)光就能使用太陽(yáng)能，A錯(cuò)誤；B．電源內(nèi)部的電流由負(fù)極流向正極，而電子的運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反，則在電源內(nèi)部把電子由正極搬運(yùn)到負(fù)極，B錯(cuò)誤C．除電壓外，還需要滿足閉合回路才能產(chǎn)生電流，C錯(cuò)誤；D．由題意，電動(dòng)勢(shì)為0.8V，則內(nèi)阻為D正確。故選D?！緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】目前,共享單車(chē)作為綠色出行的交通工具,成為時(shí)尚。甲、乙兩種共享單車(chē)都采用了電子鎖,車(chē)鎖內(nèi)集成了GPS模塊與聯(lián)網(wǎng)模塊等,這些模塊工作時(shí)需要電能。這兩種共享單車(chē)采用了不同的方式獲取電能:甲車(chē)靠小型發(fā)電機(jī)——踩動(dòng)單車(chē)時(shí),線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生電能,如圖1所示;乙車(chē)靠車(chē)筐底部的太陽(yáng)能電池板——有光照時(shí),產(chǎn)生電能,如圖2所示。這兩種共享單車(chē)獲取電能時(shí),都是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。關(guān)于它們的能量轉(zhuǎn)化,下列說(shuō)法中正確的是()A.都是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能B.都是把光能轉(zhuǎn)化為電能C.甲車(chē)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,乙車(chē)把光能轉(zhuǎn)化為電能D.甲車(chē)把光能轉(zhuǎn)化為電能,乙車(chē)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能答案：C甲車(chē)靠小型發(fā)電機(jī)——踩動(dòng)單車(chē)時(shí),線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生電能,故是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能;乙車(chē)靠車(chē)筐底部的太陽(yáng)能電池板——有光照時(shí),產(chǎn)生電能,故是將光能轉(zhuǎn)化為電能。故A、B、D錯(cuò)誤,C正確?！绢}型二】能量守恒定律【典型例題3】如圖所示為風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)力帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片再帶動(dòng)轉(zhuǎn)子(磁極)轉(zhuǎn)動(dòng)，使定子(線圈，不計(jì)電阻)中產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能向電能的轉(zhuǎn)化。若葉片長(zhǎng)為l，設(shè)定的額定風(fēng)速為v，空氣的密度為ρ，額定風(fēng)速下發(fā)電機(jī)的輸出功率為P，則風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為()A.eq\f(2P,πρl2v3) B.eq\f(6P,πρl2v3)C.eq\f(4P,πρl2v3) D.eq\f(8P,πρl2v3)解析：選A風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的工作原理為將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為輸出的電能，設(shè)風(fēng)吹向發(fā)電機(jī)的時(shí)間為t，則在t時(shí)間內(nèi)吹向發(fā)電機(jī)的風(fēng)的體積為V＝vt·S＝vt·πl(wèi)2，則風(fēng)的質(zhì)量M＝ρV＝ρvt·πl(wèi)2，因此風(fēng)吹過(guò)的動(dòng)能為Ek＝eq\f(1,2)Mv2＝eq\f(1,2)ρvt·πl(wèi)2·v2，在此時(shí)間內(nèi)發(fā)電機(jī)輸出的電能E＝Pt，則風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η＝eq\f(E,Ek)＝eq\f(2P,πρl2v3)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤?！镜湫屠}4】(多選)內(nèi)徑面積為S的U形圓筒豎直放在水平面上，筒內(nèi)裝水，底部閥門(mén)K關(guān)閉時(shí)兩側(cè)水面高度分別為h1和h2，如圖所示。已知水的密度為ρ，不計(jì)水與筒壁的摩擦阻力?，F(xiàn)把連接兩筒的閥門(mén)K打開(kāi)，當(dāng)兩筒水面高度相等時(shí)，則該過(guò)程中()A．水柱的重力做正功B．大氣壓力對(duì)水柱做負(fù)功C．水柱的機(jī)械能守恒D．當(dāng)兩筒水面高度相等時(shí)，水柱的動(dòng)能是eq\f(1,4)ρgS(h1－h(huán)2)2[解析]把連接兩筒的閥門(mén)打開(kāi)到兩筒水面高度相等的過(guò)程中大氣壓力對(duì)左筒水面做正功，對(duì)右筒水面做負(fù)功，抵消為零。水柱的機(jī)械能守恒，重力做功等于重力勢(shì)能的減少量，等于水柱增加的動(dòng)能，等效于把左管高eq\f(h1－h(huán)2,2)的水柱移至右管，如圖中的斜線所示，重心下降eq\f(h1－h(huán)2,2)，重力所做正功：WG＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(h1－h(huán)2,2)))ρgS·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(h1－h(huán)2,2)))＝eq\f(1,4)ρgS(h1－h(huán)2)2，故A、C、D正確，B錯(cuò)誤。[答案]ACD【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】彈跳桿運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)廣受青少年歡迎的運(yùn)動(dòng)，彈跳桿的結(jié)構(gòu)如圖甲所示，一根彈簧的下端固定在跳桿的底部，上端固定在一個(gè)套在跳桿上的腳踏板底部，質(zhì)量為5m的小明站在腳踏板上，當(dāng)他和跳桿處于豎直靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈簧的壓縮量為x0，小明先保持穩(wěn)定姿態(tài)豎直彈跳。某次彈跳中，從彈簧處于最大壓縮量為5x0開(kāi)始計(jì)時(shí)，如圖乙(a)所示；上升到彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，小明抓住跳桿，使得他和彈跳桿瞬間達(dá)到共同速度，如圖乙(b)所示；緊接著他保持穩(wěn)定姿態(tài)豎直上升到最大高度，如圖乙(c)所示。已知全程彈簧始終處于彈性限度內(nèi)彈簧彈性勢(shì)能滿足Ep＝eq\f(1,2)kx2，k為彈簧勁度系數(shù)，x為彈簧形變量，跳桿的質(zhì)量為m，重力加速度為g，空氣阻力、彈簧和腳踏板的質(zhì)量以及彈簧和腳踏板與跳桿間的摩擦均可忽略不計(jì)。求：(1)彈跳桿中彈簧的勁度系數(shù)k；(2)從開(kāi)始計(jì)時(shí)至豎直上升到最大高度過(guò)程中小明的最大速度vm。[解析](1)小明和跳桿處于豎直靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)受力平衡，重力與彈簧彈力等大反向，有5mg＝kx0，解得k＝eq\f(5mg,x0)。(2)小明受到的合力為零時(shí)，速度最大，此時(shí)小明上升高度為4x0。根據(jù)系統(tǒng)能量守恒定律可知，eq\f(1,2)k(5x0)2＝5mg·4x0＋eq\f(1,2)kx02＋eq\f(1,2)×5mvm2，解得vm＝4eq\r(gx0)。[答案](1)eq\f(5mg,x0)(2)4eq\r(gx0)【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4】2021年7月30日，東京奧運(yùn)會(huì)蹦床女子決賽中，中國(guó)包攬女子蹦床金、銀牌，朱雪瑩奪金，劉靈玲獲蹦床銀牌。在運(yùn)動(dòng)員蹦床訓(xùn)練中，從運(yùn)動(dòng)員下落到離地面高h(yuǎn)1處開(kāi)始計(jì)時(shí)，其動(dòng)能Ek與離地高度h的關(guān)系如圖所示。在h1～h2階段圖像為直線，其余部分為曲線，h3對(duì)應(yīng)圖像的最高點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為m，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力和一切摩擦。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．整個(gè)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能守恒B．從運(yùn)動(dòng)員的腳接觸蹦床直至蹦床被壓縮至最低點(diǎn)的過(guò)程中，其加速度先增大后減小C．運(yùn)動(dòng)員從h1降到h5過(guò)程中，蹦床的最大彈性勢(shì)能為Epm＝mgh1D．運(yùn)動(dòng)員處于h＝h4高度時(shí)，蹦床的彈性勢(shì)能為Ep＝mg(h2－h(huán)4)解析：選D運(yùn)動(dòng)員與蹦床組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，A錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員的腳接觸蹦床到彈力等于重力的過(guò)程中有mg－kx＝ma，運(yùn)動(dòng)員下降過(guò)程中x增大，則a減小，當(dāng)彈力等于重力到蹦床被壓縮至最低點(diǎn)的過(guò)程中有kx－mg＝ma′，運(yùn)動(dòng)員下降過(guò)程中x增大，則a′增大，則從運(yùn)動(dòng)員的腳接觸蹦床直至蹦床被壓縮至最低點(diǎn)的過(guò)程中，其加速度先減小后增大，B錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員從h1下降到h5過(guò)程中，蹦床的最大彈性勢(shì)能為Epm＝mg(h1－h(huán)5)，C錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員處于h＝h4高度時(shí)，根據(jù)機(jī)械能守恒有mg(h2－h(huán)4)＝Ep，D正確?！绢}型三】能量耗散及摩擦生熱 【典型例題5】“和平號(hào)”空間站于2001年3月23日成功地墜落在南太平洋海域,墜落過(guò)程可簡(jiǎn)化為從一個(gè)近圓軌道(可近似看作圓軌道)開(kāi)始,經(jīng)過(guò)與大氣摩擦,空間站的大部分經(jīng)過(guò)升溫、熔化、最后汽化而銷(xiāo)毀,剩下的殘片墜入大海。此過(guò)程中,空間站原來(lái)的機(jī)械能中除一部分用于銷(xiāo)毀和一部分被殘片帶走外,還有一部分能量E'通過(guò)其他方式散失(不考慮墜落過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)的能量)。(1)試導(dǎo)出下列各物理量的符號(hào)表示散失能量E'的公式。(2)算出E'的數(shù)值(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。已知:墜落開(kāi)始時(shí)空間站的質(zhì)量M=1.57×105kg;軌道離地面的高度h=146km;地球半徑R=6.4×106m;墜落空間范圍內(nèi)重力加速度可看作g=10m/s2;入海殘片的質(zhì)量m=1.2×104kg;入海殘片的溫度升高ΔT=3000K;入海殘片的入海速度為聲速v=340m/s;空間站材料每1kg升溫1K平均所需能量c=1.0×103J;每銷(xiāo)毀1kg材料平均所需能量μ=1.0×107J。答案：(1)E'=Mg12R+32h-(M-m)μ-12mv2-cmΔT(2)3【解析】這是一道綜合性很強(qiáng)的題目,分析題目的主線只有一條,那就是能量。既要考慮機(jī)械能(動(dòng)能、勢(shì)能),又要考慮內(nèi)能,還要考慮能量轉(zhuǎn)化。審題時(shí)要耐心、仔細(xì)。(1)根據(jù)題目所給條件,從近圓軌道到地面的空間中重力加速度g=10m/s2,若以地面為重力勢(shì)能零點(diǎn),墜落過(guò)程開(kāi)始空間站在近圓軌道的勢(shì)能Ep=Mgh以v表示空間站在近圓軌道上的速度,由引力提供向心力關(guān)系得Mg=Mv由上式可得空間站在近圓軌道上的動(dòng)能Ek=12Mg(R+h在近圓軌道上空間站的機(jī)械能E=Ep+Ek=MgR在墜落過(guò)程中,用于一部分銷(xiāo)毀所需的能量Q汽=(M-m)μ用于殘片升溫所需的能量Q殘=cmΔT殘片入海時(shí)的動(dòng)能E殘=12mv以E'表示其他方式散失的能量,則由能量守恒得E=Q汽+E殘+Q殘+E'整理得E'=Mg12R+32h-(M-m)μ-12mv2(2)將題目所給的數(shù)據(jù)代入得E'=3.9×1012J?！镜湫屠}6】(多選)如圖所示，水平傳送帶兩端A、B間的距離為L(zhǎng)，傳送帶以速度v沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊以一定的初速度從A端滑上傳送帶，運(yùn)動(dòng)到B端，此過(guò)程中物塊先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與做勻速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，兩過(guò)程中物塊運(yùn)動(dòng)的位移之比為2∶3，重力加速度為g，傳送帶速度大小不變。下列說(shuō)法正確的是()A．物塊的初速度大小為eq\f(v,2)B．物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為eq\f(3L,5v)C．物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(10v2,9gL)D．整個(gè)過(guò)程中物塊與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量為eq\f(mv2,9)解析：選BC由題意知eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v0＋v,2)))∶v＝2∶3，得v0＝eq\f(v,3)，A錯(cuò)誤；勻速運(yùn)動(dòng)中eq\f(3L,5)＝vt，則t＝eq\f(3L,5v)，勻加速與勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，B正確；由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2－v02＝2ax，x＝eq\f(2,5)L，μg＝a，解得動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(10v2,9gL)，C正確；由熱量Q＝fs相對(duì)，s相對(duì)＝eq\f(3,5)L－eq\f(2,5)L＝eq\f(1,5)L，得Q＝eq\f(2mv2,9)，D錯(cuò)誤?！緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練5】某市有20萬(wàn)臺(tái)空調(diào)機(jī),每臺(tái)空調(diào)機(jī)在夏季平均使用60天,每天耗電8kW·h。為了節(jié)約能源,該市政府建議大家都把室內(nèi)設(shè)定溫度提高1℃,這樣每臺(tái)空調(diào)機(jī)每天可節(jié)省6%的電能。那么這樣做能使該市節(jié)省多少電能?已知標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值是2.92×107J/kg。發(fā)電廠的發(fā)電效率是30%。請(qǐng)計(jì)算一下,這項(xiàng)節(jié)能建議的實(shí)現(xiàn)能為我們后輩留下多少噸標(biāo)準(zhǔn)煤?答案：2.1×1013J2.4×103t【解析】設(shè)可節(jié)省的電能為E,則E=8×6%×60×20×104kW·h=5.76×106kW·h≈2.1×1013J設(shè)可為后輩留下標(biāo)準(zhǔn)煤m噸,則由能量守恒定律有2.92×107×m×103×30%=E解得m≈2.4×103t?！緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練6】(多選)如圖所示，長(zhǎng)木板A放在光滑的水平地面上，物體B以水平速度沖上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，則從B沖到木板A上到相對(duì)木板A靜止的過(guò)程中，下述說(shuō)法中正確的是()A．物體B動(dòng)能的減少量等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能B．物體B克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量C．物體B損失的機(jī)械能等于木板A獲得的動(dòng)能與系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和D．摩擦力對(duì)物體B做的功和對(duì)木板A做的功的總和的絕對(duì)值等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量解析：選CD物體B以水平速度沖上A后，由于摩擦力作用，B減速運(yùn)動(dòng)，A加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)能量守恒定律，物體B動(dòng)能的減少量等于A增加的動(dòng)能和產(chǎn)生的熱量之和，A錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理，物體B克服摩擦力做的功等于B損失的動(dòng)能，B錯(cuò)誤；由能量守恒定律可知，物體B損失的機(jī)械能等于木板A獲得的動(dòng)能與系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和，C正確；物體摩擦力對(duì)B克服做的功等于B動(dòng)能的減少量，摩擦力對(duì)木板A做的功等于A動(dòng)能的增加量，由能量守恒定律，摩擦力對(duì)物體B做的功和對(duì)木板A做的功的總和的絕對(duì)值等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量，D正確。00501強(qiáng)化訓(xùn)練【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．關(guān)于能源和能量,下列說(shuō)法正確的是()。A.自然界中的石油、煤炭、天然氣等能源儲(chǔ)存著的是低品質(zhì)的能量B.自然界中的石油、煤炭、天然氣等能源儲(chǔ)存著的是高品質(zhì)的能量C.能量被使用后就消滅了,所以要節(jié)約能源D.能量是守恒的,所以不需要節(jié)約能源答案：B2.（多選）關(guān)于能量的品質(zhì),下列說(shuō)法正確的是()。A.能量的品質(zhì),是指能源的清潔度B.能量的品質(zhì),是指能源的利用效率C.能量的品質(zhì),是指能量可被利用的價(jià)值D.能量耗散會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)降低答案：CD3.下列哪組物質(zhì)屬于不可再生能源?()A、風(fēng)能、核能、太陽(yáng)能B、煤、沼氣、石油C、石油、天然氣、煤D、太陽(yáng)能、地?zé)?、能核能答案：C4.（多選）為了減緩大氣中CO2濃度的增加,可以采取的措施有()A.禁止使用煤、石油和天然氣B.開(kāi)發(fā)使用核能、太陽(yáng)能C.將汽車(chē)燃料由汽油改為液化石油氣D.植樹(shù)造林答案：BD為了減緩大氣中CO2濃度的增加,一方面要盡量少使用煤、石油等常規(guī)能源,另一方面要開(kāi)發(fā)利用新能源并植樹(shù)造林改善環(huán)境。故B、D正確。5.（多選）關(guān)于“溫室效應(yīng)”,下列說(shuō)法正確的是()A.太陽(yáng)能源源不斷地輻射到地球上,由此產(chǎn)生了“溫室效應(yīng)”B.石油和煤炭的燃燒增加了大氣中二氧化碳的含量,加劇了“溫室效應(yīng)”C.“溫室效應(yīng)”使得地面氣溫上升、兩極冰雪融化D.“溫室效應(yīng)”使得土壤酸化答案：BC由于石油和煤炭等的燃燒增加了大氣中二氧化碳的含量,加劇了“溫室效應(yīng)”,它的危害是使地面氣溫上升、兩極冰雪融化、海平面上升、海水向河流倒灌、耕地鹽堿化等,故B、C選項(xiàng)正確。6.一半徑為R的圓柱體水平固定，橫截面如圖所示。長(zhǎng)度為πR、不可伸長(zhǎng)的輕細(xì)繩，一端固定在圓柱體最高點(diǎn)P處，另一端系一個(gè)小球。小球位于P點(diǎn)右側(cè)同一水平高度的Q點(diǎn)時(shí)，繩剛好拉直。將小球從Q點(diǎn)由靜止釋放，當(dāng)與圓柱體未接觸部分的細(xì)繩豎直時(shí)，小球的速度大小為(重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力)()A．eq\r(2＋πg(shù)R) B．eq\r(2πg(shù)R)C．eq\r(21＋πg(shù)R) D．2eq\r(gR)解析：選A當(dāng)與圓柱體未接觸部分的細(xì)繩豎直時(shí)，小球下落的高度為h＝πR－eq\f(π,2)R＋R＝eq\f(π＋2,2)R，小球下落過(guò)程中，根據(jù)機(jī)械能守恒有mgh＝eq\f(1,2)mv2，聯(lián)立以上兩式解得v＝eq\r(2＋πg(shù)R)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。【素養(yǎng)提升】7.(多選)某汽車(chē)研發(fā)機(jī)構(gòu)在汽車(chē)的車(chē)輪上安裝了小型發(fā)電機(jī)，將減速時(shí)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存在蓄電池中，以達(dá)到節(jié)能的目的。某次測(cè)試中，汽車(chē)以額定功率行駛一段距離后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，測(cè)出了汽車(chē)動(dòng)能Ek與位移x的關(guān)系圖像如圖所示，其中①是關(guān)閉儲(chǔ)能裝置時(shí)的關(guān)系圖線，②是開(kāi)啟儲(chǔ)能裝置時(shí)的關(guān)系圖線。已知汽車(chē)的質(zhì)量為1000kg，設(shè)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受地面阻力恒定，空氣阻力不計(jì)。根據(jù)圖像所給的信息可求出()A．汽車(chē)行駛過(guò)程中所受地面的阻力為1000NB．汽車(chē)的額定功率為80kWC．汽車(chē)加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為22.5sD．汽車(chē)開(kāi)啟儲(chǔ)能裝置后向蓄電池提供的電能為5×105J解析：選BD由圖線①求所受阻力，由ΔEkm＝FfΔx，得Ff＝2000N，A錯(cuò)誤；由Ekm＝eq\f(1,2)mvm2可得，vm＝40m/s，所以P＝Ffvm＝80kW，B正確；加速階段，Pt－Ffx＝ΔEk，得t＝16.25s，C錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律，并由圖線②可得，ΔE＝Ekm－Ffx′＝5×105J，D正確。8．(多選)如圖所示，AB為固定水平長(zhǎng)木板，長(zhǎng)為L(zhǎng)，C為長(zhǎng)木板的中點(diǎn)，AC段光滑，CB段粗糙，一原長(zhǎng)為eq\f(L,4)的輕彈簧一端連在長(zhǎng)木板左端的擋板上，另一端連一物塊，開(kāi)始時(shí)將物塊拉至長(zhǎng)木板的右端B點(diǎn)，由靜止釋放物塊，物塊在彈簧彈力的作用下向左滑動(dòng)，已知物塊與長(zhǎng)木板CB段間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，物塊的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，且k＞eq\f(4μmg,L)，物塊第一次到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，物塊的速度大小為v0，這時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為E0，不計(jì)物塊的大小，則下列說(shuō)法正確的是()A．物塊可能會(huì)停在CB面上某處B．物塊最終會(huì)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)C．彈簧開(kāi)始具有的最大彈性勢(shì)能為eq\f(1,2)mv02＋E0D．物塊克服摩擦做的功最大為eq\f(1,2)mv02＋eq\f(1,2)μmgL解析：選BD由于k＞eq\f(4μmg,L)，由此k·eq\f(1,4)L＞μmg，由此，物塊不可能停在BC段，故A錯(cuò)誤；只要物塊滑上BC段，就要克服摩擦力做功，物塊的機(jī)械能就減小，所以物塊最終會(huì)在AC段做往返運(yùn)動(dòng)，故B正確；物塊從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到第一次運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，根據(jù)能量守恒定律得Epm＝E0＋eq\f(1,2)mv02＋μmg·eq\f(L,2)，故C錯(cuò)誤；物塊第一次到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，物塊的速度大小為v0，物塊最終會(huì)在AC段做往返運(yùn)動(dòng)，到達(dá)C點(diǎn)的速度為0，可知物塊克服摩擦做的功最大為Wfm＝Epm－E0＝eq\f(1,2)mv02＋eq\f(1,2)μmgL，故D正確。9.某市有20萬(wàn)臺(tái)空調(diào)機(jī),每臺(tái)空調(diào)機(jī)在夏季平均使用60天,每天耗電8kW·h。為了節(jié)約能源,該市政府建議大家都把室內(nèi)設(shè)定溫度提高1℃,這樣每臺(tái)空調(diào)機(jī)每天可節(jié)省6%的電能。那么這樣做能使該市節(jié)省多少電能?已知標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值是2.92×107J/kg。發(fā)電廠的發(fā)電效率是30%。請(qǐng)計(jì)算一下,這項(xiàng)節(jié)能建議的實(shí)現(xiàn)能為我們后輩留下多少噸標(biāo)準(zhǔn)煤?答案：2.1×1013J2.4×103t【解析】設(shè)可節(jié)省的電能為E,則E=8×6%×60×20×104kW·h=5.76×106kW·h≈2.1×1013J設(shè)可為后輩留下標(biāo)準(zhǔn)煤m噸,則由能量守恒定律有2.92×107×m×103×30%=E解得m≈2.4×103t。10．如圖所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ＝30°，傳送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，始終保持v0＝2m/s的速率運(yùn)行，現(xiàn)把一質(zhì)量為m＝10kg的工件(可視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在傳送帶的底端，經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝1.9s，工件被傳送到h＝1.5m的高處，g取10m/s2，求：(1)工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)電動(dòng)機(jī)由于傳送工件多消耗的電能。[解析](1)由題圖可知，傳送帶長(zhǎng)x＝eq\f(h,sinθ)＝3m工件速度達(dá)到v0前，做勻加速運(yùn)動(dòng)的位移x1＝eq\f(v0,2)t1勻速運(yùn)動(dòng)的位移為x－x1＝v0(t－t1)解得加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1＝0.8s加速運(yùn)動(dòng)的位移x1＝0.8m所以加速度a＝eq\f(v0,t1)＝2.5m/s2由牛頓第二定律有μmgcosθ－mgsinθ＝ma解得μ＝eq\f(\r(3),2)。(2)由能量守恒定律知，電動(dòng)機(jī)多消耗的電能用于增加工件的動(dòng)能、勢(shì)能以及克服傳送帶與工件之間發(fā)生相對(duì)位移時(shí)摩擦力做功產(chǎn)生的熱量，在時(shí)間t1內(nèi)，傳送帶運(yùn)動(dòng)的位移，x傳＝v0t1＝1.6m，在時(shí)間t1內(nèi)，工件相對(duì)傳送帶的位移，x相＝x傳－x1＝0.8m，在時(shí)間t1內(nèi)，摩擦生熱，Q＝μmgcosθ·x相＝60J，最終工件獲得的動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mv02＝20J，工件增加的勢(shì)能Ep＝mgh＝150J，電動(dòng)機(jī)多消耗的電能W＝Q＋Ek＋Ep＝230J。[答案](1)eq\f(\r(3),2)(2)230J11．如圖所示是一豎直固定在水平地面上的可伸縮細(xì)管，上端平滑連接四分之一細(xì)圓弧彎管，管內(nèi)均光滑，右管口切線水平。豎直細(xì)管底部有一彈射裝置(高度忽略不計(jì))，可以讓靜止在細(xì)管底部的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))瞬間獲得足夠大的速度v0，通過(guò)調(diào)節(jié)豎直細(xì)管的長(zhǎng)度h，可以改變上端管口到地面的高度，從而改變小球平拋的水平距離，重力加速度為g，則小球平拋的水平距離的最大值是()A.eq\f(v02,g)B.eq\f(v02,2g)C.eq\f(v02,3g)D.eq\f(v02,4g)解析：選B設(shè)管口到地面的高度是H，小球從管口射出的速度為v，由機(jī)械能守恒定律得eq\f(1,2)mv02＝mgH＋eq\f(1,2)mv2，小球離開(kāi)管口后做平拋運(yùn)動(dòng)，則x＝vt，H＝eq\f(1,2)gt2，聯(lián)立方程，可得x＝eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v02,g)－2H))×2H)＝eq\r(－4H2＋\f(2v02,g)H)，由二次函數(shù)的特點(diǎn)可知當(dāng)H＝eq\f(v02,4g)時(shí)x取最大值，xmax＝eq\f(v02,2g)。12.如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝10V，內(nèi)阻r＝1Ω，閉合開(kāi)關(guān)S后，標(biāo)有“8V,12W”的燈泡恰能正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)M繞組的電阻R0＝4Ω，求：(1)電源的輸出功率P出；(2)10s內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量Q；(3)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率。解析：(1)由題意知，并聯(lián)部分電壓為U＝8V，內(nèi)電壓應(yīng)為U內(nèi)＝E－U＝2V總電流I＝eq\f(U內(nèi),r)＝2A，電源的輸出功率P出＝UI＝16W。(2)流過(guò)燈泡的電流I1＝eq\f(P1,U)＝1.5A則流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流I2＝I－I1＝0.5A電動(dòng)機(jī)的熱功率P0＝I22R0＝1W10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝P0t＝10J。(3)電動(dòng)機(jī)的總功率P＝UI2＝4W電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率P機(jī)＝P－P0＝3W。答案：(1)16W(2)10J(3)3W13.如圖所示，電解槽A和電爐B并聯(lián)后接到電源上，電源內(nèi)阻r＝1Ω，電爐電阻R＝19Ω，電解槽電阻r′＝0.5Ω，當(dāng)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，電爐消耗功率為684W，S1、S2都閉合時(shí)，電爐消耗功率為475W(電爐電阻可看作不變)，試求：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)；(2)S1、S2閉合時(shí)，流過(guò)電解槽的電流大??；(3)S1、S2閉合時(shí)，電解槽中電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的功率。解析：(1)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，電爐消耗功率為P1，電爐中電流I＝eq\r(\f(P1,R))＝eq\r(\f(684,19))A＝6A。電源電動(dòng)勢(shì)E＝I(R＋r)＝120V。(2)S1、S2都閉合時(shí)，電爐消耗功率為P2，電爐中電流為IR＝eq\r(\f(P2,R))＝eq\r(\f(475,19))A＝5A。路端電壓為U＝IRR＝5×19V＝95V，流過(guò)電源的電流為I′＝eq\f(E－U,r)＝eq\f(120－95,1)A＝25A。流過(guò)電解槽的電流為IA＝I′－IR＝20A。(3)電解槽消耗的電功率PA＝IAU＝20×95W＝1900W。電解槽內(nèi)熱損耗功率P熱＝IA2r′＝202×0.5W＝200W。電解槽中電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的功率為P化＝PA－P熱＝1700W。答案：(1)120V(2)20A(3)1700W14.[多選]如圖所示，一臺(tái)電動(dòng)機(jī)提著質(zhì)量為m的物體，以速度v勻速上升，已知電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為R，電源電動(dòng)勢(shì)為E，通過(guò)電源的電流為I，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，忽略一切阻力及導(dǎo)線電阻，則()A．電源內(nèi)阻r＝eq\f(E,I)－RB．電源內(nèi)阻r＝eq\f(E,I)－eq\f(mgv,I2)－RC．如果電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸被卡住而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，較短時(shí)間內(nèi)電源消耗的功率將變大D．如果電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸被卡住而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，較短時(shí)間內(nèi)電源消耗的功率將變小解析：選BC含有電動(dòng)機(jī)的電路不是純電阻電路，歐姆定律不再適用，A錯(cuò)誤；由能量守恒定律可得EI＝I2r＋mgv＋I(xiàn)2R，解得r＝eq\f(E,I)－eq\f(mgv,I2)－R，B正確；如果電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸被卡住，則E＝I′(R＋r)，電流增大，較短時(shí)間內(nèi)，電源消耗的功率變大，較長(zhǎng)時(shí)間的話，會(huì)出現(xiàn)燒壞電源的現(xiàn)象，C正確，D錯(cuò)誤?！灸芰ε鄡?yōu)】15.如圖所示，水平傳送帶足夠長(zhǎng)，向右前進(jìn)的速度v＝4m/s，與傾角為37°的斜面的底端P平滑連接，將一質(zhì)量m＝2kg的小物塊從A點(diǎn)靜止釋放。已知A、P的距離L＝8m，物塊與斜面、傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1＝0.25、μ2＝0.20，取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求物塊(1)第1次滑過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度大小v1；(2)第1次在傳送帶上往返運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；(3)從釋放到最終停止運(yùn)動(dòng)，與斜面間摩擦產(chǎn)生的熱量Q。[解析](1)由動(dòng)能定理得(mgsin37°－μ1mgcos37°)L＝eq\f(1,2)mv12－0解得v1＝8m/s。(2)由牛頓第二定律得μ2mg＝ma，物塊與傳送帶共速時(shí)，由速度公式得－v＝v1－at1解得t＝6s，勻速運(yùn)動(dòng)階段的時(shí)間為t2＝eq\f(\f(v12,2a)－\f(v2,2a),v)＝3s第1次在傳送帶上往返運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝t1＋t2＝9s。(3)由分析可知，物塊第一次離開(kāi)傳送帶以后，直到物塊停止運(yùn)動(dòng)，每次再到達(dá)傳送帶和離開(kāi)傳送帶的速度大小相等，則根據(jù)能量守恒有Q＝μ1mgcos37°L＋eq\f(1,2)mv2＝48J。[答案](1)8m/s(2)9s(3)48J16．如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻r＝2Ω，指示燈RL的阻值為16Ω，電動(dòng)機(jī)M線圈電阻RM為2Ω。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，指示燈RL的電功率P＝4W。求：(1)流過(guò)電流表的電流；(2)電動(dòng)機(jī)M輸出的機(jī)械功率。解析：(1)指示燈的電功率P＝IL2RL，解得IL＝0.5A，路端電壓為U＝ILRL＝8V。設(shè)流過(guò)電流表的電流為I，根據(jù)閉合電路歐姆定律有U＝E－Ir，解得I＝eq\f(E－U,r)＝2A。(2)設(shè)電動(dòng)機(jī)支路的電流為IM，IM＝I－IL＝1.5A，電動(dòng)機(jī)總功率為PM＝UIM＝12W，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為PM出＝PM－IM2RM，解得PM出＝7.5W。答案：(1)2A(2)7.5W.17.[多選]如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝3V，小燈泡L的規(guī)格為“2V0.4W”，開(kāi)關(guān)S接1，當(dāng)滑動(dòng)變阻器調(diào)到R＝4Ω時(shí)，小燈泡L正常發(fā)光，現(xiàn)將開(kāi)關(guān)S接2，小燈泡L和電動(dòng)機(jī)M均正常工作。則()A．電源內(nèi)阻為1ΩB．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為4ΩC．電動(dòng)機(jī)正常工作電壓為1VD．電源效率約為93.3%解析：選AD小燈泡正常工作時(shí)的電阻RL＝eq\f(U2,P)＝10Ω，流過(guò)小燈泡的電流I＝eq\f(P,U)＝0.2A，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，R總＝eq\f(E,I)＝15Ω，電源內(nèi)阻r＝R總－R－RL＝1Ω，A正確；當(dāng)開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，電動(dòng)機(jī)為非純電阻，小燈泡L和電動(dòng)機(jī)M均正常工作，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻不可能是4Ω，故B錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)M兩端的電壓UM＝E－Ir－U＝0.8V，C錯(cuò)誤；電源的效率η＝eq\f(E－Ir,E)＝eq\f(2.8V,3V)≈93.3%，D正確。18.如圖為直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置，重物的重量G＝500N，電源電動(dòng)勢(shì)E＝90V，電源內(nèi)阻為2Ω，不計(jì)各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v＝0.6m/s的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流I＝5A，下列判斷不正確的是()A．電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為400WB．電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為0.4ΩC．電源的效率約為88.9%D．電動(dòng)機(jī)的效率為75%解析：選B重物被提升的功率PG＝Fv＝Gv＝500×0.6W＝300W，此時(shí)電路中的電流為I＝5A，則電源的總功率P總＝EI＝90×5W＝450W，設(shè)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為R，根據(jù)能量守