教科版 (2019)2 能源练习

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4.2能源同步练习教科版（         2019）高中物理必修第三册

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

注意：本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ卷为选择题，所有答案必须用2B铅笔涂在答题卡中相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题，所有答案必须填在答题卷的相应位置。答案写在试卷上均无效，不予记分。

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 关于能量和能源，下列说法中正确的是

A. 能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加
B. 能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少
C. 能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，故节约能源没有必要
D. 能量在转化和转移过程中具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源

2. 下列说法正确的是

A. 所有的能量守恒过程都能自发地发生
B. 热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是可逆过程
C. 世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物质能等都来自太阳辐射的能量
D. 能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机

3. 关于能源的开发和利用，下列观点错误的是

A. 无节制地利用能源，是一种盲目的短期行为
B. 根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的
C. 能源的开发和利用，必须同时加强对环境的保护
D. 不断开发新能源，是缓解能源危机的主要途径

4. 下列说法中正确的是   

A. 只要是能量守恒的过程就一定会发生
B. 摩擦生热的过程是不可逆的过程
C. 机械能不能全部转化为内能
D. 由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机

5. 主要来自化石燃料、生活物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用资源。关于能源和能量，下列说法正确的是

A. 自然界的石油、煤炭等资源可供人类永久使用
B. 能量被使用后就消灭了，所以要节约资源
C. 人类应多开发与利用太阳能、风能等新资源
D. 能量耗散说明自然界的能量正在不断减少

6. 关于现代科技在生产、生活中的应用，下列说法正确的是________．

A. 潮湿的房间内，开启空调制热，可降低空气的绝对湿度
B. 普通液晶显示器在严寒地区可以工作，是因为物质的液晶态是在任意温度下都是存在的
C. 石墨晶体是层状结构，层与层原子间作用力小，可用作固体润滑剂
D. 天然气是一种洁净环保的能源，相比于传统化石燃料不会造成地球温室效应

7. 某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的。某次测试中，汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机，测出了汽车动能与位移的关系图像如图所示，其中是关闭储能装置时的关系图线，是开启储能装置时的关系图线。已知汽车的质量为，设汽车运动过程中所受地面阻力恒定，空气阻力不计。根据图像所给的信息可求出

A. 汽车行驶过程中所受地面的阻力为
B. 汽车的额定功率为
C. 汽车加速运动的时间为
D. 汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为

8. 太阳能发电是我国近几年重点开发的新型发电方式，人们利用太阳能发电系统进行发电，太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池组组成，已知太阳与地球之间的平均距离约为，太阳每秒辐射能量约为，有一户太阳能发电用户在自家楼顶装了面积为的太阳能发电板，太阳能转化电能的效率为，如果每天的平均日照时间为，以下说法止确的是   

A. 这家用户一天的太阳能发电约为
B. 太阳每秒照到每平方米的太阳能发电板上的能量约为
C. 发电一小时可供的灯泡正常工作约
D. 以上说法都不止确

9. 下列说法正确的是

A. 能量的耗散反映出自然界的宏观过程是没有方向性的
B. 能量守恒表明，节约能源是无意义的
C. 随着科技的发展，永动机是可以制成的
D. 能量守恒定律是自然界遵循的普遍规律

10. 关于能量和能源，下列说法正确的是     

A. 化石能源是清洁能源，水能是可再生能源
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. 在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源
D. 能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了

二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）

11. 下列说法正确的是

A. 能量耗散和能量守恒是矛盾的
B. 热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
C. 一定质量的理想气体放出热量，则分子平均动能一定减少
D. 自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的

12. 关于功和能，下列说法中正确的是

A. 重力势能是物体单独具有的能量
B. 合力对物体所做的功等于物体动能的变化量
C. 弹簧的弹性势能随弹簧的长度增加而增加
D. 能量的耗散反映出自然界中能量转化是有方向性的

13. 如图所示，半径的光滑半圆轨道竖直放置，一光滑水平轨道与半圆轨道的底端相切，一个质量、可视为质点的木块静置在水平轨道上。一颗质量的子弹以的水平速度射入木块中并留在木块内。已知子弹和木块相互作用的时间极短，重力加速度取，下列说法正确的是   

A. 子弹和木块相互作用后的速度大小为
B. 子弹和木块相互作用的过程中损失的机械能为
C. 木块在圆弧轨道的最低点对轨道的压力为
D. 木块不能到达圆弧轨道的最高点

14. 动能回收系统能够提高电动车的续航能力，在电动车刹车瞬间，电源与电动车的电动机断开，同时启动动能回收系统，车轮带动电机转动向蓄电池充电，实现动能的回收，下列说法中正确的是

A. 动能回收技术应用了磁场对电流的驱动原理
B. 动能回收技术应用了电磁感应的原理
C. 随着技术的进步，动能回收的效率可以达到
D. 如果关闭此系统，刹车时汽车的动能将转化为内能并被耗散掉

15. 关于能量和能量耗散，下列说法中正确的是

A. 能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中客观过程的方向性
B. 能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的
C. 能量守恒，不可消失，所以没有必要节约能源
D. 能量之间可以相互转化，故能源可以很方便的循环利用

三、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

16. 为了测量太阳的辐射功率，某人采取如下简单实验。取一个横截面积是的不高的圆筒，筒内装水，用来测量射到地面的太阳能，某一天中午在太阳光直射后，水的温度升高了。已知水的比热容，日地间距离为，求：

在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量；

假设射到大气顶层的太阳能只有到达地面，另外被大气吸收和反射而未到达地面。你能由此估算出太阳辐射的功率吗？






 

17. 在光滑的水平面上，一质量为的小球，以的初速度向右运动，与质量为的静止小球发生正碰。碰后小球滑向与水平面相切，半径为的竖直放置的光滑半圆形轨道，且恰好能通过最高点后水平抛出。。求：
    
    碰撞后小球的速度大小；

小球从轨道最低点运动到最高点的过程中所受合外力的冲量；

碰撞过程中系统的机械能损失。






 

18. 物理学中把一定质量的冰全部熔化为的水吸收的热量与其质量的比值叫做冰的熔化热，用字母表示。的初温为的冰刚好全部熔化为的水需要吸收的热量。已知冰的比热容，求：

的冰从恰好升高到需要吸收的热量。

冰的熔化热。

若冰吸收的热量是由煤油炉提供，共燃烧了的煤油，已知煤油的热值，求煤油炉的热效率。

答案和解析

1.【答案】
 

【解析】

【分析】
根据能量守恒定律，能量在转化和转移过程中，其总量不变；能量在转化和转移过程中具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源。
本题考查了热力学第二定律、能源的利用与环境保护等知识点。这种题型知识点广，多以基础为主，只要平时多加积累，难度不大。
【解答】
根据能量守恒定律，能量在转化和转移过程中，其总量不变，故AB错误。
各种形式的能量向内能的转化，是微观领域内无序程度较小向无序程度较大的转化，是能够自动、全额发生的。而内能向机械能的转化过程，是不能全额转化的。因此，从可被利用的价值来看，内能与机械能、电能等相比，是一种低品质的能量。能量虽然不会减少但能源会越来越少，所以要节约能源。故C错误，D正确。
故选D。  

2.【答案】
 

【解析】

【分析】
涉及热现象的宏观过程都具有方向性，只有既遵守能量守恒，又遵守热力学第二定律的过程才能自发地发生。能的转化过程符合能量守恒定律，但是在转化过程中存在着“能量耗散”和“品质降低”，会发生能源危机。
本题考查了对能量转化或转移的理解，大都属于理解记忆知识，对于这类问题要平时加强记忆和强化练习，可通过实例来分析抽象的问题。
【解答】
A.并非所有能量守恒的过程都能自发的进行，如没有在引起其它变化的情况下，热量不能自发地从低温向高温传递，故A错误；
B.热的传导具有方向性，摩擦生热和气体自由膨胀都是不可逆过程，故B错误；
C.世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量，故C正确；
D.虽然总能量是守恒的，但对能源的过度消耗将使自然界的能量的品质不断降低，形成“能源危机”，故D错误。
故选C。  

3.【答案】
 

【解析】解：能源是有限的，比如常规能源，所以无节制地利用常规能源是一种盲目的短期行为，A正确．
B.能量都转化为不能利用或不易利用的能源，所以这样会减少可利用资源的数量，因此应该节约能源，所以B错误．
C.能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响，所以C正确的．
D.不断开发新能源是缓解能源危机加强环境保护的重要途径也是根本途径，所以D正确．
题目要求选错误的，故选B．
可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源．化石能源是指煤、石油、天然气等资源；同时我们要注意节约能源，充分利用可再生能源．
本题考查可再生能源和不可再生能源特点的了解，是考试的热点．
 

4.【答案】
 

【解析】

【分析】
热力学第二定律反映了自然界中涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性，虽然总能量守恒，但能量可以利用的品质降低了。
本题关键是根据热力学第二定律进行分析，即使能量虽然守恒，但热过程具有方向性。
【解答】
A、能量守恒的过程不一定会发生，比如热量无法自发地从低温物体传递到高温物体，故A错误；
B、摩擦生热的过程是不可逆的过程，故B正确；
C、机械能可以全部转化为内能，故C错误；
D、虽然总能量守恒，但随着能量耗散，能量可以利用的品质降低了，还是会发生能源危机，故D错误。
故选B。  

5.【答案】
 

【解析】

【分析】
本题考查了可再生能源和不可再生能源的特点，是一道基础题能源问题是当今社会的热点，需要引起注意，教育意义比知识意义大．
【解答】
A、煤、石油虽然是当今人类利用的主要能源，但不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，故 A错误
、能量虽然守恒，但有些能量使用以后不可能再被利用，所以要节约资源，但能量是不会减少，也不会被消灭掉的，只是形式发生转变，故 BD错误
C、太阳能和风能，包括水能等都是可再生资源且为清洁能源，应该尽量开发，故 C正确。
故选：．  

6.【答案】
 

【解析】

【分析】
潮湿的房间内，开启空调制热，可降低空气的相对湿度，空气的绝对湿度是用空气中水蒸气的压强表示的，对房间内气体加热，不会减少空气中的水蒸气，故空气的绝对湿度不会降低；
普通液晶显示器在严寒地区不能工作，是因为物质的液晶态是在一定温度范围内；
石墨晶体是层状结构，层与层原子间作用力小，可用作固体润滑剂；
天然气并不是一种洁净环保的能源，属于传统化石燃料。
本题考查空气湿度、液晶、石墨晶体以及能源的相关知识，难度不大。
【解答】
A、空气的绝对湿度是用空气中水蒸气的压强表示的，对房间内气体加热，不会减少空气中的水蒸气，故空气的绝对湿度不会降低，A错误；
B、普通液晶显示器在严寒地区不能工作，是因为物质的液晶态是在一定温度范围内，错；
C、石墨晶体是层状结构，层与层原子间作用力小，可用作固体润滑剂，C正确；
D、天然气燃烧同样产生二氧化碳，也会造成温室效应，D错误。
故选C。  

7.【答案】
 

【解析】

【分析】

关闭储能装置时，根据动能定理求解汽车所受地面的阻力．在过程中汽车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，求解汽车的额定功率．根据动能定理求解加速运动的时间，其中牵引力的功为由能量关系分析汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能。

本题是汽车的起动问题，根据动能定理求解阻力和加速运动的时间．汽车匀速运动时，牵引力与阻力平衡。

【解答】

A.对于图线，根据动能定理得：，得到，故A错误；

B.设汽车匀速运动的速度为，则有得，，汽车的额定功率为，故B错误；

C.对于加速运动过程，根据动能定理得：，得到，故C错误；

D.根据功能关系得到：汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为，故D正确。

故选D。

8.【答案】
 

【解析】

【分析】
先计算辐射到地球的太阳能总功率，再计算地面上每平方米面积得到的功率，已知光电转化效率，可求该太阳能电池板发电功率。
本题考查电功率、热量的计算以及体积的应用，关键是公式及其变形的应用，本题还告诉我们利用太阳能的好处，在日常生活中，我们一定要广泛应用太阳能。
【解答】
建立以太阳为中心，太阳与地球间距为半径的球体模型，则球面面积。
太阳每秒辐射能量约为，面积为的太阳能发电板，太阳能转化电能的效率为，则每秒接收的太阳能为。
根据焦耳与千瓦时的公式换算可知，这家用户一天的太阳能发电约为，故AB错误；
C.太阳能发电小时，可供的灯泡正常工作时间为，故C正确；
D.以上说法都不正确，故D错误。
故选C。  

9.【答案】
 

【解析】

【分析】
本题考查了热力学第一定律和热力学第二定律，基础题。
热力学第一定律：。热力学第二定律：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。
【解答】
A、能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故A错误；

B、热力学第二定律表面，能量虽然守恒，但可利用的品质降低了，故B错误；

C、永动机违背了热力学定律，故是无法制造成功的，故C错误；

D、能量守恒定律是世纪自然科学的三大发现之一，也是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，小到原子世界，大到宇宙天体，只要有能的变化，无论是什么变化，都遵循它，故D正确。

故选D。

10.【答案】
 

【解析】

【分析】
本题考查了能源的开发和利用，能量转化和守恒定律是说能量总量保持不变，但能量耗散是说能量的可利用率逐渐降低。
化石能源不是清洁能源；由能量守恒定律去判断；能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量的数量并末减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了，而自然界的能量是守恒的，所以节约能源是很有必要的。

【解答】
A、水能是可再生能源，而化石能源在燃烧时放出、等气体，形成酸雨和温室效应，破坏生态环境，不是清洁能源，故A错误。

B、根据能量守恒定律，能量是不能够被创造的，故B错误。

C、有一些重要的不可再生能源是可以被用完的，所以在能源的利用过程中，需要节约能源，故C错误。

D、能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了；例如，内燃机燃烧汽油把化学能转化为机械能，最终机械能又会转化为内能，而最终的内能人们很难再重新利用，所以我们说能量的品质下降了，故D正确。
故选：。

11.【答案】
 

【解析】

【分析】
能量的耗散是针对一个系统或物体而言，能量在全宇宙中守恒，或对于某个系统而言，它的能量与外界任何与它有关的系统二者的总能量守恒一个系统加上所有的与之相关的系统的总和实质上就是全宇宙，任何一个实际存在的系统只要不是全宇宙它的能量都不会绝对不变，因与外界总有或多或少的能量交换，有些时候这种能量交换对于人类而言是有用处的，比方系统降低其内能输出机械功可以为我们搬运、加工，这种功叫有用功，而耗散的能量通常就是指系统损失的能量中不能提供有用功的部分，二者并不矛盾；热量不能自发的从低温物体传给高温物体，但在引起其它变化的情况下可以由低温物体传给高温物体；改变内能的方式有做功和热传递，分子的平均动能与温度密切相关，如果温度升高，则分子平均动能增大；根据热力学第二定律知，自然发生的热传递过程是熵增方向进行，即向着分子热运动无序性增大的方向进行的。
本题主要考查热力学定律的基本内容，熟练记忆热力学定律的内容是解答本题的关键。
【解答】
A.能量的耗散是针对一个系统或物体而言，能量在全宇宙中守恒，或对于某个系统而言，它的能量与外界任何与它有关的系统二者的总能量守恒一个系统加上所有的与之相关的系统的总和实质上就是全宇宙，任何一个实际存在的系统只要不是全宇宙它的能量都不会绝对不变，因与外界总有或多或少的能量交换，有些时候这种能量交换对于人类而言是有用处的，比方系统降低其内能输出机械功可以为我们搬运、加工，这种功叫有用功，而耗散的能量通常就是指系统损失的能量中不能提供有用功的部分，二者并不矛盾，故A错误；
B.热量不能自发的从低温物体传给高温物体，但在引起其它变化的情况下可以由低温物体传给高温物体，故B正确；
C.改变内能的方式有做功和热传递，一定质量的理想气体放出热量，不知道是否有做功，因此内能具体怎么变化无法进行判断，所以分子平均动能不一定减少，故 C错误；
D.根据热力学第二定律知，自然发生的热传递过程是熵增方向进行，即向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故D正确。
故选BD。  

12.【答案】
 

【解析】

【分析】

功是能量转化的量度：总功是动能变化的量度；重力功是重力势能变化的量度．重力势能是物体和地球共有的． 
本题考查了功能关系的几种不同形式，关键要明确哪种能的变化与哪种功相对应．

【解答】

A.重力势能是物体和地球组成的系统共有的，故A错误；
B.根据动能定理可知，合力对物体所做的功等于物体动能的变化量，故B正确； 
C.弹簧的弹性势能随弹簧的长度增加不一定增加，关键是判断弹簧弹力做正功还是负功，故C错误；
D.能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故D正确。
故选BD。
 

13.【答案】
 

【解析】

【分析】
子弹打入木块的过程系统动量守恒；由动量守恒求解共同速度；物块在圆弧的最低点，弹力和重力的合力提供向心力；由牛顿第二定律求解弹力大小；由能量守恒分析是否能到达圆弧轨道的最高点。
本题分析清楚物体运动过程是基础，要把握每个过程的物理规律，应用动量守恒定律、机械能守恒定律即可正确解题。
【解答】
A.子弹打入木块的过程中，有，解得，项正确；
B.该过程中损失的机械能，解得，项正确；
C.由圆周运动的知识，物块在圆弧的最低点有，解得，项正确；
D.若物块恰能到达圆弧最高点，则有，解得，满足，故木块恰能到达圆弧轨道的最高点，项错误．
故选ABC。  

14.【答案】
 

【解析】

【分析】
分析题意中能量的转化规律，明确减小的动能只能转化为电能进行储存，从而明确所应用的物理规律；
动能转化为电能过程中，根据焦耳定律，电流的热效应不可避免；如果关闭此系统，根据功能关系，刹车时汽车的动能将转化为内能并被耗散掉。
本题考查电磁感应现象在生产生活中的应用，要注意正确分析题目意，明确在所描述的物理过程中能量的转化关系，同时明确目前我们能有效存储的能量为电能．

【解答】
汽车在行驶刹车过程中，动能减小，减小的动能应以电能的形式存储，因此制动能量回收一定利用了电磁感应现象，故A正确，B错误
C.制动能量回收一定利用了电磁感应现象，根据焦耳定律，发电过程电流的热效应不可避免，故动能回收的效率不可能达到，故C错误；
D.如果关闭此系统，根据功能关系，刹车时汽车的动能将转化为内能并被耗散掉，故D正确。

故选：。  

15.【答案】
 

【解析】解：、能量守恒定律是普遍规律，能量耗散过程中能量也是守恒的，从能量转化的角度反映出自然界中的客观过程具有方向性，故A正确；
B、能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的，煤炭和石油产品燃烧会造成空气污染和温室效应；故B正确；
C、能源不是能量，自然界的能量是守恒的，但是能源是有限的，故需要节约能源，故C错误；
D、能量之间可以相互转化，能源都是从高品质向低品质转化的，故D错误；
故选：。
能源就是向自然界提供能量转化的物质矿物质能源，核物理能源，大气环流能源，地理性能源，能源是人类活动的物质基础，正确理解能量耗散和能量的转化与守恒即可正确解答本题。
人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用；在当今世界，能源的发展，能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。
 

16.【答案】解：水吸热，
地面每平方厘米每分钟获得的能量；
每平方厘米每分钟，在大气顶层得到的太阳能为
太阳辐射功率。
答：在阳光直射下，地球表面每平方米每秒钟获得的能量是；
估算出太阳辐射的功率为。
 

【解析】本题要搞清功率的意义，建立模型，同时要有耐心，考查学生对热量公式的掌握和运用、能量利用效率的计算、功率的计算，涉及到的物理量多、公式多，属于难题．计算要细心。
先根据求出水所吸收的热量，这是横截面积是的圆筒在内获得的太阳能，再求出在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量；
根据上题结果，求出每平方厘米每分钟射到大气顶层的太阳能总量，再乘以，即求得太阳辐射的功率。
 

17.【答案】解：小球恰好能通过圆形轨道最高点，有
解得 方向向左    
小球从轨道最低点运动到最高点的过程中机械能守恒 
有 
联立解得
设向右为正方向，合外力对小球的冲量为 
方向向左
碰撞过程中动量守恒，有 
 水平面光滑所以式中  

解得   
碰撞过程中损失的机械能为 

【解析】小球恰好能通过最高点，说明小球到达最高点时小球的重力提供向心力，由牛顿第二定律求出小球到达点的速度，由动能定理可以求出碰撞后小球的速度；

由动量定理可以求出合外力的冲量；
由能量守恒定律可以求出碰撞过程中机械能的损失。

本题是力学问题的综合题目，难道不大，但考查的比较全面，涉及的竖直平面内的圆周运动，动量守恒定律，冲量，能量的转化与守恒。

18.【答案】解：的冰温度从升高到需要吸收的热量：

的冰熔化成的水需要吸收的热量为：

则冰的熔化热：
煤油燃烧放出的热量为：，则煤油炉的热效率。
 

【解析】该题主要考查熔化热、热值等相关知识。分析好物理情景，灵活应用公式是解决本题的关键。
根据求解的冰从恰好升高到需要吸收的热量。
先求出的冰熔化成的水需要吸收的热量，再根据熔化热定义求解冰的熔化热；
根据求出煤油燃烧放出的热量，再根据求解热效率。