物理能源与可持续发展课后作业题

《四、能量转化的基本规律  五、能源与可持续发展》同步练习

知识点1　能量守恒定律

1. 关于能量守恒定律的下列说法中,正确的是 (　　)

A.能量可以凭空消失

B.能量可以凭空产生

C.热机的工作过程不遵循能量守恒定律

D.能量转化和转移过程中,能量的总量保持不变

2. 根据能量守恒定律,下列情形可能发生的是 (　　)

A.随着科学技术不断发展和提高,永动机是可以制成的

B.两个斜面相对连接,小球从左斜面滚下后冲上右斜面

C.电水壶里的水沸腾后断电,水的沸腾却一直持续下去

D.出枪膛的子弹射穿木板后,以更快的速度继续运动

3. 有人设想的“永动机”如图所示.下列对该装置开始转动后的分析正确的是(　　)

A.该装置所具有的机械能始终不变

B.如果没有能量补充,该装置最终会停下来

C.根据能量守恒定律,该装置可以一直转动下去

D.该装置中小球的动能和重力势能不会相互转化

4. 如图所示,滚摆在运动过程中,上升的高度会逐渐降低,其机械能逐渐转化为　　　　能,散失到空气中,但能量的总量　　　　(填“增加”“减少”或“不变”). 

知识点2　能量转移和转化的方向性

5. 在石油、风能、水能、太阳能、地热能等各种能源中,属于不可再生能源的是　　　　.电动机工作时电能转化为机械能的同时,还要向空气中散热,这些散失的内能无法再自动转化为电能,是因为能量转化具有　　　　. 

6. 如图所示,小丽坐在充满空气的房间里,突然这些空气自行聚拢到某一个角落,使人窒息.关于这个情境,下列说法合理的是(　　)

A.它违反了能量守恒定律,可能发生

B.它不违反能量守恒定律,但不可能发生

C.它违反了能量守恒定律,不可能发生

D.它不违反能量守恒定律,可能发生

7. 关于能量的转化或转移过程,下列说法错误的是 (　　)

A.地球上的化石能源归根结底来自远古时期的太阳能

B.自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律

C.空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要消耗电能

D.热水自然变凉,能量自发地从高温物体转移至低温物体

知识点3　能量的转化效率

8. 某辆行驶的小轿车,其正常工作时的能量转化情况如图所示,若输入的化学能为2 000 J,输出的动能为300 J.则输出的内能和声能共计　　　 J;输出的有用能是动能,则小轿车正常工作时的效率为　　　　. 

9. 节能灯工作时几乎不发热,而一盏60 W白炽灯工作时,热到烫手.一盏10 W节能灯的发光亮度与一盏60 W白炽灯的发光亮度相当,则60 W白炽灯的发光效率大约是 (　　)

A.90%  B.83%  C.42%  D.17%

10. 简易太阳能热水器的受光面积为1.8 m2,内装60 kg水,太阳每分钟辐射到1 m2面积上的热量是2×104 J,20 ℃的水晒7 h后水温升高50 ℃,已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),则该热水器的效率为 (　　)

A.33.3%  B.20%  C.50%  D.83.3%

11. 现有一辆汽车在水平高速公路上以100 km/h的速度匀速行驶,百公里耗油量为10 L,若汽车匀速行驶时所受的牵引力为1 200 N,已知汽油密度ρ=0.7×103 kg/m3,汽油热值q=4.6×107 J/kg.求:

(1)汽车行驶百公里牵引力所做的功;

(2)汽车百公里消耗的汽油完全燃烧所放出的热量;

(3)汽车发动机的效率.

知识点4　能源与可持续发展

12. 对比图中我国2020年发电量和2030年预测发电量,下列说法正确的是 (　　)

A.火力发电量将减少

B.水力发电量将增加

C.我国将以核能发电为主

D.风力发电量占总发电量的比例将减小

13. 北京2022年冬奥会冰上场馆采用节能型制冷系统、环保型制冷剂,积极推动了国际奥委会的可持续发展战略.为实现可持续发展,下列措施不可取的是 (　　)

A.植树造林,增大城市绿地面积

B.开发利用太阳能、核能等新能源

C.加大火力发电投入,扩大火力发电规模

D.推行城市公共自行车系统,打造绿色交通

14. 人类的发展离不开能源,“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺.对于能量和能源,下列说法中正确的是 (　　)

A.为了保护环境、控制和消除大气污染,应禁止使用化石能源

B.提高能量转化效率是“节能减排”的重要措施之一

C.新能源的开发和利用技术难、成本高,无实用价值

D.能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,所以不用节约能源

15. 2021年5月,我国“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原(如图甲),实现了我国首次地外行星着陆.图乙是其阶段Ⅲ着陆过程中的高度随时间的变化关系.

(1)火星大气密度约是地球的1%,大气中氧气含量约为0.15%,且没有液态水,表面平均温度为-55 ℃,绕日公转周期约为687天.下列关于火星的说法不合理的是　　　　. 

A.表面平均温度比地球低

B.公转周期比地球长

C.大气中氧气含量比地球低

D.雨、雪天数比地球多

(2)图乙中t1~t2时段,着陆巡视器在竖直向上推力的作用下,竖直下落的速度减小,该过程中推力F与重力G的大小关系是　　　　　　.(不计大气阻力) 

(3)着陆巡视器在火星上总重为4 888 N,其重力在t2~t4时段做功　　　　J. 

参考答案

1.D　能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,故A、B错误;能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的转化,热机的工作过程也遵循能量守恒定律,故C错误;一个物体能量增加,必然伴随着其他物体能量减少,在能量转移和转化过程中,能量的总量是保持不变的,故D正确.

2.B　永动机违反了能量守恒定律,不可能实现,故A错误;两个斜面相对连接,小球从左斜面滚下后,由于具有动能,会冲上右斜面,故B正确;在电水壶的使用过程中,消耗了电能,而水的温度升高,内能增加,断电后,水不再吸收热量,水的沸腾会停止,故C错误;子弹射穿木板后,由于摩擦生热会使子弹动能减小,速度减慢,故D错误.

3.B　该装置在工作的过程中,要克服摩擦力做功,机械能转化为内能,所以机械能会变小,故A错误;如果没有能量补充,机械能会逐渐变小,该装置最终会停下来,故B正确,C错误;该装置在运动的过程中,小球的高度会发生变化,重力势能发生改变,速度发生变化,动能发生改变,有重力势能和动能的转化,故D错误.

4. 内　不变

解析：滚摆在运动过程中,由于摩擦,它的机械能逐渐转化为内能,散失到空气中,但能量的总量不变.

5. 石油　方向性

6.B　题中的情境不违反能量守恒定律,但不可能发生,因为能量的转移和转化具有方向性.

7.B

8. 1 700　15%

解析：由题图知,输入的化学能E=2 000 J,输出的动能E1=300 J,输出的内能和声能E2=E-E1=2 000 J-300 J=1 700 J.小轿车正常工作时的效率η=×100%=×100%=15%.

9.D　t时间内节能灯正常工作消耗的电能W=Pt=10 W×t,白炽灯正常工作消耗的电能W'=P't=60 W×t,则60 W白炽灯的发光效率大约是η=×100%=×100%≈17%.

10.D　太阳能热水器7 h得到太阳的辐射热量Q=1.8×7×60×2×104 J=1.512×107 J,水吸收的热量为Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×60 kg×50 ℃=1.26×107 J,该热水器的效率为η=×100%=×100%≈83.3%.

11.解:(1)汽车行驶百公里牵引力所做的功

W=Fs=1 200 N×100×103 m=1.2×108 J;

(2)由ρ=得消耗汽油的质量为m=ρV=0.7×103 kg/m3×1×10-2 m3=7 kg,

则汽油完全燃烧放出的热量为Q=mq=7 kg×4.6×107 J/kg=3.22×108 J;

(3)汽车发动机的效率为η=×100%=×100%≈37.3%.

12.B　由题图可以看出,2030年火力、水力、核能与太阳能发电量都将增加,A错误、B正确;水力、核能发电量占总发电量的比例基本不变,我国仍以火力发电为主,C错误;风力发电量占总发电量的比例明显提升,D错误.

13.C

14.B　化石能源在使用过程中会产生大量废气,为了保护环境、控制和消除大气污染,应减少使用化石能源,而不是禁止,A错误;提高能量转化效率,可减少能量的损失,实现“节能减排”,B正确;新能源的开发和利用技术尽管难且成本高,但有较高的实用价值,C错误;能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,但在转化和转移的过程中,可利用的能量不断减少,故人类需要节约能源,D错误.

15. (1)D　(2)推力大于重力　(3)4.888×105

解析：(2)t1~t2时段着陆巡视器向下做减速运动,说明推力与重力的合力方向向上,因此向上的推力大于向下的重力.

(3)W=Gh=4 888 N×100 m=4.888×105 J.