2024版新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律综合提升学案新人教版必修第三册

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第十二章综合提升知识网络构建核心素养提升　情境1　潮汐发电——科学思维例1潮汐能是海水周期性涨落运动中所具有的能量，是一种可再生能源．现建立一个简化模型，某发电站大坝内储水水库的有效面积为S＝4×106m2，涨潮时，当大坝外侧海平面高度为h＝4m时(以海水流入前的水库水面为参考系)，打开大坝下面通道的闸门海水流入，此过程中通道处的水轮机利用水流的动能发电，直至大坝内外水面等高，关闭闸门．等到完全退潮后，开闸放水，再次发电，直至大坝内外水面再次相同，关闭闸门，等待下一次涨潮发电(此时的水库水面高度即为涨潮前的水库水面高度)．由于海洋很大，大坝外的海平面高度在海水流入、流出水库过程中几乎不变，潮水一天涨落两次，海水的势能有25%转化为电能，则这个发电站一天的发电量约为(　　)A．4.0×1010JB．1.5×1010JC．3.0×1011JD．1.5×1011J情境2　新能源汽车——科学态度与责任例2新能源汽车的研发和使用是近几年的热门话题，下面是某品牌新能源汽车介绍中的一段文字：“将近6m的超长车身设计，使得整车车顶集成的太阳能芯片面积达到了6m2左右，极富流线型的整车造型，使整车风阻大幅下降，全车采用铝合金框架并结合碳纤维车身，整车质量仅700kg，这一轻量化设计使整车能耗极低，汽车发动机最大输出功率达30kW，性能十足．”(1)某次测试中，在水平地面上汽车所受摩擦力阻力约为车和驾驶员总重的0.08，试估算50kg的工程师驾驶这种汽车在实验路段上行驶的最高车速．(2)为进一步测试这种汽车的性能，在厂区内坡度为θ(sinθ＝0.02)的实验路段上沿坡道向上行驶，该工程师在上述实验路段上从静止开始以1m/s2的加速度沿坡道向上做匀加速直线运动，求此过程能维持的最长时间．情境3　测量质量的仪器——科学探究例3[2023·山东济宁高一联考]半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变．某实验小组想测量某一薄膜压力传感器在不同压力下的阻值RN，其阻值约几十千欧．现有以下器材．压力传感器；电源：电动势6V电流表A：量程0～250μA，内阻约50Ω；电压表V：量程0～3V，内阻约20kΩ；滑动变阻器R：阻值范围0～100Ω；开关S，导线若干．(1)为了提高测量的准确性，应该选以下________电路图进行测量，使用该电路得到的测量值______(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值．(2)通过多次实验测得其阻值RN随压力F变化的关系图像如图甲所示．该小组利用该压力传感器设计了如图乙所示的自动分拣装置，可以将质量大于0.16kg的物体和小于0.16kg的物体进行分拣，图中RN为压力传感器，R′为滑动变阻器，电源电动势为6V(内阻不计)．分拣时质量不同的物体通过传送带运送到托盘上，OB为一个可绕O转动的杠杆，下端有弹簧，当控制电路两端电压U≥2V时，杠杆OB水平，物体水平进入通道1；当控制电路两端电压U＜2V时，控制电路控制杠杆的B端下移，物体下滑进入通道2，从而实现分拣功能．根据以上原理可知，R′接入电路的阻值为________kΩ(重力加速度大小取10m/s2，结果保留三位有效数字)，质量为0.2kg的物体将进入________(选填“通道1”或“通道2”)．第十二章综合提升核心素养提升[例1]　解析：根据题意可得电能为E电＝Ep×25%＝4×106×4×4×1.0×103×10×2×25%J＝3.2×1011J，故日发电量约为3.0×1011J，C正确．答案：C[例2]　解析：(1)当达到最大速度时牵引力F＝kmg根据P＝Fvm可得最大速度vm＝代入数据得vm＝m/s＝50m/s(2)在斜面上匀加速过程F－mgsinθ－kmg＝ma，P＝Fv，v＝at联立解得t＝20s答案：(1)50m/s　(2)20s[例3]　解析：(1)题中待测电阻是大电阻，且其阻值远大于滑动变阻器的最大阻值，故滑动变阻器应采用分压式接法、电流表采用内接法，故选A.由欧姆定律可知，电路中因为电流表分压，导致电压表读数大于RN两端电压，故RN测量值大于真实值．(2)质量为0.16kg的物体对RN的压力为FN＝mg＝1.6N，由题图甲可知，此时RN＝28.0kΩ，由闭合电路欧姆定律有E＝U＋IRN，且R′＝，联立解得R′＝14.0kΩ.由题图甲可知，压力变大，RN阻值变小，电路中电流变大，R′两端电压变大，大于2V，故质量为0.2kg的物体将进入通道1.答案：(1)A　大于　(2)14.0　通道1