高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律4 能源与可持续发展同步练习题

12.4　能源与可持续发展 练习题

一、选择题(共9小题，每小题8分，共72分)

1.为了降低碳排放量，应当大力开发和利用下列能源中的(　　)

A.石油 B.太阳能  C.天然气  D.煤

2.(多选)关于热传导的方向性，下列说法正确的是(　　)

A.热量能自发地由高温物体传给低温物体

B.热量能自发地由低温物体传给高温物体

C.在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体

D.热量不可能从低温物体传给高温物体

3.自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法中正确的是(　　)

A.机械能守恒

B.能量正在消失

C.只有动能和重力势能的相互转化

D.减少的机械能转化为内能，但总能量守恒

4.以下说法正确的是(　　)

A.煤、石油、天然气等燃烧时可放出氧气

B.汽油是一种清洁能源

C.水能是可再生能源

D.煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的

5.关于能源的开发和节约，下列观点错误的是(　　)

A.常规能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为

B.根据能量守恒定律，担心能源枯竭是一种杞人忧天的表现

C.能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响

D.通过核聚变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径

6.下列对能量转化的描述正确的是(　　)

A.电暖器工作时，电能转化为动能

B.雨滴下落过程中，动能转化为重力势能

C.汽油发动机运转时，电能转化为化学能

D.水力发电机工作时，水的机械能转化为电能

解析：电暖器工作时，电能转化为内能，故A错误；雨滴下落过程中，重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能，故B错误；汽油发动机运转时，化学能转化为机械能，故C错误；水力发电机工作时，水的机械能转化为电能，故D正确.

7.(多选)下列对能量守恒定律的认识，正确的是(　　)

A.某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加

B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加

C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的

D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了

8.如图所示是某类潮汐发电示意图.涨潮时开闸，水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门[如图(甲)]，落潮时开闸放水发电[如图(乙)].设海湾水库面积为5.0×108 m2，平均潮差为3.0 m，一天涨落潮两次，发电机的平均能量转化效率为10 %，则一天内发电的平均功率约为(ρ海水=1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2)(　　)

A.2.6×104 kW B.5.2×104 kW

C.2.6×105 kW D.5.2×105 kW

9.如图，木块m放在光滑的水平面上，一颗子弹水平射入木块中，子弹受到的平均作用力为ƒ，射入深度为d，此过程中木块移动了s，则(　　)

A.子弹损失的动能为ƒs

B.木块增加的动能为ƒ(s+d)

C.子弹动能的减少等于木块动能的增加

D.子弹、木块系统总机械能的损失为ƒd

二、非选择题

10.如图所示，质量为m的小铁块A(A可视为质点)以水平速度v0从左侧冲上质量为m1、长为l，置于光滑水平面C上的木板B，刚好不从木板上掉下，此时木板对地位移为x1，已知A，B间的动摩擦因数为μ，求这一过程中：

(1)木板增加的动能；

(2)小铁块减少的动能；

(3)系统机械能的减少量；

(4)系统产生的热量.

11.风能是一种环保型能源，目前我国风力发电总装机容量已达2 640 MW(MW表示兆瓦).风力发电是将风的动能转化为电能.设空气的密度为ρ，水平风速为v，风力发电机每个叶片的长度为L，风力发电机将风能转化为电能的效率为η.

(1)求该风力发电机的发电功率P的表达式；

(2)若某地平均水平风速为v=10 m/s，空气密度ρ=1.3 kg/m3，所用风力发电机的叶片长度L=4 m，效率η=25 %，平均每天发电20小时，则平均每天能获得多少电能?

参考答案

1.B  2.AC   3.D   4.C   5.B   6.D   7.ABC   
8.B  解析：放水发电时，海水的重力势能减少，其中10 %转化为电能.一天内提供的重力势能为Ep=2mgh=2ρVgh=2×1.0×103×5.0×108×3.0×10×1.5 J=4.5×1013 J，则一天内发电的平均功率为P==5.2×104 kW，故选项B正确.

9.D  解析：子弹克服阻力做功为Wf=ƒ(s+d)，子弹损失的动能为ƒ(s+d)，A错误；ƒ对木块做的功为Wf′=ƒs，木块增加的动能为ƒs，B错误；由功能关系知，子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块系统增加的内能之和，C错误；子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统内能的增加量等于ƒd，D正确.

10. 解析：(1)对木板B根据动能定理得μmgx1=m1v2-0=ΔEkB，

所以木板增加的动能ΔEkB=μmgx1.

(2)滑动摩擦力对小铁块A做负功，根据功能关系可知ΔEkA=mv2-m=-μmg(x1+l)，

即小铁块的动能减少了μmg(x1+l).

(3)系统机械能的减少量为ΔE减=-ΔEkA-ΔEkB=μmgl.

(4)根据能量守恒定律，系统减少的机械能全部转化为内能，则Q=ΔE减=μmgl.

答案：(1)μmgx1　(2)μmg(x1+l)　(3)μmgl　(4)μmgl

11.解析：(1)叶片旋转所形成的圆面积为S=πL2，

时间t内流过该圆面积的空气柱体积为V=Svt=πL2vt，

空气柱的质量为m=ρV=ρπL2vt，

空气柱的动能为Ek=mv2=ρπL2v3t，

转化成的电能为E=ηEk=ηρπL2v3t，

发电功率P==ηρπL2v3.

(2)将已知数据代入可求得平均每天获得的电能为E=Pt=×25%×1.3×3.14×42×103×20×3 600 J=5.88×108 J.

答案：(1)P=ηρπL2v3　(2)5.88×108 J