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第三节　能量的转化与守恒
第四节　能源与环境
课时作业
(分值:90分)
(选择题每题6分)
考点1　能量守恒定律的理解和应用
1.能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一,下列现象、规律不能体现能量守恒定律的是(　　)
[A] 行驶的汽车 [B] 牛顿第三定律
[C] 神舟飞船返回地面 [D] 机械能守恒定律
【答案】 B
【解析】 能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变.能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一,生产生活、自然现象无一例外都遵守能量守恒定律,如行驶的汽车、神舟飞船返回地面等,机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊情况,而牛顿第三定律描述的是作用力与反作用力间的关系,它不能体现出能量守恒定律,故B符合题意.
2.(多选)下列关于能量守恒定律的认识,正确的是(　　)
[A] 某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加
[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械——永动机不可能制成
[D] 石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了
【答案】 ABC
【解析】 根据能量守恒定律可知,能量既不会消失,也不会创生.能量只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,A、B正确,D错误;永动机违背了能量守恒定律,故它不可能制造出来,C正确.
3.低碳生活是一种绿色而又环保的新型生活方式,日常生活注意节电、节油、节气、节水,从点滴做起,保护环境,保护地球.下列关于能源与能量的理解正确的是(　　)
[A] 能量是守恒的,没有必要提倡节约能源
[B] 能量耗散表明自然界的能量在利用过程中正在不断地消失
[C] 自然界中石油、煤炭等能源取之不尽,用之不竭,只需不断开发
[D] 人类应积极开发与利用风能、太阳能、潮汐能等可再生的新能源
【答案】 D
【解析】 在能源的利用过程中会出现能量耗散,然而能量在数量上并未减少,但品质降低,转化为不便于利用的形式,故仍需节约能源,故A、B错误;自然界中石油、煤炭指的是亿万年前的大量生物的遗体在地层中经过一系列生物化学变化而生成的,在短时间内不能再生,是不可再生能源,故C错误;风能、太阳能、潮汐能是可再生能源,人类应多开发与利用,故D正确.
4.(多选)如图所示为装在屋顶上的太阳能电池板,每块电池板的面积为2 m2.晴天时,电池板每平方米每分钟接收到的太阳能为6×104 J,电池板的光电转化效率为25%.下列说法正确的是(　　)
[A] 太阳能为可再生能源
[B] 电池板的光电转化效率为25%,表示此过程能量不守恒
[C] 晴天时太阳照射2 h,每块电池板产生的电能为1.44×107 J
[D] 晴天时的一天,一块电池板产生的电能可以提供10盏60 W的白炽灯正常工作6.7 h
【答案】 AD
【解析】 太阳能可以从自然界里源源不断地得到,属于可再生能源,故A正确;电池板的光电转化效率为25%,只是表示太阳能有25%的能转化成电能,并不代表能量不守恒,故B错误;由题意可知晴天时太阳照射2 h,每块电池板产生的电能E=2×6×104×2×60×25% J=3.6×
106 J,故C错误;晴天时的一天,日照按8 h计算,一块电池板产生的电能为E′=4E=1.44×107 J,能让10盏60 W的白炽灯工作的时间t== s=2.4×104 s≈6.7 h,故D正确.
考点2　能量的转化
5.关于能量的转化,下列说法正确的是(　　)
[A] 满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行
[B] 空调机既能制热又能制冷,说明热传递不存在方向性
[C] 热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
[D] 自然界中能量的总量保持不变,而且能量的可利用性在逐步提高
【答案】 C
【解析】 宏观热现象具有方向性,满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发地进行,故A错误;热传递存在方向性是说热量只能自发地从高温物体传向低温物体,空调的制冷过程是热量从温度较高的室内传到温度较低的制冷剂,再通过压缩制冷剂将热量传到室外,而制热过程也是这样进行的,故 B错误;由空调制冷过程的分析可知,热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化,故 C正确;根据能量守恒定律可知,自然界中能量的总量保持不变,但能量转化具有方向性,由于能量耗散的存在,使能量的可利用性在逐步降低,故D错误.
6.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,下列现象属于能量耗散的是(　　)
[A] 利用水能发电转化成电能
[B] 利用太阳能发电转化成电能
[C] 电池的化学能转化成电能
[D] 火炉把房间的温度升高
【答案】 D
【解析】 机械能、太阳能、化学能转化为电能只是能量转化,一种形式的能转化为另一种形式的能,相互之间是可以转化的,没有涉及系统的内能流散到周围环境中.利用水能发电转化成电能、利用太阳能发电转化成电能、电池的化学能转化成电能都是能量相互转化,而火炉把房间的温度升高,属于能量耗散的过程中能量向可利用品质低的大气内能转化,故A、B、C错误,D正确.
7.(多选)一辆汽车以80 km/h的速度匀速行驶,每10 km耗油约1 L,根据汽油的热值进行简单的计算可知,此时消耗的功率约为70 kW.如图所示为汽车行驶时功率分配的大致比例图,具体来说,在70 kW中,约有1 kW由于汽油的蒸发而“消失”,大约只有17 kW用于做功,而其余的 52 kW 包括了排气管排出的废热和散热器的热量,两者约各占一半,用于做功的17 kW也有不少损耗,约5 kW用于发动机的水箱循环和空调,约 3 kW 消耗于传动装置,最后只有9 kW到达驱动轮.下列说法正确的是(　　)
[A] 汽油属于可再生能源
[B] 整辆车的总效率仅有13%左右
[C] 汽车匀速行驶时所受的阻力约为405 N
[D] 每1 s消耗的燃料最终转化为的内能大约 5.2×104 J
【答案】 BC
【解析】 汽油属于不可再生能源,故A错误;整辆车的总效率仅有η=×100%≈13%,故B正确;汽车匀速行驶时所受的阻力等于牵引力F阻=F== N=405 N,故C正确;每1 s消耗的燃料最终转化为的内能大约E=7×104 J-9×103 J=6.1×104 J,故D错误.
考点3　能源开发和利用
8.下列关于能源开发和利用的说法正确的是(　　)
[A] 能源利用的过程是内能转化成机械能的过程
[B] 要合理开发和节约使用核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等常规能源
[C] 能源利用的过程是一种形式的能向其他形式的能转化的过程
[D] 在开发和利用新能源时,无须考虑其对环境的影响
【答案】 C
【解析】 能源的利用过程实际上是一种形式的能向其他形式的能转化的过程,并不一定是单一地向机械能转化的过程,故A错误,C正确;核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等属于新能源,而不是常规能源,故B错误;新能源的开发和利用必须同时考虑其对环境的影响,故D错误.
(选择题每题9分)
9.一颗小钢珠从水面上方由静止释放,落入水中,溅起的小水珠跳得比钢珠释放时的位置还高,如图所示,对这种现象下列说法正确的是(　　)
[A] 小水珠溅起的高度超过钢珠下落时的高度,违背了能量守恒定律
[B] 小钢珠下落时具有的重力势能小于溅起的水珠在最高点的重力势能
[C] 小钢珠下落时具有的重力势能等于溅起的水珠在最高点的重力势能
[D] 小钢珠下落时具有的重力势能大于溅起的水珠在最高点的重力势能
【答案】 D
【解析】 小钢珠的重力势能转化小钢珠的动能,再转化为水的弹性势能最后转化成小水珠的动能,小水珠升高的过程中,动能又转化为重力势能(即表现为小水珠的高度),在这一过程中,小水珠的总动能要小于小钢珠的动能,但是,各个水珠的质量都比较小,因此,小水珠跳起的高度存在多种可能性.当小钢珠的质量比较大时,完全有可能出现个别小水珠跳起的高度超过钢珠下落的高度的现象.故D正确,A、B、C错误.
10.如图所示,一个粗细均匀的U形管内装有同种液体,液体质量为m.在管口右端用盖板A密闭,两边液面高度差为h,U形管内液体的总长度为4h,先拿去盖板,液体开始运动,由于管壁的阻力作用,最终管内液体停止运动,则该过程中产生的内能为(　　)
[A] mgh [B] mgh
[C] mgh [D] mgh
【答案】 A
【解析】 去掉右侧盖板之后,液体向左侧流动,最终两侧液面相平,液体的重力势能减少,减少的重力势能转化为内能.如图所示,最终状态可等效为右侧h的液柱移到左侧管中,即增加的内能等于该液柱减少的重力势能,则Q=mg·h=mgh,故A正确.
11.电能被广泛应用在动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域,是科学技术发展、人民经济飞跃的主要动力.如图所示为火电站电能产生与使用过程中各阶段的能量转化效率,已知1 kg标准煤完全燃烧时产生的热量约为2.93×107 J.则(　　)
[A] 火电站的发电效率约为40%
[B] 提高输送电压可以提高火电站的发电效率
[C] 1 kg标准煤完全燃烧能输送到用户端的电能约为9.4×106 J
[D] 用户端消耗1 kW·h的电能,火电站需要烧0.5 kg的标准煤
【答案】 C
【解析】 火电站的发电效率约为90%×40%×99%=35.64%,A错误;提高输送电压并不能提高火电站的发电效率,B错误;1 kg标准煤完全燃烧能输送到用户端的电能约为2.93×107×
35.64%×90% J≈9.4×106 J,C正确;由于1 kW·h=3.6×106 J, kg≈0.38 kg,用户端消耗
1 kW·h 的电能,火电站需要烧约0.38 kg的标准煤,D错误.
12.(15分)某地要把河水抽高20 m进入蓄水池,用一台电动机通过传动效率为80%的皮带,带动效率为60%的离心水泵工作.工作电压为380 V,此时输入电动机的电功率为 19 kW,电动机的内阻为0.4 Ω.已知水的密度为1×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2.求:
(1)电动机内阻消耗的热功率;
(2)将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度).
【答案】 (1)1×103 W　(2)2×104 s
【解析】 (1)设电动机的电流为I,则
I== A=50 A,
设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr,则
Pr=I2r=502×0.4 W=1×103 W.
(2)设蓄水总质量为M,所用抽水时间为t,抽水高度为h,容积为V,水的密度为ρ,则M=ρV,
设质量为M的河水增加的重力势能为ΔEp,
则ΔEp=Mgh,
设电动机的输出功率为P0,则P0=P-Pr,
根据能量守恒定律得P0t×60%×80%=ΔEp,
代入数据解得t=2×104 s.第三节　能量的转化与守恒
第四节　能源与环境
课时作业
(分值:90分)
(选择题每题6分)
考点1　能量守恒定律的理解和应用
1.能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一,下列现象、规律不能体现能量守恒定律的是(　　)
[A] 行驶的汽车 [B] 牛顿第三定律
[C] 神舟飞船返回地面 [D] 机械能守恒定律
2.(多选)下列关于能量守恒定律的认识,正确的是(　　)
[A] 某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加
[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械——永动机不可能制成
[D] 石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了
3.低碳生活是一种绿色而又环保的新型生活方式,日常生活注意节电、节油、节气、节水,从点滴做起,保护环境,保护地球.下列关于能源与能量的理解正确的是(　　)
[A] 能量是守恒的,没有必要提倡节约能源
[B] 能量耗散表明自然界的能量在利用过程中正在不断地消失
[C] 自然界中石油、煤炭等能源取之不尽,用之不竭,只需不断开发
[D] 人类应积极开发与利用风能、太阳能、潮汐能等可再生的新能源
4.(多选)如图所示为装在屋顶上的太阳能电池板,每块电池板的面积为2 m2.晴天时,电池板每平方米每分钟接收到的太阳能为6×104 J,电池板的光电转化效率为25%.下列说法正确的是(　　)
[A] 太阳能为可再生能源
[B] 电池板的光电转化效率为25%,表示此过程能量不守恒
[C] 晴天时太阳照射2 h,每块电池板产生的电能为1.44×107 J
[D] 晴天时的一天,一块电池板产生的电能可以提供10盏60 W的白炽灯正常工作6.7 h
5.关于能量的转化,下列说法正确的是(　　)
[A] 满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行
[B] 空调机既能制热又能制冷,说明热传递不存在方向性
[C] 热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
[D] 自然界中能量的总量保持不变,而且能量的可利用性在逐步提高
6.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,下列现象属于能量耗散的是(　　)
[A] 利用水能发电转化成电能
[B] 利用太阳能发电转化成电能
[C] 电池的化学能转化成电能
[D] 火炉把房间的温度升高
7.(多选)一辆汽车以80 km/h的速度匀速行驶,每10 km耗油约1 L,根据汽油的热值进行简单的计算可知,此时消耗的功率约为70 kW.如图所示为汽车行驶时功率分配的大致比例图,具体来说,在70 kW中,约有1 kW由于汽油的蒸发而“消失”,大约只有17 kW用于做功,而其余的 52 kW 包括了排气管排出的废热和散热器的热量,两者约各占一半,用于做功的17 kW也有不少损耗,约5 kW用于发动机的水箱循环和空调,约 3 kW 消耗于传动装置,最后只有9 kW到达驱动轮.下列说法正确的是(　　)
[A] 汽油属于可再生能源
[B] 整辆车的总效率仅有13%左右
[C] 汽车匀速行驶时所受的阻力约为405 N
[D] 每1 s消耗的燃料最终转化为的内能大约 5.2×104 J
8.下列关于能源开发和利用的说法正确的是(　　)
[A] 能源利用的过程是内能转化成机械能的过程
[B] 要合理开发和节约使用核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等常规能源
[C] 能源利用的过程是一种形式的能向其他形式的能转化的过程
[D] 在开发和利用新能源时,无须考虑其对环境的影响
9.一颗小钢珠从水面上方由静止释放,落入水中,溅起的小水珠跳得比钢珠释放时的位置还高,如图所示,对这种现象下列说法正确的是(　　)
[A] 小水珠溅起的高度超过钢珠下落时的高度,违背了能量守恒定律
[B] 小钢珠下落时具有的重力势能小于溅起的水珠在最高点的重力势能
[C] 小钢珠下落时具有的重力势能等于溅起的水珠在最高点的重力势能
[D] 小钢珠下落时具有的重力势能大于溅起的水珠在最高点的重力势能
10.如图所示,一个粗细均匀的U形管内装有同种液体,液体质量为m.在管口右端用盖板A密闭,两边液面高度差为h,U形管内液体的总长度为4h,先拿去盖板,液体开始运动,由于管壁的阻力作用,最终管内液体停止运动,则该过程中产生的内能为(　　)
[A] mgh [B] mgh
[C] mgh [D] mgh
11.电能被广泛应用在动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域,是科学技术发展、人民经济飞跃的主要动力.如图所示为火电站电能产生与使用过程中各阶段的能量转化效率,已知1 kg标准煤完全燃烧时产生的热量约为2.93×107 J.则(　　)
[A] 火电站的发电效率约为40%
[B] 提高输送电压可以提高火电站的发电效率
[C] 1 kg标准煤完全燃烧能输送到用户端的电能约为9.4×106 J
[D] 用户端消耗1 kW·h的电能,火电站需要烧0.5 kg的标准煤
35.64%×90% J≈9.4×106 J,C正确;由于1 kW·h=3.6×106 J, kg≈0.38 kg,用户端消耗
1 kW·h 的电能,火电站需要烧约0.38 kg的标准煤,D错误.
12.(15分)某地要把河水抽高20 m进入蓄水池,用一台电动机通过传动效率为80%的皮带,带动效率为60%的离心水泵工作.工作电压为380 V,此时输入电动机的电功率为 19 kW,电动机的内阻为0.4 Ω.已知水的密度为1×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2.求:
(1)电动机内阻消耗的热功率;
(2)将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度).

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