第12章 第4节 能源与可持续发展 -【创新教程】2025-2026学年高中物理必修第三册五维课堂Word课时作业（人教版2019）

一、选择题 1．如图所示，一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的变化情况是(　　) A．重力势能减小，动能不变，机械能减小 B．重力势能减小，动能增加，机械能减小 C．重力势能减小，动能增加，机械能增加 D．重力势能减小，动能增加，机械能守恒 解析：B　[由于摩擦力做负功，机械能不守恒，D错误；下滑过程中重力势能转化为动能和内能，所以机械能减小，B正确，A、C错误．] 2．关于能源的利用中，下列说法不正确的是(　　) A．自然界的能量守恒，所以不需要节约能源 B．一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的环境温度 C．煤炭和石油产品燃烧会造成空气污染和温室效应 D．能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的 解析：A　[自然界的能量守恒，但能量在利用过程中，可利用的品质在逐渐降低，因此，必须节约能源，A错误，C、D正确；城市工业、交通急剧发展使得城市接收了过多耗散的能量，使城市温度升高，B正确．] 3．水流从高处落下，对水轮机做3×108 J的功，对这句话理解正确的是(　　) A．水流在对水轮机做功前，具有3×108 J的能量 B．水流在对水轮机做功时，具有3×108 J的能量 C．水流在对水轮机做功后，具有3×108 J的能量 D．水流在对水轮机做功的过程中，3×108 J的能量转化为水轮机的动能 解析：D　[功不是能量，功是能量转化的量度．水流在对水轮机做功的过程中，水流的能量减少了，减少的能量，一部分转化成水轮机的动能，一部分转化成内能，系统总能量是不变的，D正确．] 4．(多选)关于“能量耗散”的下列说法中，正确的是(　　) A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散 B．能量在转化过程中变少的现象叫做能量的耗散 C．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，能量的总量并未减少，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 D．能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的 解析：AC　[由“能量耗散”定义知道，能在转化过程中品质下降，总量不变，A、C正确；B、D违背了能量守恒定律，B、D错误．] 5．下列说法正确的是(　　) A．在热机中，燃气的内能不可能全部转化为机械能 B．在热传递中，热量不可能自发地从高温物体传向低温物体 C．热机的效率从理论上讲可以达到100% D．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能存在的 解析：A　[根据内能与机械能之间转化的方向性，A正确；根据热传递过程中能量转化的方向性，B错误；热机中的工作物质由高温热源吸收的热量，只能有一部分用于做功，其余的要向低温热源放出，即内能不可能自动地、并不引起任何变化地完全变为机械能，所以任何热机的效率都不可能达到100%，C错误；关于“能源危机”必须明确以下几点：(1)能源是提供能量的资源，如煤、石油等；(2)人们在消耗能源时，放出热量，有的转化为内能，有的转化为机械能，有的转化为其他能量，但最终基本上都转化为内能．人们无法把这些内能收集起来使其再被利用(能量耗散)，而可供利用的能源是有限的，不可能再生(或短时间内不可再生)，因此D错误。] 6．关于空调机，下列说法正确的是(　　) A．空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体 B．空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体 C．空调机工作时，热量既可以从低温物体传到高温物体，也可以从高温物体传到低温物体 D．空调机工作时，热量只能从低温物体传到高温物体 解析：C　[空调机的工作原理就是通过消耗电能，实现热量的传导。夏天，室内温度低于室外，制冷空调机使热量从室内传递到室外，使室内温度更低；冬天，室内温度高于室外，制热空调机使热量从室外传递到室内，使室内温度更高，答案为C。] 7．现代生活中，人们出行的代步工具多种多样，消耗的能量各不相同。自行车、电动自行车、普通汽车消耗的能量分别是(　　) ①生物质能　②核能　③电能　④太阳能 ⑤化学能 A．①④⑤　　　　　　 B．①③⑤ C．①②③ D．①③④ 解析：B　[自行车需要人力，消耗人体内的生物质能；电动车需要充电，消耗电能；汽车需要燃烧汽油，消耗化学能，故选B。] 8．PM2.5主要来自化石燃料、垃圾的焚烧，为了控制污染，我们要节约及高效利用能源。关于能源和能量，下列说法中正确的是(　　) A．自然界中的石油、煤炭等能源可供人类永久使用 B．人类应多开发与利用太阳能、风能等新能源 C．能量被使用后就消失了，所以要节约能源 D．能量耗散说明自然界的能量在不断减少 解析：B　[煤、石油等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，A错误；太阳能和风能，包括水能等都是可再生能源，且为清洁能源，应该尽量开发，B正确；能量虽然守恒，有些能量使用以后不可能再次被利用，所以要节约能源，能量是不会减少，也不会消失的，只是发生转化或转移，C、D错误。故选B。] 9．(多选)下列对能的转化和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．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加 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，最后停止在地面上，说明机械能消失了 解析：ABC　[由能量守恒定律可知，某种形式的能减少；其他形式的能一定增大，故A正确。某个物体的总能量减少，根据能量守恒定律可知，必然有其他物体的能量增加，故B正确。不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，违反了能量的转化和守恒定律，不可能制成，故C正确。石子在运动和碰撞中机械能转化为物体及周围物体的内能，能量并没有消失，故D错误。] 10．(多选)下列过程中可能实现的是(　　) A．水温度自动下降时释放的内能全部转化为机械能 B．利用不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能转化为机械能 C．粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高 D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来 解析：BC　[能量的转化和转移具有方向性，机械能可以自发地转化为内能，内能必须通过热机才能转化为机械能；热量只能自发地从高温物体传递到低温物体，而热量从低温物体传递到高温物体需要消耗能量。] 二、计算题 11．某海湾共占面积1.0×107 m2，涨潮时水深20 m，此时关上水坝闸门，可使水位保持20 m不变，退潮时，坝外水位降至18 m，假如利用此水坝建水力发电站，且重力势能转化为电能的效率为10%，每天有两次涨潮，问该电站一天能发出多少电能(g取10 m/s2) 解析：设Δh为退潮时水减少的深度，S为海湾的面积．利用潮汐发电，就是水的重力势能转化为电能，水能转化为电能的效率是10%，一次涨潮，退潮后水坝内水的势能增加： W水＝G·Δh＝mgΔh＝ρ水VgΔh ＝ρ水SΔhgΔh＝ρ水SgΔh2 则水的势能可转变为电能：W电＝ηW水 每天2次涨潮，则该电站一天能发电 W＝2W电＝2ηW水 ＝2×ηρ水SgΔh2 ＝10%×1.0×103×1.0×107×10×22 J＝4×1010 J 答案：电站一天能发出4×1010J电能． 12．某一圆筒横截面积为3×10－2 m2，筒内装水0.6 kg，用水测量射到地面的太阳能，某一天中午在太阳光直射2 min 后，筒内水的温度升高了1 ℃.已知水的比热容c＝4.2×103 J/(kg· ℃)．求： (1)在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量； (2)假设射到大气顶层的太阳能只有43% 到达地面，另外57% 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(日地距离r＝1.5×1013 cm)? 解析：(1)圆筒内的水经过2 min照射后，增加的内能ΔE＝Q＝cmΔt 解得ΔE＝2.52×103 J 每分钟获得的能量为 ＝1.26×103 J/min 圆筒横截面积 S＝3×10－2 m2＝3×102 cm2 地球上每平方厘米每分钟获得的能量为 ＝4.2 J/(min· cm2) (2)上述能量也相当于以太阳为球心，以日地距离r为半径的球面上每分钟每平方厘米获得的能量，设太阳辐射的功率为P，则×43%＝， 其中r＝1.5×1013 cm解得 P＝4.6×1026 W 答案：(1)4.2 J/(min· cm2) (2)4.6×1026 W 学科网（北京）股份有限公司 $$