4.能源与可持续发展（高效培优讲义）物理人教版2019必修第三册

【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能量守恒定律、能量转移或转化的方向性 1 题型2 能源的分类与应用 3 题型3 能源与社会发展 5 【能力培优练】 7 【链接高考】 11 【重难题型讲解】 题型1 能量守恒定律、能量转移或转化的方向性 1、能量守恒定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能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，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 2、能量守恒定律意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。 能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是在各种自然现象中普遍适用的一条规律。 3、能量守恒定律作用：指明了永动机的不可能被创造出来；发现各种自然现象之间能量的相互联系与转化。 4、能量守恒的表达式 （1）初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和：E初＝E末。 （2）某些能量的增加量等于其他能量的减少量：ΔE增＝ΔE减。 5、能量耗散：自然界中有序度较高的能量，如机械能、电能、化学能，当他们变为环境的内能后，就成为更加分散也就是无序度更大的能量，没有办法把这些分散的无序度更大的内能重新变成有序度较高的能量加以利用，这样的转化过程叫做能量耗散。 6、能量转移或转化的方向性：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。各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态转化，这是自然界能够自动、全额发生的。一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 7、对能量耗散和品质降低的理解 （1）能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终转化为低品质的能量。 （2）内能比机械能、电能等能量低级，是一种低品质的能量。能量耗散只是导致了能量品质降低，并不会导致能量总量减少，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不太可用的形式。煤、石油、天然气等能源储存着高品质的能量，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能。内能较之机械能、电能、光能、核能等是一种低品质能量。 ★特别提醒 各种形式的能最终都转化为内能，流散到周围的环境中，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能驱动机器做功了。能量的耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。能量的耗散导致可利用能源减少。 【探究归纳】能量守恒定律指能量既不会凭空产生也不会消失，只会从一种形式转化为其他形式或从一个物体转移到另一个物体，总量保持不变；但能量转移或转化具有方向性（如热量自发从高温到低温），无法反向自发进行，体现自然过程的不可逆性。 【典例1-1】能量守恒定律的建立是人类认识自然的一次大飞跃，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一。下列说法正确的是（　　） A．因为能量守恒，所以不需要节约能源 B．因为能量不会消失，所以不可能有能源危机 C．不同形式的能量之间可以相互转化 D．能量可以被消灭，也可以被创生 【典例1-2】（多选）下面设想符合能量守恒定律的是（　　） A．利用核动力，驾驶地球离开太阳系 B．做一条船，利用流水的能量逆水行舟 C．通过太阳照射飞机，即使飞机不带燃料也能飞行 D．利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械 跟踪训练1能源是人类活动的物质基础，从某种意义上讲，人类社会的发展离不开能源。下列关于能源的理解正确的是（　　） A．根据能量守恒定律可知，人类可利用的能源是取之不尽的 B．电脑长时间不用时，使其待机比较节能 C．太阳能电池板是将光能转化为电能 D．只要能源可利用，开发时不必考虑其他因素 跟踪训练2（多选）下列关于能源耗散的说法正确的是（　　） A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律 B．能量耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用 C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的 D．能量耗散导致能量品质的降低 题型2 能源的分类与应用 1、不可再生能源：化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。不可再生能源包括煤炭、石油和天然气等。 2、可再生能源：能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。可再生能源包括水能、风能、潮汐能、太阳能发电、风能发电、核能发电等能源。 3、能源：指能够提供可利用能量的物质，它是现代社会生活的重要物质基础。常规能源是指已被广泛应用的能源，如煤、石油、天然气、水力等。人类消耗的能源主要是常规能源。化石能源的资源是有限的。能源利用的过程也直接污染着地球环境，主要有温室效应、酸雨污染、臭氧层的破坏等。能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品，是国民经济运行的物质基础，它与材料、信息构成现代社会的三大支柱。能源科技的每一次突破，都会带来生产力的巨大飞跃和社会的进步。 4、可持续发展：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求。要大力提倡节能；发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源。 【探究归纳】能源按能否再生分可再生（如太阳能、风能）与不可再生（如煤、石油），按开发程度分常规（如水电）与新能源（如核能）。应用中，常规能源支撑工业发展，新能源因清洁环保受青睐，需平衡开发与可持续性，体现能源对社会发展的关键作用。 【典例2-1】2022年12月20日，金沙江白鹤滩水电站全部机组投产发电，这标志着我国在长江上全面建成世界最大“清洁能源走廊”，水电站安装16台中国自主研制、全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组，总装机容量1600万千瓦，每年平均发电量约624.43亿千瓦·时。下列说法正确的是（　　） A．千瓦是能量单位 B．水电站是利用水能的重要形式，水能是可再生能源 C．风能、太阳能、地热能等均属于不可再生能源 D．水能是可再生能源，所以可制造一台利用水能的机器，效率可达100% 【典例2-2】（多选）下列关于能量转化的说法，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 B．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的 C．各种形式的能量在转化时，总能量可增可减 D．各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的 【典例2-3】如图所示，热熔钻工艺是在金属薄板上一次加工出孔的技术。钻头与薄板接触时，钻头高速旋转，与薄板剧烈摩擦，将 能转化为内能，使钻头附近的金属迅速升温熔化，从而钻出一个孔。这是通过 的方式改变了物体的内能。 跟踪训练1如图所示是常见的家用电器，工作时主要将电能转化为机械能的是（　　） A．电饭锅 B．电熨斗 C．电视机 D．电风扇 跟踪训练2（多选）以下关于能量转换的说法，正确的是（　　） A．物体受到的合力对物体做了多少功，物体就具有多少机械能 B．在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的 C．摩擦力一定对物体做负功，导致物体机械能一定减少 D．物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒 跟踪训练3医用酒精、天然气、食用植物、太阳能中属于常规能源的是 ，属于新能源的是 。 题型3 能源与社会发展 1、能源与环境：随着人口迅速增长、经济快速发展以及工业化程度的提高，能源短缺和过度使用化石能源带来的环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题。 2、温室效应 （1）成因：温室效应是由人类过多排放二氧化碳，干扰了地球的热平衡造成的。 （2）危害：导致全球变暖，海平面上升，气候变化，疾病增多等。 （3）改善措施：提高能源利用率，控制二氧化碳的排放；开发新能源。 3、酸雨 （1）成因：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、氮氧化合物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨，煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质。 （2）危害：酸雨影响人的健康，危害生态系统，使土壤酸化和贫瘠，腐蚀建筑和艺术品等。 （3）防止：健全法规，强化管理，控制排放；发展清洁煤技术，减少燃烧过程中SO2的排放；通过改造发动机，安装汽车尾气净化装置，用无铅汽油代替含铅汽油等，控制汽车尾气排放。 4、可持续发展 （1）可持续发展的核心：追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求。 （2）需要做好两方面：①要大力提倡节能；②发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源。 5、节约能源：要实现可持续发展就要树立新的能源安全观，并转变能源的供需模式；一方面大力提倡节约能源，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等清洁能源，推动人类与自然的和谐发展。 ★特别提醒 能源与社会的发展息息相关，我们既要合理的使用能源以促进社会更好的发展，也要注意改善能源使用带来的环境破坏问题，同时也要节约能源，实现能源利用的可持续发展。 【探究归纳】能源是社会发展的动力：火的利用推动文明起源，蒸汽机（化石能源）促工业革命，电力（多种能源转化）加速现代化，新能源（核能、光伏等）助力可持续发展。能源开发改变生产生活，但其短缺与污染倒逼技术革新，体现能源与社会进步的深度关联。 【典例3-1】如图所示是新型“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列说法正确的是（　　） A．照明灯利用的风能属于不可再生能源 B．夜晚蓄电池放电，将电能转化为化学能 C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能 D．太阳能为可再生能源，光电池板将电能转化为光能 【典例3-2】（多选）近年来，我国能源开发取得了很大成就，关于能源和可持续发展的说法正确的是（　　） A．通过太阳能电池将太阳能直接转化成电能是目前利用太阳能最有前途的领域 B．水电站是利用水能的重要形式，水能是可再生资源 C．在自然界中，能量的转化过程都是可以自然发生的 D．能量不会凭空产生和凭空消失，不存在能源危机 跟踪训练1“化风为电，御风而行”。2023年 6 月 28日，全球首台16兆瓦海上风电机组在三峡集团福建海上风电场顺利完成吊装，并于7月 19日成功并网发电。下列关于能源知识的说法正确的是（　　） A．“兆瓦”是能量单位 B．风能属于不可再生能源 C．风力发电实现了空气动能与电能的转化 D．各种不同形式的能量在相互转化的过程中不需要做功 跟踪训练2（多选）如图为装在屋顶上的太阳能电池板，每块电池板的面积为2m2。晴天时，电池板每平方米每分钟接收到的太阳能为6×104J，电池板的光电转化效率为25%。以下说法不正确的是（　　） A．太阳能为可再生能源 B．电池板的光电转化效率25%表示此过程能量不守恒 C．晴天时太阳照射2h，每块电池板的产生的电能1.44×107J D．晴天时的一天，一块电池板产生的电能可以提供十盏60W的白炽灯正常工作20小时 【能力培优练】 1．能源是人类社会活动的基础，节约能源应成为公民的行为习惯．下列说法中正确的是（    ） A．太阳能转化为电能过程中能量增加 B．能量耗散过程中能量在不断减少 C．能量耗散会降低能源的利用品质 D．能量转化在宏观上没有方向性 2．一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10kV~20kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是（　　） A．化学能转化为电能 B．内能转化为电能 C．光能转化为电能 D．机械能转化为电能 3．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，总能量减小 B．重力势能减小，动能增加，机械能减小，总能量不变 C．重力势能减小，动能不变，机械能增加，总能量增加 D．重力势能减小，动能增加，机械能守恒，总能量不变 4．PM2.5主要来自化石燃料、生活物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用资源。关于能源和能量，下列说法正确的是（　　） A．自然界的石油、煤炭等资源可供人类永久使用 B．能量被使用后就消灭了，所以要节约资源 C．人类应多开发与利用太阳能、风能等新资源 D．能量耗散说明自然界的能量正在不断减少 5．由于4月梅州连日强降雨，蕉岭县长潭水库泄洪闸孔全开泄洪。如图所示，已知泄洪流量为，水位落差100m，水的密度为泄洪时，水流的重力势能有25%转化为电能，取 ，按照以上数据估算发电站的发电功率是（　　） A． B． C． D． 6．2022年6月30日位于浙江安吉的长龙山抽水蓄能电站全部机组正式投产发电。该项目是华东地区最大的抽水蓄能电站，主要承担整个华东电网调峰、填谷的双倍调峰功能。电站在电网用电低谷时将水抽到高处，在电网用电高峰时再利用水能发电，平均用4度谷电能换3度峰电。电站每年可生产清洁电能2.435×109kwh。已知峰电价格0.50元，谷电价格0.30元。下列说法正确的是（　　） A．水能是不可再生能源 B．该电站产生的电能小于消耗的电能，从经济的角度没有实际意义 C．电站实现电能转化为势能储存，需要时再转化为电能，说明能量不仅数量上守恒，在可利用的品质上也不变 D．电站每年发电直接产生的经济效益约为2.435×104万元 7．如图所示为某地一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为20m的圆面。某时间内该地区的风速是，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，假如这个风力发电机能将此圆内的空气动能转化为电能，取3。下列说法正确的是（　　） A．图中A点的线速度与B点的线速度相等 B．此风力发电机发电的功率为 C．若叶片半径变为原来的2倍，则风力发电机发电的功率变为原来的2倍 D．若风速变为原来的2倍，则风力发电机发电的功率变为原来的4倍 8．嘉兴火车站被誉为“森林中的火车站”，还是一座会发电的火车站。车站屋顶铺设了1.2万块面积均为0.72m2的光伏组件，发电总功率最大约为1.2×106W。已知太阳辐射的总功率约为4×1026J/s，太阳与地球之间的距离约为1.5×1011m，因大气的影响，阳光垂直射到地面附近的能量约为太阳辐射到地球能量的一半，则（　　） A．一块光伏组件接收到的太阳辐射功率约为100W B．单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量约为2800J C．该光伏组件的光电转换效率约为20% D．一块光伏组件工作一天可发电约2.4kWh 9．如图甲所示，某海湾水面面积较大，现利用这个海湾修建一座水坝。若涨潮后关上水坝下方通道的闸门，可使水位保持在20m不变。返潮时，坝外水位降至16m。假如利用此水坝建水力发电站（水流经通道即可带动发电机工作），且重力势能转化为电能的效率是25%，每天有两次涨潮、两次退潮，海水的密度约为1.0103kg/m3。如图乙所示，涨潮和退潮时水流都能推动水轮机发电，该电站一天大约能发电9.61010J，取g=10m/s2，则该海湾水面面积约为（　　） A．1.0106m2 B．1.2106m2 C．2.4106m2 D．4.8106m2 10．（多选）关于能量守恒、能源短缺、环境恶化，下列说法正确的是：（　　） A．自然界的能量虽然守恒，但是我们还是要节约能源，原因是能量在转化过程中存在能量的耗散 B．由于能量守恒，必将导致永动机会制造成功 C．煤炭和石油资源是有限的，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续利用，这叫能源短缺 D．大量煤炭和石油产品在燃烧时排出有害气体污染了空气，改变了大气成分，使环境恶化 11．（多选）细绳一端固定在天花板上，另一端拴一质量为m的小球，如图所示。使小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动，下列说法正确的是（　　） A．小球机械能不守恒 B．小球能量正在消失 C．小球摆动过程中，只有动能和重力势能在相互转化 D．总能量守恒，但小球的机械能减少 12．（多选）下列关于能量耗散的说法，正确的是（    ） A．能量耗散违背了能量守恒定律 B．节约能源是没必要的 C．能量耗散导致能量品质降低 D．能源的利用是有条件的，也是有代价的 13．（多选）2022年6月30日位于浙江安吉的长龙山抽水蓄能电站全部机组正式投产发电。电站在电网用电低谷时将水抽到高处，在电网用电高峰时再利用水能发电，平均用4度谷电能换3度峰电。电站每年可生产清洁电能。已知峰电0.50元/度，谷电0.30元/度。下列说法正确的是（　　） A．水能是可再生能源 B．电站实现电能转化为势能储存，需要时再转化为电能，说明能量的转移或转化没有方向性 C．电站实现电能转化为势能储存，需要时再转化为电能，说明能量不仅数量上守恒，在可利用的品质上也不变 D．电站每年发电直接产生的经济效益约为万元 14．某海湾共占面积1.0×106m2，涨潮时水深20m，若利用这个海湾修建一座水坝，此时关上水坝的闸门时，可使水位保持20m不变。退潮时，坝外水位降至18m。假如利用此水坝建水力发电站，已知重力势能转化为电能的效率是10%，每天有两次涨潮，涨潮和退潮时水流都推动水轮机发电，试估算该电站一天能发多少电能？重力加速度g取10m/s2。海水密度近似为1.0×103kg/m3。 15．如图所示，轻质弹簧的自由端位于O点。用功率恒为P的水平拉力将一质量为m=2kg的滑块（可视为质点）从A处由静止开始向右拉动，经t=2 s时间运动到O点，恰好达到最大速度vm=4m/s，此时将拉力撤去。滑块继续向右运动到B点时，弹簧被压缩至最短。已知xAO=4m，xOB=1m，从A→O→B的整个过程中滑块所受摩擦阻力f恒定不变，空气阻力不计。求： (1)恒定功率P及摩擦阻力f的大小； (2)弹簧的最大弹性势能EP。 【链接高考】 1．（2024·浙江·模拟预测）如图所示为2022年北京冬奥会某运动员滑雪比赛的场景，假设滑板与雪面的动摩擦因数一定，当运动员从坡度一定的雪坡上沿直线匀加速下滑时，运动员的速度v、加速度a、重力势能、机械能E随时间的变化图像，正确的是（　　） A． B． C． D． 2．（2024·江西·高考真题）庐山瀑布“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”瀑布高150m，水流量10m3/s，假设利用瀑布来发电，能量转化效率为70%，则发电功率为（   ） A．109W B．107W C．105W D．103W 3．（2024·广东广州·模拟预测）科幻作品中经常会出现星际列车，列车在环绕星球运动的过程中，可以通过“跃迁”来到不同的轨道上。目前列车的轨道比静止卫星的轨道更高，做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　） A．做匀速圆周运动的列车处于平衡状态 B．列车做匀速圆周运动的角速度小于地球自转的角速度 C．列车“跃迁”过程中受到的万有引力保持不变 D．列车“跃迁”进入轨道半径更高的轨道时，其机械能变小 4．（2025·山东济宁·模拟预测）如图所示为某潮汐发电站的简化原理图，水坝下有通道，水流经通道即可带动水轮发电机工作。某次落潮后开闸放水，经时间t水坝内外水面高度相同，此时关闭闸门。已知海湾的面积为S，开闸放水时海湾内外水面高度差为h，水的密度为ρ，重力加速度为g。若通过水轮发电机以后水的动能忽略不计，水流减少的机械能有50%转化为电能。在该次落潮开闸放水过程中，水轮发电机的发电功率为（　　） A． B． C． D． 5．（2024·福建南平·三模）（多选）新能源汽车在某些情况下可利用“动能回收”装置将机械能转化为电能。某次质量为的电动车以的初动能沿平直斜坡向下运动。若关闭发动机，让车自由滑行时，其动能—位移关系如图直线①所示：若关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能—位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，则（　　） A．图线①中，电动车受到的合外力大小为500N B．图线②中，电动车行驶到150m处的速度大小为16m/s C．图线②中，电动车行驶到150m处电能的回收转化功率为4000W D．图线②中，电动车行驶200m过程中回收转化了的电能 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能量守恒定律、能量转移或转化的方向性 1 题型2 能源的分类与应用 4 题型3 能源与社会发展 7 【能力培优练】 10 【链接高考】 19 【重难题型讲解】 题型1 能量守恒定律、能量转移或转化的方向性 1、能量守恒定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能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，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 2、能量守恒定律意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。 能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是在各种自然现象中普遍适用的一条规律。 3、能量守恒定律作用：指明了永动机的不可能被创造出来；发现各种自然现象之间能量的相互联系与转化。 4、能量守恒的表达式 （1）初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和：E初＝E末。 （2）某些能量的增加量等于其他能量的减少量：ΔE增＝ΔE减。 5、能量耗散：自然界中有序度较高的能量，如机械能、电能、化学能，当他们变为环境的内能后，就成为更加分散也就是无序度更大的能量，没有办法把这些分散的无序度更大的内能重新变成有序度较高的能量加以利用，这样的转化过程叫做能量耗散。 6、能量转移或转化的方向性：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。各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态转化，这是自然界能够自动、全额发生的。一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 7、对能量耗散和品质降低的理解 （1）能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终转化为低品质的能量。 （2）内能比机械能、电能等能量低级，是一种低品质的能量。能量耗散只是导致了能量品质降低，并不会导致能量总量减少，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不太可用的形式。煤、石油、天然气等能源储存着高品质的能量，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能。内能较之机械能、电能、光能、核能等是一种低品质能量。 ★特别提醒 各种形式的能最终都转化为内能，流散到周围的环境中，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能驱动机器做功了。能量的耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。能量的耗散导致可利用能源减少。 【探究归纳】能量守恒定律指能量既不会凭空产生也不会消失，只会从一种形式转化为其他形式或从一个物体转移到另一个物体，总量保持不变；但能量转移或转化具有方向性（如热量自发从高温到低温），无法反向自发进行，体现自然过程的不可逆性。 【典例1-1】能量守恒定律的建立是人类认识自然的一次大飞跃，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一。下列说法正确的是（　　） A．因为能量守恒，所以不需要节约能源 B．因为能量不会消失，所以不可能有能源危机 C．不同形式的能量之间可以相互转化 D．能量可以被消灭，也可以被创生 【答案】C 【详解】ABD．自然界的总能量是守恒的，能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，但随着能量耗散，能量可以利用的品质降低了，可利用的能源减少了，所以会有能源危机，我们要节约能源，故ABD错误； C．不同形式的能量之间可以相互转化，故C正确。 故选C。 【典例1-2】（多选）下面设想符合能量守恒定律的是（　　） A．利用核动力，驾驶地球离开太阳系 B．做一条船，利用流水的能量逆水行舟 C．通过太阳照射飞机，即使飞机不带燃料也能飞行 D．利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械 【答案】ABC 【详解】A．利用核动力，核能提供能量，驾驶地球离开太阳系，符合能量守恒定律，故A正确； BC．让船先静止在水中，设计一台水力发电机使船获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；同理可利用光能的可转化性和电能的可收集性，使光能转化为飞机的动能，实现飞机起飞，故BC正确； D．利用永久磁铁和软铁的相互作用，制成一台机器，不消耗能量而不停地转动，不符合能量守恒定律，故D错误。 故选ABC。 跟踪训练1能源是人类活动的物质基础，从某种意义上讲，人类社会的发展离不开能源。下列关于能源的理解正确的是（　　） A．根据能量守恒定律可知，人类可利用的能源是取之不尽的 B．电脑长时间不用时，使其待机比较节能 C．太阳能电池板是将光能转化为电能 D．只要能源可利用，开发时不必考虑其他因素 【答案】C 【详解】A．能量虽然守恒，但有的资源容易利用，有的资源难以利用，资源短缺成为社会发展的阻碍，因而要合理开发利用，故A错误； B．电脑长时间处于待机状态，仍会消耗电能，不节能，故B错误； C．太阳能电池板是将光能转化为电能，储存在电池板中，故C正确； D．能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响，故D错误。 故选C。 跟踪训练2（多选）下列关于能源耗散的说法正确的是（　　） A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律 B．能量耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用 C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的 D．能量耗散导致能量品质的降低 【答案】BCD 【详解】AD．能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，选项A错误，选项D正确； B．耗散的内能很难再被利用，选项B正确； C．其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，选项C正确。 故选BCD。 题型2 能源的分类与应用 1、不可再生能源：化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。不可再生能源包括煤炭、石油和天然气等。 2、可再生能源：能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。可再生能源包括水能、风能、潮汐能、太阳能发电、风能发电、核能发电等能源。 3、能源：指能够提供可利用能量的物质，它是现代社会生活的重要物质基础。常规能源是指已被广泛应用的能源，如煤、石油、天然气、水力等。人类消耗的能源主要是常规能源。化石能源的资源是有限的。能源利用的过程也直接污染着地球环境，主要有温室效应、酸雨污染、臭氧层的破坏等。能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品，是国民经济运行的物质基础，它与材料、信息构成现代社会的三大支柱。能源科技的每一次突破，都会带来生产力的巨大飞跃和社会的进步。 4、可持续发展：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求。要大力提倡节能；发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源。 【探究归纳】能源按能否再生分可再生（如太阳能、风能）与不可再生（如煤、石油），按开发程度分常规（如水电）与新能源（如核能）。应用中，常规能源支撑工业发展，新能源因清洁环保受青睐，需平衡开发与可持续性，体现能源对社会发展的关键作用。 【典例2-1】2022年12月20日，金沙江白鹤滩水电站全部机组投产发电，这标志着我国在长江上全面建成世界最大“清洁能源走廊”，水电站安装16台中国自主研制、全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组，总装机容量1600万千瓦，每年平均发电量约624.43亿千瓦·时。下列说法正确的是（　　） A．千瓦是能量单位 B．水电站是利用水能的重要形式，水能是可再生能源 C．风能、太阳能、地热能等均属于不可再生能源 D．水能是可再生能源，所以可制造一台利用水能的机器，效率可达100% 【答案】B 【详解】A．千瓦是功率单位，故A错误； B．水能是可再生能源，水电站是利用水能的重要形式，故B正确； C．风能、太阳能、地热能可以在自然界源源不断地得到，属于可再生能源，故C错误； D．虽然水能是可再生能源，但不论科技如何发展，利用水能的机器，效率不可能达到100%，故D错误。 故选B。 【典例2-2】（多选）下列关于能量转化的说法，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 B．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的 C．各种形式的能量在转化时，总能量可增可减 D．各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的 【答案】AB 【详解】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，A正确； B．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的，B正确； CD．在自然界的能量仍然是守恒的，CD错误。 故选AB。 【典例2-3】如图所示，热熔钻工艺是在金属薄板上一次加工出孔的技术。钻头与薄板接触时，钻头高速旋转，与薄板剧烈摩擦，将 能转化为内能，使钻头附近的金属迅速升温熔化，从而钻出一个孔。这是通过 的方式改变了物体的内能。 【答案】 机械 做功 【详解】[1][2]当钻头与薄板相互摩擦时，要克服摩擦做功，此过程中将机械能转化为内能，两者的内能都会增大，温度急剧升高，这是通过做功的方式改变了物体的内能。 跟踪训练1如图所示是常见的家用电器，工作时主要将电能转化为机械能的是（　　） A．电饭锅 B．电熨斗 C．电视机 D．电风扇 【答案】D 【详解】A．电饭锅把电能转化成内能，故A错误； B．电熨斗把电能转化成内能，故B错误； C．电视机主要是电能转化为声能和光能，故C错误； D．电风扇工作时转动，主要是电能转化成机械能，故D正确。 故选D。 跟踪训练2（多选）以下关于能量转换的说法，正确的是（　　） A．物体受到的合力对物体做了多少功，物体就具有多少机械能 B．在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的 C．摩擦力一定对物体做负功，导致物体机械能一定减少 D．物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒 【答案】BD 【详解】A．物体受到的合力对物体做了多少功，物体就有多少动能发生了变化，选项A错误； B．在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的，无物体沿粗糙斜面下滑，由于摩擦力做功机械能减少，但动能增大，选项B正确； C．摩擦力可能对物体做正功，如放在水平传送带的物体在摩擦力作用下岁传送带一起运动，使得物体动能增加，机械能增加，选项C错误； D．物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒，选项D正确。 故选BD。 跟踪训练3医用酒精、天然气、食用植物、太阳能中属于常规能源的是 ，属于新能源的是 。 【答案】 天然气 太阳能 【详解】[1][2]医用酒精、天然气、食用植物、太阳能中属于常规能源的是天然气，属于新能源的是太阳能。 题型3 能源与社会发展 1、能源与环境：随着人口迅速增长、经济快速发展以及工业化程度的提高，能源短缺和过度使用化石能源带来的环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题。 2、温室效应 （1）成因：温室效应是由人类过多排放二氧化碳，干扰了地球的热平衡造成的。 （2）危害：导致全球变暖，海平面上升，气候变化，疾病增多等。 （3）改善措施：提高能源利用率，控制二氧化碳的排放；开发新能源。 3、酸雨 （1）成因：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、氮氧化合物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨，煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质。 （2）危害：酸雨影响人的健康，危害生态系统，使土壤酸化和贫瘠，腐蚀建筑和艺术品等。 （3）防止：健全法规，强化管理，控制排放；发展清洁煤技术，减少燃烧过程中SO2的排放；通过改造发动机，安装汽车尾气净化装置，用无铅汽油代替含铅汽油等，控制汽车尾气排放。 4、可持续发展 （1）可持续发展的核心：追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求。 （2）需要做好两方面：①要大力提倡节能；②发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源。 5、节约能源：要实现可持续发展就要树立新的能源安全观，并转变能源的供需模式；一方面大力提倡节约能源，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等清洁能源，推动人类与自然的和谐发展。 ★特别提醒 能源与社会的发展息息相关，我们既要合理的使用能源以促进社会更好的发展，也要注意改善能源使用带来的环境破坏问题，同时也要节约能源，实现能源利用的可持续发展。 【探究归纳】能源是社会发展的动力：火的利用推动文明起源，蒸汽机（化石能源）促工业革命，电力（多种能源转化）加速现代化，新能源（核能、光伏等）助力可持续发展。能源开发改变生产生活，但其短缺与污染倒逼技术革新，体现能源与社会进步的深度关联。 【典例3-1】如图所示是新型“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列说法正确的是（　　） A．照明灯利用的风能属于不可再生能源 B．夜晚蓄电池放电，将电能转化为化学能 C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能 D．太阳能为可再生能源，光电池板将电能转化为光能 【答案】C 【详解】A．照明灯利用的风能属于可再生能源，故A错误； B．夜晚蓄电池放电，将化学能转化为电能，故B错误； C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能，故C正确； D．太阳能为可再生能源，光电池板将光能转化为电能，故D错误。 故选C。 【典例3-2】（多选）近年来，我国能源开发取得了很大成就，关于能源和可持续发展的说法正确的是（　　） A．通过太阳能电池将太阳能直接转化成电能是目前利用太阳能最有前途的领域 B．水电站是利用水能的重要形式，水能是可再生资源 C．在自然界中，能量的转化过程都是可以自然发生的 D．能量不会凭空产生和凭空消失，不存在能源危机 【答案】AB 【详解】A．通过太阳能电池将太阳能直接转化成电能是目前利用太阳能最有前途的领域，故A正确； B．水电站是利用水能的重要形式，水能是可再生资源，故B正确； C．在自然界中，能力的转化过程有些是可以自然发生的，有些则不能，故C错误； D．能源危机的根本原因不是能量的产生和消失问题，而是能量转换和转移的过程具有方向性，即能量的转换和转移可能无法有效地控制或利用，故D错误。 故选AB 。 跟踪训练1“化风为电，御风而行”。2023年 6 月 28日，全球首台16兆瓦海上风电机组在三峡集团福建海上风电场顺利完成吊装，并于7月 19日成功并网发电。下列关于能源知识的说法正确的是（　　） A．“兆瓦”是能量单位 B．风能属于不可再生能源 C．风力发电实现了空气动能与电能的转化 D．各种不同形式的能量在相互转化的过程中不需要做功 【答案】C 【详解】A．瓦是功率的单位，“兆瓦”是较大的功率单位，故A错误； B．风能属于可再生能源，故B错误； C．风力发电实现了空气动能与电能的转化，故C正确； D．功是能量转化的量度，各种不同形式的能量在相互转化的过程中需要做功，故D错误。 故选C。 跟踪训练2（多选）如图为装在屋顶上的太阳能电池板，每块电池板的面积为2m2。晴天时，电池板每平方米每分钟接收到的太阳能为6×104J，电池板的光电转化效率为25%。以下说法不正确的是（　　） A．太阳能为可再生能源 B．电池板的光电转化效率25%表示此过程能量不守恒 C．晴天时太阳照射2h，每块电池板的产生的电能1.44×107J D．晴天时的一天，一块电池板产生的电能可以提供十盏60W的白炽灯正常工作20小时 【答案】BCD 【详解】A．太阳能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源，故A正确，不符题意； B．电池板的光电转化效率25%只是表示太阳能有25%能转化成电能，并不代表能量不守恒，故B错误，符合题意； C．由题意可知晴天时太阳照射2h，每块电池板的产生的电能 故C错误，符合题意； D．晴天时的一天，日照按8h计算，一块电池板产生的电能为 能让十盏60W的白炽灯工作的时间 故D错误，符合题意。 本题选不正确的，故选BCD。 【能力培优练】 1．能源是人类社会活动的基础，节约能源应成为公民的行为习惯．下列说法中正确的是（    ） A．太阳能转化为电能过程中能量增加 B．能量耗散过程中能量在不断减少 C．能量耗散会降低能源的利用品质 D．能量转化在宏观上没有方向性 【答案】C 【详解】A．太阳能转化为电能过程中能量总和不变，故A错误； B．能量耗散说明能量在转化的过程中能量的可利用率越来越小，但总量不会减少，故B错误； C．能量耗散说明能量在转化的过程中能量的可利用率越来越小，可利用的品质降低了，故C正确； D．能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性，故D错误。 故选C。 2．一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10kV~20kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是（　　） A．化学能转化为电能 B．内能转化为电能 C．光能转化为电能 D．机械能转化为电能 【答案】D 【详解】压电陶瓷片能量转化前要消耗机械能（大拇指压一下打火机上的按钮），转化后得到了电能（产生10kV~20kV的高压，形成火花放电），故ABC错误，D正确。 故选D。 3．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，总能量减小 B．重力势能减小，动能增加，机械能减小，总能量不变 C．重力势能减小，动能不变，机械能增加，总能量增加 D．重力势能减小，动能增加，机械能守恒，总能量不变 【答案】B 【详解】小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下，高度不断减小，重力做正功，重力势能减小，小孩加速下滑，小孩的动能增大。小孩在下滑过程中克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，机械能减小，总能量不会凭空产生和消失，总能量不变。 故选B。 4．PM2.5主要来自化石燃料、生活物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用资源。关于能源和能量，下列说法正确的是（　　） A．自然界的石油、煤炭等资源可供人类永久使用 B．能量被使用后就消灭了，所以要节约资源 C．人类应多开发与利用太阳能、风能等新资源 D．能量耗散说明自然界的能量正在不断减少 【答案】C 【详解】A．煤、石油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，不可能供人类永久使用，故A错误； B．能量被使用后转化为其他形式的能；能量并没有消失，故B错误； C．太阳能和风能，包括水能等都是可再生资源且为清洁能源，应该尽量开发，故C正确； D．能量虽然守恒，但有些能量使用以后不可能再被利用，所以要节约资源，但能量是不会减少，也不会被消灭掉的，只是形式发生转变，故D错误； 故选C。 5．由于4月梅州连日强降雨，蕉岭县长潭水库泄洪闸孔全开泄洪。如图所示，已知泄洪流量为，水位落差100m，水的密度为泄洪时，水流的重力势能有25%转化为电能，取 ，按照以上数据估算发电站的发电功率是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由题意可知t时间内流水的体积 发电功率为 代入数据可得 故选A。 6．2022年6月30日位于浙江安吉的长龙山抽水蓄能电站全部机组正式投产发电。该项目是华东地区最大的抽水蓄能电站，主要承担整个华东电网调峰、填谷的双倍调峰功能。电站在电网用电低谷时将水抽到高处，在电网用电高峰时再利用水能发电，平均用4度谷电能换3度峰电。电站每年可生产清洁电能2.435×109kwh。已知峰电价格0.50元，谷电价格0.30元。下列说法正确的是（　　） A．水能是不可再生能源 B．该电站产生的电能小于消耗的电能，从经济的角度没有实际意义 C．电站实现电能转化为势能储存，需要时再转化为电能，说明能量不仅数量上守恒，在可利用的品质上也不变 D．电站每年发电直接产生的经济效益约为2.435×104万元 【答案】D 【详解】A．水能是可再生能源，故A错误； B．虽然该电站产生的电能小于消耗的电能，消耗4度谷电能换3度峰电，但峰电价格0.50元，谷电价格0.30元，则可知每4度谷电能换3度峰电产生的直接经济效益为元，因此从经济的角度是有意义的，故B错误； C．电站实现电能转化为势能储存，在转化的过程中，虽然能量是守恒的，但有一部分能量被耗散，不能实现百分之百的转化，而需要时再转化为电能的量减少了，利用的品质下降了，故C错误； D．电站每年可生产清洁电能 则需要消耗的电能为 直接产生的经济效益为 故D正确。 故选D。 7．如图所示为某地一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为20m的圆面。某时间内该地区的风速是，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，假如这个风力发电机能将此圆内的空气动能转化为电能，取3。下列说法正确的是（　　） A．图中A点的线速度与B点的线速度相等 B．此风力发电机发电的功率为 C．若叶片半径变为原来的2倍，则风力发电机发电的功率变为原来的2倍 D．若风速变为原来的2倍，则风力发电机发电的功率变为原来的4倍 【答案】B 【详解】A．A点和B点同轴转动，角速度相等，但A点半径大于B点半径，所以A点的线速度大于B点的线速度，故A错误； B．时间内通过圆内的空气动能为 则此风力发电机发电的功率为 故B正确； CD．根据 若叶片半径变为原来的2倍，则风力发电机发电的功率变为原来的4倍；若风速变为原来的2倍，则风力发电机发电的功率变为原来的8倍，故CD错误。 故选B。 8．嘉兴火车站被誉为“森林中的火车站”，还是一座会发电的火车站。车站屋顶铺设了1.2万块面积均为0.72m2的光伏组件，发电总功率最大约为1.2×106W。已知太阳辐射的总功率约为4×1026J/s，太阳与地球之间的距离约为1.5×1011m，因大气的影响，阳光垂直射到地面附近的能量约为太阳辐射到地球能量的一半，则（　　） A．一块光伏组件接收到的太阳辐射功率约为100W B．单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量约为2800J C．该光伏组件的光电转换效率约为20% D．一块光伏组件工作一天可发电约2.4kWh 【答案】C 【详解】AB．单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量约为 一块光伏组件接收到的太阳辐射功率约为 AB错误； C．一块光伏组件的发电功率为 该光伏组件的光电转换效率约为 C正确； D．一块光伏组件工作一天可发电约 D错误。 故选C。 9．如图甲所示，某海湾水面面积较大，现利用这个海湾修建一座水坝。若涨潮后关上水坝下方通道的闸门，可使水位保持在20m不变。返潮时，坝外水位降至16m。假如利用此水坝建水力发电站（水流经通道即可带动发电机工作），且重力势能转化为电能的效率是25%，每天有两次涨潮、两次退潮，海水的密度约为1.0103kg/m3。如图乙所示，涨潮和退潮时水流都能推动水轮机发电，该电站一天大约能发电9.61010J，取g=10m/s2，则该海湾水面面积约为（　　） A．1.0106m2 B．1.2106m2 C．2.4106m2 D．4.8106m2 【答案】B 【详解】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，故发电时水减少的重力势能 一天发电四次，转化成的电能 其中h=4m、代入题中数据解得 故选B。 10．（多选）关于能量守恒、能源短缺、环境恶化，下列说法正确的是：（　　） A．自然界的能量虽然守恒，但是我们还是要节约能源，原因是能量在转化过程中存在能量的耗散 B．由于能量守恒，必将导致永动机会制造成功 C．煤炭和石油资源是有限的，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续利用，这叫能源短缺 D．大量煤炭和石油产品在燃烧时排出有害气体污染了空气，改变了大气成分，使环境恶化 【答案】ACD 【详解】A．自然界的能量虽然守恒，但是我们还是要节约能源，原因是能量在转化过程中存在能量的耗散，故A正确； B．第一类永动机不可能制成，因为违背了能量守恒定律；第二类永动机不违背能量守恒，但是违背热力学第二定律，故B错误； C．煤炭和石油资源是有限的，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续利用，这叫能源短缺，故C正确； D．大量煤炭和石油产品在燃烧时排出有害气体污染了空气，改变了大气成分，使环境恶化，故D正确。 故选ACD。 11．（多选）细绳一端固定在天花板上，另一端拴一质量为m的小球，如图所示。使小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动，下列说法正确的是（　　） A．小球机械能不守恒 B．小球能量正在消失 C．小球摆动过程中，只有动能和重力势能在相互转化 D．总能量守恒，但小球的机械能减少 【答案】AD 【详解】A．小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动，说明机械能通过克服阻力做功不断地转化为内能，即机械能不守恒，故A正确； B．小球的机械能转化为内能，能量的种类变了，但能量不会消失，故B错误； CD．小球长时间摆动过程中，重力势能和动能相互转化的同时，机械能不断地转化为内能，故摆动的幅度越来越小，但总能量守恒，故C错误，D正确。 故选AD。 12．（多选）下列关于能量耗散的说法，正确的是（    ） A．能量耗散违背了能量守恒定律 B．节约能源是没必要的 C．能量耗散导致能量品质降低 D．能源的利用是有条件的，也是有代价的 【答案】CD 【详解】AB．能量耗散遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，选项A、B错误； C．能量的转化和转移都是具有方向性的，不能反过来转化，因而人类可利用的资源是有限的，所以我们仍然要注意节约能源，C正确； D．能源的利用是有条件的，也是有代价的，选项D正确。 故选CD。 13．（多选）2022年6月30日位于浙江安吉的长龙山抽水蓄能电站全部机组正式投产发电。电站在电网用电低谷时将水抽到高处，在电网用电高峰时再利用水能发电，平均用4度谷电能换3度峰电。电站每年可生产清洁电能。已知峰电0.50元/度，谷电0.30元/度。下列说法正确的是（　　） A．水能是可再生能源 B．电站实现电能转化为势能储存，需要时再转化为电能，说明能量的转移或转化没有方向性 C．电站实现电能转化为势能储存，需要时再转化为电能，说明能量不仅数量上守恒，在可利用的品质上也不变 D．电站每年发电直接产生的经济效益约为万元 【答案】AD 【详解】A．水能是可再生能源，故A正确； B．有些能量的转化、转移具有方向性，如机械能和内能的相互转化，故B错误； C．电站实现电能转化为势能储存，在转化的过程中，虽然能量是守恒的，但有一部分能量被耗散，不能实现百分之百的转化，而需要时再转化为电能的量减少了，利用的品质下降了，故C错误； D．电站每年可生产清洁电能为，则需要消耗的电能为 则电站每年发电直接产生的经济效益为 故D正确。 故选AD。 14．某海湾共占面积1.0×106m2，涨潮时水深20m，若利用这个海湾修建一座水坝，此时关上水坝的闸门时，可使水位保持20m不变。退潮时，坝外水位降至18m。假如利用此水坝建水力发电站，已知重力势能转化为电能的效率是10%，每天有两次涨潮，涨潮和退潮时水流都推动水轮机发电，试估算该电站一天能发多少电能？重力加速度g取10m/s2。海水密度近似为1.0×103kg/m3。 【答案】 【详解】一次涨潮水的质量 一次涨潮水的重力势能变化 一次涨潮水的重力势能转化为电能 电站一天能发电能 15．如图所示，轻质弹簧的自由端位于O点。用功率恒为P的水平拉力将一质量为m=2kg的滑块（可视为质点）从A处由静止开始向右拉动，经t=2 s时间运动到O点，恰好达到最大速度vm=4m/s，此时将拉力撤去。滑块继续向右运动到B点时，弹簧被压缩至最短。已知xAO=4m，xOB=1m，从A→O→B的整个过程中滑块所受摩擦阻力f恒定不变，空气阻力不计。求： (1)恒定功率P及摩擦阻力f的大小； (2)弹簧的最大弹性势能EP。 【答案】(1)16W；4 N；(2)12 J 【详解】(1)设滑块所受阻力大小为f，到达O点的最大速度为vm，从A到O有 解得 P＝16W f＝4N (2)滑块从O到B的过程中，根据能量守恒 解得 EP＝12J 【链接高考】 1．（2024·浙江·模拟预测）如图所示为2022年北京冬奥会某运动员滑雪比赛的场景，假设滑板与雪面的动摩擦因数一定，当运动员从坡度一定的雪坡上沿直线匀加速下滑时，运动员的速度v、加速度a、重力势能、机械能E随时间的变化图像，正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．由于运动员由静止匀加速下滑，根据 可知，速度与时间成正比，A正确； B．匀加速运动，加速度不变，B错误； C．加速下滑的过程中，重力势能减小，C错误； D．下滑的过程中，由于要克服摩擦力做功，机械能减小，但速度增大，相同时间内位移变大，克服摩擦力做功变大，因此机械能并不是均匀减小的，D错误。 故选A。 2．（2024·江西·高考真题）庐山瀑布“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”瀑布高150m，水流量10m3/s，假设利用瀑布来发电，能量转化效率为70%，则发电功率为（   ） A．109W B．107W C．105W D．103W 【答案】B 【详解】由题知，Δt时间内流出的水量为 m = ρQΔt = 1.0×104Δt 发电过程中水的重力势能转化为电能，则有 故选B。 3．（2024·广东广州·模拟预测）科幻作品中经常会出现星际列车，列车在环绕星球运动的过程中，可以通过“跃迁”来到不同的轨道上。目前列车的轨道比静止卫星的轨道更高，做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　） A．做匀速圆周运动的列车处于平衡状态 B．列车做匀速圆周运动的角速度小于地球自转的角速度 C．列车“跃迁”过程中受到的万有引力保持不变 D．列车“跃迁”进入轨道半径更高的轨道时，其机械能变小 【答案】B 【详解】A．匀速圆周运动速度大小不变，方向时刻改变，加速度不为零，合外力不为零，不是平衡状态，A错误； B．根据万有引力提供向心力可知 解得 由此可知，轨道半径越大，角速度越小，B正确； C．根据万有引力定律 可知，其它情况相同时，轨道半径越大，万有引力越小，C错误； D．“跃迁”进入轨道半径更高的轨道时，需要其它动力提供能量，故机械能增大，而不是减小，D错误。 故选B。 4．（2025·山东济宁·模拟预测）如图所示为某潮汐发电站的简化原理图，水坝下有通道，水流经通道即可带动水轮发电机工作。某次落潮后开闸放水，经时间t水坝内外水面高度相同，此时关闭闸门。已知海湾的面积为S，开闸放水时海湾内外水面高度差为h，水的密度为ρ，重力加速度为g。若通过水轮发电机以后水的动能忽略不计，水流减少的机械能有50%转化为电能。在该次落潮开闸放水过程中，水轮发电机的发电功率为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据题意可知，经时间t，水流减少的重力势能为 则在该次落潮开闸放水过程中，水轮发电机的发电功率为 故选B。 5．（2024·福建南平·三模）（多选）新能源汽车在某些情况下可利用“动能回收”装置将机械能转化为电能。某次质量为的电动车以的初动能沿平直斜坡向下运动。若关闭发动机，让车自由滑行时，其动能—位移关系如图直线①所示：若关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能—位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，则（　　） A．图线①中，电动车受到的合外力大小为500N B．图线②中，电动车行驶到150m处的速度大小为16m/s C．图线②中，电动车行驶到150m处电能的回收转化功率为4000W D．图线②中，电动车行驶200m过程中回收转化了的电能 【答案】AD 【详解】A．根据图像的斜率表示物体所受合外力可知，图线①的斜率为 A正确； B．开启“动能回收”装置后从图线②读取动能数值，利用动能定义可知 解得速度为 B错误； C．在150m处，自由滑行时所受合外力为，动能回收时，匀速直线运动，即产生电能的力为 电能回收转化功率的计算应考虑效率90%，正确的回收转化功率为 C错误； D．回收转化的电能为两条图像的在200m处动能差值乘以效率90%，则 D正确。 故选AD。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$