12.4 能源与可持续发展-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理必修第三册同步辅导与测试(人教版)

3实验：电池电动势和内阻的测量 因为电压表的内阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表分流很小， 测量引起的误差小，故选择甲电路， 实验研析·创新学习 (2)一节千电池的电动势约为1.5V,因此电压表量程选择0 题型1 3V,故选D:因千电池允许通过的电流较小，电流表量程选择0 典例1」[解析](1)根据电源的电动势的大小，可以确定电压表} 0.6A,故选A:为使电流表有较大角度的偏转，需选用最大阻值小 的量程，因通过电源的电流不易过大，故电流表选0~0.6A量程.！ 的滑动变阻器，故选E. 根据电路图连接线路即可 答案(1)甲(2)ADE (②)闭合开关前，应使滑动变阻器以最大阻值接入电路中，这样在：3.解析(1)应用伏安法测电源电动势和内阻，电压表应测量电源两 闭合开关时，电流最小，改变滑动变阻器的大小，再次读取电压表！ 端的电压，故导线5接滑动变阻器的一端应改接到电源的正极. 和电流表的示数，用同样方法测量多组致据，根据电流和电压的数 (2)滑动变阻器起保护电路的作用，因此闭合开关前，应将其接入 值，作出图像， 电路的电阻值调为最大，故滑片P应置于a端 (3)在电池组负极和开关间串联一个阻值为5的电阻，由闭合电 [答案](1)如图所示 路的欧姆定律有U=E一I(r十R),所以U一I图线的纵裁距表示 电源电动势，E=2.9V,图线斜率的绝对值表示电源内阻与定值 电程联的总电，所以电源内阻为一（很船-5）n=0,80n 答案(1)5(2)a(3)2.90.80 :4,解析(1)当电阻箱接入电路的阻值为零时，电路中的电流不能超 过50mA,即电路中电阻的最小值约为180且，徐去电源内阻（约 为40Q)、图中电流表的内阻(RA=52),C选项最为合适， (2)①最大③滑动变阻器的滑片 题型2 (2》由U=E1得1优+R+R)=E-,变形得子_R E [典例2][解析](1)因为电池的内阻较大，所以应该电流表分压！ +十R 不显著，定值电阻为】欧姆，对电路起不到保护作用，故没必要使！ E 用定值电阻R,应采用A电路. 结合题图可得E=10V,r=452. (2)新干电池内阻较小，电流表分压作用明显，所以应外接，又因为 答案(1)C(2)1045 5.解析(1)将灵敏电流计改装成电压表，应串联一个大电阻，根据 千电池电动势为1.5V,为了保护电路，应使用定值R,故电路应！ 串联电路的规律，可知 选用C. 2 (3)将描点进行连线，根据U=E-1(R?十r),得电池的电动势为！ R=500x100-200n=3800n. E=1.49V,内阻r= R,-&碧n-1n=a.1n (2)0根据闭合电路的欧姆定律，可知I一R,十十R变形可得 [答案](1)A(2)C(3)1.490.11 1 ↑UV 1.55 1.4 @分折可知bRk可得E.5V=10卫小 1.3 答案(1380208+数@151.0 1.2 :6.解析(1)实验时需要将电压表的量程扩大一倍，应串联一个定值 1.1 电阻，它的阻值为R= U-U=15000. 10 0.12030.40567 Ry 题型3 (2)当S2接a时，电压表测电阻箱R两端的电压，当S2接b时，电 [典例3][解析](1)根据闭合电路欧姆定律知，该同学设计实验 压表测R,及电阻箱R两端的电压，则R,两端的电压为U2一U1, 的原理表达式是E=I(R十r). 此时流进R,的电流为费，由欧母定律可得R,心R (2)根据实验的安全性原则，在闭合开关之前，应先将电阻箱调到 U 景大值.根据电阻箱读数规则知，电阻箱接入电路的阻值为2< (3)由同合电路欧母定律可知E只(R叶R十)，变形可得亡 102+1×1=212. (8)由E=1(R十)可得十言R十它.十R图像针阜等于它 ·京+日由线等知议可得1=日R中E=宁 E E E=6.3V,图惊在织轴上的藏距等于宝一2.5n r= k一Rx [答案](1)I(R+r)(2)最大值21 答案()1500串联(2)R,-U,一LR U (3)6.3(6.1-6.4)2.5(2.4~2.6) 素养演练·提升技能 k一R 1.D[根据E=I(R十r)知，由电流表测出电流，用电阻箱读出外电 4 能源与可持续发展 阻的阻值，可以求出E、r,A能达到实验目的：根据E=U十Ir知，} 由电流表测出电流，由电压表测出电压，可以求出E、,B能达到：必备知识·自主梳理 实验用的：根据E=U+货知，由电压表测出电压，用电阻箱读出 、1.一种形式转化转移到别的物体能量的总量2.不可逆 3.(1)内能光能内能(2)能量转化 外电阻的阻值，可以求出E、r,C能达到实验日的：因为滑动变阻；二1.化石化石2.太阳能3.核能发电 器不能读出电阻的数值，所以只有一个电流表和一个滑动变阻器，三、1.石油时期2.物质基础3.(1)化石能源(2)当代人子孙 测不出电动势和内阻，D不能达到实验目的.] 后代(3)节能可再生能源 2.解析(1)如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电！即学即用 流表内阻当成电源内阻的一部分，而电流表内阻与电源内阻很接！1.(1)×(2)×(3)/(4)× 近，故电源内阻测量误差大：用甲电路，误差来源于电压表的分流，2.水能、风能、潮汐能、太阳能、核能等， 230 关键能力·合作探究 章末综合提升 要点1 (1)提示：势能减少，动能增加，机械能不守恒. 归纳提能 (2)提示：机械能转化为内能.机械能和内能的总量不变 :[典例1][解析](1)两表笔直接接触时，调节变阻器的阻值使电 探究归纳 [典例1][解析]根据能量转化或转移的方向性可知，内能不可 流达到满偏1。=R,十R。,解得R,=4000,故交阻器应选C 能自发地全部转化为机械能而不引起其他变化，所以高温废气的 (2)红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，所以红 内能不可能自发地全部转化为汽车的机槭能，故A选项错误：浓 度为50%的酒精水溶液不可能自发地分开成为水和酒精，故B选 表笔接N端，黑表笔接M端. 项错误：内能不可能自发地从低温物体转移到高温物体，若采用其 E 他手段（如提供电能）可以使过程可逆，故C选项正确：改变物体内 (3)电流1=2mA时，有1=R,十R十R解得R,=10000.电流 能有两种方式，一是对物体做功，二是热传递，所以搅拌对液体做： E 功时可以改变液体内能，使其温度升高，内能增加，故D选项正确. I=3mA时，IR,十R十R,解得R,'=5000. [答案]CD (4)当电池电动势变小，内阻变大时，欧姆表重新调零，由于满偏电 针对训练 1.BCD[能量的耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形！ 流1，不变，由公式1，号，欧姆表内阻需受调小，待测电阻的 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 Ir内 项A错误，D正确：耗散的内能很难再被利用，选项B正确；其他 值是通过电流表的示数体现，由公式1=R十r一R,十r为 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！ 能够全颜进行，选项C正确，] L,可知当r有变小时，接入同样的被测电阻，通过的电流交 2.BD[一切与热现象有关的自发过程都有方向性，如热传导，热量} r内 总是由高温物体自发地传向低温物体：在一定条件下，热量可以从！ 低溫物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低溫 小，欧姆表读数变大， 物体传向高温物体.故B、D正确.] [答案](1)C(2)NM(3)100025002(4)偏大 要点2 [典例2][解析]因为两个灯泡串联，所以通过两灯泡的电流相 (1)提示：能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散并不是能量消！ 等的领定电流为1-云=0.5A.山的额定电流为1一 P P2 失了，面是在能源利用的过程中，能量发生了转化，使能量的品质】 下降，但能量在数量上并没有减少 1A,电路中电流为0.5A,所以只有L1正常发光，故A项正确：从 (2)提示：能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过： 图像中可以看出，电流为0.5A时，L1两端电压为6V,L2两端电 程中，能量在数昼上并未减少，但在可利用品质上降低了，从便于： 压为2V,所以电压表示数为2V,故B项错误：电路中输出功率为 利用的能量变成不便于利用的能量了，因此我们要节约能源，同时！ 积极研究和开发利用新能源和可再生能源，如核能、太阳能、风能、 P=U1=(2V十6V)×0.5A=4W,故C项正确：电源内阻r= 海洋能、生物质能等 E-U=2Q,故D项错误。 探究归纳 [典例2][解析]能源的使用在任何情况下都不可能达到理想状！ [答案]AC 态，做到没有任何损失，虽然遵从能量守恒定律，但它指的是损失} 部分和被利用部分总和与原来的能量总量相等，选项A错误，D正 第十三章 电磁感应与电磁波初步 确：根据能量转化的方向性可知，能量经转化后，可利用的能量只： 可能减少，不可能增加，因此节能的意义重大，同时，只有节能意识 1磁场 磁感线 是不够的，必须利用科技手段来提高能源的利用率，不断开发新能 源，以满足人类社会可持续发展的需要，选项B、C错误， 必备知识·自主梳理 [答案]D 一、1.两2.排斥吸引3.(1)小磁针(2)电流 针对训练 二、1.通电导体磁场2.电流 3BCD[石油、煤等为不可再生能源，储量有限，能源的利用中虽然！三，1，N2.切线3.疏密 总量不交，但品质降低，可再利用能源越来越少，所以新能源的开四、1，电流磁感线2环形电流。磁场3.螺线管电流轴线上 发和利用是当今世界各国面临的课题，A错误，故B、C、D正确.] 4.BCD[核电站先将核能转化为内能，再通过汽轮机将内能转化为 N 机枝能，再通过发电机将机械能转化为电能，故A正确：核反应堆；即学即用 中发生的是可控的核裂变，故B错误：核电站使用的就是核燃料，(1)√(2)√(3)×(4)/(5)/(6)√ 而不是天然气，故C错误；核能在地球上的储量是有限的，消耗后；关键能力·合作探究 不可能再生，属于不可再生能源，故D错误，] 要点1 素养演练·提升技能 (1)提示：导线没有通电时，因为地球磁场的作用，N极指向北方， 1.A[电池板中太阳能转化为电能，小电动机中电能转化为机 枝能.] (2)提示：导线应沿南北方向水平放置在小磁针上方，原因是电流 2,D[能量耗散主要指其他形式的能量最终转化为环境的内能后，： 可以产生磁场 不能再被收集起来重新利用.门] (3)提示：图乙中通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的， 3.A[排放废气浪费能源，引起能量的耗散，但不违反能量守恒定探究归纳 律，故A错误，B正确：当前存在着环境恶化和能源短缺问题，所以[典例1][解析]磁场虽然看不见、摸不到，但它是一种客观存在 必须加强废气排放等污染治理，故C正确：能量守恒定律揭示出了} 的物质，它的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作用，磁极间 各种自然现象之间的相互联系与转化，故D正确.] 的相互作用就是通过磁场发生的，磁场具有方向性，在磁场中的某 4.C[这种新能源的路灯，“肩扛”太阳能电池板可以把太阳能转化 为电能，选项A错误：照明灯消耗电能而发光，是将电能转化为光 点，小磁针北极所受磁场力的方向与该，点的磁场方向一致，南极所 能，选项B错误：“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，选项C 受磁场力的方向与该，点的磁场方向相反（磁场方向的另一种描述 正确：蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，选项D错误.]！ 方法)，故A、B、C正确，D错误 5.解析(1)能量转化：太阳能·电能·光能（热能）. [答案]ABC (2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率： ,针对训练 4×105 P=0.3x1x3600W≈370W. :1.C[磁体或电流周围存在一种特殊物质，能够传递磁极和磁极之 (3)节能灯利用太阳能的效率 问、磁极和电流之间、电流和电流之间的相互作用，这种特殊的物 9X10×3600×100%≈10%. 质叫作磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流能产生 4×105×8 力的作用，它的存在是不以人的主观思想而改变的，是一种客观存 答案(1)见解析(2)370W(3)10% 在的物质，C正确.」 231第十二章电能能量守恒定律 4 能源与可持续发展 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道能量转移或转化的方向性. 科学责任 2.知道能源的分类与应用. 增强节约能源的意识，注意保护环境， 3.了解能源与社会可持续发展的关系。 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一、能量转移或转化的方向性 :3.能源对社会发展的影响 1.能量守恒定律 (1)随着人口迅速增长、经济快速发展以及工业 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能： 化程度的提高，能源短缺和过度使用 从 为其他形式，或者从一个物体： 带来的环境恶化已经成为关系到人类社会能否 ,在转化或转移的过程中， 持续发展的大问题。 保持不变. (2)人类的生存与发展需要能源，能源的开发与 2.能量转化或转移的方向性 使用又会对环境造成影响.可持续发展的核心是 科学研究发现，一切与热现象有关的宏观自然 追求发展与资源、环境的平衡：既满足 过程都是 的 的需求，又不损害 的需求 3.能量耗散 (3)要树立新的能源安全观，并转变能源的供需 (1)燃料燃烧时一旦把热量释放出去，就不会再： 模式.一方面要大力提倡 ,另一方面要发 次自动聚集起来供人类重新利用.电池中的化学 展 能转化为电能，电能又通过灯泡转化成 和 即学即用 ,热和光被其他物质吸收之后变成周围： 环境的 ,我们很难把这些内能收集起来：1.判断下列说法的正误. 重新利用.这种现象叫作能量的耗散 (1)由能量守恒定律知，能量是取之不尽、用之 (2)能量耗散是从 的角度反映自然界： 不竭的，也不必要节约能源」 () 中的宏观过程具有方向性. (2)热量可以自发地由高温物体传向低温物体， 二、能源的分类与应用 也可以自发地从低温物体传向高温物体.() 1.不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类： (3)大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开 生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作： 发利用新能源 () 能源. 能源无法在短时间内再生，： (4)能量的耗散就是能量的总量在减少.() 所以这类能源被叫作不可再生能源， :2.除了常见的煤炭、石油外，可利用的能源还有 2.可再生能源：水能和风能等能源，归根结底来源： 哪些？ 于 这些能源在自然界可以再生，叫作： 可再生能源， 3.能源的应用：近年来，我国在能源开发方面取得： 了很大成就，如太阳能发电、水力发电、风能发 电、 等 三、能源与社会发展 1.能源利用的三个时期：柴薪时期、煤炭时： 期、 2.能源是人类社会活动的 107 物理必修第三册 关键能力·合作探究 讲练设计探究重点 要点1对能量转化或转移方向性的理解 何外界的影响或帮助.热量会从高温物体传向 低温物体，这就是“自发”的方向 探究导入嫦娥五号返回器着陆在内蒙古四子王 (2)机械能可以全部转化为内能，这个过程是 旗着陆场，我国首次月球采样任务获得成功.返 “自发”的方向，但相反的过程不可能自发地进 回舱进入地球大气层以后，由于它的高速下落， 行而不引起任何变化. 而与空气发生剧烈摩擦，返回舱的表面温度达：[典例1门（多选）下列过程可能发生的是（ 到1000摄氏度. A.自发地将排放在空气中的高温废气的内能 收集起来，使其全部转化为汽车运动的机 械能 B.将浓度为50%的酒精水溶液自发地分开成 水和酒精 C.利用其他手段使内能从低温物体转移到高温 (1)进入大气层很长一段时间，返回舱加速下： 物体 落，返回舱表面温度逐渐升高.该过程动能和势； D.利用搅拌的方法使液体的温度升高，内能 能怎么变化？机械能守恒吗？ 增大 (2)返回舱表面温度越高，内能越大.该过程中： [听课记录] 什么能向什么能转化？机械能和内能的总量变 化呢？ /名师点评/ 利用能量转化或转移解题的思路 (1)能量既可通过做功的方式实现不同形式的 能量之间的转化，也可在同一物体的不同部分 或不同物体间进行转移， (2)自发进行的能量转移或转化都具有方 探究归纳 向性 (3)热机的效率总小于100%. 1.能量的转化或转移 (4)能量在转化或转移过程中，能量的总量保 能 机械能可以全部转化为内能，但内能 凡是与 持不变，即遵循能量守恒定律 不能全部转化为机械能而不引起其他 热现象 变化 有关的 宏观自 针对训练 转 热量可以自发地从高温物体传递给低 然过程 都具有 或 温物体，但不能自发地从低温物体传 1.(多选)下列关于能量的耗散的说法正确的是 递给高温物体 方向性 是不可 ( 热机的效率不可能达到100% 逆的 A.能量的耗散使能量的总量减少，违背了能量 2.热现象：凡是与温度有关的现象都被称为热现 守恒定律 象.实际上，凡是与热现象有关的宏观自然过程： B.能量的耗散是指耗散在环境中的内能很难被 都具有方向性，是不可逆的 人类利用 3.对于“自发”的理解 C.各种形式的能量向内能的转化，是能够自动 (1)“自发”是指不需要任何第三者的介入、不会 全额发生的 对任何第三者产生任何影响，也就是指没有任 D.能量的耗散导致能量品质的降低 -108 第十二章电能能量守恒定律 2.(多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的：2.常规能源和新能源的转化途径 冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明了 风能→风车， 机 →发电机 ( 水能·水轮车 一电动机。 A.热量能自发地从低温物体传到高温物体 常 热机 B.在一定条件下，热量可以从低温物体传到高氵 天然气 一石油 燃烧→内能·一电热器。一电能 温物体 源 L煤 C.热量的传递过程不具有方向性 D.在自发的条件下热量的传递过程具有方向性 地热能 新 核能 →反应堆 要点2能源开发与可持续发展 太阳能→太阳灶 儿→光电池 探究导入(1)如图甲所示，煤炭和 3.可持续发展的三个发展方向 石油是常规能源，尽管我国的常 (1)对常规能源合理有效地利用，保护环境与生 规能源资源非常丰富，但由于人 态平衡 口众多，所以能源的需求量很大， 甲 (2)开发新型清洁的能源和可再生能源. 能源的浪费很严重，将来会面临能源危机能量 (3)积极研发节能的新技术，提高能源利用效率.， 耗散与能量守恒是否矛盾，为什么？ :[典例2]关于能源的利用和节约，下列说法正 (2)如图乙、丙所示，太阳能、风能、地热能、海洋 确的是 () 能等是新能源，积极开发利用新能源是实现我： A.根据能量守恒定律知，能源的利用率应该 是100% 国经济、社会可持续发展的必然选择.能量是守！ B.由于能量既不会凭空产生，也不会凭空消失， 恒的，为什么还要节约能源？ 总是守恒的，所以节约能源的意义不大 C.节约能源只要提高节能意识就行，与科学进 步无关 D.在能源的利用中，总会有一部分能源未被利 丙 用而损失掉 [听课记录] 针对训练 3.(多选)关于能源的利用，下列说法正确的是() A.由于我国煤和石油的储量无限，所以太阳能 和核能的开发在我国根本没有必要 B.能源的利用过程，实质是能量的转化或转移 探究归纳 过程 1.人类与能源的关系 C.现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和 天然气 (1)有利方面：能源的利用给人类的生活带来了 D.煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太 极大的改善，人类社会每一次重大的经济飞跃： 阳能 和生产革命，都与新的能源和动力机械的利用4.为缓解电力紧张的状况，某省正在加大核电站 密切相关，能源消耗的多少已经成为一个国家： 的建设.下列说法错误的是 ( 和地区经济发展水平的重要标志 A.核电站将核能最终转化为电能 (2)不利方面：能源的大量使用会给环境带来极： B.核反应堆中发生的是不可控制的核裂变 大的破坏，如大气污染、温室效应、酸雨等，对人 C.核能发电使用的燃料是天然气 类造成很大的危害， D.核电站利用的核能属于可再生能源 109 物理必修第三册 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.市面上出售一种装有太 太阳能电池板5.如图所示是一种太阳能草坪 阳能电扇的帽子（如图 小电动机 节能灯，太阳能电池板供一只 所示).在阳光的照射 “10V9W”的电子节能灯工 下，小电扇快速转动，能 作，若太阳能电池板接收太阳 给炎热的夏季带来一丝凉爽.该装置的能量转 能的有效面积为0.3m2,平均 化情况是 ( 1小时得到的太阳辐射能为 A.太阳能→电能→机械能 4×105J,太阳光平均一天按8小时计算，恰好 B.太阳能→机械能→电能 可以供电子节能灯工作10小时.问：（结果保留 C.电能→太阳能→机械能 整数) D.机械能→太阳能→电能 (1)太阳能节能灯的能量是如何转化的？ 2.下列现象属于能量耗散的是 (2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功 A.利用水流能发电产生电能 率大约是多少？ B.电能在灯泡中变成光能 (3)太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是 C.电池的化学能变成电能 多少？ D.火炉把屋子烤暖 3.针对图中工厂烟囱向空中 排放大量废气的现象，下 列说法错误的是() A.排放废气不仅浪费能 源，而且严重违反能量守恒定律 B.排放废气引起能量的耗散，但并没有违反能 量守恒定律 C.当前存在着环境恶化和能源短缺问题，所以 必须加强废气排放等污染治理 D.能量守恒定律揭示出了各种自然现象之间 的相互联系与转化 4.如图是城市照明中常使用 的“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.下列解 释合理的是 ( A.光电池板是将电能转化为光能 B.照明灯是将内能转化为电能 C.小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能 D.蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能 温馨提示 请做课时分层检测（十九） 110