12.4 能源与可持续发展 课时训练 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 高中物理“能源与可持续发展”同步练，通过基础单选、提升多选、综合问答计算三层设计，覆盖能量转化、耗散及能源利用等核心知识点，强化能量观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层（单选1-6）|能量转化、能源分类等基本概念|以太阳能电扇、低碳生活等情境考查能量观念| |提升层（多选7-10）|能量耗散、热力学第二定律|通过多选辨析能量转化方向性，培养科学推理| |综合层（问答11-12）|能量转化过程分析、实际问题计算|结合撑竿跳能量转化、抽水机功率计算，提升综合应用能力|

第4节 能源与可持续发展 课时训练 一、选择题: 1.市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽。该装置的能量转化情况是(　　) A.太阳能→电能→机械能 B.太阳能→机械能→电能 C.电能→太阳能→机械能 D.机械能→太阳能→电能 2.与热现象有关的过程中不可避免地出现能量的耗散现象。所谓能量的耗散是指在能量转化的过程中无法把耗散的能量重新收集、重新加以利用。下列关于能量的耗散的说法中正确的是(　　) A.能量的耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了 B.能量的耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性 C.能量的耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了 D.能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量转化的宏观过程可以有任意的方向性 3.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能源。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，所以要节约能源 C.人类应多开发与利用太阳能、风能等新能源 D.能量的耗散说明自然界的能量正在不断减少 4.关于能量和能源，下列说法正确的是(　　) A.由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源 B.在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少 C.能量的耗散说明能量在转化过程中没有方向性 D.人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造 5.关于能源和能量，下列说法中正确的是(　　) A.自然界的能量是守恒的，所以地球上能源永不枯竭 B.能源的利用过程中有能量的耗散，这表明自然界的能量是不守恒的 C.能量的耗散说明能量在转化过程中没有方向性 D.在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了 6.低碳生活是一种绿色又环保的新型生活方式，日常生活中注意节电、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.能量的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 7.(多选)下列过程中，可能实现的是(　　) A.水的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.在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 8.(多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明了(　　) A.热量能自发地从低温物体传到高温物体 B.在一定条件下，热量可以从低温物体传到高温物体 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 9.(多选)下列哪些现象属于能量的耗散(　　) A.利用水能发电转变成电能 B.电能通过电灯中的电阻丝放出热量和光能 C.电池的化学能转变成电能 D.火炉把房间的温度升高 10.(多选)下列关于能量的耗散的说法正确的是(　　) A.能量的耗散使能量的总量减少，违背了能量守恒定律 B.能量的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.能量的耗散导致能量品质的降低 二、问答与计算题: 11.如图所示为某运动员撑竿跳时的四个阶段，请根据你所学过的知识分析这四个阶段中的能量转化情况。 12.四川省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，四川省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。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)。 参考答案： 1.答案　A解析　帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作，小电扇工作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能，故选A。 2.答案　C解析　能量的耗散过程中，能量向品质低的大气内能转变，但是总的能量是守恒的，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，但有方向性，故A、B错误，C正确；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的方向性，机械能可以自发地转化为内能，但内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，故D错误。 3.答案　C解析　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，故A错误；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；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，故C正确；能量虽然守恒，但有些能量使用以后不可能再被利用，所以要节约能源，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。 4.答案　B解析　自然界的能量守恒，但能源需要节约，故A错误；在利用与节约能源的过程中，能量在数量上并没有减少，故B正确；能量的耗散说明能量在转化过程中具有方向性，故C错误；人类在不断地开发和利用新能源，但能量不能被创造，也不会消失，故D错误。 5.答案　D解析　自然界的能量虽然是守恒的，但是利用过程中有能量的耗散，能源被利用后不能被重复使用，所以地球上能被利用的能源并不是永不枯竭的，故A错误； 能源的利用过程中有能量的耗散，但是自然界的能量是守恒的，故B错误；能量的耗散说明能量在转化过程中具有方向性，故C错误； 在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，故D正确。 6.答案　D解析　在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但可利用的品质越来越差，故仍需节约能源，故A错误；能量的耗散表明自然界的能量在转化的过程中可利用的品质越来越差，但总量不会减小，故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。 7.答案　BC解析　根据能量转化和转移的方向性可知，物体温度下降释放的内能不可能在不引起其他变化的情况下完全转化为机械能，因此选项A、D是错误的，而选项B、C都是可能实现的过程。 8.答案　BD解析　一切与热现象有关的自发过程都有方向性，如热传导，热量总是由高温物体自发地传向低温物体；在一定条件下，热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体传向高温物体。故本题答案为B、D。 9.答案　BD解析　水力发电、化学能转变成电能，电能可以利用，不属于能量的耗散，可再进一步利用，直到都转变成不可回收的内能，就是能量的耗散了，故B、D正确。 10.答案　BCD解析　能量的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，D正确；耗散的内能很难再被利用，选项B正确；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。 11.解析　运动员在助跑阶段，身体中的化学能转化为运动员和杆的动能；撑竿起跳过程中，开始时运动员的动能和身体中的化学能转化为运动员的重力势能和杆的弹性势能；然后杆的弹性势能转化为运动员的重力势能，使运动员上升到横杆以上的高度；越过横杆后，运动员的重力势能转化为动能。 12.答案　(1)1 kW　(2)2×104 s 解析　(1)设电动机的电功率为P，由P＝UI得 I＝＝＝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＝1 kW。 (2)设蓄水总质量为M，所用蓄水时间为t。 已知抽水高度为h＝20 m，容积为V＝864 m3，水的密度为ρ＝1×103 kg/m3，则M＝ρV＝1×103×864 kg＝8.64×105 kg 设质量为M的河水增加的重力势能为ΔEp，则 ΔEp＝Mgh＝1.728×108 J 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 代入数据解得将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间t＝2×104 s。 学科网（北京）股份有限公司 $