第四章 能源与可持续发展（单元分层自测·基础通关卷）物理教科版必修第三册

**基本信息** 本卷为教科版必修三物理第四章“能源与可持续发展”单元自测，以白鹤滩水电站、风光互补照明等社会热点与科技应用为情境，覆盖能源分类、能量转化等核心知识，注重物理观念建构与科学态度培养，适配单元复习巩固。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单项选择|7/28|能源分类、能量转化|结合白鹤滩水电站考查可再生能源（第2题），体现物理观念| |多项选择|3/18|能量守恒、能量耗散|关注能源可持续性（第8题能量耗散与节约能源），渗透科学态度| |填空|2/15|可持续发展内涵|直接考查核心概念（第11题发展与环境平衡），强化基础认知| |计算|3/39|风力发电功率、抽水效率|结合实际工程（第14题风力发电机动能计算），需科学推理与模型建构，提升科学思维|

教科版必修三物理单元自测 第四章 能源与可持续发展 建议用时：75分钟，满分：100分 1、 单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。 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 2.2022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% 3.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 4.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 5．关于能源的开发和应用，下列说法中正确的是（　　） A．能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程 B．电能的转换效率明显低于其他能源 C．在广大的农村推广沼气前景广阔、意义重大，既变废为宝，减少污染，又大量节约能源 D．核能发电的优点是低成本、零污染 6．关于能源，下列说法正确的是（　　） A．攀枝花煤炭资源是无限的 B．能量是守恒的 C．能源的利用是没有代价的 D．四川风能资源丰富，风能是不可再生能源 7.屏幕上有一面积较小的圆形光能接收器，离光能接收器正上方距离为d处有功率恒定的点光源S，光能接收器接收到的光能功率为P。现在离接收器上方垂直距离为2d处增加一个与屏幕平行的足够大平面镜，不考虑光经平面镜反射及传输时的能量损失。放上平面镜后，接收器接收到的光能功率为（　　） A． B． C． D． 2、 多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8.(2026·湖南省·同步练习)下列关于能源的说法正确的是() A.石油、天然气都属于新能源 B.能量耗散不遵循能量守恒定律 C.能量耗散会导致能量品质的降低 D.为了可持续发展，必须节约能源 9.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 10.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 三、填空：本题共2小题，共15分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上或按题目要求作答。 11.（6分）可持续发展 （1）可持续发展的核心：追求发展与______、______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______； ②发展______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______能源． 12.(9分)指出下列物理过程中能量转化的情况： （1）一块泥巴砸在并粘在地上，是　 　 能转化为　 　 能； （2）燃料在气缸内燃烧，气缸内气体推动活塞做功，是　 　 能转化为　 　 能； （3）给盛水的容器内的电阻丝通电，水温升高，是　 　 能转化为　 　 能． 四、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13.（10分）汽车是常见的交通工具。它在给人们带来交通便利的同时，也带来了环境污染、交通安全等一些社会问题。现请运用所学的物理知识解决下列问题： （1）汽车里的燃料燃烧排放的尾气既污染环境，又会引起热岛效应。请你设想可以采用哪些新型能源来解决这个问题并说出它的优点。（要求写出一种） （2）为了减少交通安全事故发生，可能采用哪些有效措施？请提出设想和建议（要求写出两条） 14.（13分）（(2026·浙江省·同步练习)某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为的圆面。某时间内该地区的风速，风向恰好跟叶片转动形成的圆面垂直，已知空气的密度，若该风力发电机能将此圆内的空气动能转化为电能。取，求： 单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积； 单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能； 此风力发电机发电的功率。 15.（16分）（四川省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，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20m，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380V，此时输入电动机的电功率为19kW，电动机的内阻为0.4。已知水的密度为1×103kg/m3，重力加速度取10m/s2。求： （1）电动机内阻消耗的热功率； （2）将蓄水池蓄入864m3的水需要的时间（不计进、出水口的水流速度）。 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 教科版必修三物理单元自测 第四章 能源与可持续发展 建议用时：75分钟，满分：100分 1、 单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。 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。 2.2022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。 3.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。 4.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。 5．关于能源的开发和应用，下列说法中正确的是（　　） A．能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程 B．电能的转换效率明显低于其他能源 C．在广大的农村推广沼气前景广阔、意义重大，既变废为宝，减少污染，又大量节约能源 D．核能发电的优点是低成本、零污染 【答案】C 【详解】A．能源应用过程并不单纯是将内能转化为机械能的过程，各种转化形式均可为人类服务，故A错误； B．目前人类主要利用电能的原因就是电能的转换效率明显高于其他能源，故B错误； C．在广大农村推广沼气对改善农村环境、节约能源意义重大，功在当代，利在千秋，故C正确； D．核能发电会产生放射性核废料，如果处理不当会造成重大的核污染事故，故D错误。 故选C。 6．关于能源，下列说法正确的是（　　） A．攀枝花煤炭资源是无限的 B．能量是守恒的 C．能源的利用是没有代价的 D．四川风能资源丰富，风能是不可再生能源 【答案】B 【详解】A．煤炭资源是有限的，选项A错误； B．能量是守恒的，选项B正确； C．能源的利用是有代价的，选项C错误； D．风能是可再生能源，选项D错误。 故选B。 7.屏幕上有一面积较小的圆形光能接收器，离光能接收器正上方距离为d处有功率恒定的点光源S，光能接收器接收到的光能功率为P。现在离接收器上方垂直距离为2d处增加一个与屏幕平行的足够大平面镜，不考虑光经平面镜反射及传输时的能量损失。放上平面镜后，接收器接收到的光能功率为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解答】解：由接收器接收到的光能功率与辐射光能的关系，可知光源辐射光能的功率满足：； 由平面镜成像特点，可知反射导致的，在接收器位置的光能功率满足：； 两种光传输到接收器位置的，两个功率之和，即为接收器接收到的光能功率，即接收器接收到的光能功率为：P接＝P+P2，解得：，故ABC错误，D正确。 故选：D。 2、 多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8.(2026·湖南省·同步练习)下列关于能源的说法正确的是() A.石油、天然气都属于新能源 B.能量耗散不遵循能量守恒定律 C.能量耗散会导致能量品质的降低 D.为了可持续发展，必须节约能源 【答案】CD 【解析】石油、天然气属于常规能源，A错误；能量耗散同样遵循能量守恒定律，但能量耗散导致能量品质降低，B错误、C正确；因可用能源正在减少，故为了可持续发展，必须节约能源，D正确． 9.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。 10.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。 三、填空：本题共2小题，共15分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上或按题目要求作答。 11.（6分）可持续发展 （1）可持续发展的核心：追求发展与______、______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______； ②发展______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______能源． 【答案】 资源 环境 节约能源 可再生 清洁 【解析】见答案 12.(9分)指出下列物理过程中能量转化的情况： （1）一块泥巴砸在并粘在地上，是　 　 能转化为　 　 能； （2）燃料在气缸内燃烧，气缸内气体推动活塞做功，是　 　 能转化为　 　 能； （3）给盛水的容器内的电阻丝通电，水温升高，是　 　 能转化为　 　 能． 【答案】：（1）动；内；（2）内；机械能；（3）电；内 【解析】（1）一块泥巴砸在并粘在地上，是动能转化为内能； （2）燃料在气缸内燃烧，气缸内气体推动活塞做功，气体的膨胀做功是将内能转化为机械能； （3）给盛水的容器内的电阻丝通电，水温升高，是电能转化为内能． 四、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13.（10分）汽车是常见的交通工具。它在给人们带来交通便利的同时，也带来了环境污染、交通安全等一些社会问题。现请运用所学的物理知识解决下列问题： （1）汽车里的燃料燃烧排放的尾气既污染环境，又会引起热岛效应。请你设想可以采用哪些新型能源来解决这个问题并说出它的优点。（要求写出一种） （2）为了减少交通安全事故发生，可能采用哪些有效措施？请提出设想和建议（要求写出两条） 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）可以用太阳能，优点是卫生、节能、不会排放尾气等。 可以用蓄电池，优点是不会排放尾气等。 可以用液化气，优点是排出尾气少等。 （2）汽车司机和乘客要系上安全带，不要超速行驶，避免由于惯性造成的伤害； 行人要遵守交通规则； 设计感应装置，遇到障碍物自动减速或者刹车。 14.（13分）（(2026·浙江省·同步练习)某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为的圆面。某时间内该地区的风速，风向恰好跟叶片转动形成的圆面垂直，已知空气的密度，若该风力发电机能将此圆内的空气动能转化为电能。取，求： 单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积； 单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能； 此风力发电机发电的功率。 【答案】每秒冲击风车车叶的气体体积为 这些气流的质量气流的动能 每秒风的动能转化为的电能则此风力发电机发电的功率为 15.（16分）（四川省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，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20m，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380V，此时输入电动机的电功率为19kW，电动机的内阻为0.4。已知水的密度为1×103kg/m3，重力加速度取10m/s2。求： （1）电动机内阻消耗的热功率； （2）将蓄水池蓄入864m3的水需要的时间（不计进、出水口的水流速度）。 【答案】（1）1×103W；（2）2×104s 【解析】(1)设电动机的电流为I，则 设电动机内阻上消耗的热功率为，则 (2)设蓄水总质量为，所用抽水时间为，已知抽水高度为，容积为，水的密度为，则 设质量为的河水增加的重力势能为，则 设电动机的输出功率为，则 根据能量守恒定律得 代入数据解得 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $