高中物理单元测试——第6章能源与可持续发展（较难版01）

高中物理单元测试 —— 第6章 能源与可持续发展（较难版01）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）下列家用电器中把电能主要转化为内能的是 A． B． C． D． 2．（本题4分）能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，以下现象、规律不能体现能量守恒定律的是（　　） A．行驶的汽车 B．牛顿第三定律 C．神舟飞船返回地面 D．机械能守恒定律 3．（本题4分）已知型号为“Φ25mm”的消防水枪出水口横截面积，在额定工作压力下理想出水速度，水的密度，忽略所有能量损耗，该水枪出水功率为（　　） A．0.625kW B．31.25kW C．62.5kW D．125kW 4．（本题4分）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 5．（本题4分）下列对能量守恒定律的认识正确的是（    ） A．在自然界中，能量的总量保持不变 B．化石能源是凭空产生的 C．一块石头从天山上滚下后静止，说明能量会凭空消失 D．塔里木河的水能是取之不尽，用之不竭的 6．（本题4分）风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风的动能转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱，发电机等。如图所示。风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积，设空气密度为，气流速度为，风轮机叶片长度为。已知风力发电机的输出电功率与成正比（为单位时间内流向风轮机的最大风能）。某风力发电机的风速时能够输出电功率。我国某地区风速不低于的时间每年约为5000小时。则（　　） A．单位时间内通过叶片转动圆面的空气质量 B．若仅风速减小为原来的，发电的功率将减小为原来的 C．单位时间内流向风轮机的最大风能为 D．这台风力发电机在该地区的最小年发电量是。 二、多选题 7．（本题6分）秋千是人们都喜欢的健身娱乐活动。会荡秋千的人，不用别人帮助推，就能越荡越高，而不会荡秋千的人则始终荡不起来。对能独自把秋千越荡越高的现象，下列说法正确的是（　　） A．通过人做功，系统的机械能不断增加 B．只存在动能和重力势能的相互转化 C．系统没有外力做功，机械能守恒 D．从高处荡下时身体应迅速下蹲，从最低点向上摆起时，身体应迅速直立起来 8．（本题6分）下列说法中正确的是（　　） A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 B．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的 C．能量耗散表明，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．能源的利用受能量耗散的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的 9．（本题6分）如图，是位于我国甘肃敦煌的超大型熔盐塔式光热发电站，有超过1.2万面、总面积达到140多万平方米的定日镜围绕在吸热塔周围，将太阳能集中到中心的熔盐塔加热熔盐。晚上无阳光照射时，熔盐继续放热保证24h不间断地发电。日照时定日镜所接受的太阳能功率平均每平方米约为1.4kW，此电站全年日照时数约3000h，年发电量高达。下列说法正确的是（　　） A．该发电站发电功率可以达到千兆瓦级别 B．该发电站光能转化为电能的效率约为7% C．熔盐的储能大小仅由熔盐升高的温度和比热容两个因素决定 D．若新能源汽车1kW·h行驶7km，则该电站年发电能使新能源汽车行驶 10．（本题6分）下列关于能量转化的说法中，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 B．各种形式的能量在转化时，总能量是不变的 C．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 D．各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的 11．（本题6分）如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态。小物块的质量为m，从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。在上述过程中（　　） A．弹簧的最大弹力为μmg B．物块克服摩擦力做的功为2μmgs C．弹簧的最大弹性势能为μmgs D．物块在A点的初速度为 12．（本题6分）某风力发电机的叶片转动时可形成半径为r的圆面，风向与叶片转动形成的圆面垂直，这个风力发电机能将通过此圆面的空气动能转化为电能。已知空气的密度为，风速为v0，转化效率为，下列说法正确的是（   ） A．风能是不可再生能源 B．风能向电能的转化是通过非静电力做功实现的 C．此发电机每秒产生的电能为 D．若风速变为原来的 2 倍，则此发电机发电的功率变为原来的 4 倍 三、填空题 13．（本题6分）一质量为2kg的物体沿倾角为300的斜面从底端以初速度3m/s沿斜面向上滑去，滑至最高点后又返回，返回到底端时速度是1m/s，取重力加速度g=10m/s2，则物体上滑的最大高度为________m；物体与斜面间的摩擦因数μ为________，上升过程产生的内能为________J；返回低端瞬间的热功率为________W． 14．（本题6分）如图为水力发电的示意图，一台发电机能提供6.4×106W的电功率．假定水轮机和发电机的效率都是80%，则从上游冲下来的水每秒钟提供给水轮机______J的能量．若上、下游水面落差为24.8m，且上游水的流速为2m/s，则每秒钟需要______kg质量的水通过水轮机，才能产生这样的电功率．（g=10m/s2） 四、解答题 15．（本题12分）如图所示，可视为质点的货物从A点由静止沿斜面滑下，最终停在水平面上的C点，斜面与水平面在B点平滑连接。已知A点距水平面的高度为8m，斜面AB长为10m，水平面上B、C的间距为8m，货物从A点运动到C点所花费的时间为，重力加速度。 （1）求货物与斜面间的动摩擦因数和货物与水平地面间的动摩擦因数； （2）若斜面可伸缩，A点与水平面的高度差降至，但A、C两点间的水平距离不变，仍使货物最终停在C点，求需将B点向右移动的距离。 16．（本题16分）“深坑打夯机”的工作示意图如图所示。首先，电动机带动两个摩擦轮匀速转动，将夯杆从深坑提起；当夯杆的下端刚到达坑口时，两个摩擦轮将夯杆松开；夯杆在自身重力的作用下，落回坑底；这样周而复始地进行，就可以达到将坑底夯实的目的。已知两摩擦轮边缘的线速度，对夯杆的压力均为，与夯杆的动摩擦因数，夯杆的质量，坑深，重力加速度，不计夯实坑底引起的深度变化，试计算： (1)夯杆向上加速运动过程中的加速度大小； (2)每个打夯周期中，夯杆到达最高点的时间； (3)每个打夯周期中，因带动夯杆向上运动，电动机多消耗的电能。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第6章 能源与可持续发展 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）下列家用电器中把电能主要转化为内能的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】电风扇、洗衣机、吸尘器都是将电能转化为机械能，电饭锅是将电能转化为内能，故B正确，ACD错误； 故选B。 2．（本题4分）能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，以下现象、规律不能体现能量守恒定律的是（　　） A．行驶的汽车 B．牛顿第三定律 C．神舟飞船返回地面 D．机械能守恒定律 【答案】B 【详解】能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只会从一种能量转化为另一种能量，或者从一个物体转移到另一个物体上，在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变。能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，生产生活、自然现象无一例外都遵守能量守恒定律，如行驶的汽车、神舟飞船返回地面等，机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊情况，而牛顿第三定律描述的是作用力与反作用力间的关系，它不能体现出能量守恒定律。 故选B。 3．（本题4分）已知型号为“Φ25mm”的消防水枪出水口横截面积，在额定工作压力下理想出水速度，水的密度，忽略所有能量损耗，该水枪出水功率为（　　） A．0.625kW B．31.25kW C．62.5kW D．125kW 【答案】B 【详解】经时间内流出水的质量 则时间内的水获得的动能为 根据能量守恒有 联立解得 代入数据解得 故选B。 4．（本题4分）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。 5．（本题4分）下列对能量守恒定律的认识正确的是（    ） A．在自然界中，能量的总量保持不变 B．化石能源是凭空产生的 C．一块石头从天山上滚下后静止，说明能量会凭空消失 D．塔里木河的水能是取之不尽，用之不竭的 【答案】A 【详解】由能量守恒定律可知，能量不会凭空消失也不会凭空产生，能量只会从一个物体转移到另一个物体，在自然界中，能量的总量保持不变。 故选A。 6．（本题4分）风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风的动能转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱，发电机等。如图所示。风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积，设空气密度为，气流速度为，风轮机叶片长度为。已知风力发电机的输出电功率与成正比（为单位时间内流向风轮机的最大风能）。某风力发电机的风速时能够输出电功率。我国某地区风速不低于的时间每年约为5000小时。则（　　） A．单位时间内通过叶片转动圆面的空气质量 B．若仅风速减小为原来的，发电的功率将减小为原来的 C．单位时间内流向风轮机的最大风能为 D．这台风力发电机在该地区的最小年发电量是。 【答案】C 【详解】A．单位时间内通过叶片转动圆面的空气质量，A错误； BC．单位时间内流向风轮机的最大风能，则发电功率 可知若仅风速减小为原来的，发电的功率将减小为原来的，B错误，C正确； D．风力发电机的风速时能够输出电功率 可知 则当风速时能够输出电功率 这台风力发电机在该地区的最小年发电量是，D错误。 故选C。 二、多选题 7．（本题6分）秋千是人们都喜欢的健身娱乐活动。会荡秋千的人，不用别人帮助推，就能越荡越高，而不会荡秋千的人则始终荡不起来。对能独自把秋千越荡越高的现象，下列说法正确的是（　　） A．通过人做功，系统的机械能不断增加 B．只存在动能和重力势能的相互转化 C．系统没有外力做功，机械能守恒 D．从高处荡下时身体应迅速下蹲，从最低点向上摆起时，身体应迅速直立起来 【答案】AD 【详解】AD．从高处荡下时身体应迅速下蹲，此过程降低重心，将更多的重力势能转化为动能，获得更大的速度，从最低点向上摆起时，身体迅速直立起来，此过程人克服重力做功，升高重心，获得更大的重力势能，系统的机械能不断增加，这样秋千才能越荡越高，AD正确。 BC.从最低点向上摆起时，身体迅速直立起来，重心升高，此过程人克服重力做功，系统的机械能不断增加，人克服重力做功的过程中，将自身的化学能转化为机械能，BC错误。 故选AD。 8．（本题6分）下列说法中正确的是（　　） A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 B．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的 C．能量耗散表明，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．能源的利用受能量耗散的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的 【答案】ACD 【详解】能量既不会消灭也不会创生，它只会从一种形式转化成另一种形式或者从一个物体转移到另一个物体，在能的转化或转移的过程中，能的总量保持不变。 A．根据能量守恒定律可知某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，故A正确； BCD．能量的转化和转移都是具有方向性的，不能反过来转化，能量虽然符合能量的转化和守恒定律，但其在转化过程中是有方向的，所以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；能源的利用受能量耗散的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，故B错误，CD正确。 故选ACD。 9．（本题6分）如图，是位于我国甘肃敦煌的超大型熔盐塔式光热发电站，有超过1.2万面、总面积达到140多万平方米的定日镜围绕在吸热塔周围，将太阳能集中到中心的熔盐塔加热熔盐。晚上无阳光照射时，熔盐继续放热保证24h不间断地发电。日照时定日镜所接受的太阳能功率平均每平方米约为1.4kW，此电站全年日照时数约3000h，年发电量高达。下列说法正确的是（　　） A．该发电站发电功率可以达到千兆瓦级别 B．该发电站光能转化为电能的效率约为7% C．熔盐的储能大小仅由熔盐升高的温度和比热容两个因素决定 D．若新能源汽车1kW·h行驶7km，则该电站年发电能使新能源汽车行驶 【答案】BD 【详解】A．该发电站发电功率 达不到千兆瓦级别，故A错误； B．每平方米发电功率 该发电站光能转化为电能的效率约为，故B正确； C．熔盐的储能大小还与质量等因素有关，故C错误； D．该电站年发电能使新能源汽车行驶，故D正确。 故选BD。 10．（本题6分）下列关于能量转化的说法中，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 B．各种形式的能量在转化时，总能量是不变的 C．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 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】ABC 【详解】ABC．根据能量守恒定律可知，不论在能量的转化还是在能量的转移过程中，能量的总量都是不变的，由能量耗散可知，在能量转化的过程中，有一部分能量转化为周围环境的内能，而我们无法把这部分内能收集起来重新利用，这表明，在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但是在品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的，而自然界的能量仍是守恒的，故ABC正确； D．各种能量不论在转化时或不转化时均是守恒的，故D错误； 故选ABC。 11．（本题6分）如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态。小物块的质量为m，从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。在上述过程中（　　） A．弹簧的最大弹力为μmg B．物块克服摩擦力做的功为2μmgs C．弹簧的最大弹性势能为μmgs D．物块在A点的初速度为 【答案】BC 【详解】A．由于运动到A点恰好静止，所以小物块向右运动时先加速运动再减速运动，小物块加速运动时弹簧弹力大于滑动摩擦力，A错误； B．物块从开始运动至最后回到A点过程中，由功的定义可得，物块克服摩擦力做功为2μmgs，B正确； C．自物块从最左侧运动至A点过程，由能量守恒定律可知Ep=μmgs，C正确； D．设物块在A点的初速度为v0，整个过程应用动能定理 解得，D错误。 故选BC。 12．（本题6分）某风力发电机的叶片转动时可形成半径为r的圆面，风向与叶片转动形成的圆面垂直，这个风力发电机能将通过此圆面的空气动能转化为电能。已知空气的密度为，风速为v0，转化效率为，下列说法正确的是（   ） A．风能是不可再生能源 B．风能向电能的转化是通过非静电力做功实现的 C．此发电机每秒产生的电能为 D．若风速变为原来的 2 倍，则此发电机发电的功率变为原来的 4 倍 【答案】BC 【详解】A． 风能是可再生能源，故A错误； B． 风能向电能的转化是通过非静电力做功实现的，故B正确； C． 时间内吹到叶片上的空气质量 对应的动能，此发电机每秒产生的电能，故C正确； D． 发电机的功率，可知若风速变为原来的2倍，则此发电机发电的功率变为原来的8倍，故D错误。 故选BC。 三、填空题 13．（本题6分）一质量为2kg的物体沿倾角为300的斜面从底端以初速度3m/s沿斜面向上滑去，滑至最高点后又返回，返回到底端时速度是1m/s，取重力加速度g=10m/s2，则物体上滑的最大高度为________m；物体与斜面间的摩擦因数μ为________，上升过程产生的内能为________J；返回低端瞬间的热功率为________W． 【答案】 0.25 4 8 【详解】上升高度h与斜面距离s满足：s= =2h① 由动能定理， 上升过程mgh+f×s= ② 下滑过程mgh−f×s= ③ 由①②③联立可知h=0.25m； 摩擦力f=μmgcos30∘， 由此可求得动摩擦因数为μ=； 整个过程产生的内能Q=-=8J，所以上升过程产生的内能为4J； 返回低端瞬间的热功率为P=fv2=8w. 【点睛】分上下两个过程进行分析，上升过程重力和摩擦力做负功，下降过程重力做正功，摩擦力做负功，由动能定理即可求解上升的高度；进而求出摩擦系数和摩擦力的大小；整个过程产生的内能等于初、末状态减小的动能，上升过程和下滑过程产生的内能相等；返回低端瞬间的热功率等于摩擦力做功的功率． 14．（本题6分）如图为水力发电的示意图，一台发电机能提供6.4×106W的电功率．假定水轮机和发电机的效率都是80%，则从上游冲下来的水每秒钟提供给水轮机______J的能量．若上、下游水面落差为24.8m，且上游水的流速为2m/s，则每秒钟需要______kg质量的水通过水轮机，才能产生这样的电功率．（g=10m/s2） 【答案】 ； 【分析】根据题意，从上游冲下来的水每秒钟提供给水轮机的能量满足：；提供给水轮机的能量来自水的重力势能和动能. 【详解】从上游冲下来的水每秒钟提供给水轮机的能量： 根据，即， 解得m=4.0×104 kg. 【点睛】求能量的转化效率时，要确定有效利用的能量和总能量． 四、解答题 15．（本题12分）如图所示，可视为质点的货物从A点由静止沿斜面滑下，最终停在水平面上的C点，斜面与水平面在B点平滑连接。已知A点距水平面的高度为8m，斜面AB长为10m，水平面上B、C的间距为8m，货物从A点运动到C点所花费的时间为，重力加速度。 （1）求货物与斜面间的动摩擦因数和货物与水平地面间的动摩擦因数； （2）若斜面可伸缩，A点与水平面的高度差降至，但A、C两点间的水平距离不变，仍使货物最终停在C点，求需将B点向右移动的距离。 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）分析过程可知货物从A点到B点由0开始加速，从B点到C点减速至0，其运动过程可等效为在一条直线上的运动，如图所示 可得 解得 设斜面AB与水平面的夹角为，则 货物从A点到B点有 货物从B点到C点有 解得 ， （2）设AB移动后与地面的夹角变为，B点向右移动，AB长度变为，对整个过程由能量守恒定律 解得 16．（本题16分）“深坑打夯机”的工作示意图如图所示。首先，电动机带动两个摩擦轮匀速转动，将夯杆从深坑提起；当夯杆的下端刚到达坑口时，两个摩擦轮将夯杆松开；夯杆在自身重力的作用下，落回坑底；这样周而复始地进行，就可以达到将坑底夯实的目的。已知两摩擦轮边缘的线速度，对夯杆的压力均为，与夯杆的动摩擦因数，夯杆的质量，坑深，重力加速度，不计夯实坑底引起的深度变化，试计算： (1)夯杆向上加速运动过程中的加速度大小； (2)每个打夯周期中，夯杆到达最高点的时间； (3)每个打夯周期中，因带动夯杆向上运动，电动机多消耗的电能。 【答案】(1) (2)3s (3) 【详解】（1）单轮与杆间摩擦力大小 摩擦轮带夯杆向上加速 联立解得 （2）加速上升阶段 加速段位移 摩擦轮带夯杆匀速上升位移 匀速上升时间 摩擦轮将夯杆松开竖直上抛运动 夯杆到达最高点的时间 联立解得 （3）摩擦轮在加速阶段的位移 则克服摩擦力产生的热量 夯杆竖直上抛运动的高度满足 夯杆机械能增加量 电动机多消耗的电能 联立解得 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $