高中物理单元测试——第6章能源与可持续发展（较难版02）

高中物理单元测试 —— 第6章 能源与可持续发展（较难版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）“绿色、环保、低碳”是当今世界的环保标语，“低碳”要求我们节约及高效利用能源。关于能源与能量，下列说法正确的是（　　） A．能量被使用后就消失了，所以要节约能源 B．自然界中石油、煤炭等能源可供人类永久使用 C．人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源 D．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创造 【答案】C 【详解】A．根据能量守恒定律，能量不能被创造或消灭，只能转化形式；使用后可能散失而难以利用，但不会消失，故A错误； B．石油、煤炭属于不可再生能源，储量有限，无法永久使用，故B错误； C．风能、太阳能等新型能源可再生、无污染，符合“绿色、环保、低碳”理念，应多开发和利用，故C正确； D．能量守恒定律表明能量不能被创造，开发和利用新能源仅是转化或利用现有能量形式，故D错误。 故选C。 2．（本题4分）如图为某广告宣传的“反重力时光沙漏”，据其介绍，一旦打开灯光电源，会看到水滴在空中静止。在产品使用者的评价中有下列信息：“水滴真的不动了，太神奇了！”“灯光闪得我受不了！”……根据以上现象及提供的信息分析，下列说法中正确的是（    ） A．违反了能量守恒定律，此现象不可能属实 B．违反了万有引力定律，此现象不可能属实 C．这是由灯光频闪频率造成的，此现象属实 D．这是由眼睛眨眼频率造成的，此现象属实 【答案】C 【详解】水滴做自由落体运动，如果灯光频闪的时间间隔恰好等于相邻的两个水滴下落的时间间隔或相邻两个水滴下落的时间间隔的整数倍，这样看到的水滴的位置就会固定不动，从而出现“水滴静止”的效果。 故选C。 3．（本题4分）泰山景区的机器狗驮着重物在陡峭山路上“健步如飞”，从山脚的红门到山顶的路程约为10公里，机器狗仅用了两个小时，比普通人登山所用时间缩短了一半，如图所示在搬运重物过程中（　　） A．游客在研究机器狗的爬山路线时，可以将它视为质点 B．以机器狗为参考系，重物是运动的 C．机器狗的平均速度大小约为5km/h D．机器狗消耗的电能全部转化为机器狗和货物的机械能 【答案】A 【详解】A．游客在研究机器狗的爬山路线时，不需要考虑机器狗的姿势和动作，可以将它视为质点，A正确； B．以机器狗为参考系，重物是静止的，B错误； C．由 得，即机器狗的平均速率为，C错误； D．机器狗消耗的电能一部分转化为机器狗和货物的机械能，还有电路产生的焦耳热，克服阻力做功等，D错误。 故选A。 4．（本题4分）如图是一种新型“风光互补”节能路灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板，“腰挎”节能灯。下列说法正确的是（    ） A．节能路灯利用的风能属于不可再生能源 B．小风扇利用风力发电，将电能转化为机械能 C．太阳能电池板是将光能转化为电能 D．太阳能电池板只能白天工作，风力发电机只能夜间工作 【答案】C 【详解】A．风能是可再生资源，故A错误； B．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能，故B错误； C．太阳能电池板是将光能转化为电能，故C正确； D．风力发电机既可以在白天工作也可以在夜间工作，故D错误。 故选C。 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）塔拉滩曾是青海风沙危害最严重的地区之一。如今建成了全球装机容量最大的光伏发电园区，也是全球重要的清洁能源基地，其总装机功率为，年发电量可达180亿千瓦时。园区内光伏占地约609平方公里，该园区所在区域太阳辐照峰值功率约为，其中标准煤的热量值为 ，标准煤的二氧化碳排放约，则（     ） A．该电站的年均满负载发电小时数约为3000小时 B．该电站的年发电量峰值，与燃烧2.16万吨标准煤所释放的热量相当 C．该电站每年可减少二氧化碳排放约1500万吨 D．该电站将光能转化为电能的平均效率约为25.8% 【答案】C 【详解】总装机功率，年发电量，园区占地，太阳能功率密度，煤热值，排放系数。 A．满负载发电小时数，远小于3000h，故A错误； B．年发电量对应的总能量 所需标准煤质量万吨，故B错误； C．年减少质量万吨，故C正确； D．光电转换效率，远小于25.8%，故D错误。 故选C。 二、多选题 7．（本题6分）下列关于能量的转化和守恒的说法中正确的是（　　） A．高山上滚下的石块越来越快，说明重力势能转化为动能 B．酒精燃烧时，将化学能转化为内能 C．发电机发电时，将机械能转化为电能 D．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生 【答案】ABC 【详解】A．高山上滚下的石块，其重力势能越来越小，而动能增大，故说明重力势能转化为动能，故A正确； B．酒精燃烧时，释放热量，故将化学能转化为内能，故B正确； C．发电机发电时，通过外力做功将机械能转化为电能，故C正确； D．人们对太阳能的开发和利用，说明太阳能也可以转化为其它形式的能，故能量不可以凭空产生，故D错误。 故选ABC。 8．（本题6分）党的十九大报告指出人与自然应和谐共生，下列关于能源和能量说法正确的有（　　） A．由于能量在转移或转化过程中常伴随着能量耗散，所以能量不守恒 B．因为自然界的能量守恒，所以不需要节约能源 C．煤炭和石油资源是有限的，不可能无限制的利用 D．合理利用能源的同时，需要保护好自然环境 【答案】CD 【详解】A．能量在转移或转化过程中常伴随着能量耗散，但总能量是守恒的，A错误； B．自然界的能量守恒，但是由于可用能源是有限的，故需要节约能源，B错误； C．能源短缺是指煤炭和石油资源是有限的，以现在的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续，所以不可能无限制的利用，C正确； D．合理利用能源时，燃料燃料的生成物容易对空气、土壤、水源造成污染，所以需要注意保护好自然环境，D正确。 故选CD。 9．（本题6分）如图，倾角θ=37°的斜面放置劲度系数k=40N/m的轻质弹簧，弹簧的弹性势能（x为弹簧长度的形变量），弹簧下端固定在挡板上，斜面上A点到弹簧上端的距离m，物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，弹簧一直处在弹性限度范围内，质量m=2kg的物块由A点静止释放直到把弹簧压缩至最短的过程中，下列说法正确的是（　　） A．物块的机械能先增大后减小 B．弹簧的弹性势能增加量小于物块重力势能的减小量 C．物块速度最大时，弹簧的压缩量为0.1m D．物块下滑过程中的最大动能为1.8J 【答案】BCD 【详解】A．物块下滑过程，摩擦力和弹簧弹力对物块做负功，物块的机械能一直减小，故A错误； B．物块重力势能转化为弹簧弹性势能和摩擦热（内能），所以弹簧弹性势能增加量小于物块重力势能的减小量，故B正确； CD．物块速度最大时有 解得x=0.1m 此时有， 得，故CD正确。 故选BCD。 10．（本题6分）足够长的倾斜传送带以速度v顺时针运动，现在把一个小物块轻放在传送带底端，在小物块沿传送带从A运动到B的过程中，其速度v、重力势能Ep、动能Ek、机械能E随着时间t或位移x变化，下列v–t、Ep–t、Ek–x、E–x图像正确的是 A． B． C． D． 【答案】AD 【详解】A.物块在足够长的传送带上先做匀加速运动，则有： 当两者共速后，滑动摩擦力突变静摩擦力，两者一起做匀速运动，故选项A符合题意； B.物块匀加速时，则有： 与成正比，故选项B不符合题意； C.合力做功等于动能的增量，物体匀速时动能不变，故选项C不符合题意； D.机械能的变化对应摩擦力做功，匀加速时则有： 与成正比，匀速时则有： 所以匀速时斜率比加速时小，故选项D符合题意． 11．（本题6分）如图所示，质量为、长度为的木板静止在光滑的水平面上，质量为的小物体（可视为质点）放在木板的最左端，现用一水平恒力作用在小物体上，使物体从静止开始做匀加速直线运动．已知物体和木板之间的摩擦力为．当物体滑到木板的最右端时，木板运动的距离为，则在此过程中（    ） A．物体到达木板最右端时具有的动能为 B．物体到达木板最右端时，木板具有的动能为 C．物体克服摩擦力所做的功为 D．物体和木板系统产生的内能为 【答案】AB 【详解】A.物体受到重力、支持力、拉力和摩擦力，根据动能定理，有，故A正确； B.木板受到重力、压力、支持力和摩擦力，根据动能定理，有，故B正确； C.物体在摩擦力作用下前进的距离为，物体克服摩擦力所做的功为，故C错误； D.根据功能关系，小物体和木板系统增加的内能等于它们相对运动克服摩擦力做的功，即等于，故D错误． 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）如图甲所示，长木板A放在光滑的水平面上，质量为m=2kg的另一物体B（可视为质点）以水平速度v0=2m/s 滑上原来静止的长木板A的上表面，由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间的变化情况如图乙所示，已知当地的重力加速度g取10m/s2。则系统损失的机械能为ΔE=___________J，长木板A的最短长度为l=___________m，A、B间的动摩擦因数为μ=___________。 【答案】 2 1 0.1 【详解】 [1]由vt图像可知，最终A、B的共同速度 v=1m/s 且 aA=1m/s2 aB=1m/s2 又 f=MaA=maB 故长木板的质量 M=m=2kg 则系统损失的机械能 [2][3]由能量守恒定律有 fl=ΔE 解得 又 f=μmg=maB 有 μ=0.1 四、解答题 15．（本题12分）如图所示，质量为的三轮车静止在水平地面上。此车通过钢丝（绕过光滑定滑轮）将质量为的石头从洞中拉到洞口，地面上方部分钢丝水平。三轮车以额定功率从静止开始启动，经过时间三轮车达到行驶的最大速度，立刻关闭发动机，又经过一段时间，三轮车停止运动，此时石头刚好到达洞口。若钢丝不计质量，石头可视为质点，三轮车行驶过程中所受地面的阻力为其重力的，不计空气阻力，重力加速度为，求： （1）石头从开始运动到洞口上升的高度是多少； （2）关闭发动机后瞬间钢丝对石头拉力的功率。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）石头从开始运动到洞口，设上升高度为，由能量守恒定律有 解得 （2）关闭发动机后瞬间，三轮车向右减速运动，石头向上减速运动，钢丝对石头的拉力为，对三轮车由牛顿第二定律有 对石头由牛顿第二定律有 解得 三轮车最大速度为 关闭发动机后瞬间钢丝对石头拉力的功率 16．（本题16分）一条平直公路经过学校门口，为防止车速过快造成安全事故，在校园门口设置控速路段，该路段每间隔均涂上长为的矩形油漆区，以增加汽车行驶过程中的阻力，某一新能源汽车的前、后轮恰好可以同时驶上相邻油漆区，如图所示。当该车完全进入该控速路段以P=12 kW的恒定功率行驶时，同一车轮先后驶上相邻油漆区的时间间隔为t=0.5 s，每次刚驶上油漆区时的速度均为v=28.8 km/h。该车完全驶离控速路段后，以恒定功率P在该公路无油漆路段匀速行驶，速度也为。已知该车的质量为，设该车前后轮均在无油漆区及控速区外行驶时受到的阻力均恒为，前后轮均在油漆区行时受到的阻力恒为，取重力加速度大小。 (1)求阻力的大小； (2)求阻力的大小； (3)假设控速路段足够长，若该车完全行驶在该路段，当该车以v=28.8 km/h的速度驶上油漆区后立即无动力行驶，且行驶在无油漆区和油漆区受到的阻力仍分别恒为，求汽车无动力行驶的距离。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由于该车以的恒定功率在该公路无油漆路段以 匀速行驶，设此时汽车受到的牵引力为，则有   又   解得 （2）由于该车每次驶上油漆区速度均为，则在该控速路段行驶过程中汽车同一轮先后驶上相邻油漆区时的动能相同。根据动能定理有   解得 （3）假设汽车在油漆区和无油漆区滑行的距离均为，根据能量守恒有   解得   刚好是的8倍，说明该汽车恰好滑行了8个油漆区和无油漆区，所以汽车滑行的距离为 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（较难版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）“绿色、环保、低碳”是当今世界的环保标语，“低碳”要求我们节约及高效利用能源。关于能源与能量，下列说法正确的是（　　） A．能量被使用后就消失了，所以要节约能源 B．自然界中石油、煤炭等能源可供人类永久使用 C．人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源 D．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创造 2．（本题4分）如图为某广告宣传的“反重力时光沙漏”，据其介绍，一旦打开灯光电源，会看到水滴在空中静止。在产品使用者的评价中有下列信息：“水滴真的不动了，太神奇了！”“灯光闪得我受不了！”……根据以上现象及提供的信息分析，下列说法中正确的是（    ） A．违反了能量守恒定律，此现象不可能属实 B．违反了万有引力定律，此现象不可能属实 C．这是由灯光频闪频率造成的，此现象属实 D．这是由眼睛眨眼频率造成的，此现象属实 3．（本题4分）泰山景区的机器狗驮着重物在陡峭山路上“健步如飞”，从山脚的红门到山顶的路程约为10公里，机器狗仅用了两个小时，比普通人登山所用时间缩短了一半，如图所示在搬运重物过程中（　　） A．游客在研究机器狗的爬山路线时，可以将它视为质点 B．以机器狗为参考系，重物是运动的 C．机器狗的平均速度大小约为5km/h D．机器狗消耗的电能全部转化为机器狗和货物的机械能 4．（本题4分）如图是一种新型“风光互补”节能路灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板，“腰挎”节能灯。下列说法正确的是（    ） A．节能路灯利用的风能属于不可再生能源 B．小风扇利用风力发电，将电能转化为机械能 C．太阳能电池板是将光能转化为电能 D．太阳能电池板只能白天工作，风力发电机只能夜间工作 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）塔拉滩曾是青海风沙危害最严重的地区之一。如今建成了全球装机容量最大的光伏发电园区，也是全球重要的清洁能源基地，其总装机功率为，年发电量可达180亿千瓦时。园区内光伏占地约609平方公里，该园区所在区域太阳辐照峰值功率约为，其中标准煤的热量值为 ，标准煤的二氧化碳排放约，则（     ） A．该电站的年均满负载发电小时数约为3000小时 B．该电站的年发电量峰值，与燃烧2.16万吨标准煤所释放的热量相当 C．该电站每年可减少二氧化碳排放约1500万吨 D．该电站将光能转化为电能的平均效率约为25.8% 二、多选题 7．（本题6分）下列关于能量的转化和守恒的说法中正确的是（　　） A．高山上滚下的石块越来越快，说明重力势能转化为动能 B．酒精燃烧时，将化学能转化为内能 C．发电机发电时，将机械能转化为电能 D．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生 8．（本题6分）党的十九大报告指出人与自然应和谐共生，下列关于能源和能量说法正确的有（　　） A．由于能量在转移或转化过程中常伴随着能量耗散，所以能量不守恒 B．因为自然界的能量守恒，所以不需要节约能源 C．煤炭和石油资源是有限的，不可能无限制的利用 D．合理利用能源的同时，需要保护好自然环境 9．（本题6分）如图，倾角θ=37°的斜面放置劲度系数k=40N/m的轻质弹簧，弹簧的弹性势能（x为弹簧长度的形变量），弹簧下端固定在挡板上，斜面上A点到弹簧上端的距离m，物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，弹簧一直处在弹性限度范围内，质量m=2kg的物块由A点静止释放直到把弹簧压缩至最短的过程中，下列说法正确的是（　　） A．物块的机械能先增大后减小 B．弹簧的弹性势能增加量小于物块重力势能的减小量 C．物块速度最大时，弹簧的压缩量为0.1m D．物块下滑过程中的最大动能为1.8J 10．（本题6分）足够长的倾斜传送带以速度v顺时针运动，现在把一个小物块轻放在传送带底端，在小物块沿传送带从A运动到B的过程中，其速度v、重力势能Ep、动能Ek、机械能E随着时间t或位移x变化，下列v–t、Ep–t、Ek–x、E–x图像正确的是 A． B． C． D． 11．（本题6分）如图所示，质量为、长度为的木板静止在光滑的水平面上，质量为的小物体（可视为质点）放在木板的最左端，现用一水平恒力作用在小物体上，使物体从静止开始做匀加速直线运动．已知物体和木板之间的摩擦力为．当物体滑到木板的最右端时，木板运动的距离为，则在此过程中（    ） A．物体到达木板最右端时具有的动能为 B．物体到达木板最右端时，木板具有的动能为 C．物体克服摩擦力所做的功为 D．物体和木板系统产生的内能为 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）如图甲所示，长木板A放在光滑的水平面上，质量为m=2kg的另一物体B（可视为质点）以水平速度v0=2m/s 滑上原来静止的长木板A的上表面，由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间的变化情况如图乙所示，已知当地的重力加速度g取10m/s2。则系统损失的机械能为ΔE=___________J，长木板A的最短长度为l=___________m，A、B间的动摩擦因数为μ=___________。 四、解答题 15．（本题12分）如图所示，质量为的三轮车静止在水平地面上。此车通过钢丝（绕过光滑定滑轮）将质量为的石头从洞中拉到洞口，地面上方部分钢丝水平。三轮车以额定功率从静止开始启动，经过时间三轮车达到行驶的最大速度，立刻关闭发动机，又经过一段时间，三轮车停止运动，此时石头刚好到达洞口。若钢丝不计质量，石头可视为质点，三轮车行驶过程中所受地面的阻力为其重力的，不计空气阻力，重力加速度为，求： （1）石头从开始运动到洞口上升的高度是多少； （2）关闭发动机后瞬间钢丝对石头拉力的功率。 16．（本题16分）一条平直公路经过学校门口，为防止车速过快造成安全事故，在校园门口设置控速路段，该路段每间隔均涂上长为的矩形油漆区，以增加汽车行驶过程中的阻力，某一新能源汽车的前、后轮恰好可以同时驶上相邻油漆区，如图所示。当该车完全进入该控速路段以P=12 kW的恒定功率行驶时，同一车轮先后驶上相邻油漆区的时间间隔为t=0.5 s，每次刚驶上油漆区时的速度均为v=28.8 km/h。该车完全驶离控速路段后，以恒定功率P在该公路无油漆路段匀速行驶，速度也为。已知该车的质量为，设该车前后轮均在无油漆区及控速区外行驶时受到的阻力均恒为，前后轮均在油漆区行时受到的阻力恒为，取重力加速度大小。 (1)求阻力的大小； (2)求阻力的大小； (3)假设控速路段足够长，若该车完全行驶在该路段，当该车以v=28.8 km/h的速度驶上油漆区后立即无动力行驶，且行驶在无油漆区和油漆区受到的阻力仍分别恒为，求汽车无动力行驶的距离。 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 $