資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
12.4 能源與可持續(xù)發(fā)展
一、考點(diǎn)梳理
考點(diǎn)一、能量守恒定律
1．內(nèi)容：能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。這個(gè)規(guī)律叫做能量守恒定律。
2．確立能量守恒定律的兩類重要事實(shí)
（1）確認(rèn)了永動(dòng)機(jī)的不可能性；
（2）發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間能量的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。
3．意義：能量守恒定律的建立，是人類認(rèn)識(shí)自然的一次重大飛躍。它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式。
4．能量守恒定律的表達(dá)式
(1)E初＝E末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和．
(2)ΔE增＝ΔE減，某些能量的增加量等于其他能量的減少量．
5．應(yīng)用步驟
(1)明確研究對(duì)象及研究過程；
(2)明確該過程中，哪些形式的能量在變化；
(3)確定參與轉(zhuǎn)化的能量中，哪些能量增加，哪些能量減少；
(4)列出增加的能量和減少的能量之間的守恒式(或初、末狀態(tài)能量相等的守恒式)．
【典例1】(多選)如圖，長(zhǎng)度為l的小車靜止在光滑的水平面上，可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊放在小車的最左端。將一水平恒力F作用在小物塊上，物塊和小車之間的摩擦力大小為f。當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)的位移為s時(shí)，物塊剛好滑到小車的最右端，下列判斷正確的有(　　)
A．此時(shí)物塊的動(dòng)能為(F－f)(s＋l)
B．這一過程中，物塊對(duì)小車所做的功為f(s＋l)
C．這一過程中，物塊和小車系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為fl
D．這一過程中，物塊和小車系統(tǒng)增加的機(jī)械能為Fs
【答案】AC
【解析】對(duì)物塊分析，物塊相對(duì)于水平面的位移為l＋s，根據(jù)動(dòng)能定理得：(F－f)×(l＋s)＝mv2－0，則知物塊到達(dá)小車最右端時(shí)具有的動(dòng)能為(F－f)(l＋s)，故A正確；對(duì)小車分析，小車相對(duì)水平面的位移為s，根據(jù)動(dòng)能定理得：fs＝Mv′2－0，則知物塊到達(dá)小車最右端時(shí)，小車具有的動(dòng)能為fs，故B錯(cuò)誤；這一過程中，物塊和小車系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為Q＝fl，故C正確；根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得知：外力F做的功等于小車和物塊增加的機(jī)械能和摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能之和，則有：F(l＋s)＝ΔE＋Q，則物塊和小車增加的機(jī)械能為ΔE＝F(l＋s)－fl，故D錯(cuò)誤。
練習(xí)1、(多選)下列關(guān)于能量的說(shuō)法中正確的是 (　　)
A.能量的概念是牛頓最早提出來(lái)的
B.能量有不同的表現(xiàn)形式，并可以相互轉(zhuǎn)化，但總量不變
C.伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)表明了小球在運(yùn)動(dòng)過程中某個(gè)量是守恒的
D.以上說(shuō)法均不正確
【答案】BC
【解析】能量的概念最早是焦耳提出的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律知選項(xiàng)B正確；伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)表明了小球在運(yùn)動(dòng)過程中某個(gè)量是守恒的，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。
練習(xí)2、下列關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化和守恒的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 (　　)
A.高山上滾下的石塊越來(lái)越快，說(shuō)明重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
B.酒精燃燒時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
C.發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
D.人們對(duì)太陽(yáng)能的開發(fā)和利用，說(shuō)明能量可以憑空產(chǎn)生
【答案】D
【解析】高山上滾下的石塊運(yùn)動(dòng)得越來(lái)越快，說(shuō)明動(dòng)能越來(lái)越大，是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的結(jié)果，選項(xiàng)A說(shuō)法正確；酒精燃燒時(shí)，酒精的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，選項(xiàng)B說(shuō)法正確；發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，選項(xiàng)C說(shuō)法正確；太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生輕核聚變而向外輻射的能量，太陽(yáng)能并不是憑空產(chǎn)生的，選項(xiàng)D說(shuō)法錯(cuò)誤。
考點(diǎn)二、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性
1．能量耗散：自然界中集中度較高（即有序度較高）的能量，如機(jī)械能、電能、化學(xué)能，當(dāng)他們變?yōu)榄h(huán)境的內(nèi)能后，就成為更加分散也就是無(wú)序度更大的能量，沒有辦法把這些分散的無(wú)序度更大的內(nèi)能重新變成有序度較高的能量加以利用，這樣的轉(zhuǎn)化過程叫做能量耗散。
2．能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性：能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的自發(fā)變化過程具有方向性。
各種形式的能量向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，是無(wú)序程度較小的狀態(tài)向無(wú)序程度較大的狀態(tài)轉(zhuǎn)化，是能夠自動(dòng)發(fā)生、全額發(fā)生的，能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。
一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。
3．品質(zhì)降低：能量從高度有用的形式降級(jí)為不大可用的形式叫品質(zhì)降低。能量在利用過程中，總是由高品質(zhì)的能量最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的能量。
能量耗散雖然不會(huì)使能量減少，卻會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低，它實(shí)際上將能量從高度有用的形式降級(jí)為不大可用的形式。煤、石油、天然氣等能源儲(chǔ)存著高品質(zhì)的能量，在利用它們的時(shí)候，高品質(zhì)的能量釋放出來(lái)并最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能。內(nèi)能較之機(jī)械能、電能、光能、核能等是一種低品質(zhì)能量。能量的耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上雖未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的能源變成不便于利用的能源。這是能源危機(jī)的深層次的含義，也是自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源的根本原因。
4．各種形式的能量向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，都是無(wú)序程度較小的狀態(tài)向無(wú)序程度較大的狀態(tài)轉(zhuǎn)化，是能夠自動(dòng)發(fā)生、全額發(fā)生的。內(nèi)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化過程，由熱力學(xué)第二定律知道，這種轉(zhuǎn)化是有條件的，即環(huán)境中必須存在著溫度差，而且內(nèi)能不能全額轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。因此從利用價(jià)值來(lái)看，內(nèi)能相對(duì)于機(jī)械能、電能，是一種低品質(zhì)的能量。
【典例1】下列說(shuō)法中正確的是　 (　　)
A.隨著科技的發(fā)展，永動(dòng)機(jī)是可以制成的
B.能量守恒表明節(jié)約能源是無(wú)意義的
C.機(jī)械能守恒是自然界遵循的普遍規(guī)律
D.能量的耗散反映出自然界宏觀過程的方向性
【答案】D
【解析】根據(jù)能量守恒定律和能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有方向性可知，永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；雖然能量是守恒的，但可利用的能源不斷減少，節(jié)約能源意義重大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；機(jī)械能守恒是有條件的，這個(gè)定律不是自然界遵循的普遍規(guī)律，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；自然界中宏觀過程具有方向性，能量耗散就是從能量的角度反映了這種方向性，選項(xiàng)D正確。
練習(xí)1、熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散的現(xiàn)象，所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過程中無(wú)法把流散的能量重新收集利用。關(guān)于能量的耗散，下列說(shuō)法中正確的是　 (　　)
A.能量耗散是指在一定條件下，能量在轉(zhuǎn)化過程中總量減少了
B.能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性
C.能量耗散表明，在能源的利用過程中，在可利用的品質(zhì)上降低了
D.以上說(shuō)法都不對(duì)
【答案】C
【解析】能量不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，能量耗散的過程中總的能量是守恒的，但是在能源的利用過程中，能量向品質(zhì)低的大氣內(nèi)能轉(zhuǎn)變，即在可利用的品質(zhì)上降低了，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤，C正確。
練習(xí)2、(多選)對(duì)于能量的耗散理解正確的是(　　)
A．能量的耗散說(shuō)明能量在不斷的減少
B．能量的耗散遵循能量守恒定律
C．能量的耗散說(shuō)明能量不能憑空產(chǎn)生，但能量卻可以憑空消失
D．能量的耗散從能量的角度反應(yīng)出自然界中的宏觀過程具有方向性
【答案】BD
【解析】能量的耗散是能量變成了無(wú)法收集利用的內(nèi)能，能量不會(huì)不斷減少，A錯(cuò)誤；能量守恒定律適用于整個(gè)自然界，物質(zhì)能量變化必須遵循能量守恒定律，B正確；能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，C錯(cuò)誤；能量的耗散是一個(gè)宏觀過程，代表著能量向不可收集利用的方向轉(zhuǎn)化，D正確．
考點(diǎn)三、能源的分類與應(yīng)用、能源與社會(huì)發(fā)展
1．能源的分類
按可否再生分為可再生能源與不可再生能源
(1)不可再生能源：人們把煤炭、石油、天然氣叫作化石能源．化石能源無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)再生，被叫作不可再生能源．
(2)可再生能源：在自然界可以再生，例如水能、風(fēng)能、潮汐能、生物能、地?zé)崮艿龋?br/>2．能源和環(huán)境污染
(1)溫室效應(yīng)：石油和煤炭的燃燒增加了大氣中二氧化碳的含量，因此加劇了溫室效應(yīng)．溫室效應(yīng)使得兩極的冰雪融化，海平面上升，淹沒沿海城市，使海水倒流入河流，從而使耕地鹽堿化；溫室效應(yīng)使全球降水量變化，影響氣候和植被變化，影響人體健康．
(2)酸雨：酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪或其他形式的大氣降水．形成酸雨的主要原因是燃燒煤炭和石油，以及工業(yè)生產(chǎn)等釋放到大氣中的二氧化硫等物質(zhì)使雨水酸度升高，形成“酸雨”，腐蝕建筑物、酸化土壤．
(3)光化學(xué)煙霧：內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的高溫使空氣和燃料中的多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氮的氧化物和碳?xì)浠衔铮@些化合物在大氣中受到紫外線的照射，產(chǎn)生二次污染物質(zhì)——光化學(xué)煙霧．這些物質(zhì)有毒，會(huì)引起人的多種疾病．
另外，常規(guī)能源燃燒時(shí)產(chǎn)生的浮塵也是一種主要的污染物．
3．能源與社會(huì)發(fā)展
要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展就要樹立新的能源安全觀，并轉(zhuǎn)變能源的供需模式．一方面大力提倡節(jié)約能源，另一方面要發(fā)展可再生能源以及天然氣、清潔煤和核能等清潔能源，推動(dòng)人類與自然的和諧發(fā)展．
【典例1】(多選)關(guān)于能源的開發(fā)和利用，下列觀點(diǎn)正確的是(　　)
A．能源是有限的，無(wú)節(jié)制地使用常規(guī)能源，是一種盲目的短期行為
B．根據(jù)能量守恒定律，能源是取之不盡、用之不竭的
C．能源的開發(fā)和利用，必須同時(shí)考慮其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響
D．不斷開發(fā)新能源，是緩解能源危機(jī)、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的重要途徑
【答案】ACD
【解析】能源是有限的，比如常規(guī)能源，所以無(wú)節(jié)制地利用常規(guī)能源是一種盲目的短期行為，故A正確；能量都轉(zhuǎn)化為不能利用或不易利用的能源，所以這樣會(huì)減少可利用資源的數(shù)量，因此應(yīng)該節(jié)約能源，故B錯(cuò)誤；能源的開發(fā)和利用，必須同時(shí)考慮其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，故C正確；不斷開發(fā)新能源是緩解能源危機(jī)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的重要途徑也是根本途徑，故D正確。
【典例2】下列關(guān)于能源的說(shuō)法中，正確的是 (　　)
A.由于能量不會(huì)憑空消失，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，總是守恒的，所以節(jié)約能源意義不大
B.煤、石油、天然氣等燃料的最初來(lái)源可追溯到太陽(yáng)能
C.節(jié)約能源只要提高節(jié)能意識(shí)就行，與科技進(jìn)步無(wú)關(guān)
D.水能是不可再生能源
【答案】B
【解析】高度可用的能量會(huì)轉(zhuǎn)化為不能利用或不易利用的能量，所以這樣會(huì)減少可利用資源的數(shù)量，因此應(yīng)該節(jié)約能源，故A錯(cuò)誤；煤、石油、天然氣等是化石燃料，是由古代動(dòng)植物的遺體轉(zhuǎn)化來(lái)的，而動(dòng)植物體內(nèi)的能量最初都可以追溯到太陽(yáng)能，故B正確；加強(qiáng)發(fā)展科技，提高能源的利用率，可以更多地節(jié)約能源，故C錯(cuò)誤；水具有循環(huán)性，水能屬于可再生能源，故D錯(cuò)誤。
練習(xí)1、目前，共享單車作為綠色出行的交通工具，成為一種時(shí)尚。甲、乙兩種共享單車都采用了電子鎖，車鎖內(nèi)集成了GPS模塊與聯(lián)網(wǎng)模塊等，這些模塊工作時(shí)需要電能。這兩種共享單車采用了不同的方式獲取電能：甲車靠小型發(fā)電機(jī)——踩動(dòng)單車時(shí)，線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生電能，如圖1所示；乙車靠車筐底部的太陽(yáng)能電池板——有光照時(shí)，產(chǎn)生電能，如圖2所示。這兩種共享單車獲取電能時(shí)，都是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。關(guān)于它們的能量轉(zhuǎn)化，下列說(shuō)法中正確的是 (　　)
A.都是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
B.都是把光能轉(zhuǎn)化為電能
C.甲車把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，乙車把光能轉(zhuǎn)化為電能
D.甲車把光能轉(zhuǎn)化為電能，乙車把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
【答案】C
【解析】甲車靠小型發(fā)電機(jī)——踩動(dòng)單車時(shí)，線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生電能，故是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；乙車靠車筐底部的太陽(yáng)能電池板——有光照時(shí)，產(chǎn)生電能，故是將光能轉(zhuǎn)化為電能。故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。
練習(xí)2、下列供熱方式最有利于環(huán)境保護(hù)的是 (　　)
A.用煤作為燃料供熱
B.用石油作為燃料供熱
C.用天然氣或煤氣作為燃料供熱
D.用太陽(yáng)能灶供熱
【答案】D
【解析】煤、石油、天然氣等燃料的利用，使人類獲得大量的內(nèi)能，但由于這些燃料中含有雜質(zhì)以及燃燒不充分，使得廢氣中含有的粉塵、一氧化碳、二氧化硫等污染了大氣，而太陽(yáng)能是一種無(wú)污染的能源，應(yīng)大力推廣，故選D。
二、夯實(shí)小練
1、(多選)下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A．某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加
B．因?yàn)槟芰渴睾悖浴澳茉次C(jī)”是不可能的
C．能量耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了
D．能源的利用受能量耗散的制約，所以能源的利用是有條件的，也是有代價(jià)的
【答案】ACD
【解析】根據(jù)能量守恒定律可知某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，故A正確；能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移都是具有方向性的，不能反過來(lái)轉(zhuǎn)化，能量雖然符合能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，但其在轉(zhuǎn)化過程中是有方向的，所以在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，能源的利用受能量耗散的制約，所以能源的利用是有條件的，也是有代價(jià)的，故B錯(cuò)誤，C、D正確。
2、(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說(shuō)法中，正確的是(　　)
A．能量在轉(zhuǎn)化過程中，有一部分能量轉(zhuǎn)化為周圍環(huán)境中的內(nèi)能，我們無(wú)法把這些內(nèi)能收集起來(lái)重新利用
B．各種形式的能量在轉(zhuǎn)化時(shí)，總能量是不變的
C．在能源的利用過程中，能量的總量并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成了不便于利用的
D．各種能量在不轉(zhuǎn)化時(shí)是守恒的，但在轉(zhuǎn)化時(shí)是不守恒的
【答案】ABC
【解析】根據(jù)能量守恒定律可知，無(wú)論在能量的轉(zhuǎn)化還是在能量的轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量都是不變的．由能量的耗散知，在能量轉(zhuǎn)化的過程中，有一部分能量轉(zhuǎn)化為周圍環(huán)境中的內(nèi)能，而我們無(wú)法把這些內(nèi)能收集起來(lái)重新利用，這表明，在能源的利用過程中，能量的總量并未減少，但是在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的，而自然界的總能量仍是守恒的，故選項(xiàng)A、B、C正確，D錯(cuò)誤．
3、三峽水力發(fā)電站是我國(guó)最大的水力發(fā)電站，三峽水庫(kù)蓄水后，平均水位落差約100m。假設(shè)通過水輪機(jī)以后水的動(dòng)能為零，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．水下落過程中重力勢(shì)能增加 B．水下落過程中機(jī)械能增加
C．水減少的一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 D．重力對(duì)水做負(fù)功
【答案】C
【解析】AD．水下落的過程中，質(zhì)量不變，高度降低，重力做正功，所以重力勢(shì)能減小，故AD錯(cuò)誤；
B．水下落過程中，只有重力做功，所以機(jī)械能守恒，故B錯(cuò)誤；
C．水下落過程中，減少的一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故C正確。
4、關(guān)于“能量耗散”的下列說(shuō)法中，正確的是（　　）
A．能量在轉(zhuǎn)化過程中，有一部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，我們無(wú)法把這些內(nèi)能收集起來(lái)重新利用，這種現(xiàn)象叫作能量耗散
B．能量在轉(zhuǎn)化過程中變少的現(xiàn)象叫能量耗散
C．能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量的數(shù)量并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的能源變成不便于利用的能源，而自然界的能量是不守恒的
D．能量耗散表明，各種能量在不轉(zhuǎn)化時(shí)是守恒的，但在轉(zhuǎn)化時(shí)是不守恒的
【答案】A
【解析】能量耗散的過程中能量向品質(zhì)低的大氣內(nèi)能轉(zhuǎn)變，但是總的能量是守恒的，能量不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，但有方向性，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能后，我們無(wú)法將它們收集起來(lái)重新利用。
5、下列對(duì)能量轉(zhuǎn)化的描述正確的是（　　）
A．電暖器工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
B．雨滴下落過程中，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能
C．汽油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
D．水力發(fā)電機(jī)工作時(shí)，水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
【答案】D
【解析】A．電暖器工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯(cuò)誤；
B．雨滴下落過程中，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，故B錯(cuò)誤；
C．汽油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C錯(cuò)誤；
D．水力發(fā)電機(jī)工作時(shí)，水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故D正確；
6、電風(fēng)扇正常工作時(shí)，主要將（ ）
A．太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能 B．化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能
C．電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能 D．內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能
【答案】C
【解析】電風(fēng)扇正常工作時(shí)，主要將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
7、利用下列能源，可以減少污染環(huán)境的氣體排放的是(　　)
A．太陽(yáng)能 B．煤炭
C．石油 D．天然氣
【答案】A
【解析】使用太陽(yáng)能不污染環(huán)境，是一種清潔能源，故A正確；煤炭燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等物質(zhì)，污染環(huán)境，故B錯(cuò)誤；石油燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮等物質(zhì)，污染環(huán)境，故C錯(cuò)誤；天然氣燃燒時(shí)生成大量的二氧化碳、一氧化碳等物質(zhì)，污染環(huán)境，故D錯(cuò)誤．
8、(多選)煤炭是重要的能源和化工原料，直接燃燒既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境．某企業(yè)利用“煤粉加壓氣化制備合成氣新技術(shù)”，讓煤變成合成氣(一氧化碳及氫氣總含量≥90%)，把煤“吃干榨盡”．下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)
A．煤粉加壓氣化制備合成氣過程涉及化學(xué)變化和物理變化
B．煤粉加壓氣化制備合成氣過程涉及化學(xué)變化但沒有物理變化
C．該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煤的清潔利用
D．該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煤的高效利用
【答案】ACD
【解析】煤粉加壓氣化制備合成氣過程中既有物理變化，又有化學(xué)變化，A正確，B錯(cuò)誤；該技術(shù)使煤得以良好利用又環(huán)保，C、D正確.
9、某市有20萬(wàn)臺(tái)空調(diào)機(jī)，每臺(tái)空調(diào)機(jī)在夏季平均使用60天，每天耗電8 kW·h.為了節(jié)約能源，該市政府建議大家都把室內(nèi)設(shè)定溫度提高1 ℃，這樣每臺(tái)空調(diào)機(jī)每天可節(jié)省6%的電能．那么這樣做能使該市在夏季節(jié)省多少電能？已知標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值是2.92×107 J/kg.發(fā)電廠的發(fā)電效率是30%.請(qǐng)計(jì)算一下，這項(xiàng)節(jié)能建議的實(shí)現(xiàn)能在1年內(nèi)節(jié)約多少噸標(biāo)準(zhǔn)煤？(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
【答案】2.1×1013 J　2.4×103 t
【解析】設(shè)可節(jié)省的電能為E，則E＝8×6%×60×20×104 kW·h＝5.76×106 kW·h≈2.1×1013 J，
設(shè)1年內(nèi)節(jié)約的標(biāo)準(zhǔn)煤的質(zhì)量為m，由能量守恒定律有2.92×107 J/kg×m×30%＝E，
解得m≈2.4×106 kg＝2.4×103 t.
三、培優(yōu)練習(xí)
1、某同學(xué)疫情期間在家學(xué)習(xí)時(shí)，利用彈簧和塑料管自制了一彈射裝置，該裝置將小球貼近桌面斜向上射出，欲擊中桌面上的目標(biāo)A點(diǎn)．如圖所示，第一次小球落點(diǎn)在目標(biāo)A的右側(cè)，第二次調(diào)整小球的發(fā)射方向后恰好擊中目標(biāo)。忽略空氣阻力的影響，兩次小球發(fā)射速度大小相等，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．兩次小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等
B．第一次小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短
C．第二次小球落到桌面速度較大
D．兩次小球落到桌面速度相同
【答案】B
【解析】AB．小球射出后做斜拋運(yùn)動(dòng)，小球的初速度可分解為水平方向的分速度和豎直方向的分速度，設(shè)射出速率為v0，速度與水平方向夾角為θ。則豎直速度
因?yàn)榈谝淮嗡俣扰c水平方向夾角比第二次小，可知第一次的豎直分速度比第二次的豎直分速度小，因?yàn)樾∏蛟谪Q直方向做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，由
可知第一次空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短。故A錯(cuò)誤，B正確；
CD．根據(jù)能量守恒定律，兩次小球落到桌面的動(dòng)能相等，速率相等，但速度方向不同，故CD錯(cuò)誤。
2、如圖所示，機(jī)械臂主要結(jié)構(gòu)包括上臂、支柱和電機(jī)，上臂、支柱由同種材料制作。已知上臂長(zhǎng)2m，重10kg，支柱高2.5m，重20kg，機(jī)械臂將15kg的A物體從如圖所示位置緩慢提高2m，g=10m/s2，則電機(jī)消耗電能約為（　　）
A．300J B．400J C．500J D．600J
【答案】B
【解析】機(jī)械臂將A物體從如圖所示位置緩慢提高2m，需要克服物體的重力和機(jī)械臂的重力重力做功，機(jī)械臂的重心上升高度約為1m，則消耗的電能為
3、研究影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電功率P的模型如圖所示。風(fēng)對(duì)葉片做功，將部分風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)葉片的旋轉(zhuǎn)半徑為r、風(fēng)速恒為v、空氣質(zhì)量分布均勻且密度恒定，則（ ）
A．P ∝ rv 3 B．P ∝ r2v 2 C．P ∝ r2v 3 D．P ∝ rv 4
【答案】C
【解析】
設(shè)空氣密度為，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率為，則時(shí)間內(nèi)，流過葉片轉(zhuǎn)動(dòng)范圍內(nèi)的空氣具有的動(dòng)能為
所以，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率為
即有
4、如圖，某地有一風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑為20m的圓面。某時(shí)間內(nèi)該地區(qū)的風(fēng)速是6.0m/s，風(fēng)向恰好跟葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的圓面垂直，已知空氣的密度為1.2kg/m3，假如這個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)能將此圓內(nèi)10%的空氣動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，則此風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電的功率約為（　　）
A．2.7kW B．16.3kW C．27kW D．163kW
【答案】B
【解析】依題意，空氣把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，根據(jù)能量守恒定律有
又因?yàn)?br/>兩式聯(lián)立，代入題中相關(guān)數(shù)據(jù)求得此風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電的功率
5、某偏遠(yuǎn)山區(qū)為了實(shí)現(xiàn)供電，自己修建了小型水利發(fā)電站。如圖所示，若該發(fā)電站蓄水池平均每天蓄水的有效總庫(kù)容量為，發(fā)電過程中上下水庫(kù)平均水位差為。則下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．若每天發(fā)電，則能源利用效率約為35%
B．發(fā)電時(shí)下水庫(kù)出水口的水流速度可達(dá)到
C．蓄水池中水的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為電能，則每天能發(fā)電約
D．平均每天所發(fā)電能可供10戶居民同時(shí)用電（每戶電功率為）約
【答案】C
【解析】A．蓄水池中能用于發(fā)電的水的重力勢(shì)能為
則能源利用效率
A錯(cuò)誤；
B．若沒有任何阻力，由機(jī)械能守恒得
得
由題知，水流下的過程中受到阻力，所以發(fā)電時(shí)流入下水庫(kù)的水流速度小于，故B錯(cuò)誤；
C．蓄水池中能用于發(fā)電的水的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為電能，則每天能發(fā)電約
故C正確；
D．若重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為電能，平均每天所發(fā)電能可供10戶居民同時(shí)用電時(shí)間
由于效率不可能達(dá)到100%，可供給10戶居民用電時(shí)間小于，D錯(cuò)誤；
6、(多選)如圖所示，一輕質(zhì)彈簧一端固定在O點(diǎn)，另一端連接質(zhì)量為m的小球。當(dāng)小球靜止在O點(diǎn)正下方時(shí)，球心到O點(diǎn)的距離為l。圖中實(shí)線c是以O(shè)為圓心，l為半徑的圓弧。現(xiàn)用水平力F拉球，使球緩慢運(yùn)動(dòng)的過程中(　　)
A．小球可能沿圖中曲線a運(yùn)動(dòng)
B．小球可能沿圖中曲線b運(yùn)動(dòng)
C．水平拉力做的功等于小球重力勢(shì)能的增加量
D．水平拉力做的功一定大于小球重力勢(shì)能的增加量
【答案】BD
【解析】拉力水平，對(duì)小球受力分析可知彈簧的長(zhǎng)度應(yīng)變大，所以小球軌跡可能沿圖中曲線b運(yùn)動(dòng)，不可能沿曲線a運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)動(dòng)能定理可知W拉－WG－W彈＝0
所以水平拉力做的功等于小球重力勢(shì)能的增加量和彈簧彈性勢(shì)能的增加量，C錯(cuò)誤，D正確。
7、動(dòng)車組列車進(jìn)站前的減速過程分為兩個(gè)階段進(jìn)行：第一階段采用“再生剎車”技術(shù)，速度從250km/h減至90km/h，這期間停止動(dòng)力供給，列車依靠慣性繼續(xù)前行，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；第二階段采用機(jī)械剎車，速度從90km/h開始不斷減小直至停止；關(guān)于列車進(jìn)站過程中的能量轉(zhuǎn)化，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A．第一階段減小的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電能，即電能等于減小的動(dòng)能
B．第一階段減小的動(dòng)能有一部分轉(zhuǎn)化為電能，即電能小于減小的動(dòng)能
C．第二階段減小的動(dòng)能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，且內(nèi)能等于減小的動(dòng)能
D．第二階段減小的動(dòng)能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，且內(nèi)能大于減小的動(dòng)能
【答案】B
【解析】第一階段減速過程中，由于速度變小，所以動(dòng)能變小，由于繼續(xù)行駛并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，故將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能．減小的動(dòng)能有一部分轉(zhuǎn)化為電能，即電能小于減小的動(dòng)能，A錯(cuò)誤B正確；第二階段減小的動(dòng)能有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，有一部分轉(zhuǎn)化成了電能，所以內(nèi)能小于減小的動(dòng)能，故CD錯(cuò)誤．
8、（多選）如圖所示，在抗洪救災(zāi)中，一架直升機(jī)通過繩索用恒力F豎直向上拉起一個(gè)漂在水面上的木箱，使其由水面開始加速上升到某一高度，若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力，則在此過程中，以下說(shuō)法正確的有（　　）
A．力F所做的功減去克服阻力所做的功等于木箱重力勢(shì)能的增量
B．木箱克服重力所做的功等于木箱重力勢(shì)能的增量
C．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱動(dòng)能的增量
D．力F和阻力的合力所做的功等于木箱機(jī)械能的增量
【答案】BCD
【解析】AB．木箱運(yùn)動(dòng)過程中，有力F、重力、阻力三個(gè)力對(duì)木箱做功，重力做功決定著重力勢(shì)能的改變量，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；
C．合力做功決定著物體動(dòng)能的改變量，選項(xiàng)C正確；
D．除重力做功以外，其他力做功的代數(shù)和等于物體機(jī)械能的改變量，選項(xiàng)D正確。
9、（多選）如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊以初速度v0從A點(diǎn)滑上粗糙程度相同的固定斜面，并恰能到達(dá)斜面上的B點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．物塊一定能返回到斜面底端A點(diǎn)
B．A到B的過程中物塊動(dòng)能的減少量一定大于物塊重力勢(shì)能的增加量
C．A到B的過程中物塊克服摩擦力做功一定等于物塊機(jī)械能的減少量
D．若減小斜面傾角，物塊仍從A點(diǎn)以相同的初速度v0滑上斜面，一定能到達(dá)與B等高的位置
【答案】BC
【解析】A．若物塊重力沿斜面的分力小于最大靜摩擦力，物塊靜止于斜面上，物塊無(wú)法返回到點(diǎn)，A錯(cuò)誤；
B．A到B的過程中根據(jù)能量守恒定律可知物塊動(dòng)能的減少量等于重力勢(shì)能的增加量和摩擦產(chǎn)生的熱量，所以A到B的過程中物塊動(dòng)能的減少量一定大于物塊重力勢(shì)能的增加量，B正確；
C．摩擦力做功改變物塊的機(jī)械能，所以A到B的過程中物塊克服摩擦力做功一定等于物塊機(jī)械能的減少量，C正確；
D．減小斜面傾角，斜面傾斜程度較小，若斜面傾角為0，則永遠(yuǎn)不可能到達(dá)與B等高的位置，D錯(cuò)誤。
10、四川省“十二五”水利發(fā)展規(guī)劃指出，若按現(xiàn)有供水能力測(cè)算，四川省供水缺口極大，蓄引提水是目前解決供水問題的重要手段之一．某地要把河水抽高20 m進(jìn)入蓄水池，用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)效率為80%的皮帶，帶動(dòng)效率為60%的離心水泵工作．工作電壓為380 V，此時(shí)輸入電動(dòng)機(jī)的電功率為19 kW，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為0.4 Ω.已知水的密度為1×103 kg/m3，重力加速度取10 m/s2，求：
(1)電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻消耗的熱功率；
(2)將蓄水池蓄入864 m3的水需要的時(shí)間(不計(jì)進(jìn)、出水口的水流速度)．
【答案】(1)1 kW　(2)2×104 s
【解析】
(1)設(shè)電動(dòng)機(jī)的電功率為P，由P＝UI得
I＝＝＝50 A
設(shè)電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r上消耗的熱功率為Pr，則
Pr＝I2r＝502×0.4 W＝1×103 W＝1 kW.
(2)設(shè)蓄水總質(zhì)量為M，所用蓄水時(shí)間為t.已知抽水高度為h＝20 m，容積為V＝864 m3，水的密度為ρ＝1×103 kg/m3，則M＝ρV＝1×103×864 kg＝8.64×105 kg
設(shè)質(zhì)量為M的河水增加的重力勢(shì)能為ΔEp，則ΔEp＝Mgh＝1.728×108 J
設(shè)電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P0，則P0＝P－Pr
根據(jù)能量守恒定律得P0t×60%×80%＝ΔEp
代入數(shù)據(jù)解得將蓄水池蓄入864 m3的水需要的時(shí)間t＝2×104 s.
11、如圖所示是一種太陽(yáng)能草坪節(jié)能燈，太陽(yáng)能電池板供一只“10 V　9 W”的電子節(jié)能燈工作．若太陽(yáng)能電池板接收太陽(yáng)能的有效面積為0.3 m2，平均1小時(shí)得到的太陽(yáng)能為4×105 J，太陽(yáng)光按平均一天照8小時(shí)計(jì)算，恰好可以供電子節(jié)能燈工作10小時(shí)．問：
(1)太陽(yáng)能節(jié)能燈的能量轉(zhuǎn)化情況；
(2)太陽(yáng)能電池板單位面積上接收太陽(yáng)能的功率為多少？
(3)太陽(yáng)能節(jié)能燈利用太陽(yáng)能的效率大約是多少？
【答案】(1)見解析　(2)370.4 W　(3)10%
【解析】
(1)能量轉(zhuǎn)化：太陽(yáng)能→電能→光能(熱能)
(2)太陽(yáng)能電池板單位面積上接收太陽(yáng)能的功率：
P＝ W≈370.4 W.
(3)太陽(yáng)能節(jié)能燈利用太陽(yáng)能的效率：
η＝×100%≈10%.
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