1、能源与可持续发展(15分钟30分)一、选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分)1.下列说法正确的是()A.随着科技的发展,永动机是可以制成的B.太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量,但照射到宇宙空间的能量都消失了C.“既要马儿跑,又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律,因而是不可能的D.有种“全自动”手表,不用上发条,也不用任何形式的电源,却能一直走动,说明能量可以凭空产生【解析】选C。永动机是指不消耗或少消耗能量,而可以大量对外做功的装置,历史上曾出现过各式各样的所谓永动机的发明,结果都以失败告终,原因就是违背了能量转化和守恒定律,A错误;太阳辐射大量的能量,地球只吸收了极少的
2、一部分,就形成了风云雨雪,使万物生长。辐射到宇宙空间的能量也没有消失,一定是转化成了别的能量,B错误;马和其他动物,包括人要运动,必须消耗能量,动物的能量来源是食物中储存的生物质能,C正确;所谓“全自动”手表内部还是有能量转化装置的,一般是一个摆锤,当人戴着手表活动时,使摆锤不停摆动,给游丝弹簧补充能量,才会维持手表的走动。如果把这种表放在桌面上静置两天,它一定会停摆的,D错误。 【补偿训练】下列设想不符合能量守恒定律的是()A.利用永久磁铁间的作用力造一台永远转动的机器B.做成一条船,利用河水的能量逆水航行C.通过太阳照射飞机使飞机起飞D.不用任何燃料使河水升温【解析】选A。利用磁场可使磁铁
3、所具有的磁场能转化为动能,但由于摩擦力的不可避免性,动能最终转化为内能,使转动停止,故A错;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B、C正确;设计水坝利用河水重力势能发电,一部分重力势能通过水轮机叶片转化为电能,电能可转化为内能使水升温,故D正确。2.下列哪些现象属于能量耗散()A.利用水流能发电,将水能转化为电能B.电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能C.电池的化学能转化为电能D.火炉把房子烤暖【解析】选D。能量耗散是指其他形式的能转化为内能,最终分散在周围环境
4、中无法重新收集并加以利用的现象,若转化为的是能够重新收集并加以利用的能量,则不能称为能量耗散。本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用,故A、B、C中现象不能算能量耗散。火炉把房子烤暖是使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中,内能无法重新收集并加以利用,是能量耗散,故选D。3.有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【解析】选A。根据题意,小电扇在阳光照射下转动,说明最初的能量来源为阳光,即太阳能,然后阳光被一块太阳能电池
5、板吸收,将太阳能转化成电能。电能带动小电动机转动,实现了小电扇的旋转,是电能向机械能的转化。总的转化过程为太阳能电能机械能。故A正确。二、非选择题(12分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)4.太阳能是人类使用的最基本的能源,它无污染、无费用,这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长,当太阳光照射地面时,1 m2地面上在1 s内平均得到的太阳辐射能约为1.0103 J。太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置,目前已经出现在我们的生活中。晓彤在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告:容积(V)100 L集热管的采光面积(S) 1.5 m2效率() 40%使用年限: 15年(1)晓彤
6、家每天大约需要100 kg热水,用这种热水器将这些水从25 加热到45 需要多长时间?(2)与效率为80%的电热水器相比,晓彤家每天可节约多少电能?【解析】(1)Q吸=cm(t-t0)=4.2103100(45-25) J=8.4106 J太阳能热水器传给水的热量Q放=kSt,因为Q吸=Q放,所以t= s=1.4104 s3.9 h(2)W= J=10.5106 J2.9 kWh答案:(1)3.9 h(2)2.9 kWh(10分钟20分)5.(6分)如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图,图中和为楔块,和为垫板,楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦,在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A.缓冲器的
7、机械能守恒B.摩擦力做功消耗机械能C.垫板的动能全部转化为内能D.弹簧的弹性势能全部转化为动能【解析】选B。在弹簧压缩过程中,由于摩擦力做功消耗机械能,因此机械能不守恒,选项A错误,B正确;垫板的动能转化为弹性势能和内能,选项C、D均错误。6.(14分)如图所示,质量为m的小物体A以水平速度v0从左侧冲上质量为M、长为l置于光滑水平面C上的木板B,刚好不从木板上掉下,已知A、B间的动摩擦因数为,此时木板对地位移为x,重力加速度为g。在这一过程中,求: (1)木板增加的动能; (2)小物体减少的动能; (3)系统产生的内能。 【解析】(1)滑动摩擦力对木板B做正功,根据动能定理得mgx=Mv2-0=EkB解得木板增加的动能EkB=mgx。 (2)滑动摩擦力对小物体A做负功,根据动能定理得-mg(x+l)=mv2-m=EkA解得小物体减少的动能为mg(x+l)。 (3)系统内能的增量为E内=Ffs相对=mgl 或系统内能的增加量等于系统机械能的减少量, 即E内=m-(M+m)v2=mgl答案:(1)mgx(2)mg(x+l)(3)mgl