2022新教材高中物理第十二章電能能量守恒定律4閉合電路的分析練習(xí)含解析新人教版必修第三冊

1、PAGE PAGE - 5 -閉合電路的分析一能量守恒定律的應(yīng)用1.能量的形式:(1)含義:一個物體能夠?qū)ν庾龉?我們就說這個物體具有能量,又如流動的河水、被壓縮的彈簧、高溫高壓氣體都能對外做功,因此這些物體都具有能量,流動的河水和被壓縮的彈簧具有機(jī)械能、高溫高壓氣體具有內(nèi)能。(2)能量的轉(zhuǎn)化與能量的轉(zhuǎn)移:各種不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化,而且在轉(zhuǎn)化過程中總量保持不變,也就是說當(dāng)某個物體的能量減少時,一定存在其他物體的能量增加。(3)功是能量轉(zhuǎn)化的量度:不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實現(xiàn)的,做功的過程就是各種形式的能量轉(zhuǎn)化的過程,且做了多少功,就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移),因此,功是能量轉(zhuǎn)

2、化(或轉(zhuǎn)移)的量度。2.能量守恒定律的表達(dá)式:(1)E初=E終(2)E增=E減3.自然界中的宏觀現(xiàn)象具有方向性:(1)能量耗散:燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去,就不會再次自動聚集起來供人類重新利用。(2)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。(3)能量耗散雖然不會導(dǎo)致能量總量的減少,卻會導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低,它實際上是將能量從高度有用的高品質(zhì)降級為不大可用的低品質(zhì)形式?！舅伎加懻摗?1)如圖是小型汽油機(jī)模型,汽油機(jī)在工作過程中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的?(科學(xué)思維)提示:汽油燃燒時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,汽油釋放出來的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為飛輪的機(jī)械能。(2)內(nèi)燃機(jī)工作時可以把內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)

3、械能嗎?(物理觀念)提示:不能,因為內(nèi)燃機(jī)工作時總有內(nèi)能損失,不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能?！镜淅痉丁咳缦聢D是一種太陽能草坪節(jié)能燈,太陽能電池板供一只“10 V9 W的電子節(jié)能燈工作,假設(shè)太陽能電池板接收太陽能的有效面積為0.3 m2,平均1小時得到的太陽輻射能為4105 J,太陽光平均一天按8小時計算,恰好可以供電子節(jié)能燈工作10小時。問:(結(jié)果保存整數(shù))(1)太陽能節(jié)能燈的能量轉(zhuǎn)化情況;(2)太陽能電池板單位面積上接收太陽能的功率大約是多少?(3)太陽能節(jié)能燈利用太陽能的效率大約是多少?【解題探究】(1)草坪節(jié)能燈能把太陽能直接轉(zhuǎn)化為光能嗎?提示:不能,先把太陽能轉(zhuǎn)化為電能,電能再轉(zhuǎn)為光能(熱

4、能)。(2)草坪節(jié)能燈能把照射到太陽能電池板上的光全部轉(zhuǎn)化為電能嗎?提示:不能,太陽光照射到太陽能電池板上要反射一局部太陽光;光電轉(zhuǎn)化的效率也比擬低?！窘馕觥?1)能量轉(zhuǎn)化:太陽能電能光能(熱能)。(2)太陽能電池板單位面積上接收太陽能的功率:P=41050.313 600 W370 W(3)節(jié)能燈利用太陽能的效率:=9103 60041058100%=10%答案:(1)見解析(2)370 W(3)10%【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.從能量的轉(zhuǎn)化與守恒的角度理解,太陽能草坪節(jié)能燈()A.創(chuàng)造了電能B.草坪節(jié)能燈白天儲存太陽能,晚上再把太陽能釋放C.創(chuàng)造了太陽能D.把太陽能轉(zhuǎn)化成了電能,電能再轉(zhuǎn)化為光能【解析

5、】選D。根據(jù)能量守恒定律,能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。草坪節(jié)能燈把太陽能轉(zhuǎn)化成了電能,電能又轉(zhuǎn)化為光能,故D正確,A、B、C錯誤。2.以下說法正確的選項是()A.隨著科技的開展,節(jié)能燈利用太陽能的效率能到達(dá)100%B.太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量,但照射到宇宙空間的能量都消失了C.“既要馬兒跑,又讓馬兒不吃草違背了能量守恒定律,因而是不可能的D.有種“全自動手表,不用上發(fā)條,也不用任何形式的電源,卻能一直走動,說明能量可以憑空產(chǎn)生【解析】選C。A項說法雖然沒有違背能量守恒定律,

6、但是從能量耗散的角度可知自然界中的自發(fā)變化過程具有方向性,A錯誤;太陽輻射大量的能量,地球只吸收了極少的一局部,使萬物生長,但輻射到宇宙空間的能量也沒有消失,而是轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量,B錯誤;馬和其他動物,包括人,要運動,必須消耗能量,C正確;所謂“全自動手表,內(nèi)部還是有能量轉(zhuǎn)化裝置的,一般是一個擺錘,當(dāng)人戴著手表活動時,使擺錘不停擺動,給游絲彈簧補(bǔ)充能量,才會維持手表的運行,如果把這種手表放在桌面上靜置幾天,它一定會停止走動的,D錯誤。3.(多項選擇)以下對能量耗散理解正確的選項是()A.能量耗散說明能量在不斷減少B.能量耗散遵守能量守恒定律C.能量耗散說明能量不能憑空產(chǎn)生,但可以憑空消失

7、D.能量耗散從能量角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性【解析】選B、D。在發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的宏觀過程中,其他形式的能量最終轉(zhuǎn)化為流散到周圍環(huán)境的內(nèi)能,無法再回收利用,這種現(xiàn)象叫能量耗散,能量耗散并不違反能量守恒定律,宇宙中的能量既沒有減少,也沒有消失,它從能量角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性,故A、C錯誤,B、D正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(多項選擇)以下對能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識正確的選項是()A.某種形式的能量減少,一定存在其他形式能量的增加B.某個物體的能量減少,必然有其他物體的能量增加C.不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機(jī)器第一類永動機(jī)是不可能制成的D.石子從空中落下,最后停止在地面上,說

8、明機(jī)械能消失了【解析】選A、B、C。A選項是指不同形式的能量間的轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的;B選項是指能量在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移過程中能量是守恒的,這正好是能量守恒定律的兩個方面轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移;第一類永動機(jī)是不可能制成的,因為它違背了能量守恒定律;所以A、B、C正確。D選項中石子的機(jī)械能在變化,比方受空氣阻力作用,機(jī)械能可能減少,但機(jī)械能并沒有消失,能量守恒定律說明能量既不會創(chuàng)生,也不會消失,故D錯誤。二能源的分類與應(yīng)用1.地球上的絕大局部能源來源于太陽的輻射能:2.能源的分類:能源分類方法能源分類名稱特點舉例按是否可再生可再生能源可循環(huán)使用、不斷補(bǔ)充水能、風(fēng)能、潮汐能不可再生能源短期內(nèi)無

9、法轉(zhuǎn)換獲得煤、石油、天然氣按對環(huán)境污染情況清潔能源對環(huán)境根本沒有污染太陽能、風(fēng)能、水能污染能源會嚴(yán)重污染環(huán)境煤、石油、天然氣3.能源和環(huán)境污染:(1)溫室效應(yīng):石油、煤炭的燃燒增加了大氣中二氧化碳的含量,由于二氧化碳對長波的輻射有強(qiáng)烈的吸收作用,且像暖房的玻璃一樣,只準(zhǔn)太陽光的熱輻射進(jìn)來,不讓室內(nèi)長波熱輻射出去,使地球氣溫上升,這種效應(yīng)叫溫室效應(yīng)。(2)酸雨:酸雨是指pH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)工作時的高溫使空氣和燃料中的多種物

10、質(zhì)發(fā)生化學(xué)反響,產(chǎn)生氮氧化合物和碳?xì)浠衔?。這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,能引起人的多種疾病。(4)常規(guī)能源燃燒時產(chǎn)生的浮塵也是一種污染物?！镜淅痉丁?多項選擇)以下說法正確的選項是()A.煤、石油、天然氣等燃料的最初來源可追溯到太陽能B.汽油是一種清潔能源C.水能是可再生能源D.煤、石油等常規(guī)能源是取之不盡、用之不竭的【解析】選A、C。煤、石油、天然氣等是動植物轉(zhuǎn)化成的,其最初來源可追溯到太陽能,選項A對;汽油燃燒會引起一些化合物的產(chǎn)生,導(dǎo)致有毒氣體的生成,選項B錯;水能是可再生能源,選項C對;煤、石油、天然氣等儲量是有限的,是不可再生能源,

11、選項D錯?！舅仞B(yǎng)訓(xùn)練】1.(多項選擇)關(guān)于“溫室效應(yīng),以下說法中正確的選項是()A.太陽能源源不斷地輻射到地球上,由此產(chǎn)生了“溫室效應(yīng)B.石油和煤炭燃燒時產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量,由此產(chǎn)生了“溫室效應(yīng)C.“溫室效應(yīng)使得地面氣溫上升,兩極冰雪融化D.“溫室效應(yīng)使得土壤酸化【解析】選B、C。“溫室效應(yīng)的產(chǎn)生是由于石油和煤炭燃燒時產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量。它的危害是使地面氣溫上升、兩極冰雪融化、海平面上升、淹沒沿海城市、海水河流倒灌、耕地鹽堿化等,故B、C正確。2.以下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.用太陽能灶供熱【解析】選D。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,使得廢氣中含有粉塵、一氧化碳、二氧化硫等物質(zhì),污染了大氣,而太陽能是一種無污染的能源,應(yīng)選D?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(多項選擇)CO2氣體有個“怪脾氣,它幾乎不吸收太陽的短波輻射,大氣中CO2濃度增加能使地表溫度因受太陽的輻射而上升;另外,它還有強(qiáng)烈吸收地面紅外熱輻射的作用,阻礙了地球周圍的熱量向外層空間的排放,使整個地球就像一個大溫室一樣,因此,大氣中二氧化碳?xì)怏w濃度的急劇增加會導(dǎo)致