2020高中物理第十章热力学定律 6 能源和可持续发展分层训练新人教版选修3-3

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(统编版)2020高中物理第十章热力学定律6能源和可持续发展互动课堂学案新人教版选修3_7

6 能源和可持续发展互动课堂疏导引导1.能源（1）定义：能够提供可利用能量的物质.（2）常规能源煤、石油、天然气是目前人们消耗能量的主要来源，称为常规能源.常规能源的储量是有限的，是不可再生能源，按现在的开采速度，石油将在几十年内采完，煤也将在二百多年内采完，故加强新能源的开发和利用已迫在眉睫.（3）可再生能源风能、水流能，海水的潮汐能等都是可再生的能源.（4）新能源这里所说的新能源指的是近几年正在开发利用的新能源，如太阳能、核能、生物能等.2.环境（1）常规能源对环境的影响石油和煤燃烧产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，产生了“温室效应”，引发了一系列问题，如两极的冰雪融化、海平面上升、海水倒灌、耕地盐碱化……这些都是自然对人类的报复.还有一些问题，如煤燃烧时形成的二氧化硫等物质使雨水形成“酸雨”，工厂里机器工作时会导致有毒气体的产生等等.（2）大力发展新型能源常规能源的有限和其对环境的污染，都促使人类加紧新型能源的开发和利用，这些新型能源如风能、水能、太阳能、核能等，它们的优点是：能量丰富，环境污染小.3.能量耗散与品质降低机械能、电能、光能、声能、化学能、核能、生物能等，在被利用的过程中有时可相互转化，但最终转化为内能，流散到周围环境中去，是由集中度较高、有序度较高的能量转化为分散的、无序的能量，这就是能量耗散.这些流散的内能大多都无法被重新收集起来加以利用，从被利用的角度来说能量的品质降低了，或者说“贬值”了.活学巧用1.以下说法正确的是（）A.煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能B.汽油是一种清洁能源C.水能是可再生能源D.煤、石油等常规能源是取之不尽用之不竭的解析：煤、石油、天然气等是动植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，选项A对；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，选项B错；水能是可再生能源，选项C 对；煤、石油等储量是有限的，是不可再生能源，选项D错.答案：AC2.关于“温室效应”，下列说法正确的是（）A.太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”B.石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”C.“温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化D.“温室效应”使得土壤酸化解析：“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量.它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水向河流倒灌、耕地盐碱化等，故B、C选项正确.答案：BC3.下列说法中，正确的是（）A.从甲物体自发传递Q热量给乙物体，说明甲物体的内能比乙物体多QB.热机的效率从原理上讲可达100%C.因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的D.以上说法均不正确解析：自发的热传递的条件是存在温度差，而不是内能差，甲物体传递热量给乙物体，说明甲物体的温度比乙物体高，选项A错.热力学第二定律：“不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化.”可知，任何热机的效率都不可能达100%，选项B错.关于能源危机，必须明白：①能源是提供能量的资源，如煤、石油等；②人们在消耗能源时，放出的热量，有的转化为内能，有的转化为机械能等等，但最终基本上都转化成了内能，人们无法把这些内能收集起来再利用（能量耗散），而可供利用的能源是有限的，不可能在短时间内再生，因此“能源危机”并非说明能量不守恒，选项C错，选项D对.答案：D。

2020高中物理第10章热力学定律第6节能源和可持续发展课堂达标新人教版选修3-3

2020第十章第6节能源和可持续发展1．(淄博淄川中学2017年高二月考)“能源危机”是当今世界各国共同面临的问题。

对此，以下措施可行的是( A )A．人人都要自觉做到节约用水、节约用电，不浪费和人为毁坏物品B．关闭现有的火力发电站C．各地都要兴建水力和风力发电站D．停止使用石油资源，而以核能和太阳能取代解析：受地域环境的限制，风力、水力发电站不能在各地兴建，因而不能关闭火力发电站，故B、C错；受技术限制，核能和太阳能尚未大规模被利用，所以也不能停止使用石油资源，故D错误。

2．(多选)(山东聊城2017～2018学年高二检测)煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境。

最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”。

下列有关说法中正确的是( ACD )A．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化B．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化C．该技术实现了煤的清洁利用D．该技术实现了煤的高效利用解析：煤粉加压气化制备合成气中既有物理变化，又有化学变化，A正确，B错误；该技术使煤得以高效良好利用又环保，C、D正确。

3．(多选)(江苏省苏州市2017年高二下学期期末)下列说法正确的是( BC )A．能量耗散，说明能量在不断减少B．因为液体表面分子分布比内部稀，所以表面有收缩趋势C．某些液晶中掺入少量多色性染料后，对不同颜色的光吸收强度与所加电场的场强有关D．温度高的物体具有的内能一定比温度低的物体具有的内能多解析：能量耗散是指能量的可利用率越来越低，但仍然遵守能量守恒定律，故A错误；液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力，但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0，分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，即存在表面张力，表面张力使液体表面有收缩的趋势，B正确；彩色液晶显示屏是应用液晶在不同电场中对不同颜色的光吸收强度不同制成的，C正确；物体的内能与物质的量、温度、体积、以及物态有关，温度高的物体具有的内能不一定比温度低的物体具有的内能多，故D错误。

高中物理第十章热力学定律 6 能源和可持续发展课件新人教版选修3-3

自然形成，未经加工
由一次能源经加工转换而成
常规能源
按利用技术分新能源
已大规模正常煤、石油、天使用然气、水能
正在开发．或太阳能、核能、有新的利用方地热能、海洋式能、风能
按可否再生分
可再生能源
可循环使用，水能、风能、生物质不断补充能、地热能短期内无法转煤、石油、天然气、换获得核燃料对环境基本上太阳能、海洋能、风没有污染能、水能会严重污染环化石燃料(煤、石油、境天然气)
3．开发新能源． (1) 化石能源的短缺和利用常规能源带来的环境污染，使得新能源的开发成为当务之急． (2)新能源主要有下列几种：太阳能、生物质能、风能、水能等．太阳能、风能、水能是清洁能源，也是“可再生能源”．
【典例 2】 (多选)关于“温室效应”，下列说法正确的是( )
A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了 “温室效应” B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应” C． “温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化 D． “温室效应”使得土壤酸化
各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态转化，是能够自动发生、全额发生的，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．
2．能量品质的降低．能量耗散虽然不会使能量减少，却会导致能量品质的降低，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式．煤、石油、天然气等能源储存着高品质的能量，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能．内能较之机械能、电能、光能、核能等是一种低品质能量．
不可再生能源
清洁能源
按对环境污染情况分

高中物理第十章热力学定律 6 能源和可持续发展目标导引素材新人教版选修33

6 能源和可持续发展一览众山小诱学·导入材料：能量在被利用过程中总存在一定的损失，不可能100%地被利用，如现在大量使用在汽车中的内燃机，效率不超过30%，也就是说，由燃烧而产生的内能，转化为有用的机械能的总量不超过30%.煤炭的开采会造成耕地减少和水资源污染，煤炭的不当使用还会对空气和环境造成严重污染.例如，酸雨已毁灭了大片的森林，温室效应将在全球范围内对气候、海洋、农业、林业、生态平衡和人类健康等方面带来巨大的影响.由能源问题带来的环境问题已成为全球广为关注的焦点之一.人类要一代一代继续生存下去，我们今天所做的任何一项重大决定，都要考虑到既能满足当代人的需求，又不给子孙留下后患，这才是真正负责的态度.随着人们对社会发展、全球环境等问题认识的加深，可持续的能源生产和消费，已成为人类社会可持续发展的重要前提之一.图10-6-1 佛罗里达州被酸雨毁坏的森林问题看了这则材料你作何感想？导入：伴随着能源的大量消耗，不知不觉中已经给我们赖以生存的环境造成了严重的破坏.发展的需求与环境问题的矛盾让人们产生了深深的忧虑与困惑.能源问题对社会发展和人类的居住环境影响巨大，我们要注意节约能源，开发利用新能源.温故·知新1.请举例说明能量转化和转移的不可逆性.答:例如汽车由飞驰到静止，其动能转化成内能散发到周围的空间中，这些散发出去的内能不可能自动全部聚集起来，使汽车重新开动.荡来荡去的秋千，如果不能持续得到外加的能量，空气阻力及秋千受到的摩擦力就会使秋千逐渐减小摆动的幅度，直到最终停摆.在这个过程中秋千原有的机械能最终都转化为内能，这些内能同样不可能自发地完全回收，并全部再变为机械能，使秋千恢复到原来的摆动幅度.2.既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么还要节约能源？答:尽管能量是守恒的，但能量的转化和转移是具有方向性的，也就是说是不可逆的.我们目前利用的能源主要是不可再生能源.地球能源仓库库存的这些能量是有限的，所以我们要厉行节约、避免浪费.。

(新)高中物理第十章热力学定律6能源和可持续发展成长训练新人教版选修3-31

6 能源和可持续发展主动成长夯基达标1.为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有（）A.禁止使用煤、石油和天然气B.开发使用核能、太阳能C.将汽车燃料由汽油改为液化石油气D.植树造林解析：能源与环境保护是相互制约的，要尽量节约常规能源的使用，大力开发新能源.答案:BD2.产生酸雨的祸首是（）A.二氧化碳B.氟利昂C.二氧化硫D.一氧化碳解析：酸雨的主要成份是亚硫酸，二氧化硫与空气中的水蒸气接触会生成亚硫酸，故选项C 正确.答案:C3.下面关于能源的说法中正确的是（）A.能源是取之不尽，用之不竭的B.能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等C.大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源D.核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大解析：尽管能量守恒，但耗散的内能无法重新收集利用，所以能源是有限的，特别是常规能源，选项A错，选项B对.常规能源的利用比核能利用对环境的影响大，选项C对，选项D 错.答案:BC4.二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用，行星表面发出的长波辐射到大气以后被二氧化碳截获，最后使大气升温，大气中的二氧化碳像暖房的玻璃一样，只准太阳的辐射热进来，却不让室内的长波热辐射出去，大气中的二氧化碳的这种效应叫温室效应.这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点，根据这种观点，以下说法成立的是（）A.在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，当时地球的气温很高B.经过漫长的年代，地壳的岩石和气体二氧化碳发生化学反应，导致二氧化碳减少，地球上出现了生命C.由于工业的发展和人类的活动，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上气温正在升高D.现在地球正在变暖的主要原因是工业用电和生活用电的急剧增加，是电能和其他形式的能转化为内能解析：本题的观点是二氧化碳的温室效应.地球形成的早期，地壳不如现在牢固，地球不如现在稳定，火山活动频繁，符合地质的发展规律.由于火山的喷发，排出大量的二氧化碳`，这是必然的现象，进而导致当时地球的气温很高.地球上的岩石由于多种原因，其中包括岩石中的矿物成份与水、氧气、二氧化碳发生化学反应，使岩石进一步分化，最后形成土壤，二氧化碳减少，形成了适合生命生存的条件.由于工业的发展和人类的活动，大量地使用常规能源，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高.生活用电和工业用电是电能和其他形式的能的转变，会产生热.四个选项都很正确，但就温室效应这一观点而言，选项A、B、C是正确的.答案:ABC5.关于能源的开发和利用，你认为下列哪些观点是错误的（）A.能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为B.根据能量守恒定律，担心能源枯竭是一种杞人忧天的表现C.能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响D.通过核聚变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径解析：能量虽然守恒，但有的资源好利用，有的资源难以利用，资源短缺成为社会发展的阻碍，因而要合理开发利用，故选项B 错.答案:B6.处理污水时要不要除去磷（化合态），有以下几种意见，你认为正确的是（）A.磷是生物的营养元素，不必除去B.含磷的污水是很好的肥料，不必处理C.磷过量会引起磷中毒，因此污水中的磷必须除去D.磷对人无毒，除去与否都无关紧要解析：磷是动植物生命所需的微量元素，但磷过量会引起磷中毒，故应除去.答案:C7.在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”表示消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率=消耗能量路程人数⨯，一个人骑电动自行车，消耗1 MJ （106 J ）的能量可行驶30 km.一辆载有4人的普通轿车，消耗320 MJ 的能量可行驶100 km ，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是（）A.6∶1B.12∶5C.24∶1D.48∶7解析：电动自行车客运效率MJ km 13011⨯=η,普通轿车的客运效率MJ km 32010042⨯=η,二者效率之比为=⨯=4003203021ηη24∶1. 答案:C8.人类利用煤、石油、天然气、柴草，归根到底是间接利用了（）A.海洋能B.核能C.太阳能D.化学能解析：煤、石油、天然气是由古生物经复杂的变化形成的，称为化石能源，这类能源最初的积累来源于太阳能.柴草由植物直接获取，而植物生长的能量也来源于太阳能，植物经光合作用将太阳能转化为化学能.化石能源、柴草的能量，最初都源于太阳能，植物是通过光合作用将太阳能转化为化学能的.答案:C9.据《中国环境报》报道：一份科技攻关课题研究结果显明，我国酸雨区已占国土面积的40%以上，研究结果还表明，我国农业每年因遭受酸雨造成的经济损失高达15亿多元.为了有效控制酸雨，目前国务院已批准《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规.（1）在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可有效地降低地面SO 2浓度.在20世纪约60—70年代的10年间，由发电厂排放的SO 2增加了35%，但由于建造高烟囱的结果，地面浓度降低了30%之多，请你从全球环境保护的角度，分析这种做法是否可取？说明其理由.（2）用传统的煤、石油做燃料，其主要缺点是什么？与传统的煤、石油做燃烧相比，哪种物质可以作为新能源？主要优点是什么，缺点又是什么？解析：（1）不可取，因为SO 2的排放总量并没有减少，进一步形成的酸雨仍会造成对全球的危害.（2）传统的煤、石油做燃料的缺点是：首先煤、石油是不可再生的化石燃料，其资源是有限的.其次燃烧后生成的SO 2、NO x 等严重污染大气，进而形成酸雨，燃烧后产生的CO 2又会造成温室效应.与传统的煤、石油做燃料相比，H 2可以作为新能源.它的主要优点是：①H 2可以用水作为原料来制取；②H 2燃烧时放热多，放出的热量约为同质量汽油的3倍；③氢燃料的最大优点是燃烧产物为水，不会污染环境，还可循环使用.它的缺点是不易获得和携带.10.有一座瀑布的高度是50 m ，流量为12 m 3/s,计划在瀑布底部利用水流能发电.设在瀑布顶处水流速度与从发电机处水轮机内流出速率相等，且水流能有65%被利用.求安装的发电机功率至少多大？解析：单位时间内减少的重力势力E=ρQhg，被利用来发电的功率P=ρQgh η=103×12×9.8×50×0.65 W=3.8×106 W.答案:3.8×103 kW图1211.风能是“可再生资源”.我国风力资源丰富，利用风力发电是一种经济而又清洁的能源.我国甘肃省某地，四季的平均风速为10 m/s ，已知空气的密度为1.3 kg/m 3,该地新建的小型风力发电机的风车有三个长度均为12 m 长的叶片，转动时可形成半径为12 m 的一个圆面.（1）若这个风车能将通过此圆面内的10%的气流的动能转化为电能，那么该风车带动发电机功率为多大？（保留两位有效数字）（2）为了减少风车转动的磨损，根据最新设计，在转动轴与轴承的接触部分镀了一层纳米陶瓷，一般的陶瓷每立方厘米含有1010个晶粒，而这种纳米陶瓷每立方厘米含有1019个晶粒，若把每个晶粒看成球形，并假设这些晶粒是一个挨着一个紧密排列的，那么每个晶粒的直径大约为多少纳米?解析：(1)每秒通过圆面的气流构成一个长为v ，底面积为S=πR 2的圆柱体，如图12所示，则这部分空气的质量m=ρπR 2v ，其动能为E k =3222121v R mv ρπ=,每秒转化的电能即为发电机的功率232v R P ηρπ=,代入数据解得P=2.9×104 W.（2）假设这种纳米陶瓷的每个晶粒的直径为d ，则6)2(3433d N d N V ππ=•=,代入数据解得d=5×10-9 m=5 nm.答案:（1）2.9×104 W (2)5 nm12.太阳每年辐射到地球上的能量可达1018 kW·h.（1）试估算太阳每年释放的热量；（2）如果太阳辐射到地球上的能量全部用来推动热机发电，能否每年发1018度电？解析：(1)地球到太阳的距离为r=1.5×1011 m,地球的半径为R=6.4×106 m,所以地球的接收面积为S=4πR 2.以太阳为球心，以日地距离为半径画一球面，其面积为S′=4πr 2,太阳辐射的能量全部通过该球面.由比例关系：SQ S Q 地太='得h kW S S Q Q •⨯⨯⨯='=2621118)104.6()105.1(410ππ地太 =2.2×1027 kW·h.（2）由热力学第二定律知，热机的效率无法达到100%，因此每年发出的电能小于1018度.答案:（1）2.2×1027 kW·h (2)1018度13.（1）1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一.请由此估算地球的半径R （保留两位有效数字）.（2）太阳与地球的距离为1.5×1011 m ，太阳光以平行光束入射到地面，地球表面2/3的面积被水所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W 约为1.87×1024 J.设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%能量重新辐射出去，太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1 kg 水需要2.2×106 J 的能量)，而后凝结成雨滴降落到地面.①估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面积为4πR 2）；②太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面，W 只是其中的一部分.太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明两个理由.解析：（1）由题意可知地球周长的41等于1 m 的一千万倍，则有2πR×41=1.00×107,所以R=6.4×106 m.（2）①设太阳一年中辐射到地球水面部分的总能量为W ，则W=1.87×1024 J.设凝结成雨滴一年降落到地面上水的总质量为m ，则由题意得kg W m 6102.2)35.01()07.01(⨯-⨯-⨯==5.14×1017 kg. 设地球表面覆盖一层水的厚度为h ，水的密度为ρ，则有m=ρ·4πR 2h ，则m R m h 3261721000.1)1037.6(14.341014.54⨯⨯⨯⨯⨯⨯==ρπ=1.01 m=1.01×103 mm. 答案:(1)6.4×106 m (2)①1.01×103mm ②太阳辐射到地球的能量没有全部到达地面的原因是由于大气层的吸收，大气层的散射或反射、云层遮挡等.14.能源问题是当前热门话题，传统的能源——煤和石油，一方面储量有限，有朝一日将要被开采完毕；另一方面，使用过程中也带来污染.寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向.利用潮汐发电即是一例.关于潮汐，古人说：“潮者，据朝来也；汐者，言夕至也.”下图是利用潮汐发电的示意图.左方为陆地和海湾，中间为大坝；其下有通道，水经通道可带动发电机.涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道［图10-6-1（甲）］，潮降至最低点时放水发电［图10-6-1（乙）］；待内外水面高度相同；再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又放水发电［图10-6-1（丙）］.设海湾面积为5.0×107 m 2，高潮与低潮间高度差3.0 m ，则一天内水流的平均功率为 MW.图10-6-1（注：实际上由于各种损失，发电功率仅为水流的平均功率的10%—25%.例如法国兰斯河（the Rance River ）潮汐发电站水势能释放平均功率240 MW ，而发电功率仅为62 MW.）解析：潮汐发电其实就是将海水的重力势能转化为电能.每次涨潮时，流进海湾（落潮时流出海湾）的海水的重力为Mg=ρVg=1.0×103×5.0×107×3×10 N=1.5×1012 N其重心的高度变化为h=1.5 m一天内海水两进两出，故水流功率为W t mgh P 3600245.1105.14412⨯⨯⨯⨯==≈1.0×108 W 即P≈100 MW.答案:100走近高考15.(2006广东高考，13（2）)风力发电是一种环保的电能获取方式.图10-6-2为某风力发电站外观图.设计每台风力发电机的功率为40 kW.实验测得风的动能转化为电能的效率约为20%，空气的密度是1.29 kg/m 3,当地水平风速约为10 m/s ，问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求？图10-6-2解析：风的动能：221mv E k =① 风在t 时间内通过叶片为半径圆的质量：m=ρV=ρπl 2vt② 21==t E P kηρπl 2v 3η ③由①②③得 l≈10 m ④答案:10 m16.小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),他想估算一下自己家每天烧水、做饭需要的热量.于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将30 kg 20 ℃的水烧开.求：（1）小明家每天烧水做饭需要多少热量？（2）如果家用煤的热值为3×107 J/kg,从理论上讲小时家每天烧水做饭需要多少千克煤？（3）小明家实际平均每天烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0.5 kg算，他家每天实际用煤2 kg ，由此，小明他计算出了他家煤炉的效率只有16.5%,你认为小明家煤炉效率低的原因是什么？（4）从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低、浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么？解析：可根据热量的计算公式求出水吸收的热量，Q=c 水m 水(t-t 0)=4.2×103 J/(kg·℃)×30kg×(100 ℃-20 ℃)=1.008×107 J.水吸收热量与煤放出热量相同时，需要煤的质量为理论值m 煤=kgJ J q Q /10310008.177⨯⨯==0.336 kg.影响炉子效率低的主要因素是燃料利用率低和散热严重，煤燃烧后的废气和废渣都会造成对环境污染.分析时注意联系生活实际.答案:（1）1.008×107 J. （2）0.336 kg. （3）煤不能完全燃烧，热量散失严重. （4）产生废气、废渣、污染环境.。

高中物理第十章热力学定律第6课时能源和可持续发展同步课时检测新人教版选修33

训练6 能源和可持续发展[概念规律题组]1．下列说法中正确的是( ) A．机械能和内能之间的转化是可逆的B．气体向真空的自由膨胀是可逆的C．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的D．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的2．下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是( ) A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律B．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会减小3．煤、石油、天然气和生物资源的能量作为能源的共同特点是( ) A．可再生能源，取之不尽，用之不竭B．不可再生能源，用一点，少一点C．来自太阳辐射的能量D．污染环境的能源4．下列关于能量耗散的说法中正确的是( ) A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律B．能量耗散是指散失在环境中的内能再也不能收集起来被人类利用C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动、全额发生的D．能量耗散导致能量品质的降低5．水力发电站的电能最终来自于( ) A．太阳能B．水的动能C．水的势能D．水的内能6．下列供热方式最有利于环境保护的是( ) A．用煤做燃料供热B．用石油做燃料供热C．用天然气或煤气做燃料供热D．用太阳能灶供热[方法技巧题组]7．下列现象能够发生，并且不违背热力学第二定律的有( ) A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体8．关于熵，下列说法中正确的是( )A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序9．下列说法正确的是( ) A．人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值减小B．人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值增加C．因为能量守恒，所以无需节约能源D．热机中的内能可以全部用来做功10．关于温室效应，下列说法中正确的是( ) A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了温室效应B．石油和煤炭燃烧时增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了温室效应C．温室效应使得地面气温上升、两极冰雪融化D．温室效应使得土壤酸化11．酸雨对植物的正常生长影响很大，为了减少酸雨的影响，应采取的措施是( )①少用煤作燃料②燃料脱硫③在已经酸化的土壤中加石灰④多种植美人蕉、银杏等植物⑤开发新能源⑥多种植法国梧桐、柠檬等植物A．①②④⑤ B．①②⑤⑥C．①②③④⑤ D．①②③⑤⑥12．能源利用的过程实质上是( ) A．能量的消失过程B．能量的创造过程C．能量的转化和转移过程D．能量的转化、传递并且逐渐消失的过程[创新应用题组]13．CO2气体几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加能使地表温度因受太阳辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样，因此，大气中二氧化碳气体浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖．请回答：(1)这种大气中以CO2为主的气体产生的效应称为( )A．光热效应B．光电效应C．光气效应D．温室效应(2)导致大气中CO2浓度增加的主要原因是( )A．大量植物和生物物种灭绝B．大量燃料如石油、煤炭、天然气等的燃烧C．人口剧增，呼出的二氧化碳增多D．自然因素破坏了地球生态环境的平衡答案1．D 2．A 3．C 4.BCD 5．A 6．D 7．CD 8．AD 9．A 10．BC 11．A 12．C 13．(1)D (2)B。

【提分必做】高中物理第十章热力学定律 6 能源和可持续发展分层训练新人教版选修3-3

6 能源和可持续发展A级抓基础1．下列供热方式最有利于环境保护的是( )A．用煤做燃料供热B．用石油做燃料供热C．用天然气或煤气做燃料供热D．用太阳能灶供热解析：煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能．但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧不充分，使得废气中所含粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质污染了大气．而太阳能是一种无污染的能源，应大力推广，答案应选D.答案：D2．(多选)下列关于能量耗散的说法，正确的是( )A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律B．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的D．能量耗散导致能量品质的降低解析：能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，故A错，D对；耗散的内能无法再被利用，B项对；其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，C项对．故选B、C、D.答案：BCD3．关于能源的开发和节约，下列观点错误的是( )A．常规能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为B．根据能量守恒定律，担心能源枯竭是一种杞人忧天的表现C．能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响D．通过核聚变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径解析：能量虽然守恒，但能量的耗散导致能量的品质降低及不可再利用，也往往对环境产生破坏，从而应开发新型的清洁型的能源，故B选项错．答案：BB级提能力4．柴油机使柴油燃料在它的气缸中燃烧，产生高温高压的气体，燃料的化学能转化为气体的内能，高温高压的气体推动活塞做功，气体的内能又转化为柴油机的机械能．燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能．是否节能是衡量机器性能好坏的重要指标．有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感觉一下尾气的温度，就能够判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”，关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，你认为正确的是( )A．尾气的温度越高，柴油机越节能B．尾气的温度越低，柴油机越节能C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关D．以上说法均不正确解析：气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能，柴油机使柴油燃料在它的气缸中燃烧，产生高温高压的气体，是一个高温热源；而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源．根据能量守恒，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就要越低．故B正确．答案：B5．(多选)煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境．最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”．下列有关说法中正确的是( )A．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化B．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化C．该技术实现了煤的清洁利用D．该技术实现了煤的高效利用解析：煤粉加压气化制备合成气中既有物理变化，又有化学变化，A正确；该技术使煤得以良好利用又环保，C、D正确，故选A、C、D.答案：ACD6．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：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，这种装置违背了能量守恒定律，所以永动机是永远不可能制成的，A错误；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极少的一部分，使万物生长，但辐射到宇宙空间的能量也没有消失，而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，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，才会维持手表的运行，如果把这种手表放在桌面上静置几天，它一定会停止走动的，D错误．答案：C7．CO2气体有个“怪脾气”，它几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加，能使地表温度因受太阳辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样．因此，大气中CO2浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖．(1)这种大气中以CO2为主的气体产生的效应称为( )A．光热效应B．光电效应C．光气效应D．温室效应(2)导致大气中CO2浓度增加的主要原因是( )A．大量植物和生物物种灭绝B．大量燃料如石油、煤炭、天然气等的燃烧C．人口剧增，呼出的二氧化碳增多D．自然因素破坏了地球环境生态平衡解析：大气中CO2浓度的增加，导致了温室效应；为了缓解这种局面，一方面要尽量少使用煤、石油等常规能源，另一方面要开发利用新能源，并植树造林，改善环境．答案：(1)D(2)B。

高中物理第10章热力学定律第6节能源和可持续发展课堂作业新人教版选修33

第十章第6节能源和可持续发展基础夯实一、选择题(1、2题为单选题，3、4题为多选题)1．以下说法正确的是( C )A．煤、石油、天然气等燃烧时可放出氧气B．汽油是一种清洁能源C．水能是可再生能源D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的解析：煤、石油、天然气等是动植物转化成的，燃烧时放出二氧化碳，A错；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，B错；水能是可再生能源，C对；煤、石油等存储量是有限的，是不可再生能源，D错。

2．人类只有一个地球，我们要保护赖以生存的环境。

试完成以下三个题目：(1)下列哪一种不属于当今世界的三大环境问题( C )A．酸雨B．臭氧层的破坏C．人口的急剧增长D．温室效应(2)酸雨的形成主要是由于( B )A．大气中CO2含量的增加B．大气中SO2含量的增加C．乱砍滥伐森林，破坏生态环境D．大气中氟利昂含量增加(3)大气臭氧层( D )A．能大量反射太阳辐射中的紫外线，所以那里的温度较低B．能散射太阳光中的紫外线，使地面生物免受紫外线之害C．是大气层中存在臭氧的唯一场所，我们应该加以保护D．吸收大量的太阳紫外线，减少到达地面的紫外线辐射3．下列对能量耗散的理解正确的有( BD )A．能量耗散说明能量在不断减少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性解析：在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终会转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散。

能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙的能量既没有减少，也没有消失，它只从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错。

4．关于“温室效应”，下列说法正确的是( BC )A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中的二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”C．“温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化D．“温室效应”使得土壤酸化解析：“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量。

【精选】高中物理第十章热力学定律第六节能源和可持续发展自主练习新人教版选修3_3

第六节能源和可持续发展自主广场我夯基我达标1.关于能源的开发和节约，你认为下列哪些观点是错误的( )A.能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为B.根据能量守恒定律，担心能源枯竭是一种杞人忧天的表现C.能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响D.通过核聚变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径思路解析：能量虽然守恒，但有的资源好利用，有的资源难以利用，资源短缺成为社会发展的阻碍，因而要合理开发利用，故B错.答案：B2.为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有( )A.禁止使用煤、石油和天然气B.开发使用核能、太阳能C.将汽车燃料由汽油改为液化石油气D.植树造林思路解析：能源与环境保护是相互制约的，要尽量节约常规能源的使用，大力开发新能源. 答案：BD3.产生酸雨的罪魁祸首是( )A.二氧化碳B.氟利昂C.二氧化硫D.一氧化碳思路解析：酸雨的主要成分是亚硫酸，二氧化硫与空气中的水蒸气接触会生成亚硫酸，故C 正确.答案：C4.关于“温室效应”，下列说法中正确的是( )A.太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”B.石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”C.“温室效应”使得地面气温上升，两极冰雪融化D.“温室效应”使得土壤酸化思路解析：“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量.它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水河流倒灌、耕地盐碱化等，故B、C选项正确.答案：BC5.下面关于能源的说法中正确的是( )A.能源是取之不尽、用之不竭的B.能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等C.大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源D.核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大思路解析：尽管能量守恒，但耗散的内能无法重新收集利用，所以能源是有限的，特别是常规能源.A项错，B项对.常规能源的利用比核能利用对环境的影响大，C项对，D项错.答案：BC6.以下说法正确的是( )A.煤、石油、天然气等燃料的最初来源是太阳能B.汽油是一种清洁能源C.水能是可再生能源D.煤、石油等常规能源是取之不尽，用之不竭的思路解析：煤、石油、天然气是动植物转化成的，其来源是太阳能，汽油燃烧会导致有毒气体生成，B错.水是可再生资源，C对.煤、石油的存量是有限的.答案：AC7.有人说，煤和石油的能量也来自太阳，那么太阳能通过什么途径变成煤和石油中的化学能？答案：煤和石油都是古生物的遗体被压在地层中经过漫长的地质年代形成的.太阳能先通过植物的光合作用变为植物体内的化学能，再转变为煤的化学能.植物的化学能转移到动物体内，然后就成了石油的化学能.我综合我发展8.太阳与地球的距离为1.5×1011m，太阳光以平行光束入射到地面，地球表面23的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.87×1024 J.设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%的能量重新辐射出去，太阳辐射可将水面的水蒸发(设在常温、常压下蒸发1 kg水需要2.2×106 J的能量)，而后凝结成雨滴降落到地面.(1)估算整个地球表面的年平均降雨量(以毫米表示，球面积为4πR2)；(2)太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面，W只是其中的一部分.太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明两个理由.思路解析：设太阳一年中辐射到地球水面部分的总能量为W，则W=1.87×1024J.设凝结成雨滴一年降落到地面上水的总质量为m，则由题意得m=kg=5.14×1017 kg.设地球表面覆盖一层水的厚度为h，水的密度为ρ，则有m=ρ·4πR2h，则h== m=1.01 m=1.01×103 mm.答案：(1)1.01×103mm (2)太阳辐射到地球的能量没有全部到达地面的原因是大气层的吸收、大气层的散射或反射、云层遮挡等.9.某同学为测量地表植物吸收太阳能的本领做了如下实验：用一面积为0.1 m2的面盆盛6 kg 的水，经太阳垂直照射15 min，温度升高5 ℃.若地表植物接收太阳光的能力与水相等，试计算：(1)每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为多少焦？(2)若绿色植物在光合作用中每吸收1 kJ的太阳能可以放出0.05 L的氧气，则每公顷绿地每秒可放出多少升氧气？(1公顷=104 m2)思路解析：本题是物理和生物相互渗透的跨学科综合题.此题是利用所给予的信息计算出每平方米每秒接收的能量，再利用绿色植物吸收的能量与放出氧气的关系即可计算出总的氧气量(1)水盆中的水接收的太阳能为Q0=cmΔt.地球表面每平方米每秒接收的太阳能为Q1= J，即每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为1.4×103J.(2)每秒钟每公顷绿地吸收的太阳能为Q2=Q1S1=1.4×103×104J=1.4×104kJ，每秒钟放出氧气的体积为V=1.4×104×0.15 L=700 L.答案：1.4×103 J 700 L10.据《中国环境报》报道：从一份科技攻关课题研究结果显示，我国酸雨区已占国土面积的40%以上，研究结果还表明，我国农业每年因遭受酸雨造成的经济损失高达15亿元.为了有效控制酸雨，目前国务院已批准《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规.(1)在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可有效地降低地面SO2浓度.在20世纪60—70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35%，但由于建造高烟囱的结果，地面浓度降低了30%之多，请你从全球环境保护的角度，分析这种作法是否可取，说明其理由.(2)用传统的煤、石油作燃料，其主要缺点是什么？与传统的煤、石油作燃料相比，哪种物质可以作为新能源？主要优点是什么，缺点又是什么？思路解析：(1)不可取，因为SO2的排放总量并没有减少，进一步形成的酸雨仍会造成对全球的危害.(2)传统的煤、石油作燃料的缺点是：首先煤、石油是不易再生的化工燃料，其资源是有限的.其次燃烧后生成的SO2、NO x等严重污染大气，进而形成酸雨，燃烧后产生的CO2又会造成温室效应.与传统的煤、石油作燃料相比，H2可以作为新能源.它的主要优点是：①H2可以用水作为原料来制取；②H2燃烧时放热多，放出的热量约为同质量汽油的3倍；③氢燃料的最大优点是燃烧产物为水，不易污染环境，还可循环使用.它的缺点是不易获得和携带.11.能源问题是当前的热门话题，传统的能源——煤和石油，一方面储量有限，有朝一日将要被开采完毕，另一方面，使用过程中也带来了污染，寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向，利用潮汐发电即是一例.关于潮汐，古人说：“潮者，据朝来也；汐者，言夕至也.”图1061是利用潮汐发电的示意图.左方为陆地和海湾，中间为大坝；其下有通道，水经通道可带动发电机.涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道［图10-6-1(甲)］，潮退至最低点时放水发电［图10-6-1(乙)］；待内外水面高度相同；再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又放水发电［图10-6-1(丙)］.设海湾面积为5.0×107 m2，高潮与低潮间高度差3.0 m，则一天内水流的平均功率为_____MW.图10-6-1(注：实际上由于各种损失，发电功率仅为水流的平均功率的10%—25%.例如法国兰斯河(the Rance River)潮汐发电站水势能释放平均功率240 MW，而发电功率仅为62 MW)思路解析：潮汐发电其实就是将海水的重力势能转化为电能.每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的重力为：Mg=ρVg=1.0×103×5.0×107×3×10 N=1.5×1012 N其重心的高度变化为：h=1.5 m一天内海水两进两出，故水流功率为：P=W≈1.0×108 W即P≈100 MW.答案：100我创新我超越12.在交通运输中,常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能.“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率=.一个人骑电动自行车，消耗1 mJ(106 J)的能量可行驶30 km.一辆载有4人的普通轿车，消耗32 0 mJ的能量可行驶100 km.则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是( )A.6∶1B.12∶5C.24∶1D.48∶7思路解析：电动自行车客运效率η1=，普通轿车的客运效率η2=,二者效率之比为=24∶1.答案：C13.风能是“可再生能源”.我国风力资源丰富，风力发电是一种经济而又清洁的能源利用.我国甘肃省某地，四季的平均风速为10 m/s，已知空气的密度为1.3 kg/m3，该地新建的小型风力发电机的风车有三个长度均为12 m长的叶片，转动时可形成半径为12 m的一个圆面.(1)若这个风车能将通过此圆面内的10%的气流的动能转化为电能，那么该风车带动发电机功率为多大？(保留两位有效数字)(2)为了减少风车转动的磨损，根据最新设计，在转动轴与轴承的接触部分镀了一层纳米陶瓷，一般的陶瓷每立方厘米含有1010个晶粒，而这种纳米陶瓷每立方厘米含有1019个晶粒.若把每个晶粒看成球形，并假设这些晶粒是一个挨着一个紧密排列的，那么每个晶粒的直径大约为多少纳米？思路解析：(1)每秒通过圆面的气流构成一个长为v、底面积为S=πR2的圆柱体，如右图所示，则这部分空气的质量m=ρπR2v，其动能为E k=ρπR2v3，每秒转化的电能即为发电机的功率P=，代入数据解得P=2.9×104 W.(2)设这种纳米陶瓷每个晶粒的直径为d，则V=N·π()3=，即10-6=1019×3.14×解得d=6×10-9 m=6 nm.答案：(1)2.9×104 W (2)6 nm。

高中物理人教版选修3-3(学业分层测评)第十章热力学定律学业分层测评14 Word版含答案

学业分层测评(十四)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．在热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q中，关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中不正确的是()A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负E．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正【解析】根据公式ΔU＝W＋Q中的符号法则知选项C、E正确，故选A、B、D.【答案】ABD2．(2016·大连高二检测)如图10-3-4所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小，下列说法中正确的是()图10-3-4A．从外界吸热B．向外界放热C．分子势能不变D．内能减小E．内能不变【解析】水温恒定，即空气分子平均动能不变；不计分子间相互作用，即分子势能不变，由此可知空气内能不变．筒内空气体积减小，说明外界对空气做功，根据热力学第一定律知空气放出热量．正确选项为B、C、E.【答案】BCE3．—物体获得一定初速度后，沿着一粗糙斜面上滑，在上滑过程中，物体和斜面组成的系统的下列说法中正确的是()A．机械能守恒B．总能量守恒C．机械能和内能增加D．机械能减少，内能增加E．摩擦力对物体做负功【解析】物体沿斜面上滑的过程中，有摩擦力对物体做负功，所以物体的机械能减少．由能量转化和守恒定律知，内能应增加，能的总量不变，B、D、E 正确．【答案】BDE4．如图10-3-5是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对汽缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，汽缸内气体的下列说法不正确的是()图10-3-5A．温度升高，内能增加600 JB．温度升高，内能减少200 JC．温度降低，内能增加600 JD．温度降低，内能减少200 JE．气体分子对器壁的压强增大【解析】对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，ΔU为正表示内能增加了600 J，对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，且体积减小，选项AE正确，故选B、C、D.【答案】BCD5.(2016·上海检测)景颇族的祖先发明的点火器如图10-3-6所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过程中的下列说法中不正确的是()图10-3-6A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少E．外界对气体做正功，气体内能增加【解析】由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对气体做正功．由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量．根据热力学第一定律，这时外力做的功只能用来增加气体的内能，这就使气体分子的运动加剧，引起气体分子平均动能增加，气体温度升高．所以艾绒即刻被点燃．由于被封闭的气体质量不变，温度升高，而体积变小，则由气体状态方程知压强变大．故B、E选项正确，其他选项都错．【答案】ACD6．(2016·济南高二检测)如图10-3-7所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走．若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中的下列说法中正确的是()【导学号：11200091】图10-3-7A．气体对外做功，气体温度可能不变B．气体对外做功，内能可能不变C．气体压强可能增大，内能可能不变D．气体从外界吸热，内能一定增加E．气体压强减小，温度可能不变【解析】由于汽缸是导热的，则可以与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变，但压强减小．【答案】ABE7．关于物体内能的变化，以下说法中不正确的是()A．物体吸收热量，内能—定增大B．物体对外做功，内能一定减少C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变E．物体放出热量，外界对物体做功，内能可能不变．【解析】根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，物体内能的变化与外界对物体做功(或物体对外界做功)，物体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关．物体吸收热量，但有可能同时对外做功，故内能有可能不变甚至减小，故A错，同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减少，B错，若物体吸收的热量与对外做的功相等，则内能可能不变，C正确；同理，E正确．若物体放热同时对外做功，物体内能一定减少，故D错．【答案】ABD8．(2016·青岛高二检测)一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做多少功？【导学号：11200091】【解析】(1)由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J.(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从2状态回到1状态过程中内能的变化应等于从1状态到2状态过程中内能的变化，则从2状态到1状态的内能应减少160 J．即ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J，根据热力学第一定律得ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界对气体做功80 J.【答案】(1)增加了160 J(2)外界对气体做功80 J[能力提升]9．关于一定量的气体，下列叙述不正确的是()A．气体吸收的热量可以完全转化为功B．气体体积增大时，其内能一定减小C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加D．外界对气体做功，气体的内能一定增加E．外界对气体做功，气体内能可能减少【解析】如果气体等温膨胀，则气体的内能不变，吸收的热量全部用来对外做功，A正确；当气体体积增大时，对外做功，若同时吸收热量．且吸收的热量大于或等于对外做功的数值时，内能不会减少，所以B错误；若气体吸收热量同时对外做功，其内能也不一定增加，C错误；若外界对气体做功的同时气体向外放出热量，且放出的热量多于外界对气体所做的功，则气体内能不但未增加反而减少，所以D错误，E正确，故选B、C、D.【答案】BCD10．(2016·沈阳模拟)如图10-3-8所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力)，用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是()图10-3-8A．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少B．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少C．电流对气体做功，气体对外做功，其内能一定增加D．电流对气体做的功一定大于气体对外做功E．电流对气体做的功一定等于气体对外做的功【解析】由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，由pVT为恒量知，气体温度升高，内能一定增加，由能的转化和守恒知，电流对气体做功一定大于气体对外做功，B错，D项正确．由气体压强的微观解释知温度升高，气体分子与活塞碰一次对活塞的冲击力增大，而压强不变；单位时间内对活塞的冲击力不变．因此单位时间内对活塞的碰撞次数减少，A 对．【答案】 ACD11．风沿水平方向以速度v 垂直吹向一直径为d 的风车叶轮上，设空气密度为ρ，风的动能有50%转化为风车的动能，风车带动水车将水提高到h 的高度，效率为80%，求单位时间内最多可提升的水的质量m .【导学号：11200093】【解析】设在t 时间内吹在风车上的空气的质量为m 0，则m 0＝14πd 2·v t ·ρ风的动能E k ＝12m 0v 2＝18πd 2v 3tρ根据题意：18πd 2v 3tρ×50%×80%＝mgh ，则m t ＝πd 2ρv 320gh .【答案】 πd 2ρv 320gh12．(2016·长春高二检测)如图10-3-9所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为22 cm ，现在用竖直向下的外力F 压缩气体，使封闭空气柱长度变为2 cm ，人对活塞做功100 J ，大气压强为p 0＝1×105 Pa ，不计活塞重力．问：图10-3-9(1)若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强为多大？(2)若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20 J ，则气体的内能增加多少？(活塞的横截面积S ＝1 cm 2) 【导学号：11200094】【解析】 (1)设压缩后气体的压强为p ，活塞的横截面积为S ，l 0＝22 cm l ＝2 cm ，V 0＝l 0S ，V ＝lS缓慢压缩气体温度不变，由玻意耳定律得：p 0V 0＝pV ，解得：p ＝1.1×106 Pa.(2)大气压力对活塞做功：W1＝p0S(l0－l)＝2 J人做功W2＝100 J，由热力学第一定律：ΔU＝W1＋W2＋Q，将Q＝－20 J代入解得ΔU＝82 J. 【答案】(1)1.1×106 Pa(2)82 J。

2020_2021学年高中物理第十章热力学定律6能源和可持续发展学案新人教版选修3_3

第六节能源和可持续发展【素养目标定位】※了解什么是能量耗散和品质降低※了解能源与人类社会、环境的关系※了解几种新能源的发展【素养思维脉络】课前预习反馈知识点1 能量耗散和品质降低1．能量耗散系统的内能流散到__周围环境中__，没有办法把这些内能__收集__起来加以利用，这种现象叫作能量耗散。

2．品质降低能量从高度有用的形式降级为__不大可用__的形式叫品质降低。

能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终转化为__低品质__的能量。

知识点2 能源与人类社会发展、环境1．能源能源是指能够提供__可利用能量__的物质，它是现代社会生活的重要物质基础。

2．常规能源常规能源是指__已被广泛应用__的能源，如煤、石油、天然气、水力等。

3．能源危机按目前的消耗量，石油、天然气最多只能维持半个世纪，煤炭尚可维持一二百年。

4．环境污染能源利用的过程也直接污染着地球环境，主要有__温室效应__、__酸雨污染__、__臭氧层__的破坏等。

辨析思考『判一判』(1)石油、天然气都属于新能源。

(×)(2)能量耗散不遵循能量守恒定律。

(×)(3)能量耗散会导致能量品质的降低。

(√)(4)为了可持续发展，必须节约能源。

(√)(5)石油和煤炭的燃烧增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”。

(√)(6)能量耗散现象反映了在一些特殊过程中能量并不守恒，从而导致能源不可再生。

(×)『选一选』在研究性学习的过程中，同学们提出了以下四个活动方案，哪些从理论上讲是可行的( D )A．制作一个内能回收器，将散失在周围环境中的内能全部收回再利用B．发明一种制冷设备，使温度降至绝对零度C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝D．将房屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题解析：系统的内能流失到周围环境中，不可能全部收回再利用，A错；温度不能无限降低，绝对零度不可能达到，B错；扩散现象具有方向性，逆过程不可能自发进行，C错；太阳能可以用来发电和进行加热，D正确。

2020高中物理 第十章 热力学定律 6 能源和可持续发展分层训练 新人教版选修3-3

(统编版)2020高中物理第十章热力学定律6能源和可持续发展互动课堂学案新人教版选修3_7

2020高中物理 第10章 热力学定律 第6节 能源和可持续发展课堂达标 新人教版选修3-3

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