《2022年高中物理粵教版必修2教學(xué)案：第四章 第六、八節(jié)　能量的轉(zhuǎn)化與守恒 能源的利用與開發(fā)(含解析)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022年高中物理粵教版必修2教學(xué)案：第四章 第六、八節(jié)　能量的轉(zhuǎn)化與守恒 能源的利用與開發(fā)(含解析)（15頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022年高中物理粵教版必修2教學(xué)案：第四章 第六、八節(jié)　能量的轉(zhuǎn)化與守恒 能源的利用與開發(fā)(含解析) 1．能量轉(zhuǎn)化與守恒定律：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(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，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量保持不變。 2．能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移具有方向性，能量的利用過(guò)程是不可逆的。 3．第一類永動(dòng)機(jī)因違背能量轉(zhuǎn)化與守恒定律是不可能制造成的。 4．煤、石油、天然氣統(tǒng)稱為化石能源，為不可再生能源；太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能為可再生能源。 一、各種各樣的能量及其轉(zhuǎn)化 (1)自然界中存在著機(jī)械能、內(nèi)能、電能、電磁能、核

2、能和化學(xué)能等不同形式的能量。 (2)能量的存在形式多種多樣，而且不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化。 二、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律 (1)內(nèi)容： 能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(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，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量不變。這就是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。 (2)第一類永動(dòng)機(jī)違背了能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。 三、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性 (1)能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，如燒火生熱，化學(xué)能通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不會(huì)自發(fā)地重新轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 (2)能量在被利用的過(guò)程中，總存在一定的損失，不可能100%地被利用。 四、能源的利用與開發(fā) 1．能源及其

3、分類 (1)概念： 在一定條件下能夠提供可利用能量的物質(zhì)資源，都可以稱為能源。 (2)分類： ①煤、石油、天然氣統(tǒng)稱為化石能源。 ②一次能源：直接取之于自然界，未經(jīng)人類加工轉(zhuǎn)換的能源，如煤、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、生物能、海洋能等。一次能源按是否能夠再生，分為可再生能源(水能、風(fēng)能等)和不可再生能源(石油、煤等)。 二次能源：從一次能源直接或間接轉(zhuǎn)化而來(lái)的能源。如：電能、氫能、焦炭等。 2．能源危機(jī)與環(huán)境保護(hù) (1)我國(guó)能源消耗以煤為主，約占能源消費(fèi)總量的75%，且能源使用效率低。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)和大眾文化生活水平的提高，能源消耗量將急劇增加，能源的需求和供應(yīng)的矛盾更為

4、突出，能源短缺的現(xiàn)象更為嚴(yán)重。 (2)能源的大量使用在給人類帶來(lái)文明和繁榮的同時(shí)，也給人類的生存環(huán)境帶來(lái)災(zāi)難。酸雨、溫室效應(yīng)、臭氧層的破壞、城市熱島效應(yīng)、土壤酸性化、生態(tài)平衡的破壞等對(duì)人類已不再陌生。這些又帶來(lái)了海平面升高、暴雨和干旱增多等災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著人類及各種生物的生存。 3．能源的開發(fā) (1)新能源： 核能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、生物能、氫能等? (2)新能源儲(chǔ)量豐富、清潔而無(wú)污染，開發(fā)新能源，研究清潔能源是緩解當(dāng)前能源危機(jī)及保護(hù)和改善人類生存環(huán)境的有效措施。 1．自主思考——判一判 (1)當(dāng)一個(gè)物體的能量減少時(shí)，一定有其他物體的能量增多。(√) (2)做功

5、越多，能量的轉(zhuǎn)化也越多。(√) (3)外力對(duì)物體不做功，這個(gè)物體就沒(méi)有能量。(×) (4)煤、石油、天然氣屬于常規(guī)能源。(√) (5)電能、焦炭、氫能屬于一次能源。(×) (6)冒起的煤煙和散開的炭灰可以重新合成一堆煤炭。(×) 2．合作探究——議一議 (1) 一個(gè)叫丹尼斯·李(Dennis Lee)的美國(guó)人在《美國(guó)今日》《新聞周刊》等全國(guó)性報(bào)刊上刊登大幅廣告，在全美各地表演，展示其號(hào)稱無(wú)需任何能源的發(fā)電機(jī)。 圖4-6-1 你認(rèn)為這種發(fā)電機(jī)能造出來(lái)嗎？ 提示：不能。能量守恒定律是自然界最普遍、最重要、最可靠的規(guī)律之一，物體間只能發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，但總能量不變，

6、任何事物都不可能違背能量守恒定律。 丹尼斯·李發(fā)明的發(fā)電機(jī)不消耗其他能量而源源不斷地產(chǎn)生電能，違背了能量守恒，因此這種發(fā)電機(jī)不能制造出來(lái)。 (2) 圖4-6-2 如圖4-6-2所示是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)圖， 請(qǐng)根據(jù)此圖數(shù)據(jù)完成下面兩個(gè)問(wèn)題： ①總結(jié)出我國(guó)能源結(jié)構(gòu)或能源現(xiàn)狀的規(guī)律。 ②試著提出解決這種現(xiàn)狀的合理化建議。 提示：①我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)主要以煤為主；我國(guó)的能源消耗中不可再生能源占據(jù)的比例過(guò)大，結(jié)構(gòu)不合理；我國(guó)能源消耗中可再生能源的比例過(guò)小。 ②建議：節(jié)能降耗；開發(fā)新能源；開發(fā)可再生能源(如太陽(yáng)能、風(fēng)能等)。 能量守恒定律的應(yīng)用 1．適用范圍 能

7、量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律。 2．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，增加的那些能量的增加量等于減少的那些能量的減少量。 3．應(yīng)用步驟 (1)明確研究對(duì)象及研究過(guò)程。 (2)明確該過(guò)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]　如圖4-6-3所示，一個(gè)粗細(xì)均勻的U形管內(nèi)裝有同種液體，液體質(zhì)量為m。在管口右端用蓋板A密閉， 圖4-6-3

8、 兩邊液面高度差為h，U形管內(nèi)液體的總長(zhǎng)度為4h，先拿去蓋板，液體開始運(yùn)動(dòng)，由于管壁的阻力作用，最終管內(nèi)液體停止運(yùn)動(dòng)，則該過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能為(　　) A.mgh　　　　　　　 B.mgh C.mgh D.mgh [審題指導(dǎo)]　 (1)管內(nèi)液體至最終停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，液體的重力勢(shì)能減小了。 (2)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量等于系統(tǒng)內(nèi)能的改變量。 [解析]　去掉右側(cè)蓋板之后，液體向左側(cè)流動(dòng)，最終兩側(cè)液面相平，液體的重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。如圖所示，最終狀態(tài)可等效為右側(cè)h的液柱移到左側(cè)管中，即增加的內(nèi)能等于該液柱減少的重力勢(shì)能，則Q＝mg·h＝mgh，故A正確。 [答案]　A

9、 利用能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移解題的兩點(diǎn)注意 (1)能量既可通過(guò)做功的方式實(shí)現(xiàn)不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化，也可在同一物體的不同部分或不同物體間進(jìn)行轉(zhuǎn)移。 (2)能量在轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移過(guò)程中，能量的總量保持不變。利用能量守恒定律解題的關(guān)鍵是正確分析有多少種能量變化，分析時(shí)避免出現(xiàn)遺漏?！　　　? 1．(多選)行駛中的汽車制動(dòng)后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過(guò)程中穿過(guò)閉合線圈，線圈中產(chǎn)生電流。上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過(guò)程是(　　) A．物體克服阻力做功 B．物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 C．物體的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 D．

10、物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 解析：選AD　這四個(gè)現(xiàn)象中物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中都受到阻力作用，汽車主要受摩擦阻力，流星、降落傘受空氣阻力，條形磁鐵下落受磁場(chǎng)阻力，因而物體都克服阻力做功，A正確。四個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，汽車是動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，流星、降落傘、條形磁鐵是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成其他形式的能，總之機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能，D正確。 2.如圖4-6-4所示，滑塊從A點(diǎn)由靜止開始沿曲面下滑，過(guò)O點(diǎn)后滑至右邊曲面B點(diǎn)時(shí)的速度恰好等于0，O點(diǎn)附近光滑，滑塊經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)不發(fā)生碰撞。若滑塊從B點(diǎn)以某一速度v沿原路徑往回滑，到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的速度也恰好為0。求A、B兩點(diǎn)間的高度差。(假設(shè)滑塊從A點(diǎn)到B點(diǎn)與從B點(diǎn)到A

11、點(diǎn)因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能相同) 圖4-6-4 解析： 答案： 對(duì)功能關(guān)系的理解 1．功與能量的轉(zhuǎn)化 不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功實(shí)現(xiàn)的。做功的過(guò)程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)的過(guò)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)化的量度。 2．功與能的關(guān)系 由于功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某種力做功往往與某一種具體形式的能量轉(zhuǎn)化相聯(lián)系，具體功能關(guān)系如下： 功 能的變化 表達(dá)式 重力做功 正功 重力勢(shì)能減少 WG＝Ep1－Ep2 負(fù)功 重力勢(shì)能增加 彈力做功 正功 彈性勢(shì)能減少 W彈＝Ep1－Ep2 負(fù)功 彈性勢(shì)

12、能增加 合力做功 正功 動(dòng)能增加 W合＝Ek2－Ek1 負(fù)功 動(dòng)能減少 其他力 做功 正功 機(jī)械能增加 W他＝E2－E1 負(fù)功 機(jī)械能減少 注：其他力指的是重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力之外的力。 [典例]　(多選)豎直向上的恒力F作用在質(zhì)量為m的物體A上，使A從靜止開始運(yùn)動(dòng)，升高h(yuǎn)，速度達(dá)到v，在這個(gè)過(guò)程中，設(shè)阻力恒為F阻。則下列表述正確的是(　　) A．恒力F對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的增量，即Fh＝mv2＋mgh B．恒力F與阻力F阻對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的增量，即(F－F阻)h＝mv2＋mgh C．物體所受合力的功，等于物體機(jī)械能的增量，即(F－F阻－

13、mg)h＝mv2＋mgh D．物體所受合力的功，等于物體動(dòng)能的增量，即(F－F阻－mg)h＝mv2 [解析]　本題中，施恒力F的物體是所述過(guò)程能量的總來(lái)源。加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程終結(jié)時(shí)，物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能均得到增加。除此之外，在所述過(guò)程中，因阻力的存在，還將有內(nèi)能產(chǎn)生，其量值為F阻h，可見(jiàn)Fh>mv2，同時(shí)，F(xiàn)h>mv2＋mgh。選項(xiàng)B的含意為：物體所受除重力、彈簧彈力以外的力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的增量，這個(gè)結(jié)果，通常又稱之為功能原理。選項(xiàng)D為動(dòng)能定理的具體表述。雖說(shuō)表述各有不同，但都是能量守恒的具體反映。 [答案]　BD 應(yīng)用功能關(guān)系解題的關(guān)鍵 應(yīng)用功能關(guān)系解題的關(guān)鍵是深刻理解不

14、同功能關(guān)系的含義： (1)重力做功是物體重力勢(shì)能變化的原因，重力做多少功，重力勢(shì)能就減少多少； (2)彈力做功是彈簧彈性勢(shì)能變化的原因，彈力做多少功，彈性勢(shì)能就減少多少； (3)合力做功是物體動(dòng)能變化的原因，合力做多少功，動(dòng)能就增加多少； (4)除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力之外的其他力做功是機(jī)械能變化的原因，其他力做多少功，機(jī)械能就增加多少?！　　　? 1.一個(gè)盛水袋，某人從側(cè)面緩慢推裝液體的袋壁使它變形至如圖4-6-5所示位置，則此過(guò)程中袋和液體的重心將(　　) 圖4-6-5 A．逐漸升高 B．逐漸降低 C．先降低再升高 D．始終不變 解析：選A　人對(duì)液體做正功，液體的機(jī)械

15、能增加，液體緩慢移動(dòng)可以認(rèn)為動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，重心升高，A正確。 2．(多選)一質(zhì)量為m的物體，在距地面高h(yuǎn)處以g的加速度由靜止豎直下落到地面，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．物體的重力勢(shì)能減少mgh B．物體的機(jī)械能減少mgh C．物體的動(dòng)能增加mgh D．物體的重力做的功為mgh 解析：選BCD　物體從高h(yuǎn)處落到地面的過(guò)程中，重力做的功為mgh，重力勢(shì)能減少mgh，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，D正確；物體的加速度為g，故合外力為mg，合外力做的功為mgh，根據(jù)動(dòng)能定理，物體的動(dòng)能增加mgh，選項(xiàng)C正確；物體的重力勢(shì)能減少mgh，動(dòng)能增加mgh，故機(jī)械能減少了mgh，選項(xiàng)B正確。 摩

16、擦力做功與能量的關(guān)系 [典例]　如圖4-6-6所示，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水平傳送帶以速度v勻速傳動(dòng)，一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上。若小木塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)小木塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)，求： 圖4-6-6 (1)小木塊的位移。 (2)傳送帶轉(zhuǎn)過(guò)的路程。 (3)小木塊獲得的動(dòng)能。 (4)摩擦過(guò)程產(chǎn)生的熱量。 (5)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶勻速轉(zhuǎn)動(dòng)輸出的總能量。 [解析]　小木塊剛放上傳送帶時(shí)，速度為0，受到傳送帶的滑動(dòng)摩擦力作用，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，達(dá)到與傳送帶相同的速度后不再受摩擦力。整個(gè)過(guò)程中小木塊獲得一定的動(dòng)能，系統(tǒng)內(nèi)因摩擦產(chǎn)生一定的熱量。 (1)對(duì)小木塊，相對(duì)滑

17、動(dòng)時(shí)，由μmg＝ma，得a＝μg， 由v＝at，得小木塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)所用的時(shí)間t＝， 則小木塊的位移l＝at2＝。 (2)傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)的路程s＝vt＝。 (3)小木塊獲得的動(dòng)能Ek＝mv2。 (4)摩擦過(guò)程產(chǎn)生的熱量Q＝μmg(s－l)＝mv2。 (5)由能的轉(zhuǎn)化與守恒得，電動(dòng)機(jī)輸出的總能量轉(zhuǎn)化為小木塊的動(dòng)能與摩擦產(chǎn)生的熱量，所以E總＝Ek＋Q＝mv2。 [答案]　(1)　(2)　(3)mv2　(4)mv2　(5)mv2 1．摩擦力做功特點(diǎn) (1)無(wú)論是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力，它們都可以做負(fù)功或做正功，也可以不做功。 (2)互為作用力和反作用力的一對(duì)靜

18、摩擦力所做的總功為零；而互為作用力和反作用力的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做的總功一定為負(fù)值。 2．因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能的計(jì)算 Q＝Ff·x相，其中Ff指滑動(dòng)摩擦力的大小，x相指發(fā)生摩擦的物體間的相對(duì)位移的大小。 　　　　 1．如圖4-6-7所示，一滑塊從 h高處的a點(diǎn)沿傾斜軌道ab滑入水平軌道bc，滑塊與軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同?；瑝K在a、c兩點(diǎn)時(shí)的速度大小均為v，ab與bc長(zhǎng)度相等。已知重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，忽略在連接處b點(diǎn)的能量損失。則滑塊從a 到c 的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(　　) 圖4-6-7 A．在ab段的加速度大于在bc段的加速度 B．在ab段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間大于在bc段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間

19、C．在ab段損失的機(jī)械能大于在bc段損失的機(jī)械能 D．經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí)的速度大于 解析：選D　滑塊從a到b、從b到c過(guò)程，由運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系得x＝，由于ab與bc的x相等，可得滑塊在ab段的加速度等于在bc段的加速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由公式x＝t，可得滑塊在ab段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于在bc段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；滑塊克服摩擦力做的功等于滑塊機(jī)械能的損失，設(shè)ab段的傾角為θ，滑塊在ab段克服摩擦力做的功為W1＝μmgxcos θ ，滑塊在bc段克服摩擦力做的功為W2＝μmgx，可見(jiàn)W1

20、，在bc段損失的機(jī)械能E2＝mvb2－mv2，由于E1，選項(xiàng)D正確。 2．足夠長(zhǎng)的傳送帶以速度v勻速傳動(dòng)，一質(zhì)量為m的小物體A由靜止輕放于傳送帶上，若小物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，如圖4-6-8所示，當(dāng)物體與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的能量為(　　) 圖4-6-8 A．mv2 B．2mv2 C.mv2 D.mv2 解析：選D　物體A被放于傳送帶上即做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a＝＝μg，勻加速過(guò)程前進(jìn)的距離x1＝＝。該時(shí)間內(nèi)傳送帶前進(jìn)的距離x2＝vt＝v·＝。所以物體相對(duì)傳送帶滑動(dòng)距離Δx＝x2－x1＝。故

21、產(chǎn)生的內(nèi)能Q＝μmg·Δx＝μmg·＝mv2，D正確。 3．如圖4-6-9所示，在光滑水平地面上放置質(zhì)量M＝2 kg的長(zhǎng)木板，木板上表面與固定的光滑弧面相切。一質(zhì)量m＝1 kg的小滑塊自弧面上高h(yuǎn)處由靜止自由滑下，在木板上滑行t＝1 s后，滑塊和木塊以共同速度v＝1 m/s勻速運(yùn)動(dòng)，g取10 m/s2。求： 圖4-6-9 (1)滑塊與木塊間的摩擦力大小Ff； (2)滑塊下滑的高度h； (3)滑塊與木板相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量Q。 解析：(1)對(duì)木板：Ff＝Ma1 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有v＝a1t， 解得Ff＝2 N。 (2)對(duì)滑塊：－Ff＝ma2 設(shè)滑塊滑上木板時(shí)的速度是v0

22、， 則v－v0＝a2t，v0＝3 m/s。 由機(jī)械能守恒定律有mgh＝mv02， h＝＝ m＝0.45 m。 (3)根據(jù)功能關(guān)系有： Q＝mv02－(M＋m)v2 ＝×1×32 J－×(1＋2)×12 J＝3 J 答案：(1)2 N　(2)0.45 m　(3)3 J 1．一個(gè)物體沿粗糙斜面勻速滑下，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．物體機(jī)械能不變，內(nèi)能不變 B．物體機(jī)械能減少，內(nèi)能不變 C．物體機(jī)械能減少，內(nèi)能增加，機(jī)械能與內(nèi)能總量減少 D．物體機(jī)械能減少，內(nèi)能增加，機(jī)械能與內(nèi)能總量不變 解析：選D　物體沿粗糙斜面勻速滑下，由于摩擦，內(nèi)能增加，機(jī)械能減少，

23、由能量守恒可知，機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，但機(jī)械能和內(nèi)能的總量不變。故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。 2．在今年上海的某活動(dòng)中引入了全國(guó)首個(gè)戶外風(fēng)洞飛行體驗(yàn)裝置，體驗(yàn)者在風(fēng)力作用下漂浮在半空。若減小風(fēng)力，體驗(yàn)者在加速下落過(guò)程中(　　) A．失重且機(jī)械能增加 B．失重且機(jī)械能減少 C．超重且機(jī)械能增加 D．超重且機(jī)械能減少 解析：選B　據(jù)題意，體驗(yàn)者漂浮時(shí)受到的重力和風(fēng)力平衡；在加速下降過(guò)程中，風(fēng)力小于重力，即重力對(duì)體驗(yàn)者做正功，風(fēng)力做負(fù)功，體驗(yàn)者的機(jī)械能減?。患铀傧陆颠^(guò)程中，加速度方向向下，體驗(yàn)者處于失重狀態(tài)，故選項(xiàng)B正確。 3．一質(zhì)量均勻、不可伸長(zhǎng)的繩索，重為G，A、B兩端固定在天花板上，現(xiàn)

24、在最低點(diǎn)C處施加一豎直向下的力，將最低點(diǎn)緩慢拉至D點(diǎn)，在此過(guò)程中，繩的重心位置(　　) 圖1 A．逐漸升高　　　　　 B．逐漸降低 C．先降低后升高 D．始終不變 解析：選A　外力對(duì)繩索做正功，繩索的機(jī)械能增加，由于繩索的動(dòng)能不變，增加的必是重力勢(shì)能，重力勢(shì)能增加是重心升高的結(jié)果，故A正確。 4．(多選)在最近幾年的空調(diào)市場(chǎng)上出現(xiàn)一個(gè)新寵——變頻空調(diào)，據(jù)專家介紹變頻空調(diào)比定頻的要節(jié)能，因?yàn)槎l空調(diào)開機(jī)時(shí)就等同于汽車啟動(dòng)時(shí)，很耗能，是正常運(yùn)行的5～7倍?？照{(diào)在工作時(shí)達(dá)到設(shè)定溫度就停機(jī)，等溫度高了再繼續(xù)啟動(dòng)。這樣的頻繁啟動(dòng)，耗電多，而變頻空調(diào)啟動(dòng)時(shí)有一個(gè)由低到高的過(guò)程，而運(yùn)行過(guò)程是

25、自動(dòng)變速來(lái)保持室內(nèi)溫度，從開機(jī)到關(guān)機(jī)中間不停機(jī)。而是達(dá)到設(shè)定溫度后就降到最小功率運(yùn)行，所以比較省電。閱讀上述介紹后，探究以下說(shuō)法中合理的是(　　) A．變頻空調(diào)節(jié)能，運(yùn)行中不遵守能量守恒定律 B．變頻空調(diào)運(yùn)行中做功少，轉(zhuǎn)化能量多 C．變頻空調(diào)在同樣工作條件下運(yùn)行效率高，省電 D．變頻空調(diào)與定頻空調(diào)做同樣功時(shí)，消耗同樣電能 解析：選CD　自然界的一切過(guò)程都遵守能量守恒定律，A錯(cuò)。功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做同樣功，消耗同樣電能，B錯(cuò)、D對(duì)。由變頻空調(diào)的工作特點(diǎn)可知省電的原理是效率高，C對(duì)。 5. (多選)如圖2所示是流星在夜空中發(fā)出明亮的光焰。此時(shí)會(huì)有人在內(nèi)心里許下一個(gè)美好的愿望。有些流星

26、是外太空物體被地球強(qiáng)大引力吸引墜落到地面的過(guò)程中同空氣發(fā)生劇烈摩擦造成的。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) 圖2 A．流星同空氣摩擦?xí)r部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．引力對(duì)流星做正功則其動(dòng)能增加，機(jī)械能守恒 C．當(dāng)流星的速度方向與空氣阻力和重力的合力不在同一直線上時(shí)，流星做曲線運(yùn)動(dòng) D．流星物體進(jìn)入大氣層后做斜拋運(yùn)動(dòng) 解析：選AC　流星同空氣摩擦?xí)r部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A正確；引力對(duì)流星做正功，除了重力之外還有其他力做功，機(jī)械能不守恒，B錯(cuò)誤；當(dāng)流星的速度方向與空氣阻力和重力的合力不在同一直線上時(shí)，流星做曲線運(yùn)動(dòng)，C正確，D錯(cuò)誤。 6．(多選)懸崖跳水是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的極限運(yùn)動(dòng)，需要運(yùn)

27、動(dòng)員具有非凡的膽量和過(guò)硬的技術(shù)。跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員剛?cè)胨畷r(shí)的速度為v，水對(duì)他的阻力大小恒為F，那么在他減速下降深度為h的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?(　　) A．他的動(dòng)能減少了(F－mg)h B．他的重力勢(shì)能減少了mgh－mv2 C．他的機(jī)械能減少了Fh D．他的機(jī)械能減少了mgh 解析：選AC　在進(jìn)入水中的過(guò)程中，由動(dòng)能定理，mgh－Fh＝E′k－Ek，所以動(dòng)能的減少量為Ek－E′k＝(F－mg)h，故A正確；重力勢(shì)能的減少量等于重力所做的功，即mgh，故B錯(cuò)誤；克服阻力所做的功等于機(jī)械能的減少量，即等于Fh，故C正

28、確，D錯(cuò)誤。 7．如圖3所示是某類潮汐發(fā)電示意圖。漲潮時(shí)開閘，水由通道進(jìn)入海灣水庫(kù)蓄水，待水面升至最高點(diǎn)時(shí)關(guān)閉閘門(如圖甲)，落潮時(shí)，開閘放水發(fā)電(如圖乙)。設(shè)海灣水庫(kù)面積為5.0×108 m2，平均潮差為3.0 m，一天漲落潮兩次，發(fā)電機(jī)的平均能量轉(zhuǎn)化效率為10%，則一天內(nèi)發(fā)電的平均功率約為(ρ海水＝1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2)(　　) 圖3 A．2.6×104 kW B．5.2×104 kW C．2.6×105 kW D．5.2×105 kW 解析：選B　放水發(fā)電時(shí)，海水的重力勢(shì)能減少，其中10%轉(zhuǎn)化為電能。一天內(nèi)提供的重力勢(shì)能為Ep＝2mgh＝2

29、ρVgh＝2×1.0×103×5.0×108×3.0×10×1.5 J＝4.5×1013 J，則一天內(nèi)發(fā)電的平均功率為P＝≈5.2×104 kW。故選項(xiàng)B正確。 8．(多選)一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊，并從中穿出。對(duì)于這一過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能 B．子彈和木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能的損失量等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量 C．子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊增加的內(nèi)能之和 D．子彈減少的動(dòng)能等于木塊增加的動(dòng)能與子彈和木塊增加的內(nèi)能之和 解析：選BD　子彈射穿木塊的過(guò)程中，由于相互間摩擦力的作用使得子彈的動(dòng)能減少，木塊獲

30、得動(dòng)能，同時(shí)產(chǎn)生熱量，且系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)機(jī)械能的損失。A選項(xiàng)沒(méi)考慮系統(tǒng)增加的內(nèi)能，C選項(xiàng)應(yīng)考慮的是系統(tǒng)(子彈、木塊)內(nèi)能的增加，C錯(cuò)。 9．(多選)在離水平地面h高處將一質(zhì)量為m的小球水平拋出，在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中所受空氣阻力大小恒為f，落地時(shí)小球距拋出點(diǎn)的水平距離為x，速率為v，那么，在小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(　　) A．重力做功為mgh B．克服空氣阻力做的功為f· C．落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為mgv D．重力勢(shì)能和機(jī)械能都逐漸減少 解析：選AD　重力做功為WG＝mgh，A正確?？諝庾枇ψ龉εc經(jīng)過(guò)的路程有關(guān)，而小球經(jīng)過(guò)的路程大于，故克服空氣阻力做的功大于f·，B錯(cuò)誤。

31、落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為重力與沿重力方向的分速度的乘積，故落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率小于mgv，C錯(cuò)誤。重力做正功，重力勢(shì)能減少，空氣阻力做負(fù)功，機(jī)械能減少，D正確。 10.如圖4所示，質(zhì)量為m的滑塊以一定初速度滑上傾角為θ的固定斜面，同時(shí)施加一沿斜面向上的恒力F＝mgsin θ；已知滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝tan θ，取出發(fā)點(diǎn)為參考點(diǎn)，能正確描述滑塊運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量Q、滑塊動(dòng)能Ek、勢(shì)能Fp、機(jī)械能E隨時(shí)間t和位移x關(guān)系的是(　　) 圖4 解析：選C　根據(jù)滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝tan θ可知，滑動(dòng)摩擦力等于重力沿斜面向下的分力。施加一沿斜面向上的恒力F＝mgsi

32、n θ，物體機(jī)械能保持不變，重力勢(shì)能隨位移x均勻增大，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。產(chǎn)生的熱量Q＝Ffx，隨位移均勻增大，滑塊動(dòng)能Ek隨位移x均勻減小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。 11.如圖5所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ＝30°，皮帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，始終保持v0＝2 m/s的速率運(yùn)行。現(xiàn)把一質(zhì)量為m＝10 kg的工件(可看為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)時(shí)間1.9 s，工件被傳送到h＝1.5 m的高處，取g＝10 m/s2。求： 圖5 (1)工件與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)； (2)電動(dòng)機(jī)由于傳送此工件多消耗的電能。 解析：(1)由題意得，皮帶長(zhǎng)為：L＝＝3 m， 工件速度達(dá)到v0之前，從靜止開始做

33、勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，位移為x1，有x1＝t1＝t1， 假設(shè)工件最終取得了與傳送帶相同的速度，則達(dá)到v0之后工件將做勻速運(yùn)動(dòng)，有L－x1＝v0(t－t1)， 解得t1＝0.8 s<1.9 s，故工件最終取得與傳送帶相同的速度的假設(shè)正確。 加速運(yùn)動(dòng)階段的加速度為a＝＝2.5 m/s2， 在加速運(yùn)動(dòng)階段，根據(jù)牛頓第二定律，有 μmgcos θ－mgsin θ＝ma，解得μ＝。 (2)在時(shí)間t1內(nèi)，傳送帶的位移為x＝v0t1＝1.6 m， 工件的位移為x1＝t1＝t1＝0.8 m，所以在時(shí)間t1內(nèi)，工件相對(duì)傳送帶的位移Δx＝x－x1＝0.8 m， 在時(shí)間t1內(nèi)，因摩擦

34、而產(chǎn)生的熱量為Q＝μmgcos θ·Δx＝60 J， 工件到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)獲得的動(dòng)能為Ek＝mv02＝20 J， 工件增加的勢(shì)能為Ep＝mgh＝150 J， 所以電動(dòng)機(jī)由于傳送工件多消耗的電能為E＝Q＋Ek＋Ep＝230 J。 答案：(1)　(2)230 J 12．風(fēng)力發(fā)電是一種環(huán)保的電能獲取方式。圖6為某風(fēng)力發(fā)電機(jī)外觀圖，現(xiàn)設(shè)計(jì)的每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率為40 kW。實(shí)驗(yàn)測(cè)得風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率約為20%，空氣的密度是1.29 kg/m3，當(dāng)?shù)厮斤L(fēng)速約為10 m/s。求風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片長(zhǎng)度約為多少時(shí)才能滿足設(shè)計(jì)要求？ 圖6 解析：設(shè)葉片長(zhǎng)度為r，則葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的面積S＝πr2。 取時(shí)間t內(nèi)作用到面積為S的葉片上的空氣流為研究對(duì)象，如圖所示。 這部分空氣流的質(zhì)量m＝ρV＝ρ·Svt， 空氣流的動(dòng)能Ek＝mv2， 電功率P＝＝ρπr2v3， 得r＝≈9.94 m。 答案：9.94 m