2019-2020年高中物理 第七章 第10節(jié) 能量守恒定律與能源練習(xí) 新人教版必修2一、選擇題(13題為單選題，4、5題為多選題)1下列說法正確的是()A隨著科技的發(fā)展，永動機(jī)是可以制成的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”違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，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)生答案：C解析：永動機(jī)是指不消耗或少消耗能量，而可以大量對外做功的裝置，違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，A錯。太陽輻射大量的能量，地球只吸收了極少的一部分，但輻射到星際空間的能量也沒有消失，一定是轉(zhuǎn)化成了別的能量，B錯。馬和其他動物，包括人要運(yùn)動，必須消耗能量，動物的能量來源是食物中儲存的生物質(zhì)能，C正確。所謂的“全自動”手表內(nèi)部是有能量轉(zhuǎn)化裝置的，只有當(dāng)人戴著手表活動時，才能不斷補(bǔ)充能量，維持手表的運(yùn)行，如果把表放在桌面上靜置兩天，它一定會停擺的，D錯。2能源短缺和環(huán)境惡化指的是()煤炭和石油的開采與技術(shù)有關(guān)，在當(dāng)前技術(shù)條件下，煤炭和石油的開采是有限的，這叫能源短缺。煤炭和石油資源是有限的，以今天的開采和消耗速度，石油儲藏將在百年內(nèi)用盡，煤炭資源也不可能永續(xù)，這叫能源短缺。煤炭和石油具有很大的氣味，在開采、存放和使用過程中這些氣味會聚集在空氣中污染空氣，使環(huán)境惡化。大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時排出的有害氣體污染了空氣，改變了大氣成分，使環(huán)境惡化ABCD答案：D解析：煤炭和石油都是由幾億年以前的生物遺體形成的，這些能源不能再次生成，也不可重復(fù)使用，它們的儲量是有限的，并不是取之不盡、用之不竭的，這是所講的能源短缺，正確；能源在使用時會排出有害氣體污染空氣，這是所講的環(huán)境惡化，正確。故D正確。3市面上出售一種裝有太陽能電扇的帽子(如圖所示)。在陽光的照射下，小電扇快速轉(zhuǎn)動，能給炎熱的夏季帶來一絲涼爽。該裝置的能量轉(zhuǎn)化情況是()A太陽能電能機(jī)械能B太陽能機(jī)械能電能C電能太陽能機(jī)械能D機(jī)械能太陽能電能答案：A解析：電池板中太陽能轉(zhuǎn)化為電能，小電動機(jī)中電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。4為了探究能量轉(zhuǎn)化和守恒，小明將小鐵塊綁在橡皮筋中部，并讓橡皮筋穿入鐵罐，兩端分別固定在罐蓋和罐底上，如圖所示。讓該裝置從不太陡的斜面上A處滾下，到斜面上B處停下，發(fā)現(xiàn)橡皮筋被卷緊了，接著鐵罐居然從B處自動滾了上去。下列關(guān)于該裝置能量轉(zhuǎn)化的判斷正確的是()A從A處滾到B處，主要是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能B從A處滾到B處，主要是重力勢能轉(zhuǎn)化為彈性勢能C從B處滾到最高處，主要是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能D從B處滾到最高處，主要是彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能答案：BD解析：在A處和B處時鐵罐速度為零，動能為零，所以從A處到B處是重力勢能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，故A項(xiàng)錯誤B項(xiàng)正確。從B處又滾到最高處的過程是彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能的過程，故C錯，D對。5在體育比賽項(xiàng)目中，高臺跳水是我國運(yùn)動員的強(qiáng)項(xiàng)。質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動，設(shè)水對他的阻力大小恒為F，那么在他減速下降高度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?()A他的動能減少了FhmghB他的重力勢能增加了mghC他的機(jī)械能減少了(Fmg)hD他的機(jī)械能減少了Fh答案：AD解析：由動能定理，EkmghFh，動能減少了Fhmgh，A選項(xiàng)正確；他的重力勢能減少了mgh，B選項(xiàng)錯誤；他的機(jī)械能減少了EFh；C選項(xiàng)錯誤，D選項(xiàng)正確。二、非選擇題6如圖所示，某人乘雪橇從雪坡經(jīng)A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，接著沿水平路面滑至C點(diǎn)停止。人與雪橇的總質(zhì)量為70kg。表中記錄了沿坡滑下過程中的有關(guān)數(shù)據(jù)，請根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)解決下列問題：(1)人與雪橇從A到B的過程中，產(chǎn)生的熱量是多少？(2)設(shè)人與雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小。(g10m/s2)位置ABC速度(m/s)2.012.00時刻(s)0410答案：(1)9100J(2)140N解析：(1)從A到B的過程中，人與雪橇損失的機(jī)械能為Emghmvmv損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱量QE(701020702270122)J9100J(2)人與雪橇在BC段做減速運(yùn)動的加速度am/s2m/s2根據(jù)牛頓第二定律fma70(2)N140N。7如圖所示為一種擺式摩擦因數(shù)測量儀，可測量輪胎與地面間動摩擦因數(shù)，其主要部件有：底部固定有輪胎橡膠片的擺錘和連接擺錘的輕質(zhì)細(xì)桿。擺錘的質(zhì)量為m，細(xì)桿可繞軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，擺錘重心到O點(diǎn)距離為L。測量時，測量儀固定于水平地面，將擺錘從與O等高的位置處靜止釋放。擺錘到最低點(diǎn)附近時，橡膠片緊壓地面擦過一小段距離s(sL)，之后繼續(xù)擺至與豎直方向成角的最高位置。若擺錘對地面的壓力可視為大小為F的恒力，重力加速度為g，求(1)擺錘在上述過程中損失的機(jī)械能；(2)在上述過程中摩擦力對擺錘所做的功；(3)橡膠片與地面之間的動摩擦因數(shù)。答案：(1)mgLcos(2)mgLcos(3)解析：(1)由功能關(guān)系知，損失的機(jī)械能為EE1E2mgLcos(2)上述過程中只有摩擦力對擺錘做功 ，故摩擦力對擺錘做的功為WfmgLcos(3)由功的概念WfFfsFs，所以有FsmgLcos，得能力提升一、選擇題(13題為單選題，4題為多選題)1我國人民有在房前種樹的習(xí)慣，夏天大樹長出茂密的葉子，為人們擋住炎炎烈日，冬天葉子又會全部掉光，使溫暖的陽光照入屋內(nèi)，可以起到冬暖夏涼的作用。炎熱的夏天，我們在經(jīng)過有樹的地方時，也會感到很明顯的涼意，關(guān)于樹木周圍比較涼爽的現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A樹木把大部分太陽光反射出去，使地面溫度降低B樹木吸收陽光，使自己溫度升高，周圍溫度降低C樹木吸收陽光，將陽光的能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，使環(huán)境溫度變低D白天大樹將熱量存起來，晚上再將熱量放出來，所以白天在樹林里感覺涼爽而晚上感覺到熱答案：C解析：植物發(fā)生光合作用，消耗掉太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，根據(jù)能量守恒，陽光的能量被轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，所以樹木下會比較涼爽，故C正確。2(河北衡水中學(xué)xxxx學(xué)年高一下學(xué)期調(diào)研)兩塊完全相同的木塊A、B，其中A固定在水平桌面上，B放在光滑的水平桌面上，兩顆同樣的子彈以相同的水平速度射入兩木塊，穿透后子彈的速度分別為vA、vB，在子彈穿透木塊過程中因克服摩擦力產(chǎn)生的熱量分別為QA、QB，設(shè)木塊對子彈的摩擦力大小一定；則()AvA>vB，QA>QB BvA<vB，QAQBCvAvB，QA<QB DvA>vB，QAQB答案：D解析：兩顆同樣的子彈穿透木塊的過程中，摩擦阻力f相同，子彈相對木塊滑動的距離相同，所以摩擦力做功過程中產(chǎn)生的內(nèi)能Qfx相同，根據(jù)能量守恒定律有：mv2QAmvmv2QBmvmBv2由以上兩式可知vA>vB，綜上所述選項(xiàng)D正確。3.如圖所示是某類潮汐發(fā)電示意圖。漲潮時開閘，水由通道進(jìn)入海灣水庫蓄水，待水面升至最高點(diǎn)時關(guān)閉閘門(如圖甲)，落潮時，開閘放水發(fā)電(如圖乙)。設(shè)海灣水庫面積為5.0108m2，平均潮差為3.0m，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(海水1.0103kg/m3，g取10m/s2)()A2.6104kW B5.2104kWC2.6105kW D5.2105kW答案：B解析：放水發(fā)電時，海水的重力勢能減少，其中10%轉(zhuǎn)化為電能。一天內(nèi)提供的重力勢能為Ep2mgh2Vgh21.01035.01083.0101.5J4.51013J，則一天內(nèi)發(fā)電的平均功率為P5.2104kW。故選項(xiàng)B正確。4構(gòu)建和諧、節(jié)約型社會的思想深得民心，也體現(xiàn)在生活的方方面面。自動充電式電動車就是很好的一例：將電動車的前輪裝有發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)與蓄電池連接，當(dāng)電動車滑行時，就可以向蓄電池充電，將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能儲存起來。現(xiàn)有某人騎車以500J的初動能在粗糙的水平路面上滑行，第一次關(guān)閉充電裝置，讓車自由滑行，其動能隨位移的變化關(guān)系如圖線所示；第二次啟動充電裝置。其動能隨位移的變化關(guān)系如圖線所示，則()A電動車受到的摩擦阻力為50NB電動車受到的摩擦阻力為83NC第二次啟動充電裝置，向蓄電池所充的電能是200JD第二次啟動充電裝置，向蓄電池所充的電能是300J答案：AC解析：當(dāng)關(guān)閉充電裝置，讓車自由滑行時，電動車的動能全部用來克服摩擦力做功，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，有Ekfs1，解得f50N；當(dāng)啟動充電裝置滑行時，自行車的動能一部分克服摩擦力做功，另一部分轉(zhuǎn)化為蓄電池的電能，根據(jù)能量守恒有Ekfs2E電，故E電Ekfs2200J。二、非選擇題5.一小滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運(yùn)動了一段距離。若已知在這過程中，拉力F所做的功的大小(絕對值)為A，斜面對滑塊作用力所做的功的大小為B，重力做功的大小為C，空氣阻力做功的大小為D。當(dāng)用這些量表達(dá)時，小滑塊的動能的改變(指末態(tài)動能減去初態(tài)動能)等于_，滑塊的重力勢能的改變等于_；滑塊機(jī)械能(指動能與重力勢能之和)的改變等于_。答案：ABCDCABD解析：根據(jù)功能關(guān)系，動能的改變等于外力做功的代數(shù)和，其中做負(fù)功的有空氣阻力，斜面對滑塊的作用力的功(因彈力不做功，實(shí)際上為摩擦阻力的功)。因此EkABCD；重力勢能的減少等于重力做的功，因此EPC；滑塊機(jī)械能的改變等于重力之外的其他力做的功，因此EABD。6風(fēng)能將成為21世紀(jì)大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能(氣流的動能)轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要部件包括風(fēng)輪機(jī)、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等。如圖所示。(1)風(fēng)輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積為風(fēng)力發(fā)電機(jī)可接受風(fēng)能的面積。設(shè)空氣密度為，氣流速度為v，風(fēng)輪機(jī)葉片長度為r。求單位時間內(nèi)流向風(fēng)輪機(jī)的最大風(fēng)能Pm；(2)已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電功率P與Pm成正比。某風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)速v19m/s時能夠輸出電功率P1540kW。我國某地區(qū)風(fēng)速不低于v26m/s的時間每年約為5000小時。試估算這臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)在該地區(qū)的最小年發(fā)電量是多少千瓦時。答案：(1)r2v3(2)8105kWh解析：(1)風(fēng)垂直流向風(fēng)輪機(jī)時，提供的風(fēng)能功率最大。單位時間內(nèi)垂直流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的氣體質(zhì)量為vS，Sr2風(fēng)能的最大功率可表示為Pm(vS)v2vr2v2r2v3(2)按題意，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為P2()3P1()3540kW160kW最小年發(fā)電量約為WP2t1605000kWh8105kWh。