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2019-2020年高中物理 7.10 能量守恒定律與能源同步檢測(cè) 新人教版必修2 1．(xx秦皇島高一檢測(cè))關(guān)于能量和能源，下列說法中正確的是(　　) A．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，其總量有可能增加 B．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，其總量會(huì)不斷減少 C．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程總量保持不變，故節(jié)約能源沒有必要 D．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中具有方向性，且現(xiàn)有可利用的能源有限，故必須節(jié)約能源 答案：D 解析：根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，能量在轉(zhuǎn)化過程中總量不變，故A、B均錯(cuò)；由于能量轉(zhuǎn)化的方向性，可利用的能源有限，故必須節(jié)約能源，C錯(cuò)，D對(duì)．正確答案為D. 2．出行是人們工作生活中必不可少的環(huán)節(jié)，出行的工具五花八門，使用的能源也各不相同．自行車、電動(dòng)自行車、普通汽車消耗能量的類型分別是(　　) ①生物能?、诤四堋、垭娔堋、芴柲堋、莼瘜W(xué)能 A．①④⑤　　　　　　　 B．①③⑤ C．①②③ D．①③④ 答案：B 解析：現(xiàn)代生活使用的煤、石油、天然氣等常規(guī)能源，對(duì)空氣環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重，而利用太陽能、風(fēng)能、氫能等新能源則可改善空氣質(zhì)量．此外，限制購(gòu)買家用轎車可大量減少尾氣的排放，提倡使用電動(dòng)車也能改善空氣環(huán)境質(zhì)量，正確答案為B. 3．(聊城模擬)我國(guó)人民有在房前種樹的習(xí)慣，夏天大樹長(zhǎng)出茂密的葉子，為人們擋住炎炎烈日，冬天葉子又會(huì)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?cè)诮?jīng)過有樹的地方時(shí)，也會(huì)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(huì)比較涼爽，故C正確． 4．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；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，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．物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 答案：AD 解析：汽車制動(dòng)受到摩擦阻力，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；流星在空中下墜受到空氣阻力，動(dòng)能和勢(shì)能不斷轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；降落傘在空中勻速下降，受到空氣阻力，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；條形磁鐵在線圈中下落，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流又阻礙磁鐵下落(產(chǎn)生磁場(chǎng))，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，最終又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．上述現(xiàn)象中所包含的相同物理過程是A、D. 注：不同的能與不同的運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)，做功的過程，就是能量的轉(zhuǎn)化過程． 5．人們?yōu)槭裁茨軌蚶媚芰?？能量是守恒的，為什么要?jié)約能源？ 答案：利用能源的過程是一個(gè)做功的過程，做功的過程實(shí)現(xiàn)了一種形式的能向另一種形式能的轉(zhuǎn)化，也就是說不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，為人們利用能源提供了依據(jù)． 能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的了．這是能源危機(jī)更深層次的含意，也是“自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源”的根本原因． 因此我們要節(jié)約能源，同時(shí)積極研究和開發(fā)利用新能源，如核能、太陽能． 6．大規(guī)模開發(fā)利用太陽能，將會(huì)滿足人類長(zhǎng)期對(duì)大量能源的需求，太陽能的光—熱轉(zhuǎn)換是目前技術(shù)最為成熟、成本最低廉、應(yīng)用最廣泛的形式．如圖(a)是太陽能熱水器的構(gòu)造示意圖，下方是像日光燈管似的集熱管，外層是透明的玻璃管，內(nèi)層是黑色管子(管內(nèi)蓄水)，由導(dǎo)熱性能良好的材料制成，在黑色管和透明管之間有空隙，并抽成真空，集熱管的下方是塊光亮的鋁合金板，做成凹凸的曲面，水箱在頂部． (1)試說明太陽能熱水器這樣構(gòu)造的道理． (2)如圖(b)中A是集熱管，B是儲(chǔ)水器，C是輔助加熱器，在太陽光的照射下，水將沿________流動(dòng)，(填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”)并解釋這種現(xiàn)象． 答案：(1)集熱管表面積較大，便于吸收較多的太陽能，透明玻璃管內(nèi)有黑色管子，使陽光直射入玻璃管而不易被反射．將黑色管和透明管之間抽成真空，可減少兩管間因空氣對(duì)流損失的能量，減少熱傳導(dǎo)．集熱管下方的鋁合金板，做成凹凸的曲面(拋物面)，利用凹面鏡將太陽光聚集在水管內(nèi)，水箱裝在頂部，是為了便于水的對(duì)流． (2)順時(shí)針．因?yàn)榧療峁苤械乃惶枙駸岷竺芏茸冃∈芨×ψ饔脤⒀毓芟蛏线\(yùn)動(dòng)． 7．水從20m高處落下，如果水重力勢(shì)能的20%用來使水的溫度升高，水落下后的溫度將升高多少？ 答案：9.510－3℃ 解析：設(shè)質(zhì)量為m的水從高h(yuǎn)＝20m高處落下，使水溫度升高Δt，水的比熱容為c，則： mgh20%＝cmΔt 得Δt＝9.510－3℃. 能力提升 1．(2011集寧一中高一檢測(cè))如圖(甲)所示，質(zhì)量不計(jì)的彈簧豎直固定在水平面上，t＝0時(shí)刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點(diǎn)，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后下落，如此反復(fù)．通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測(cè)出這一過程彈簧彈力F隨時(shí)間t 變化的圖象如圖(乙)所示，則(　　) A．t1時(shí)刻小球動(dòng)能最大 B．t2時(shí)刻小球動(dòng)能最大 C．t2～t3這段時(shí)間內(nèi)，小球的動(dòng)能先增加后減少 D．t2～t3這段時(shí)間內(nèi)，小球增加的動(dòng)能等于彈簧減少的彈性勢(shì)能 答案：C 解析：0～t1時(shí)間內(nèi)小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，落到彈簧上并往下運(yùn)動(dòng)的過程中，小球重力與彈簧對(duì)小球彈力的合力方向先向下后向上，故小球先加速后減速，t2時(shí)刻到達(dá)最低點(diǎn)，動(dòng)能為0，A、B錯(cuò)；t2～t3時(shí)間內(nèi)小球向上運(yùn)動(dòng)，合力方向先向上后向下，小球先加速后減速，動(dòng)能先增加后減少，C對(duì)；t2～t3時(shí)間內(nèi)由能量守恒知小球增加的動(dòng)能等于彈簧減少的彈性勢(shì)能減去小球增加的重力勢(shì)能，D錯(cuò)． 2．一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(dòng)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(duì)值)為A，斜面對(duì)滑塊作用所做的功的大小為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(shí)，小滑塊的動(dòng)能的改變(指末態(tài)動(dòng)能減去初態(tài)動(dòng)能)等于________，滑塊的重力勢(shì)能的改變等于________；滑塊機(jī)械能(指動(dòng)能與重力勢(shì)能之和)的改變等于________． 答案：A－B＋C－D?。瑿　A－B－D 解析：根據(jù)功能關(guān)系，動(dòng)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(duì)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 ΔEk＝A－B＋C－D； 重力勢(shì)能的減少等于重力做的功，因此ΔEP＝－C； 滑塊機(jī)械能的改變等于重力之外的其他力做的功，因此 ΔE＝A－B－D. 3．(xx沈陽高一檢測(cè))如圖所示，皮帶的速度是3m/s，兩圓心距離s＝4.5m，現(xiàn)將m＝1kg的小物體輕放在左輪正上方的皮帶上，物體與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.15，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶將物體從左輪運(yùn)送到右輪正上方時(shí)，求： (1)小物體獲得的動(dòng)能Ek； (2)這一過程摩擦產(chǎn)生的熱量Q； (3)這一過程電動(dòng)機(jī)消耗的電能E是多少？(g＝10m/s2) 答案：(1)4.5J　(2)4.5J　(3)9J 解析：(1)μmg＝ma　a＝1.5m/s2　μmgs′＝mv2 所以s′＝3m<4.5m，即物體可與皮帶達(dá)共同速度， Ek＝mv2＝132J＝4.5J (2)v＝at　t＝2s Q＝μmg(vt－s′)＝0.15110(6－3)J＝4.5J (3)E電＝Ek＋Q＝4.5J＋4.5J＝9J. 4．為了測(cè)量太陽的輻射功率，某人采取如下簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，取一個(gè)橫截面積是310－2m2的圓筒，筒內(nèi)裝水0.6kg，用水測(cè)量射到地面的太陽能，某一天中午在太陽光直射2min后，水的溫度升高了1℃. 求：(1)在陽光直射下，地球表面每平方厘米每分鐘獲得的能量． (2)假設(shè)射到大氣頂層的太陽能只有43%到達(dá)地面，另外57%被大氣吸收和反射，而未到達(dá)地面，你能由此估算出太陽輻射的功率嗎？ 答案：(1)4.2J/mincm2 (2)P＝4.61026W 解析：(1)圓筒內(nèi)的水經(jīng)過2min照射后，增加的內(nèi)能為：ΔE＝Q＝cmΔt代入數(shù)據(jù)可得：ΔE＝4.21030.61J＝2.5103J 每分鐘獲得的能量為＝1.25103J/min 圓筒面積S＝310－2m2＝3102cm2 地球上每分鐘每平方厘米獲得的能量為： ＝J/(mincm2)＝4.2J/(mincm2) (2)上述能量也相當(dāng)于以太陽為球心，以日地距離r為半徑的球面上每分鐘每平方厘米獲得的能量，設(shè)太陽輻射的功率為P，則： 43%＝其中r＝1.51013cm，解得：P＝4.61026W 5．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(dòng)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ρ，氣流速度為v，風(fēng)輪機(jī)葉片長(zhǎng)度為r.求單位時(shí)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v1＝9m/s時(shí)能夠輸出電功率P1＝540kW.我國(guó)某地區(qū)風(fēng)速不低于v2＝6m/s的時(shí)間每年約為5000小時(shí)．試估算這臺(tái)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(shí)． 答案：(1)πρr2v3　(2)8105kWh 解析：(1)風(fēng)垂直流向風(fēng)輪機(jī)時(shí)，提供的風(fēng)能功率最大． 單位時(shí)間內(nèi)垂直流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的氣體質(zhì)量為ρvS，S＝πr2 風(fēng)能的最大功率可表示為 P＝(ρvS)v2 ＝ρvπr2v2＝πρr2v3 (2)按題意，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為 P2＝()3P1＝()3540kW＝160kW 最小年發(fā)電量約為 W＝P2t＝1605000kWh＝8105kWh.