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- 2021-10-26 发布
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第 13 讲 能量守恒定律
与能源
[时间:60 分钟]
题组一 对能量守恒定律的理解及应用
1.下列关于能量守恒定律的认识不.正确的是( )
A.某种形式的能量减少,一定存在其他形式的能量增加
B.某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加
C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机不可能制成
D.石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了
2.自由摆动的秋千摆动的幅度越来越小,下列说法中正确的是( )
A.机械能守恒
B.能量正在消失
C.只有动能和重力势能的相互转化
D.减少的机械能转化为内能,但总能量守恒
3.有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度.他的办法是:关好房间的门窗然后打开冰箱
的所有门让冰箱运转,且不考虑房间内外热量的传递,则开机后,室内的温度将( )
A.逐渐升高
B.保持不变
C.开机时降低,停机时又升高
D.开机时升高,停机时降低
4.如图 1 所示,一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下,其能量的变化情况是( )
图 1
A.重力势能减小,动能不变,机械能减小,总能量减小
B.重力势能减小,动能增加,机械能减小,总能量不变
C.重力势能减小,动能增加,机械能增加,总能量增加
D.重力势能减小,动能增加,机械能守恒,总能量不变
5.物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下,分别做匀速上升、加速上升和减速上升
三种运动.在这三种情况下,物体机械能的变化情况是( )
A.匀速上升机械能不变,加速上升机械能增加,减速上升机械能减小
B.匀速上升和加速上升机械能增加,减速上升机械能减小
C.由于该拉力与重力大小的关系不明确,所以不能确定物体机械能的变化情况
D.三种情况中,物体的机械能均增加
6.如图 2 所示,在粗糙的桌面上有一个质量为 M 的物块,通过轻绳跨过定滑轮与质量为 m 的
小球相连,不计轻绳与滑轮间的摩擦,在小球下落的过程中,下列说法正确的是( )
图 2
A.小球的机械能守恒
B.物块与小球组成的系统机械能守恒
C.若小球匀速下降,小球减少的重力势能等于物块 M 与桌面间摩擦产生的热量
D.若小球加速下降,小球减少的机械能大于物块 M 与桌面间摩擦产生的热量
题组二 对功能关系的理解及应用
7.石块自由下落过程中,由 A 点到 B 点重力做的功是 10 J,下列说法正确的是( )
A.由 A 到 B,石块的势能减少了 10 J
B.由 A 到 B,功减少了 10 J
C.由 A 到 B,10 J 的功转化为石块的动能
D.由 A 到 B,10 J 的势能转化为石块的动能
8.在奥运比赛项目中,高台跳水是我国运动员的强项.如图 3 所示,质量为 m 的跳水运动员进
入水中后受到水的阻力而做减速运动,设水对她的阻力大小恒为 F,那么在她减速下降高度为
h 的过程中,下列说法正确的是(g 为当地的重力加速度)( )
图 3
A.她的动能减少了 Fh
B.她的重力势能增加了 mgh
C.她的机械能减少了(F-mg)h
D.她的机械能减少了 Fh
9.如图 4 所示,轻质弹簧长为 L,竖直固定在地面上,质量为 m 的小球,在离地面高度为 H
处,由静止开始下落,正好落在弹簧上,使弹簧的最大压缩量为 x,在下落过程中,小球受到
的空气阻力为 F 阻,则弹簧在最短时具有的弹性势能为( )
图 4
A.(mg-F 阻)(H-L+x)
B.mg(H-L+x)-F 阻(H-L)
C.mgH-F 阻(H-L)
D.mg(L-x)+F 阻(H-L+x)
10.如图 5 所示,在抗洪救灾中,一架直升机通过绳索用恒力 F 竖直向上拉起一个漂在水面上
的木箱,使其由水面开始加速上升到某一高度,若考虑空气阻力而不考虑空气浮力,则在此
过程中,以下说法正确的有( )
图 5
A.力 F 所做的功减去克服阻力所做的功等于木箱重力势能的增量
B.木箱克服重力所做的功等于木箱重力势能的增量
C.力 F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱动能的增量
D.力 F 和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量
题组三 摩擦生热及内能的有关计算
11.如图 6 所示,木块静止在光滑水平桌面上,一子弹水平射入木块的深度为 d 时,子弹与木
块相对静止,在子弹入射的过程中,木块沿桌面移动的距离为 L,木块对子弹的平均阻力为
Ff,那么在这一过程中不.正确的是( )
图 6
A.木块的机械能增量为 FfL
B.子弹的机械能减少量为 Ff(L+d)
C.系统的机械能减少量为 Ffd
D.系统的机械能减少量为 Ff(L+d)
12.一质量为 2 kg 的物块从离地 80 m 高处自由落下,测得落地速度为 30 m/s,求下落过程中
产生的内能.(g 取 10 m/s2)
13.如图 7 所示,传送带保持 v=4 m/s 的速度水平匀速运动,将质量为 1 kg 的物块无初速度地
放在 A 端,若物块与皮带间动摩擦因数为 0.2,A、B 两端相距 6 m,则物块从 A 到 B 的过程
中,皮带摩擦力对物块所做的功为多少?产生的摩擦热又是多少?(g 取 10 m/s2)
图 7
答案精析
第 13 讲 能量守恒定律与能源
1.D [能量可以转化或转移,但总量不变,A、B、C 对;D 中机械能转化成了内能,D 错.]
2.D [在秋千摆动的过程中,由于阻力的存在,需要克服阻力做功,机械能会减少,但能量
并没有消失,减少的机械能转化为内能,总能量保持不变.]
3.A [冰箱工作,会产生热量,即消耗电能,产生了内能,且房间与外界没有能量交换,所
以房内温度会升高,A 正确.]
4.B [由能量守恒定律可知,小孩在下滑过程中总能量守恒,故 A、C 均错;由于摩擦力要
做负功,机械能不守恒,故 D 错;下滑过程中重力势能向动能和内能转化,故只有 B 正确.]
5.D [无论物体怎样向上运动,拉力都做正功,物体的机械能均增加,故选 D.]
6.CD [由于绳子对小球做负功,因此小球的机械能减小,A 错误;由于桌面粗糙,摩擦力
对 M 做负功,因此物块与小球组成的系统机械能减小,B 错误;若小球匀速下降,根据能量
守恒,小球减小的重力势能没有转化为动能,而是完全转化为 M 与桌面摩擦生成的热量,C
正确;而若小球加速下降,则小球减小的机械能一部分摩擦生热,另一部分转化为 M 的动能,
因此 D 正确.]
7.AD [重力的功与重力势能和其他形式的能转化对应.]
8.D [运动员下降高度 h 的过程中,重力势能减少了 mgh,B 错误;除重力做功以外,只有
水对她的阻力 F 做负功,因此机械能减少了 Fh,C 错误,D 正确;由动能定理可知,动能减
少了(F-mg)h,故 A 错误.]
9.A [设小球克服弹力做功为 W 弹, 则对小球应用动能定理得(mg-F 阻)(H-L+x)-W 弹=
ΔEk=0,所以,W 弹=(mg-F 阻)(H-L+x),即为弹簧在最短时具有的弹性势能.]
10.BCD [木箱运动过程中,有力 F、重力、阻力三个力对木箱做功,合力做功决定着物体
动能的改变量,C 正确;重力做功决定着重力势能的改变量,B 正确,A 错误;除重力做功以
外,其他力做功的代数和等于物体机械能的改变量,D 正确.]
11.D [木块机械能的增量等于子弹对木块的作用力 Ff 做的功 FfL,A 对;子弹机械能的减少
量等于动能的减少量,即子弹克服阻力做的功 Ff(L+d),B 对;系统增加的机械能等于力 Ff 做
的总功,即ΔE=FfL-Ff(L+d)=-Ffd,故机械能减少量为 Ffd,C 对,D 错.]
12.700 J
解析 这里,内能显然无法直接计算,但是下落过程中减少的机械能转化成了内能.
根据能量守恒,产生的内能为
E=mgh-1
2mv2=(2×10×80-1
2
×2×302)J=700 J.
13.8 J 8 J
解析 物块与皮带间的摩擦力
Ff=μFN=μmg=0.2×1×10 N=2 N.
由牛顿第二定律得物块加速度
a=Ff
m
=2
1 m/s2=2 m/s2.
物块速度达到 4 m/s 时需发生位移
l=v2
2a
= 42
2×2
m=4 m<6 m,
即物块在到达 B 端之前就已达到最大速度 4 m/s,后与传送带一起匀速运动,不再发生滑动.
皮带摩擦力对物块所做的功等于物块动能的增加量,即
W=ΔEk=1
2mv2=1
2
×1×42 J=8 J.
物块滑动过程中与传送带的相对位移
l 相=vv
a
-l= 4×4
2
-4 m=4 m.
所以产生的摩擦热为 Q=μmgl 相=0.2×1×10×4 J=8 J.
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