2019高中物理第7章10能量守恒定律与能源精练（含解析）新人教必修2 6页

能量守恒定律与能源1．关于能量和能源，下列说法中正确的是(　　)A．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源B．在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少C．能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性D．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造【解析】　自然界的总能量是守恒的，能量只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体，能量不可能被创造；在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少，能量耗散使能量的利用品质降低了，能量转化具有方向性，因此要节约能源，故B正确，A、C、D错误．【答案】　B2．(多选)行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同现象中所包含的相同的物理过程是(　　)A．物体克服阻力做功B．物体的动能转化为其他形式的能量C．物体的势能转化为其他形式的能量D．物体的机械能转化为其他形式的能量【解析】　这四个现象中物体运动过程中都受到运动阻力，汽车主要受摩擦阻力，流星、降落伞受空气阻力，条形磁形下落受磁场阻力，因而物体都克服阻力做功，A对；四个物体运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化为其他形式的能，总之是机械能转化成了其他形式的能，D对．故A、D选项正确．【答案】　AD3．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，又不让马儿吃草”违背了能量转化和守恒定律，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】　即使以后科技再发达，也要受自然规律的制约，永动机违背了能量转化和守恒定律，所以永动机是永远不可能制成的，A错；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极小n的一部分，就形成了风、云、雨、雪，使万物生长．但辐射到星际空间的能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，B错；马和其他动物，包括人，要运动，必须消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物能，C对；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，才会维持手表的走动．如果把这种表放在桌面上静置两天，它一定会停摆的，D错．【答案】　C4．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”表示的是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1MJ(106J)的能量可行驶30km；一辆载有4人的普通轿车，消耗320MJ的能量可行驶100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是(　　)A．6∶1　　　B．12∶5　　　C．24∶1　　　D．48∶7【解析】　由题给信息可知：电动自行车的客运效率/轿车的客运效率＝1×30km/1MJ∶(4×100km/320MJ)＝24∶1，故选C.【答案】　C图71095．如图7109所示，一个粗细均匀的U形管内装有同种液体，液体质量为m.在管口右端用盖板A密闭，两边液面高度差为h，U形管内液体的总长度为4h，先拿去盖板，液体开始运动，由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为(　　)A.mgh　　　　　　　B.mghC.mghD.mgh【解析】　去掉右侧盖板之后，液体向左侧流动，最终两侧液面相平，液体的重力势能n减少，减少的重力势能转化为内能．如图所示，最终状态可等效为右侧h的液柱移到左侧管中，即增加的内能等于该液柱减少的重力势能，则Q＝mg·h＝mgh，故A正确．【答案】　A6．(多选)(2014·伊犁高一期末)如图71010所示，在光滑水平面上放一辆小车，小车的左端放一只箱子，在水平恒力F作用下，将箱子从小车右端拉出，如果第一次小车被固定于地面，第二次小车不固定，小车在摩擦力作用下可沿水平面运动，在这两种情况下(　　)图71010A．摩擦力大小不相等B．F所做的功不相等C．摩擦产生的热量相等D．箱子增加的动能相等【解析】　小车固定时，箱子的位移等于小车的长度，设为L；小车不固定时，小车相对地面的位移设为x，则箱子的位移为x＋L.两种情况下，滑动摩擦力f都等于μmg，F做的功分别为W1＝FL，W2＝F(x＋L)；摩擦产生的热量Q都等于fL；箱子增加的动能分别为ΔEk1＝(F－f)L，ΔEk2＝(F－f)×(s＋L)．故选项B、C正确．【答案】　BC7.(多选)(2014·周口高一检测)如图71011所示，在2008年奥运会上，跳水项目是我国运动员的强项．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，设水对他的阻力大小恒为F，那么在他减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)(　　)图71011A．他的动能减少了FhnB．他的重力势能减少了mghC．他的机械能减少了(F－mg)hD．他的机械能减少了Fh【解析】　W合＝－(F－mg)h，所以动能减少(F－mg)h；WG＝mgh，重力势能减少mgh，除重力以外其他力做功W＝－Fh，所以机械能减少Fh，故B、D正确．【答案】　BD8．(多选)(2014·泰安高一检测)质量为4kg的物体被人由静止开始向上提升0.25m后速度达到1m/s，(g取10m/s2)则下列判断正确的是(　　)A．人对物体传递的功是12JB．合外力对物体做功2JC．物体克服重力做功10JD．人对物体做的功等于物体增加的动能【解析】　人提升物体的过程中，人对物体做了功，对物体传递了能量，不能说人对物体传递了功，A错误；人做功即除重力以外的其他力对物体做功等于物体机械能的改变量，W人＝mgh＋mv2＝12J，D错误；合外力对物体做的功(包括重力)等于物体动能的变化，W合＝mv2＝2J，B正确；物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量，WG＝mgh＝10J，C正确．【答案】　BC9.如图71012所示，一个质量为m的物体(可视为质点)以某一速度由A点冲上倾角为30°的固定斜面，做匀减速直线运动，其加速度的大小为g，在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中，物体(　　)图71012A．机械能损失了mghB．动能损失了mghC．动能损失了mghD．机械能损失了mgh【解析】　由于物体沿斜面以加速度g做减速运动，由牛顿第二定律可知：mgsin30°n＋Ff＝mg，Ff＝mg.摩擦力做功为：Wf＝－Ff·2h＝－mgh，机械能损失mgh，故A正确，D错误；由动能定理得ΔEk＝－mgh－mgh＝－2mgh，即动能损失了2mgh，故B、C错．【答案】　A10．(多选)(2013·新课标全国卷Ⅱ)目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小．若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是(　　)A．卫星的动能逐渐减小B．由于地球引力做正功，引力势能一定减小C．由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变D．卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小【解析】　卫星半径减小时，分析各力做功情况可判断卫星能量的变化．卫星运转过程中，地球的引力提供向心力，G＝m，受稀薄气体阻力的作用时，轨道半径逐渐变小，地球的引力对卫星做正功，势能逐渐减小，动能逐渐变大，由于气体阻力做负功，卫星的机械能减小，选项B、D正确．【答案】　BD11．风力发电是一种环保的电能获取方式．设计每台风力发电机的功率为40kW.实验测得风的动能转化为电功的效率约为20%，空气的密度是1.29kg/m3，当地水平风速约为10m/s，问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求？【解析】　设叶片长度为r，则叶片转动的面积S＝πr2.取时间t内作用到横截面积为S的面积上的空气流为研究对象，则这部分空气流的质量为m＝ρV＝ρ·Svt.空气流的动能为Ek＝mv2＝ρSv3t，则电功率P＝＝ρπr2v3.得r＝＝9.94m，所以叶片长度约为9.94m.【答案】　9.94m12．如图71013所示，在光滑水平地面上放置质量M＝2kg的长木板，木板上表面与固定的光滑弧面相切．一质量m＝1kg的小滑块自弧面上高h处由静止自由滑下，在木板上滑行t＝1s后，滑块和木块以共同速度v＝1m/s匀速运动，g取10m/s2.求：n图71013(1)滑块与木块间的摩擦力大小Ff；(2)滑块下滑的高度h；(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q.【解析】　(1)对木板：Ff＝Ma1由运动学公式，有v＝a1t，解得Ff＝2N.(2)对滑块：－Ff＝ma2设滑块滑上木板时的速度是v0，则v－v0＝a2t，v0＝3m/s.由机械能守恒定律有mgh＝mv，h＝＝m＝0.45m.(3)根据功能关系有：Q＝mv－(M＋m)v2＝×1×32J－×(1＋2)×12J＝3J.【答案】　(1)2N　(2)0.45m　(3)3J