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1、2022高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.13 深入理解能量守恒定律練習(xí) 新人教版必修2
(答題時間:20分鐘)
1. 關(guān)于能量和能源,下列說法正確的是( )
A. 由于自然界的能量守恒,所以不需要節(jié)約能源
B. 在利用能源的過程中,能量在數(shù)量上并未減少
C. 能量耗散說明能量在轉(zhuǎn)化過程中沒有方向性
D. 人類在不斷地開發(fā)和利用新能源,所以能量可以被創(chuàng)造
2. 有一種油電混合動力汽車,既可以利用車載電池使用清潔的電力能源,也可以使用更加方便的汽油,受到人們的歡迎.這類汽車有一種技術(shù):安裝一個電池充電系統(tǒng),車輪轉(zhuǎn)動通過傳動系統(tǒng)帶動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,從而可以給電池充電,而電
2、池充的電又可以作為汽車行駛的能量來源.關(guān)于這項技術(shù),說法正確的是( )
A. 在給電池充電過程中,轉(zhuǎn)子所受的安培力不可能作為汽車的動力
B. 該充電系統(tǒng)應(yīng)該一直開啟,不論汽車是在正常行駛階段還是剎車階段,都可以給電池充電
C. 該充電系統(tǒng)只應(yīng)該在剎車階段開啟,部分動能轉(zhuǎn)化為電池存儲的化學(xué)能
D. 該技術(shù)沒有意義,因為從能量守恒來看,這些能量歸根結(jié)底來源于汽油
3. 下列關(guān)于能的轉(zhuǎn)化與守恒定律的說法,錯誤的是( )
A. 能量能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,但不能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體
B. 能量的形式多種多樣,它們之間可以相互轉(zhuǎn)化
C. 一個物體能量增加,必然伴隨著別的物
3、體能量減少
D. 能的轉(zhuǎn)化與守恒定律證明了能量既不會產(chǎn)生也不會消失
4. 如圖所示,美國空軍X-37B無人航天飛機(jī)于2010年4月首飛,在X-37B由較低軌道飛到較高軌道的過程中( ?。?
A. X-37B中燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為X-37B的機(jī)械能
B. X-37B的機(jī)械能要減少
C. 自然界中的總能量要變大
D. 如果X-37B在較高軌道繞地球做圓周運(yùn)動,則在此軌道上其機(jī)械能不變
5. 下列設(shè)想中,符合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的是( )
A. 利用永磁鐵和軟鐵的相互作用,做成一架機(jī)器,永遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)動下去
B. 制造一架飛機(jī),不攜帶燃料,只須利用太陽能就能飛行
C. 做成一條船,利
4、用水流的能量,逆水行駛,不用其他動力
D. 利用核動力使地球離開太陽系
6. 如圖所示,ABCD是一個盆式容器,盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧,B、C在水平線上,其距離d=0.5 m。盆邊緣的高度為h=0.30 m。在A處放一個質(zhì)量為m的小物塊并讓其由靜止下滑。已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的,而盆底BC面與小物塊間的動摩擦因數(shù)為μ=0.10。小物塊在盆內(nèi)來回滑動,最后停下來,則停下的位置到B的距離為( ?。?
A. 0.50 m B. 0.25 m C. 0.10 m D. 0
7. 如圖所示,表面光滑的固定斜面頂端安裝一定滑輪,小物塊A、B用輕繩連
5、接并跨過滑輪(不計滑輪的質(zhì)量和摩擦)。初始時刻,A、B處于同一高度并恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。剪斷輕繩后A下落,B沿斜面下滑,則從剪斷輕繩到物塊著地,兩物塊( )
A. 速率的變化量不同
B. 機(jī)械能的變化量不同
C. 重力勢能的變化量相同
D. 重力做功的平均功率相同
8. 如圖所示,固定的傾斜光滑桿上套有一個質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)與豎直放置的輕質(zhì)彈簧一端相連,彈簧的另一端固定在地面上的A點(diǎn),彈簧處于原長h。讓圓環(huán)沿桿滑下,滑到桿的底端時速度為零。則在圓環(huán)下滑過程中( )
A. 圓環(huán)機(jī)械能守恒
B. 彈簧的彈性勢能先增大后減小
C. 彈簧的彈性勢能變化了mgh
D. 彈
6、簧的彈性勢能最大時圓環(huán)動能最大
9. 一水電站,水流的落差為20 m,水流沖擊水輪發(fā)電機(jī)后,水流能有20%轉(zhuǎn)化為電能,若發(fā)電機(jī)的功率為200 kW,則每分鐘的水流量是多少?(g取10 m/s2)
10. 為了測量太陽的輻射功率,某人采取如下簡單實驗。取一個橫截面積是3×10-2 m2的圓筒,筒內(nèi)裝水0.6 kg,用來測量射到地面的太陽能。某一天中午在太陽光直射 2 min 后,水的溫度升高了1℃。(太陽到地球的距離為1.5×1011 m)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
7、面。你能由此估算出太陽輻射的功率嗎?
11. 如圖所示,在光滑的水平面上,有一質(zhì)量為M的長木板以一定的初速度向右勻速運(yùn)動,將質(zhì)量為m的小鐵塊無初速度地輕放到木板右端。小鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ,當(dāng)小鐵塊在木板上相對木板滑動L距離時與木板保持相對靜止,此時長木板對地位移為l。求這個過程中:
(1)小鐵塊增加的動能;
(2)木板減少的動能;
(3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量;
(4)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。
1. B 解析:自然界的能量守恒,但能源需要節(jié)約,同時為了提高生活質(zhì)量,故A不正確;在利用與節(jié)約能源的過程中,能量在數(shù)量并沒有減少,故B正確;能量耗散說明能量在轉(zhuǎn)化過程中具有
8、方向性,比如一杯熱水過段時間,熱量跑走啦,水冷了,所以轉(zhuǎn)化具有方向性,故C不正確;人類在不斷地開發(fā)和利用新能源,但能量不能被創(chuàng)造,也不會消失,故D不正確。
2. AC 解析:再給電池充電的過程中,轉(zhuǎn)子所受的安培力只是阻力,否則違背能量守恒定律,故A正確;該充電系統(tǒng)應(yīng)該在減速階段開啟,加速階段不應(yīng)該開啟,故B錯誤;該充電系統(tǒng)只應(yīng)該在剎車階段開啟,部分動能轉(zhuǎn)化為電池儲存的化學(xué)能,故C正確;該技術(shù)有意義,電池可以用外電路充電,也可以將剎車過程中的動能轉(zhuǎn)化為電能儲存起來,故D錯誤。
3. A 解析:能量可以在不同物體之間轉(zhuǎn)移,也可以相互轉(zhuǎn)化,但能的總量保持不變,A錯誤。
4. AD 解析:
9、在X-37B由較低軌道飛到較高軌道的過程中,必須啟動助推器,對X-37B做正功,X-37B的機(jī)械能增大,A對,B錯;根據(jù)能量守恒定律可知,C錯。X-37B在確定軌道上繞地球做圓周運(yùn)動,其動能和重力勢能都不會發(fā)生變化,所以機(jī)械能不變,D對。
5. BD 解析:選項A不符合能量守恒定律,利用永磁鐵和軟鐵的相互作用,做一架永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動下去的機(jī)器是不可能的,A錯誤;太陽能可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,B中所述情景中的飛機(jī)是可行的,B正確;核動力是非常大的,利用核動力可使地球離開太陽系,D正確;逆水行船,不用其他動力是不可行的,C錯誤。
6. D 解析:由于小物塊最終停了下來,故其初始狀態(tài)的機(jī)械能全部由于滑動摩
10、擦力做功轉(zhuǎn)化為了物塊與容器底部的內(nèi)能,由能量守恒定律可知mgh=μmgs,得s=3 m,而==6,即3個來回后,恰停在B點(diǎn),選項D正確。
7. D 解析:物塊A、B開始時處于靜止?fàn)顟B(tài),對A:mAg=T ①
對B:T=mBgsin θ ②
由①②式得mAg=mBgsin θ
即mA=mBsin θ ③
剪斷輕繩后,物塊A、B均遵守機(jī)械能守恒定律,機(jī)械能沒有變化,故B項錯誤;由機(jī)械能守恒知,mgh=mv2,所以v=,落地速率相同,故速率的變化量相同,A項錯誤;由ΔEp=mgh,因m不同,故Δ
11、Ep不同,C項錯誤;重力做功的功率PA=mAg=mAg=mAg,PB=mBgsin θ=mBgsin θ,由③式mA=mBsin θ,得PA=PB,D項正確。
8. C 解析:圓環(huán)下滑過程中,圓環(huán)和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,圓環(huán)減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和彈簧的彈性勢能,因初末狀態(tài)的動能均為零,故彈簧彈性勢能的增加量等于圓環(huán)重力勢能的減少量,故A錯誤,C正確;在整個過程中彈簧先逐漸壓縮,再恢復(fù)原長,最后又伸長,彈簧的壓縮量最大時,圓環(huán)的速度還在增大,故B、D均錯誤。
9. 解:設(shè)1分鐘水的流量為Q,則在1分鐘內(nèi)水流的質(zhì)量m=Qρ
在1分鐘內(nèi)水流減少的重力勢能ΔEp=mgh=Qρgh
由
12、題意可知:發(fā)電機(jī)的功率P=
整理得:Q=,代入數(shù)據(jù)得:Q= m3=300 m3。
10. (1)4.2 J?。?)4.6×1026 W
解析:(1)圓筒內(nèi)的水經(jīng)過2 min照射后,增加的內(nèi)能為ΔU=Q=cmΔt,其中c=4.2×103J/(kg·℃),所以ΔU=4.2×103×0.6×1=2.52×103 (J)
每分鐘獲得的能量為 J=1.26×103 J
圓筒面積S=3×10-2 m2=3×102 cm2
地球表面每分鐘每平方厘米獲得的能量為 J=4.2 J
(2)以太陽為球心,以日地距離r為半徑作一個球面,根據(jù)上述觀測,在此球面的每平方厘米面積上每秒接收到的太陽能(即射到大
13、氣頂層的太陽能)為 J≈0.163 J
太陽能是向四面八方均勻輻射的,上述球面每秒接收到的太陽能即為太陽的輻射功率P,
上述球面的面積為4πr2,其中r=1.5×1011 m,所以輻射功率
P≈4πr2×0.163≈4π×(1.5×1011×102)2×0.163W≈4.6×1026 W
11. 解:畫出這一過程兩物體的位移示意圖,如圖所示:
(1)小鐵塊與長木板相對靜止時的速度為v,則根據(jù)動能定理有μmg(l-L)=mv2-0,其中(l-L)為小鐵塊相對地面的位移,從上式可看出=μmg(l-L)。說明摩擦力對小鐵塊做的正功等于小鐵塊動能的增量。
(2)摩擦力對長木板做負(fù)功,根據(jù)功能關(guān)系=-μmgl,即木板減少的動能等于其克服摩擦力做的功,為μmgl。
(3)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量等于木板減小的動能減去小鐵塊增加的動能
ΔE=μmgl-μmg(l-L)=μmgL
(4)m、M間相對滑動的位移為L,根據(jù)能量守恒定律,知Q=μmgL,即摩擦力對系統(tǒng)做的總功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。