【名師一號】2021年人教版物理雙基限時練-必修二：第七章-10能量守恒定律與能源

雙基限時練(二十四)能量守恒定律與能源1．下列關(guān)于能源開發(fā)和利用的說法中，正確的是()A．能源利用的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程B．要合理開發(fā)和節(jié)省使用核能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等常?guī)能源C．能源利用的過程，是一種形式的能向另一種形式的能轉(zhuǎn)化的過程D．無論是節(jié)省能源還是開發(fā)能源，我國都要靠外國支援解析能量是守恒的，開發(fā)是為了便于利用，實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化．答案C2．下列關(guān)于對能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的生疏正確的是()A．某種形式的能削減，肯定存在其他形式的能增加B．某個物體的能削減，必定有其他物體的能增加C．不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機(jī)器——永動機(jī)不行能制成D．石子從空中落下，最終停止在地面上，說明機(jī)械能消逝了解析從能量守恒和轉(zhuǎn)化定律可知，某種形式的能削減，肯定存在其他形式的能增加，或者能量從一個物體轉(zhuǎn)移到另外一個物體，而能的總量不會轉(zhuǎn)變，任何不需要能量的機(jī)器是不行能制成的，故A、B、C選項(xiàng)正確．答案ABC3．下列對能量耗散的理解正確的是()A．能量耗散說明能量在不斷的削減B．能量耗散遵循能量守恒定律C．能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)降低D．能量耗散是指其他形式的能量轉(zhuǎn)化為環(huán)境的內(nèi)能后，我們無法將分散在環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用的現(xiàn)象答案BCD4．一顆子彈以某一速度擊中靜止在光滑水平面上的木塊，并從中穿出，對于這一過程，下列說法正確的是()A．子彈削減的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能B．子彈和木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能的損失量等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量C．子彈削減的機(jī)械能等于木塊增加的動能與木塊增加的內(nèi)能之和D．子彈削減的機(jī)械能等于木塊增加的動能與木塊和子彈增加的內(nèi)能之和解析由能量守恒定律可知，對子彈來講，削減的機(jī)械能一是用于增加木塊的動能，二是用于增加子彈和木塊的內(nèi)能，故D選項(xiàng)正確，A、C選項(xiàng)錯誤；對子彈和木塊組成的系統(tǒng)而言，削減的機(jī)械能只能用來增加它們的內(nèi)能，故B選項(xiàng)正確．答案BD5．如圖所示，滑塊由靜止開頭沿曲面下滑，滑到B點(diǎn)時，速度恰好等于零；假如滑塊從B點(diǎn)以速度v沿曲面下滑返回A點(diǎn)時，速度恰好也等于零，設(shè)滑塊從A到B和從B到A平均摩擦力大小相等，則A、B兩點(diǎn)的高度差等于()A．0 B.eq\f(v2,2g)C.eq\f(v2,4g) D.eq\f(v2,g)解析由能量守恒和轉(zhuǎn)化定律可知：由A到B有mgh＝Q，從B到A有eq\f(1,2)mv2－mgh＝Q聯(lián)立解得h＝eq\f(v2,4g).答案C6．如圖所示，M是一個有半圓形軌道的物體，固定在地面上，軌道位于豎直平面內(nèi)，a、b兩點(diǎn)等高，金屬塊P從H高處自由下落，滑過M從b處豎直上升，到達(dá)最大高度eq\f(H,2)處，當(dāng)它再次落下滑過軌道最低點(diǎn)后()A．恰能到達(dá)a點(diǎn) B．能沖出a點(diǎn)C．不能到達(dá)a點(diǎn) D．無法確定解析設(shè)金屬塊質(zhì)量為m，第一次滑過M時克服摩擦力做功Wf，其次次滑過M時克服摩擦力做功Wf′，其次次經(jīng)a點(diǎn)時速度為va，則由動能定理，對兩個過程列出表達(dá)式分別為第一次：mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H－\f(H,2)))－Wf＝0其次次：mgeq\f(H,2)－Wf′＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,a).由于第一次經(jīng)過M時金屬塊的速率較大，由向心力的來源可知，金屬塊對M的壓力較大，從而Wf>Wf′，所以va>0，即能從a點(diǎn)滑出，B選項(xiàng)正確．答案B7．如圖所示，一個粗細(xì)均勻的U形管內(nèi)裝有同種液體，液體質(zhì)量為m.在管口右端用蓋板A密閉，兩邊液面高度差為h，U形管內(nèi)液體的總長度為4h，現(xiàn)拿去蓋板，液體開頭運(yùn)動，由于液體的管壁的阻力作用，最終管內(nèi)液體停止運(yùn)動，則該過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為()A.eq\f(1,16)mgh B.eq\f(1,8)mghC.eq\f(1,4)mgh D.eq\f(1,2)mgh解析拿去蓋板后管中液體開頭運(yùn)動，但由于管壁阻力的作用，最終U形管中左右兩邊液面相平，在此過程中管中液體削減的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能．當(dāng)左右兩管液面等高時，可簡化為把右管中長度為eq\f(h,2)的液柱移到左管，此過程削減的重力勢能ΔEp＝eq\f(mg,8)·eq\f(h,2)＝eq\f(1,16)mgh，故A選項(xiàng)正確．答案A8．一小滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，用力F沿斜面對下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運(yùn)動了一段距離．若已知在這個過程中，拉力F所做的功的大小(確定值)為A，斜面對滑塊的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，小滑塊的動能的轉(zhuǎn)變(指末態(tài)動能減去初態(tài)動能)等于________，滑塊的重力勢能的轉(zhuǎn)變等于________；滑塊機(jī)械能(指動能與重力勢能之和)的轉(zhuǎn)變等于________．解析依據(jù)功能關(guān)系，動能的轉(zhuǎn)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ΔEk＝A－B＋C－D；重力勢能的削減等于重力做的功，因此ΔEp＝－C；滑塊機(jī)械能的轉(zhuǎn)變等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE＝A－B－D.答案A－B＋C－D－CA－B－D9．某脈沖激光器的耗電功率為2×103W，每秒鐘輸出10個光脈沖，每個脈沖持續(xù)的時間為10－8s，攜帶的能量為0.2J．則每個脈沖的功率為________W，該激光器將電能轉(zhuǎn)化為激光能量的效率為________．解析每個脈沖的功率為P＝eq\f(W,t)＝eq\f(0.2,10－8)W＝2×107W.激光器將電能轉(zhuǎn)化為激光能量的效率為η＝eq\f(W脈,W總)＝eq\f(0.2×10,2×103×1)＝0.1%.答案2×1070.1%10．如圖所示，傳送帶與水平面之間的夾角為θ＝30°，其上A、B兩點(diǎn)間的距離為l＝5m，傳送帶在電動機(jī)的帶動下以v＝1m/s的速度勻速運(yùn)動，現(xiàn)將一質(zhì)量為m＝10kg的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶的A點(diǎn)，已知小物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝eq\r(3)/2，在傳送帶將小物體從A點(diǎn)傳送到B點(diǎn)的過程中，求：(1)傳送帶對小物體做的功；(2)電動機(jī)做的功(取g＝10m/s2)．解析(1)由ma＝μmgcosθ－mgsinθ知，物塊上升加速度為a＝eq\f(1,4)g，當(dāng)它的速度為v＝1m/s時，位移是l＝eq\f(v2,2a)＝0.2m，即物塊將以v＝1m/s的速度完成4.8m的路程，由功能關(guān)系得W＝ΔEk＋ΔEp＝255J.(2)電動機(jī)做功使小物體機(jī)械能增加，同時小物體與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生熱量Q.而由v＝at得t＝0.4s，相對位移l′＝vt－eq\f(v,2)t＝0.2m，Q＝μmgl′cosθ＝15J，W電＝W＋Q＝270J.答案(1)255J(2)270J11．一臺水輪發(fā)電機(jī)組，每秒有2.0m3的水流過水輪機(jī)，若河壩水位高度差是20m解析若使水對水輪機(jī)做的功最多，則把水的重力勢能全部轉(zhuǎn)給水輪機(jī)，則每秒對水輪機(jī)做功為W＝mgh＝ρVgh＝103×2×10×20J＝4×105J；有40%的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，由P＝eq\f(W,t)又得發(fā)電機(jī)的功率P＝eq\f(W·40%,t)＝eq\f(4×105×0.4J,1s)＝1.6×105W.答案4×105J1.6×105W12．一小物體以Ek1＝100J的初動能滑上斜面，當(dāng)動能削減ΔEk＝80J時，機(jī)械能削減E＝32J，則當(dāng)物體滑回原動身點(diǎn)時動能為多少？解析設(shè)斜面傾角為θ，滑動摩擦力為F，動能削減80J時位移為l1，依據(jù)功能關(guān)系動能削減量等于合外力做的功，即ΔEk＝(mgsinθ＋F)l1①機(jī)械能削減量等于除重力以外的力(此題中即為F)所做的功，即E＝Fl1②設(shè)物體從斜面底端到最高點(diǎn)位移為l2則動能的削減量為100J，即Ek1＝(mgsinθ＋F)l2③設(shè)機(jī)械能的削減量為WF，即為上滑過程中滑動摩擦力所做的總功有WF＝Fl2④綜合①②③④有eq\f(80,32)＝eq\f(100,WF)，所以WF＝40J.上滑及下滑過程中滑動摩擦力都做負(fù)功，且數(shù)值相等，所以一個來回摩擦力做負(fù)功總和為WF總＝2WF＝80J.物體回到原動身點(diǎn)時的動能為Ek2，由動能定理WF總＝Ek1－Ek2得Ek2＝20J.答案20J13．一傳送帶裝置示意如圖，其中傳送帶經(jīng)過AB區(qū)域時是水平的，經(jīng)過BC區(qū)域時變?yōu)閳A弧形(圓弧由光滑模板形成，未畫出)，經(jīng)過CD區(qū)域時是傾斜的，AB和CD都與BC相切．現(xiàn)將大量的質(zhì)量均為m的小貨箱一個一個在A處放到傳送帶上，放置時初速度為零，經(jīng)傳送帶運(yùn)送到D處，D和A的高度差為h.穩(wěn)定工作時傳送帶速度不變，CD段上各箱等距排列，相鄰兩箱的距離為L.每個箱子在A處投放后，在到達(dá)B之間已經(jīng)相對于傳送帶靜止，且以后也不再滑動(忽視經(jīng)BC段時的微小滑動)．已知在一段相當(dāng)長的時間T內(nèi)，共運(yùn)送小貨箱的數(shù)目為N.這裝置由電動機(jī)帶動，傳送帶與輪子間無相對滑動，不計輪軸處的摩擦．求電動機(jī)的平均輸出功率P.解析以地面為參考系(下同)，設(shè)傳送帶的運(yùn)動速度為v0，在水平段運(yùn)輸?shù)倪^程中，小貨箱先在滑動摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動，設(shè)這段路程為s，所用時間為t，加速度為a，則對小箱有s＝eq\f(1,2)at2，v0＝at.在這段時間內(nèi)，傳送帶運(yùn)動的路程為s0＝v0t.由以上可得s0＝2s.用Ff表示小箱與傳送帶之間的滑動摩擦力，則傳送帶對小箱做功為A＝Ff·s＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0).傳送帶克服小箱對它的摩擦力做功A0＝Ffs0＝2·eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0).兩者之差就是克服摩擦力做功發(fā)出的熱量Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0).①可見，在小箱加速運(yùn)動過程中，小箱獲得的動能與發(fā)出的熱量相等．T時間內(nèi)，電動機(jī)輸出的功為W＝P