2024-2025學(xué)年高中物理第七章10能量守恒定律與能源練習(xí)含解析新人教版必修2

PAGEPAGE710.能量守恒定律與能源基礎(chǔ)鞏固1.關(guān)于能量和能源,下列說(shuō)法正確的是()A.由于自然界的能量守恒,所以不須要節(jié)約能源B.在利用能源的過(guò)程中,能量在數(shù)量上并未削減C.能量耗散說(shuō)明能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中沒(méi)有方向性D.人類在不斷地開(kāi)發(fā)和利用新能源,所以能量可以被創(chuàng)建解析:自然界的總能量是守恒的,能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,能量不行能被創(chuàng)建;在利用能源的過(guò)程中,能量在數(shù)量上并未削減,能量轉(zhuǎn)化具有方向性。答案:B2.不同的物理現(xiàn)象往往反映出相同的物理規(guī)律。如圖所示的現(xiàn)象中在能量轉(zhuǎn)化方面的共同點(diǎn)是()A.物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量B.物體的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能C.其他形式的能量轉(zhuǎn)化為物體的機(jī)械能D.物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量解析:題圖中幾種現(xiàn)象的共同特點(diǎn)是物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量,選項(xiàng)A正確。答案:A3.下列現(xiàn)象屬于能量耗散的是()A.利用水流能發(fā)電產(chǎn)生電能B.電能在燈泡中變成光能C.電池的化學(xué)能變成電能D.火爐把屋子烤暖解析:能量耗散主要指其他形式的能量最終轉(zhuǎn)化為環(huán)境的內(nèi)能后,不能再被收集起來(lái)重新利用。答案:D4.在體育競(jìng)賽項(xiàng)目中,高臺(tái)跳水是我國(guó)運(yùn)動(dòng)員的強(qiáng)項(xiàng)。質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng),設(shè)水對(duì)他的阻力大小恒為F,那么在他減速下降高度為h的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?()A.他的動(dòng)能削減了FhB.他的重力勢(shì)能增加了mghC.他的機(jī)械能削減了(F-mg)hD.他的機(jī)械能削減了Fh解析:由動(dòng)能定理,ΔEk=mgh-Fh,動(dòng)能削減了Fh-mgh,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;他的重力勢(shì)能削減了mgh,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;他的機(jī)械能削減了ΔE=Fh,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。答案:D5.(多選)某人將一靜止在地面上的物體提到高空的過(guò)程中,重力做功W1,空氣阻力做功W2,人對(duì)物體做功W3,取地面重力勢(shì)能為零,則()A.物體的重力勢(shì)能等于-W1B.物體的動(dòng)能等于W3-W2-W1C.物體的動(dòng)能等于W3+W2+W1D.物體的總機(jī)械能等于W3解析:依據(jù)功能關(guān)系,重力勢(shì)能的改變等于重力做功的負(fù)值,選項(xiàng)A正確;物體動(dòng)能的改變等于合外力做的總功,即ΔEk=W3+W2+W1,選項(xiàng)C正確,B錯(cuò)誤;物體機(jī)械能的改變等于除去重力之外其他力做的功,即ΔE=W3+W2,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:AC6.如圖所示,一質(zhì)量勻稱、不行伸長(zhǎng)的繩索,重為G,A、B兩端固定在天花板上,現(xiàn)在最低點(diǎn)C處施加一豎直向下的力,將最低點(diǎn)緩慢拉至D點(diǎn),在此過(guò)程中,繩的重心位置()A.漸漸上升B.漸漸降低C.先降低后上升 D.始終不變解析:外力對(duì)繩索做正功,繩索的機(jī)械能增加,由于繩索的動(dòng)能不變,增加的必是重力勢(shì)能,重力勢(shì)能增加是重心上升的結(jié)果,故A正確。答案:A7.如圖所示,一小孩從公園中粗糙的滑梯上自由加速滑下,其能量的改變狀況是()A.重力勢(shì)能削減,動(dòng)能不變,機(jī)械能削減,總能量削減B.重力勢(shì)能削減,動(dòng)能增加,機(jī)械能削減,總能量不變C.重力勢(shì)能削減,動(dòng)能增加,機(jī)械能增加,總能量增加D.重力勢(shì)能削減,動(dòng)能增加,機(jī)械能守恒,總能量不變解析:小孩加速滑下過(guò)程中,高度下降,重力勢(shì)能削減,速度增大,動(dòng)能增大。小孩與滑梯間的摩擦產(chǎn)生熱量,一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,導(dǎo)致機(jī)械能削減,但總能量不變,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。答案:B8.飛機(jī)場(chǎng)上運(yùn)輸行李的裝置為一水平放置的環(huán)形傳送帶,其俯視圖如圖所示?，F(xiàn)開(kāi)啟電動(dòng)機(jī),傳送帶達(dá)到穩(wěn)定速度v后,將行李依次輕輕放在傳送帶上。若有n件質(zhì)量均為m的行李須要通過(guò)傳送帶運(yùn)輸給旅客,已知行李與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,在拐彎處行李做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R,并且行李與傳送帶間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)(忽視電動(dòng)機(jī)自身?yè)p失的能量)。則從傳送帶穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)到運(yùn)輸完行李,電動(dòng)機(jī)要消耗的電能是多少?解析:傳送帶與行李間由于摩擦產(chǎn)生的總熱量Q=nmgμΔx由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得Δx=x傳-x行=vt-又v=at=μgt聯(lián)立以上三式可得Q=依據(jù)題意可知,從傳送帶穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)到運(yùn)輸完行李,電動(dòng)機(jī)要消耗的電能為E=Q+Ek=答案:nmv2實(shí)力提升1.(多選)如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧,一端系在豎直放置的半徑為R的圓環(huán)頂點(diǎn)P,另一端系一質(zhì)量為m的小球,小球穿在圓環(huán)上做無(wú)摩擦的運(yùn)動(dòng)。設(shè)起先時(shí)小球置于A點(diǎn),彈簧處于自然狀態(tài),當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速率為v,對(duì)圓環(huán)恰好沒(méi)有壓力。下列正確的是()A.從A到B的過(guò)程中,小球的機(jī)械能守恒B.從A到B的過(guò)程中,小球的機(jī)械能削減C.小球過(guò)B點(diǎn)時(shí),彈簧的彈力為mg+mD.小球過(guò)B點(diǎn)時(shí),彈簧的彈力為mg+m解析:運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,彈簧的彈力對(duì)小球做負(fù)功,小球的機(jī)械能削減,A錯(cuò),B對(duì);由牛頓其次定律得F-mg=mv2R,故小球過(guò)B答案:BC2.(多選)構(gòu)建和諧、節(jié)約型社會(huì)的思想深得民心,也體現(xiàn)在生活的方方面面。自動(dòng)充電式電動(dòng)車就是很好的一例:將電動(dòng)車的前輪裝上發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)與蓄電池連接,當(dāng)電動(dòng)車滑行時(shí),就可以向蓄電池充電,將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存起來(lái)。現(xiàn)有某人騎車以500J的初動(dòng)能在粗糙的水平路面上滑行,第一次關(guān)閉充電裝置,讓車自由滑行,其動(dòng)能隨位移的改變關(guān)系如圖線①所示;其次次啟動(dòng)充電裝置,其動(dòng)能隨位移的改變關(guān)系如圖線②所示,則()A.電動(dòng)車受到的摩擦阻力為50NB.電動(dòng)車受到的摩擦阻力為83NC.其次次啟動(dòng)充電裝置,向蓄電池所充的電能是200JD.其次次啟動(dòng)充電裝置,向蓄電池所充的電能是300J解析:當(dāng)關(guān)閉充電裝置,讓車自由滑行時(shí),自行車的動(dòng)能全部用來(lái)克服摩擦力做功,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,有Ek=Ffx1,解得Ff=50N;當(dāng)啟動(dòng)充電裝置滑行時(shí),自行車的動(dòng)能一部分克服摩擦力做功,另一部分轉(zhuǎn)化為蓄電池的電能,依據(jù)能量守恒有Ek=Ffx2+E電,故E電=Ek-Ffx2=200J。答案:AC3.兩塊完全相同的木塊A、B,其中A固定在水平桌面上,B放在光滑水平桌面上。兩顆同樣的子彈以相同的水平速度射入兩木塊,穿透后子彈的速度分別為vA、vB,在子彈穿透木塊過(guò)程中因克服摩擦力產(chǎn)生的熱分別為QA、QB,設(shè)木塊對(duì)子彈的摩擦力大小肯定,則()A.vA>vB,QA>QB B.vA<vB,QA=QBC.vA=vB,QA<QB D.vA>vB,QA=QB解析:設(shè)子彈的初速度為v0,質(zhì)量為m,木塊的厚度為d,穿透過(guò)程中子彈所受阻力大小為Ff,未固定的木塊前進(jìn)了x,依據(jù)動(dòng)能定理:Ffd=12mv02-12mvA2,F答案:D4.★(多選)如圖所示,卷?yè)P(yáng)機(jī)的繩索通過(guò)定滑輪用力F拉位于粗糙斜面上的木箱,使之沿斜面加速向上移動(dòng)。在移動(dòng)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.F對(duì)木箱做的功等于木箱增加的動(dòng)能與木箱克服摩擦力所做的功之和B.F對(duì)木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C.木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力勢(shì)能D.F對(duì)木箱做的功等于木箱增加的機(jī)械能與木箱克服摩擦力做的功之和解析:木箱加速上移的過(guò)程中,拉力F做正功,重力和摩擦力做負(fù)功,支持力不做功,由動(dòng)能定理得WF-WG-Wf=即WF=WG+Wf+選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,D正確;又因木箱克服重力做的功WG等于木箱增加的重力勢(shì)能,故C正確。答案:CD5.一水電站,水流的落差為20m,水流沖擊水輪發(fā)電機(jī)后,水的勢(shì)能有20%轉(zhuǎn)化為電能,若發(fā)電機(jī)的功率為200kW,則每分鐘流下的水量是m3。

解析:設(shè)每分鐘流下的水量為V,則有ρVghη=Pt,即1×103kg/m3·V×10N/kg×20m×0.2=200×103W×60s,解得V=300m3。答案:3006.傳統(tǒng)的能源——煤和石油在利用過(guò)程中將產(chǎn)生嚴(yán)峻的環(huán)境污染,而且儲(chǔ)量有限,有朝一日將要被開(kāi)采盡,因此找尋新的、無(wú)污染的能源是人們努力的方向。利用風(fēng)能發(fā)電即是一例。我國(guó)已建立了肯定數(shù)量的風(fēng)能電站。假設(shè)某地強(qiáng)風(fēng)的風(fēng)速約為v=20m/s,設(shè)空氣密度為ρ=1.3kg/m3,假如把通過(guò)橫截面積為S=20m2的風(fēng)的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電能,則利用上述已知量計(jì)算電功率的公式應(yīng)為P=,大小約為W(取一位有效數(shù)字)。

解析:P=12mv2t=答案:17.右圖是某愛(ài)好小組通過(guò)彈射器探討彈性勢(shì)能的試驗(yàn)裝置。半徑為R的光滑半圓管道(管道內(nèi)徑遠(yuǎn)小于R)豎直固定于水平面上,管道最低點(diǎn)B恰與粗糙水平面相切,彈射器固定于水平面上。某次試驗(yàn)過(guò)程中,一個(gè)可看作質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m的小物塊,將彈簧壓縮至A處,已知A、B相距為l。彈射器將小物塊由靜止起先彈出,小物塊沿圓管道恰好到達(dá)最高點(diǎn)C。已知小物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,求:(1)小物塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度vB及小物塊在管道最低點(diǎn)B處受到的支持力;(2)小物塊在AB段克服摩擦力所做的功;(3)彈射器釋放的彈性勢(shì)能Ep。解析:(1)推斷:小物塊恰到C點(diǎn),則vC=0從B點(diǎn)到C點(diǎn)小物塊機(jī)械能守恒,則所以,vB=2B處,由牛頓其次定律得:FN-mg=m所以,FN=5mg。(2)小物塊在AB段克服摩擦力所做的功WAB=μmgl。(3)由能量守恒可知,彈射器釋放的彈性勢(shì)能Ep=WAB+2mgR=mg(2R+μl)。答案:(1)28.如圖所示,軌道ABC被豎直地固定在水平桌面上,A距離水平地面高h(yuǎn)0=0.75m,C距離水平地面高h(yuǎn)=0.45m。一質(zhì)量m=0.10kg的小物塊自A點(diǎn)從靜止起先下滑,從C點(diǎn)以水平速度飛出后落在水平地面上的D點(diǎn)?，F(xiàn)測(cè)得C、D兩點(diǎn)的水平距離l=0.60m。不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2。求:(1)小物塊從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D