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【高中物理】2018高中物理第七章机械能守恒定律7.13深入理解能量守恒定律练*新人教版必修.doc

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深入理解能量守恒定律
(答题时间:20 分钟) 1. 关于能量和能源,下列说法正确的是( )
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 2. 有一种油电混合动力汽车,既可以利用车载电池使用清洁的电力能源,也可以使用 更加方便的汽油,受到人们的欢迎.这类汽车有一种技术:安装一个电池充电系统,车轮 转动通过传动系统带动发电机的转子转动,从而可以给电池充电,而电池充的电又可以作 为汽车行驶的能量来源.关于这项技术,说法正确的是( ) A. 在给电池充电过程中,转子所受的安培力不可能作为汽车的动力 B. 该充电系统应该一直开启,不论汽车是在正常行驶阶段还是刹车阶段,都可以给 电池充电 C. 该充电系统只应该在刹车阶段开启,部分动能转化为电池存储的化学能 D. 该技术没有意义,因为从能量守恒来看,这些能量归根结底来源于汽油 3. 下列关于能的转化与守恒定律的说法,错误的是( ) A. 能量能从一种形式转化为另一种形式,但不能从一个物体转移到另一个物体 B. 能量的形式多种多样,它们之间可以相互转化 C. 一个物体能量增加,必然伴随着别的物体能量减少 D. 能的转化与守恒定律证明了能量既不会产生也不会消失 4. 如图所示,美国空军 X-37B 无人航天飞机于 2010 年 4 月首飞,在 X-37B 由较低轨 道飞到较高轨道的过程中( )
高中物1理

A. X-37B 中燃料的化学能转化为 X-37B 的机械能 B. X-37B 的机械能要减少 C. 自然界中的总能量要变大 D. 如果 X-37B 在较高轨道绕地球做圆周运动,则在此轨道上其机械能不变 5. 下列设想中,符合能量转化和守恒定律的是( ) A. 利用永磁铁和软铁的相互作用,做成一架机器,永远地转动下去 B. 制造一架飞机,不携带燃料,只须利用太阳能就能飞行 C. 做成一条船,利用水流的能量,逆水行驶,不用其他动力 D. 利用核动力使地球离开太阳系 6. 如图所示,ABCD 是一个盆式容器,盆内侧壁与盆底 BC 的连接处都是一段与 BC 相切 的圆弧,B、C 在水*线上,其距离 d=0.5 m。盆边缘的高度为 h=0.30 m。在 A 处放一 个质量为 m 的小物块并让其由静止下滑。已知盆内侧壁是光滑的,而盆底 BC 面与小物块 间的动摩擦因数为μ=0.10。小物块在盆内来回滑动,最后停下来,则停下的位置到 B 的距离为( )

A. 0.50 m

B. 0.25 m

C. 0.10 m

D. 0

7. 如图所示,表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮,小物块 A、B 用轻绳连接并跨过

滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)。初始时刻,A、B 处于同一高度并恰好处于静止状态。剪

断轻绳后 A 下落,B 沿斜面下滑,则从剪断轻绳到物块着地,两物块( )

高中物2理

A. 速率的变化量不同 B. 机械能的变化量不同 C. 重力势能的变化量相同 D. 重力做功的*均功率相同 8. 如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为 m 的圆环,圆环与竖直放置的轻质 弹簧一端相连,弹簧的另一端固定在地面上的 A 点,弹簧处于原长 h。让圆环沿杆滑下, 滑到杆的底端时速度为零。则在圆环下滑过程中( )
A. 圆环机械能守恒 B. 弹簧的弹性势能先增大后减小 C. 弹簧的弹性势能变化了 mgh D. 弹簧的弹性势能最大时圆环动能最大 9. 一水电站,水流的落差为 20 m,水流冲击水轮发电机后,水流能有 20%转化为电能, 若发电机的功率为 200 kW,则每分钟的水流量是多少?(g 取 10 m/s2) 10. 为了测量太阳的辐射功率,某人采取如下简单实验。取一个横截面积是 3×10-2 m2 的圆筒,筒内装水 0.6 kg,用来测量射到地面的太阳能。某一天中午在太阳光直射 2 min 后,水的温度升高了 1℃。(太阳到地球的距离为 1.5×1011 m)求: (1)在阳光直射下,地球表面每*方厘米每分钟获得的能量。 (2)假设射到大气顶层的太阳能只有 43%到达地面,另外 57%被大气吸收和反射而未 到达地面。你能由此估算出太阳辐射的功率吗? 11. 如图所示,在光滑的水*面上,有一质量为 M 的长木板以一定的初速度向右匀速运 动,将质量为 m 的小铁块无初速度地轻放到木板右端。小铁块与木板间的动摩擦因数为μ, 当小铁块在木板上相对木板滑动 L 距离时与木板保持相对静止,此时长木板对地位移为 l。 求这个过程中:
高中物3理

(1)小铁块增加的动能; (2)木板减少的动能; (3)系统机械能的减少量; (4)系统产生的热量。
高中物4理

1. B 解析:自然界的能量守恒,但能源需要节约,同时为了提高生活质量,故 A 不正

确;在利用与节约能源的过程中,能量在数量并没有减少,故 B 正确;能量耗散说明能量

在转化过程中具有方向性,比如一杯热水过段时间,热量跑走啦,水冷了,所以转化具有

方向性,故 C 不正确;人类在不断地开发和利用新能源,但能量不能被创造,也不会消失,

故 D 不正确。

2. AC 解析:再给电池充电的过程中,转子所受的安培力只是阻力,否则违背能量守

恒定律,故 A 正确;该充电系统应该在减速阶段开启,加速阶段不应该开启,故 B 错误;

该充电系统只应该在刹车阶段开启,部分动能转化为电池储存的化学能,故 C 正确;该技

术有意义,电池可以用外电路充电,也可以将刹车过程中的动能转化为电能储存起来,故

D 错误。

3. A 解析:能量可以在不同物体之间转移,也可以相互转化,但能的总量保持不变,

A 错误。

4. AD 解析:在 X-37B 由较低轨道飞到较高轨道的过程中,必须启动助推器,对 X-

37B 做正功,X-37B 的机械能增大,A 对,B 错;根据能量守恒定律可知,C 错。X-37B

在确定轨道上绕地球做圆周运动,其动能和重力势能都不会发生变化,所以机械能不变,

D 对。

5. BD 解析:选项 A 不符合能量守恒定律,利用永磁铁和软铁的相互作用,做一架永

远转动下去的机器是不可能的,A 错误;太阳能可以转化为机械能,B 中所述情景中的飞

机是可行的,B 正确;核动力是非常大的,利用核动力可使地球离开太阳系,D 正确;逆

水行船,不用其他动力是不可行的,C 错误。

6. D 解析:由于小物块最终停了下来,故其初始状态的机械能全部由于滑动摩擦力做

功转化为了物块与容器底部的内能,由能量守恒定律可知 mgh=μmgs,得 s=3 m,而 s d

= 3 =6,即 3 个来回后,恰停在 B 点,选项 D 正确。 0.5

7. D 解析:物块 A、B 开始时处于静止状态,对 A:mAg=T



对 B:T=mBgsin θ



高中物5理

由①②式得 mAg=mBgsin θ

即 mA=mBsin θ



剪断轻绳后,物块 A、B 均遵守机械能守恒定律,机械能没有变化,故 B 项错误;由

机械能守恒知,mgh= 1 mv2,所以 v= 2gh ,落地速率相同,故速率的变化量相同,A 项 2
错误;由ΔEp=mgh,因 m 不同,故ΔEp 不同,C 项错误;重力做功的功率 PA=mAg v =mAg v 2

=mAg 2gh ,PB=mBg v sin θ=mBg 2gh sin θ,由③式 mA=mBsin θ,得 PA=PB,D 项

2

2

正确。

8. C 解析:圆环下滑过程中,圆环和弹簧组成的系统机械能守恒,圆环减少的重力势 能转化为动能和弹簧的弹性势能,因初末状态的动能均为零,故弹簧弹性势能的增加量等 于圆环重力势能的减少量,故 A 错误,C 正确;在整个过程中弹簧先逐渐压缩,再恢复原 长,最后又伸长,弹簧的压缩量最大时,圆环的速度还在增大,故 B、D 均错误。
9. 解:设 1 分钟水的流量为 Q,则在 1 分钟内水流的质量 m=Qρ 在 1 分钟内水流减少的重力势能ΔEp=mgh=Qρgh

由题意可知:发电机的功率 P= ?Ep ×20% t

整理得:Q= Pt ,代入数据得:Q= 200?103 ? 60 m3=300 m3。

? gh×20%

1?103 ?10? 20? 0.2

10. (1)4.2 J (2)4.6×1026 W

解析:(1)圆筒内的水经过 2 min 照射后,增加的内能为ΔU=Q=cmΔt,其中 c= 4.2×103J/(kg·℃),所以ΔU=4.2×103×0.6×1=2.52×103 (J)

每分钟获得的能量为 2.52 ?103 J=1.26×103 J 2
圆筒面积 S=3×10-2 m2=3×102 cm2

地球表面每分钟每*方厘米获得的能量为 1.26?102 J=4.2 J 3?102
(2)以太阳为球心,以日地距离 r 为半径作一个球面,根据上述观测,在此球面的

高中物6理

每*方厘米面积上每秒接收到的太阳能(即射到大气顶层的太阳能)为 4.2 J≈ 43%? 60
0.163 J 太阳能是向四面八方均匀辐射的,上述球面每秒接收到的太阳能即为太阳的辐射功率
P, 上述球面的面积为 4πr2,其中 r=1.5×1011 m,所以辐射功率 P≈4πr2×0.163≈4π×(1.5×1011×102)2×0.163W≈4.6×1026 W
11. 解:画出这一过程两物体的位移示意图,如图所示:
(1)小铁块与长木板相对静止时的速度为 v,则根据动能定理有μmg(l-L)= 1 mv2 2
-0,其中(l-L)为小铁块相对地面的位移,从上式可看出 ?Ekm =μmg(l-L)。说明 摩擦力对小铁块做的正功等于小铁块动能的增量。
(2)摩擦力对长木板做负功,根据功能关系 ?Ekm =-μmgl,即木板减少的动能等 于其克服摩擦力做的功,为μmgl。
(3)系统机械能的减少量等于木板减小的动能减去小铁块增加的动能 ΔE=μmgl-μmg(l-L)=μmgL (4)m、M 间相对滑动的位移为 L,根据能量守恒定律,知 Q=μmgL,即摩擦力对系 统做的总功等于系统产生的热量。
高中物7理




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