高中物理 第7章 第10節(jié)能量守恒定律與能源同步檢測(cè) 新人教版必修2

【成才之路】-學(xué)年高中物理第7章第10節(jié)能量守恒定律與能源同步檢測(cè)新人教版必修2基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．下列說(shuō)法正確的是()A．隨著科技的發(fā)展，永動(dòng)機(jī)是可以制成的B．太陽(yáng)照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了C．“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因而是不可能的D．有種“全自動(dòng)”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動(dòng)，說(shuō)明能量可以憑空產(chǎn)生答案：C解析：永動(dòng)機(jī)是指不消耗或少消耗能量，而可以大量對(duì)外做功的裝置，違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，A錯(cuò)。太陽(yáng)輻射大量的能量，地球只吸收了極少的一部分，但輻射到星際空間的能量也沒(méi)有消失，一定是轉(zhuǎn)化成了別的能量，B錯(cuò)。馬和其他動(dòng)物，包括人要運(yùn)動(dòng)，必須消耗能量，動(dòng)物的能量來(lái)源是食物中儲(chǔ)存的生物質(zhì)能，C正確。所謂的“全自動(dòng)”手表內(nèi)部是有能量轉(zhuǎn)化裝置的，只有當(dāng)人戴著手表活動(dòng)時(shí)，才能不斷補(bǔ)充能量，維持手表的運(yùn)行，如果把表放在桌面上靜置兩天，它一定會(huì)停擺的，D錯(cuò)。2．能源短缺和環(huán)境惡化指的是()①煤炭和石油的開采與技術(shù)有關(guān)，在當(dāng)前技術(shù)條件下，煤炭和石油的開采是有限的，這叫能源短缺。②煤炭和石油資源是有限的，以今天的開采和消耗速度，石油儲(chǔ)藏將在百年內(nèi)用盡，煤炭資源也不可能永續(xù)，這叫能源短缺。③煤炭和石油具有很大的氣味，在開采、存放和使用過(guò)程中這些氣味會(huì)聚集在空氣中污染空氣，使環(huán)境惡化。④大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時(shí)排出的有害氣體污染了空氣，改變了大氣成分，使環(huán)境惡化A．①③ B．①④C．②③ D．②④答案：D解析：煤炭和石油都是由幾億年以前的生物遺體形成的，這些能源不能再次生成，也不可重復(fù)使用，它們的儲(chǔ)量是有限的，并不是取之不盡、用之不竭的，這是所講的能源短缺，②正確；能源在使用時(shí)會(huì)排出有害氣體污染空氣，這是所講的環(huán)境惡化，④正確。故D正確。3．如圖所示，一小孩從圖中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的變化情況是()A．重力勢(shì)能減小，動(dòng)能不變，機(jī)械能減小，總能量減小B．重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能減小，總能量不變C．重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能增加，總能量增加D．重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能守恒，總能量不變答案：B解析：由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，小孩在下滑過(guò)程中總能量守恒，故A、C均錯(cuò)；由于摩擦力要做負(fù)功，機(jī)械能不守恒，故D錯(cuò)；下滑過(guò)程中重力勢(shì)能向動(dòng)能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化，故只有B正確。4．為了探究能量轉(zhuǎn)化和守恒，小明將小鐵塊綁在橡皮筋中部，并讓橡皮筋穿入鐵罐，兩端分別固定在罐蓋和罐底上，如圖所示。讓該裝置從不太陡的斜面上A處滾下，到斜面上B處停下，發(fā)現(xiàn)橡皮筋被卷緊了，接著鐵罐居然從B處自動(dòng)滾了上去。下列關(guān)于該裝置能量轉(zhuǎn)化的判斷正確的是()A．從A處滾到B處，主要是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B．從A處滾到B處，主要是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能C．從B處滾到最高處，主要是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能D．從B處滾到最高處，主要是彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能答案：BD解析：在A處和B處時(shí)鐵罐速度為零，動(dòng)能為零，所以從A處到B處是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，故A項(xiàng)錯(cuò)誤B項(xiàng)正確。從B處又滾到最高處的過(guò)程是彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能的過(guò)程，故C錯(cuò)，D對(duì)。5．在體育比賽項(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)能減少了Fh－mgh B．他的重力勢(shì)能增加了mghC．他的機(jī)械能減少了(F－mg)h D．他的機(jī)械能減少了Fh答案：AD解析：由動(dòng)能定理，ΔEk＝mgh－Fh，動(dòng)能減少了Fh－mgh，A選項(xiàng)正確；他的重力勢(shì)能減少了mgh，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；他的機(jī)械能減少了ΔE＝Fh；C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確。二、非選擇題6．海洋中有一種可以利用的能源叫海水鹽度差能，利用這種能量發(fā)電稱為鹽度差發(fā)電，裝置示意圖如圖所示。其工作原理是在海水和淡水之間，例如在江河入?？谔幱冒胪改じ糸_，由于滲透作用，使淡水通過(guò)半透膜流向海水，使半透膜的海水一側(cè)水位升高，大約可達(dá)25m，然后讓水沖擊水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。我國(guó)陸地河川入海徑流量每年約2×1012m3～3×1012m3，估算我國(guó)鹽度差能蘊(yùn)藏量約為多少千瓦？(答案：1.6×107kW解析：每年的總能量為W＝mgh＝ρVgh＝1×103×2×1012×10×25J＝5.0×1017J，則有P＝eq\f(W,t)＝eq\f(5.0×1017J,365×24×3600s)＝1.6×107kW。7．如圖所示，某人乘雪橇從雪坡經(jīng)A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，接著沿水平路面滑至C點(diǎn)停止。人與雪橇的總質(zhì)量為70kg。表中記錄了沿坡滑下過(guò)程中的有關(guān)數(shù)據(jù)，請(qǐng)根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)解決下列問(wèn)題：(1)人與雪橇從A到B的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量是多少？(2)設(shè)人與雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小。(g＝10m/s2)位置ABC速度(m/s)2.012.00時(shí)刻(s)0410答案：(1)9100J(2)140N解析：(1)從A到B的過(guò)程中，人與雪橇損失的機(jī)械能為ΔE＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱量Q＝ΔE＝(70×10×20＋eq\f(1,2)×70×22－eq\f(1,2)×70×122)J＝9100J(2)人與雪橇在BC段做減速運(yùn)動(dòng)的加速度a＝eq\f(vC－vB,t)＝eq\f(0－12,10－4)m/s＝－2m/s2根據(jù)牛頓第二定律f＝ma＝70×(－2)N＝－140N。能力提升一、選擇題(1、2題為單選題，3題為多選題)1．我國(guó)人民有在房前種樹的習(xí)慣，夏天大樹長(zhǎng)出茂密的葉子，為人們擋住炎炎烈日，冬天葉子又會(huì)全部掉光，使溫暖的陽(yáng)光照入屋內(nèi)，可以起到冬暖夏涼的作用。炎熱的夏天，我們?cè)诮?jīng)過(guò)有樹的地方時(shí)，也會(huì)感到很明顯的涼意，關(guān)于樹木周圍比較涼爽的現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是()A．樹木把大部分太陽(yáng)光反射出去，使地面溫度降低B．樹木吸收陽(yáng)光，使自己溫度升高，周圍溫度降低C．樹木吸收陽(yáng)光，將陽(yáng)光的能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，使環(huán)境溫度變低D．白天大樹將熱量存起來(lái)，晚上再將熱量放出來(lái)，所以白天在樹林里感覺(jué)涼爽而晚上感覺(jué)到熱答案：C解析：植物發(fā)生光合作用，消耗掉太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，根據(jù)能量守恒，陽(yáng)光的能量被轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，所以樹木下會(huì)比較涼爽，故C正確。2．如圖所示，一個(gè)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(zhǎng)度為4h，現(xiàn)拿去蓋板，液體開始運(yùn)動(dòng)，由于管壁的阻力作用，最終管內(nèi)液體停止運(yùn)動(dòng)，則該過(guò)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答案：A解析：去掉右側(cè)蓋板之后，液體向左側(cè)流動(dòng)，最終兩側(cè)液面相平，液體的重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。如圖所示，最終狀態(tài)可等效為右側(cè)eq\f(1,2)h的液柱移到左側(cè)管中，即增加的內(nèi)能等于該液柱減少的重力勢(shì)能，則Q＝eq\f(1,8)mg·eq\f(1,2)h＝eq\f(1,16)mgh，故A正確。3．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)車的前輪裝有發(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)?，F(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)能隨位移的變化關(guān)系如圖線①所示；第二次啟動(dòng)充電裝置。其動(dòng)能隨位移的變化關(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．第二次啟動(dòng)充電裝置，向蓄電池所充的電能是200JD．第二次啟動(dòng)充電裝置，向蓄電池所充的電能是300J答案：AC解析：當(dāng)關(guān)閉充電裝置，讓車自由滑行時(shí)，電動(dòng)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＝fs1，解得f＝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，根據(jù)能量守恒有Ek＝fs2＋E電，故E電＝Ek－fs2＝200J。二、非選擇題4．一小滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)了一段距離。若已知在這過(guò)程中，拉力F所做的功的大小(絕對(duì)值)為A，斜面對(duì)滑塊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(shí)，小滑塊的動(dòng)能的改變(指末態(tài)動(dòng)能減去初態(tài)動(dòng)能)等于________，滑塊的重力勢(shì)能的改變等于________；滑塊機(jī)械能(指動(dòng)能與重力勢(shì)能之和)的改變等于________________。答案：A－B＋C－D－CA－B－D解析：根據(jù)功能關(guān)系，動(dòng)能的改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(duì)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(shì)能的減少等于重力做的功，因此ΔEP＝－C；滑塊機(jī)械能的改變等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE＝A－B－D。5．如圖所示，皮帶的速度是3m/s，兩圓心距離s＝4.5m，現(xiàn)將m＝1kg的小物體輕放在左輪正上方的皮帶上，物體與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.15，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶將物體從左輪運(yùn)送到右輪正上方時(shí)，求：(1)小物體獲得的動(dòng)能Ek；(2)這一過(guò)程摩擦產(chǎn)生的熱量Q；(3)這一過(guò)程電動(dòng)機(jī)消耗的電能E是多少？(g＝10m/s2)答案：(1)4.5J(2)4.5J(3)9J解析：(1)μmg＝maa＝1.5m/s2μmgs′＝eq\f(1,2)mv2所以s′＝3m<4.5m，即物體可與皮帶達(dá)到共同速度，Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×1×32J＝4.5J(2)v＝att＝2sQ＝μmg(vt－s′)＝0.15×1×10×(6－3)J＝4.5J(3)E電＝Ek＋Q＝4.5J＋4.5J＝9J。6．風(fēng)能將成為21世紀(jì)大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能(氣流的動(dòng)能)轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要部件包括風(fēng)輪機(jī)、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等。如圖所示。(1)風(fēng)輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)所掃過(guò)的面積為風(fēng)力發(fā)電機(jī)可接受風(fēng)能的面積。設(shè)空氣密度為ρ，氣流速度為v，風(fēng)輪機(jī)葉片長(zhǎng)度為r。求單位時(shí)間內(nèi)流向風(fēng)輪機(jī)的最大風(fēng)能Pm；(2)已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電功率P與Pm成正比。某風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)速v1＝9m/s時(shí)能夠輸出電功率P1＝540kW。我國(guó)某地區(qū)風(fēng)速不低于v2＝6m/s的時(shí)間每年約為5000小時(shí)。試估算這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在該地區(qū)的最小年發(fā)電量是多少千瓦時(shí)。答案：(1)eq\f(1,2)πρr2v3