2024-2025学年高中物理第七章机械能守恒定律10能量守恒定律与能源课后作业含解析新人教版必修2

PAGEPAGE7能量守恒定律与能源eq\o(\s\up7(限时：45分钟),\s\do5())一、单项选择题1．出行是人们工作生活中必不行少的环节，出行的工具五花八门，运用的能源也各不相同．自行车、电动自行车、一般汽车消耗能量的类型分别是(B)①生物质能②核能③电能④太阳能⑤化学能A．①④⑤B．①③⑤C．①②③D．①③④解析：人骑自行车是将生物质能转化为机械能；电动自行车是将蓄电池的电能转化为机械能；一般汽车是将汽油的化学能转化为机械能，所以B选项正确．2．能源短缺和环境恶化指的是(D)①煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的开采是有限的，这叫能源短缺．②煤炭和石油资源是有限的，以今日的开采和消耗速度，石油贮存将在百年内用完，煤炭资源也不行能永续，这叫能源短缺．③煤炭和石油具有很大的气味，在开采、存放和运用过程中这些气味会聚集在空气中污染空气，使环境恶化．④大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气，变更了大气成分，使环境恶化．A．①③B．①④C．②③D．②④解析：煤炭和石油都是由几亿年以前的生物遗体形成的，这些能源不能再次生成，也不行重复运用，它们的储量是有限的，并不是取之不尽、用之不竭的，这就是所讲的能源短缺，②正确；能源在运用时会排出有害气体，污染空气，这就是所讲的环境恶化，④正确．故D正确．3．如图所示，一个粗细匀称的U形管内装有同种液体，液体质量为m.在管口右端用盖板A密闭，两边液面高度差为h，U形管内液体的总长度为4h，拿去盖板，液体起先运动，由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为(A)A.eq\f(1,16)mghB.eq\f(1,8)mghC.eq\f(1,4)mghD.eq\f(1,2)mgh解析：去掉右侧盖板之后，液体向左侧流淌，最终两侧液面相平，液体的重力势能削减，削减的重力势能转化为内能．如图所示，最终状态可等效为右侧eq\f(1,2)h的液柱移到左侧管中，即增加的内能等于该液柱削减的重力势能，则Q＝eq\f(1,8)mg·eq\f(1,2)h＝eq\f(1,16)mgh，故A正确．4．如图所示，质量为m的物块从A点由静止起先下落，加速度是eq\f(1,2)g，下落H到B点后与一轻弹簧接触，又下落h后到达最低点C，在由A运动到C的过程中，空气阻力恒定，则(D)A．物块机械能守恒B．物块和弹簧组成的系统机械能守恒C．物块机械能削减eq\f(1,2)mg(H＋h)D．物块和弹簧组成的系统机械能削减eq\f(1,2)mg(H＋h)解析：因为下落加速度是eq\f(1,2)g，所以有阻力做功且阻力大小Ff＝eq\f(1,2)mg，机械能不守恒，A、B错；下落(H＋h)过程中，阻力做功WFf＝－Ff(H＋h)，所以物块和弹簧组成的系统机械能削减eq\f(1,2)mg(H＋h)．5．如图所示，在水平地面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h.假如工人将砖一块一块地叠放起来，那么工人至少做功(B)A．n(n－1)mgh B.eq\f(1,2)n(n－1)mghC．n(n＋1)mgh D.eq\f(1,2)n(n＋1)mgh解析：本题关键在于分析各块砖的重心位置变更状况，从而找出n块砖的重力势能变更．把n块砖看作一个整体，其总质量是M＝nm，以地面为零势能面，n块砖都平放在地上时，其重心都在eq\f(h,2)高处，所以n块砖的初始重力势能为E1＝eq\f(nmgh,2).当n块砖叠放在一起时，其总高度为H＝nh，其总的重心位置在eq\f(H,2)＝eq\f(nh,2)处，所以末态重力势能为E2＝nmgeq\f(H,2)＝eq\f(n2mgh,2)，人做的功至少等于重力势能的增量，即W＝ΔEp＝E2－E1＝eq\f(nn－1mgh,2).二、多项选择题6．质量为m的物体在竖直向上的拉力F的作用下从静止动身以2g的加速度匀加速上升h，则(AB)A．物体的机械能增加3mghB．物体的重力势能增加mghC．物体的动能增加FhD．物体在上升过程中机械能守恒解析：由F－mg＝2mg，得拉力F＝3mg，机械能的增加量等于拉力F做的功，即Wf＝Fh＝3mgh，A对，D错．重力势能的增加量等于克服重力做的功mgh，B对．动能的增加量等于合力做的功，即W合＝m·2g·h＝2mgh＝eq\f(2,3)Fh，C错．7．将质量为m的小球在距地面高度为h处抛出．抛出时的速度大小为v0，小球落到地面时的速度大小为2v0.若小球受到的空气阻力不能忽视，则对于小球下落的整个过程中，下列说法正确的是(AB)A．小球克服空气阻力做的功小于mghB．重力对小球做的功等于mghC．合外力对小球做的功小于mveq\o\al(2,0)D．合外力对小球做的功等于mveq\o\al(2,0)解析：由题意可知，小球落地时的速度比抛出时大，即从抛出到落地的过程中，动能变大了．依据动能定理W合＝ΔEk，则W合>0，即重力所做的功大于阻力所做的功．而这个过程中重力对小球做的功为WG＝mgh，所以A、B正确．从抛出到落地的过程中，合外力做的功等于小球动能的变更量，即W合＝eq\f(1,2)m(2v0)2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(3,2)mveq\o\al(2,0)>mveq\o\al(2,0)，故C、D均错．8．如图所示，一块长木板B放在光滑水平面上，B上放一粗糙物体A.现以恒力F拉B，A在B上滑动但未滑离B，以地面为参考系，A、B都前移了一段距离，在此过程中(BD)A．外力F做的功等于A和B的动能的增量B．B对A的摩擦力所做的功，等于A的动能的增量C．A对B的摩擦力所做的功，等于B对A的摩擦力所做的功D．外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和解析：A所受的合力即为B给A的摩擦力，由动能定理可知B正确；A、B间有一对相互作用的摩擦力，尽管两摩擦力等大，但A、B相对于地面的位移不相等，故两个摩擦力做的功也不相等，故C错误；对B物体，由动能定理有WF－Wf＝ΔEkB，D正确；而对于选项A，正确的说法是外力F做的功等于A和B动能的增量加上系统内能的增量，A错误．三、非选择题9．电动车所需能量由它所携带的蓄电池供应．下图为某类电动车与汽油车性能的比较．通常车用电动机的质量是汽油机的4倍或5倍．为促进电动车的推广运用，在技术上主要应对电动车的蓄电池、电动机等部件加以改进．给电动车蓄电池充电的能量事实上来自于发电站，一般发电站燃烧燃料所释放出来的能量仅30%转化为电能，在向用户输送及充电过程中又损失了20%，这意味着运用电动车时能量转化的总效率约为16.8%.解析：从题图中可以看出电动车每千克蓄能物质所储存的能量和充一次电能行驶的距离均远小于汽油车，因此应对蓄电池加以改进．另外，电动车的效率也不是很高，所以也可对电动机进行改进．设发电站消耗的能量为E0，电动车输出的机械能为E，由题意可知运用电动车时能量转化的总效率为η＝eq\f(E,E0)＝eq\f(E0×30%×80%×70%,E0)×100%＝16.8%.10．如图所示，斜面的倾角为θ，质量为m的滑块距挡板P的距离为x0，滑块以初速度v0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，滑块所受摩擦力小于重力沿斜面对下的分力．若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块经过的总路程．答案：eq\f(1,μ)(eq\f(v\o\al(2,0),2gcosθ)＋x0tanθ)解析：滑块最终要停在斜面底部，设滑块经过的总路程为s，对滑块运动的全程应用能量守恒定律，全程所产生的热量为Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgx0sinθ又因为全程产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即Q＝μmgscosθ解以上两式可得s＝eq\f(1,μ)(eq\f(v\o\al(2,0),2gcosθ)＋x0tanθ)．11．如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以肯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长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l，求这个过程中：(1)系统产生的热量；(2)小铁块增加的动能；(3)长木块削减的动能；(4)系统机械能的削减量．答案：(1)μmgL(2)μmg(l－L)(3)μmgl(4)μmgL解析：画出这一过程两物体位移示意图，如图所示．(1)m、M间相对滑动的位移为L，依据能量守恒定律，有Q＝μmgL，即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量．(2)依据动能定理有μmg(l－L)＝eq\f(1,2)mv2－0，其中(l－L)为小铁块相对地面的位移，从上式可看出ΔEkm＝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加量．(3)摩擦力对长木块做负功，依据功能关系，得ΔEkM＝－μmgl，即长木块削减的动能等于长木块克服摩擦力做的功μmgl.(4)系统机械能的削减量等于系统克服摩擦力做的功ΔE＝μmgL.12．如图所示，传送带与水平面之间的夹角为θ＝30°，其上A、B两点间的距离为l＝5m，传送带在电动机的带动下以v＝1m/s的速度匀速运动，现将一质量为m＝10kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带的A点，已知小物块与传送带之间的动摩擦因数μ＝eq\f(\r(3),2)，在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中，求：(g取10m/s2)(1)传送带对小物体做的功；(2)电动机做的功．答案：(1)255J(2)270J解析：(1)小物块轻放在传送带上时，受力分析如图所示．依据牛顿其次定律得沿斜面方向：μmgcosθ－mgsinθ＝ma，可知，小物体上升的加速度为a＝2.5m/s2.当小物体的速度为v＝1m/s时，位移x＝eq\f(v2