2024-2025学年高中物理第七章10能量守恒定律与能源练习含解析新人教版必修2

PAGEPAGE710.能量守恒定律与能源基础巩固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,所以不须要节约能源B.在利用能源的过程中,能量在数量上并未削减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,所以能量可以被创建解析:自然界的总能量是守恒的,能量只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体,能量不行能被创建;在利用能源的过程中,能量在数量上并未削减,能量转化具有方向性。答案:B2.不同的物理现象往往反映出相同的物理规律。如图所示的现象中在能量转化方面的共同点是()A.物体的机械能转化为其他形式的能量B.物体的动能全部转化为重力势能C.其他形式的能量转化为物体的机械能D.物体的重力势能转化为其他形式的能量解析:题图中几种现象的共同特点是物体的机械能转化为其他形式的能量,选项A正确。答案:A3.下列现象属于能量耗散的是()A.利用水流能发电产生电能B.电能在灯泡中变成光能C.电池的化学能变成电能D.火炉把屋子烤暖解析:能量耗散主要指其他形式的能量最终转化为环境的内能后,不能再被收集起来重新利用。答案:D4.在体育竞赛项目中,高台跳水是我国运动员的强项。质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动,设水对他的阻力大小恒为F,那么在他减速下降高度为h的过程中,下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)()A.他的动能削减了FhB.他的重力势能增加了mghC.他的机械能削减了(F-mg)hD.他的机械能削减了Fh解析:由动能定理,ΔEk=mgh-Fh,动能削减了Fh-mgh,选项A错误;他的重力势能削减了mgh,选项B错误;他的机械能削减了ΔE=Fh,选项C错误,D正确。答案:D5.(多选)某人将一静止在地面上的物体提到高空的过程中,重力做功W1,空气阻力做功W2,人对物体做功W3,取地面重力势能为零,则()A.物体的重力势能等于-W1B.物体的动能等于W3-W2-W1C.物体的动能等于W3+W2+W1D.物体的总机械能等于W3解析:依据功能关系,重力势能的改变等于重力做功的负值,选项A正确;物体动能的改变等于合外力做的总功,即ΔEk=W3+W2+W1,选项C正确,B错误;物体机械能的改变等于除去重力之外其他力做的功,即ΔE=W3+W2,选项D错误。答案:AC6.如图所示,一质量匀称、不行伸长的绳索,重为G,A、B两端固定在天花板上,现在最低点C处施加一竖直向下的力,将最低点缓慢拉至D点,在此过程中,绳的重心位置()A.渐渐上升B.渐渐降低C.先降低后上升 D.始终不变解析:外力对绳索做正功,绳索的机械能增加,由于绳索的动能不变,增加的必是重力势能,重力势能增加是重心上升的结果,故A正确。答案:A7.如图所示,一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下,其能量的改变状况是()A.重力势能削减,动能不变,机械能削减,总能量削减B.重力势能削减,动能增加,机械能削减,总能量不变C.重力势能削减,动能增加,机械能增加,总能量增加D.重力势能削减,动能增加,机械能守恒,总能量不变解析:小孩加速滑下过程中,高度下降,重力势能削减,速度增大,动能增大。小孩与滑梯间的摩擦产生热量,一部分机械能转化成内能,导致机械能削减,但总能量不变,故B正确,A、C、D错误。答案:B8.飞机场上运输行李的装置为一水平放置的环形传送带,其俯视图如图所示。现开启电动机,传送带达到稳定速度v后,将行李依次轻轻放在传送带上。若有n件质量均为m的行李须要通过传送带运输给旅客,已知行李与传送带间的动摩擦因数为μ,在拐弯处行李做圆周运动的半径为R,并且行李与传送带间无相对滑动(忽视电动机自身损失的能量)。则从传送带稳定运动到运输完行李,电动机要消耗的电能是多少?解析:传送带与行李间由于摩擦产生的总热量Q=nmgμΔx由运动学公式得Δx=x传-x行=vt-又v=at=μgt联立以上三式可得Q=依据题意可知,从传送带稳定运动到运输完行李,电动机要消耗的电能为E=Q+Ek=答案:nmv2实力提升1.(多选)如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧,一端系在竖直放置的半径为R的圆环顶点P,另一端系一质量为m的小球,小球穿在圆环上做无摩擦的运动。设起先时小球置于A点,弹簧处于自然状态,当小球运动到最低点时速率为v,对圆环恰好没有压力。下列正确的是()A.从A到B的过程中,小球的机械能守恒B.从A到B的过程中,小球的机械能削减C.小球过B点时,弹簧的弹力为mg+mD.小球过B点时,弹簧的弹力为mg+m解析:运动过程中,弹簧的弹力对小球做负功,小球的机械能削减,A错,B对;由牛顿其次定律得F-mg=mv2R,故小球过B答案:BC2.(多选)构建和谐、节约型社会的思想深得民心,也体现在生活的方方面面。自动充电式电动车就是很好的一例:将电动车的前轮装上发电机,发电机与蓄电池连接,当电动车滑行时,就可以向蓄电池充电,将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以500J的初动能在粗糙的水平路面上滑行,第一次关闭充电装置,让车自由滑行,其动能随位移的改变关系如图线①所示;其次次启动充电装置,其动能随位移的改变关系如图线②所示,则()A.电动车受到的摩擦阻力为50NB.电动车受到的摩擦阻力为83NC.其次次启动充电装置,向蓄电池所充的电能是200JD.其次次启动充电装置,向蓄电池所充的电能是300J解析:当关闭充电装置,让车自由滑行时,自行车的动能全部用来克服摩擦力做功,转化为内能,有Ek=Ffx1,解得Ff=50N;当启动充电装置滑行时,自行车的动能一部分克服摩擦力做功,另一部分转化为蓄电池的电能,依据能量守恒有Ek=Ffx2+E电,故E电=Ek-Ffx2=200J。答案:AC3.两块完全相同的木块A、B,其中A固定在水平桌面上,B放在光滑水平桌面上。两颗同样的子弹以相同的水平速度射入两木块,穿透后子弹的速度分别为vA、vB,在子弹穿透木块过程中因克服摩擦力产生的热分别为QA、QB,设木块对子弹的摩擦力大小肯定,则()A.vA>vB,QA>QB B.vA<vB,QA=QBC.vA=vB,QA<QB D.vA>vB,QA=QB解析:设子弹的初速度为v0,质量为m,木块的厚度为d,穿透过程中子弹所受阻力大小为Ff,未固定的木块前进了x,依据动能定理:Ffd=12mv02-12mvA2,F答案:D4.★(多选)如图所示,卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱,使之沿斜面加速向上移动。在移动过程中,下列说法正确的是()A.F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和B.F对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势能D.F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和解析:木箱加速上移的过程中,拉力F做正功,重力和摩擦力做负功,支持力不做功,由动能定理得WF-WG-Wf=即WF=WG+Wf+选项A、B错误,D正确;又因木箱克服重力做的功WG等于木箱增加的重力势能,故C正确。答案:CD5.一水电站,水流的落差为20m,水流冲击水轮发电机后,水的势能有20%转化为电能,若发电机的功率为200kW,则每分钟流下的水量是m3。

解析:设每分钟流下的水量为V,则有ρVghη=Pt,即1×103kg/m3·V×10N/kg×20m×0.2=200×103W×60s,解得V=300m3。答案:3006.传统的能源——煤和石油在利用过程中将产生严峻的环境污染,而且储量有限,有朝一日将要被开采尽,因此找寻新的、无污染的能源是人们努力的方向。利用风能发电即是一例。我国已建立了肯定数量的风能电站。假设某地强风的风速约为v=20m/s,设空气密度为ρ=1.3kg/m3,假如把通过横截面积为S=20m2的风的动能全部转化为电能,则利用上述已知量计算电功率的公式应为P=,大小约为W(取一位有效数字)。

解析:P=12mv2t=答案:17.右图是某爱好小组通过弹射器探讨弹性势能的试验装置。半径为R的光滑半圆管道(管道内径远小于R)竖直固定于水平面上,管道最低点B恰与粗糙水平面相切,弹射器固定于水平面上。某次试验过程中,一个可看作质点的质量为m的小物块,将弹簧压缩至A处,已知A、B相距为l。弹射器将小物块由静止起先弹出,小物块沿圆管道恰好到达最高点C。已知小物块与水平面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,求:(1)小物块到达B点时的速度vB及小物块在管道最低点B处受到的支持力;(2)小物块在AB段克服摩擦力所做的功;(3)弹射器释放的弹性势能Ep。解析:(1)推断:小物块恰到C点,则vC=0从B点到C点小物块机械能守恒,则所以,vB=2B处,由牛顿其次定律得:FN-mg=m所以,FN=5mg。(2)小物块在AB段克服摩擦力所做的功WAB=μmgl。(3)由能量守恒可知,弹射器释放的弹性势能Ep=WAB+2mgR=mg(2R+μl)。答案:(1)28.如图所示,轨道ABC被竖直地固定在水平桌面上,A距离水平地面高h0=0.75m,C距离水平地面高h=0.45m。一质量m=0.10kg的小物块自A点从静止起先下滑,从C点以水平速度飞出后落在水平地面上的D点。现测得C、D两点的水平距离l=0.60m。不计空气阻力,g取10m/s2。求:(1)小物块从C点运动到D