高中物理教科版第四章機(jī)械能和能源 學(xué)業(yè)分層測評(píng)16

學(xué)業(yè)分層測評(píng)(十六)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．下列說法正確的是()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)，說明能量可以憑空產(chǎn)生【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一段時(shí)間，它一定會(huì)停擺的，D錯(cuò)．【答案】C2．市面上出售一種裝有太陽能電扇的帽子(如圖4-6-7所示)．在陽光的照射下，小電扇快速轉(zhuǎn)動(dòng)，能給炎熱的夏季帶來一絲涼爽．該裝置的能量轉(zhuǎn)化情況是()圖4-6-7A．太陽能→電能→機(jī)械能B．太陽能→機(jī)械能→電能C．電能→太陽能→機(jī)械能D．機(jī)械能→太陽能→電能【解析】電池板中太陽能轉(zhuǎn)化為電能，小電動(dòng)機(jī)中電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．【答案】A3．(多選)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4-6-8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()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：67120232】圖4-6-8A．從A處滾到B處，主要是重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B．從A處滾到B處，主要是重力勢能轉(zhuǎn)化為彈性勢能C．從B處滾到最高處，主要是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能D．從B處滾到最高處，主要是彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能【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處是重力勢能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確．從B處又滾到最高處的過程是彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能的過程，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．【答案】BD4．下列關(guān)于能源開發(fā)和利用的說法中正確的是()A．能源利用的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程B．要合理開發(fā)和節(jié)約使用核能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等常?guī)能源C．能源利用的過程是一種形式的能向其他形式的能轉(zhuǎn)化的過程D．無論是節(jié)約能源還是開發(fā)能源，我國都需要外國支援【解析】能源的利用過程實(shí)際上是一種形式的能向其他形式的能轉(zhuǎn)化的過程，并不一定是單一的向機(jī)械能轉(zhuǎn)化的過程，所以C正確，A錯(cuò)誤；B中的核能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等屬于新能源，而不是常?guī)能源，故B錯(cuò)誤；節(jié)約能源和開發(fā)能源方面，我國主要依靠自己，故D錯(cuò)誤．【答案】C5．(2023·杭州高一檢測)下列對(duì)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的是()A．某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加B．某個(gè)物體的能減少，必然有其他物體的能增加C．不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器——永動(dòng)機(jī)是不可能制成的D．石子從空中落下，最后靜止在地面上，說明機(jī)械能消失了【解析】根據(jù)能量守恒定律得知，某種形式的能減少，其他形式的能一定增大；某個(gè)物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加，A、B正確；不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器——永動(dòng)機(jī)，違反了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，不可能制成，C正確；石子在運(yùn)動(dòng)和碰撞中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了石子本身及周圍物體的內(nèi)能，能量并沒有消失，故D錯(cuò)誤．【答案】D6．(多選)(2023·桂林高一檢測)如圖4-6-9所示，高h(yuǎn)＝2m的曲面固定不動(dòng)．一個(gè)質(zhì)量為1kg的物體，由靜止開始從曲面的頂點(diǎn)滑下，滑到底端時(shí)的速度大小為4m/取10m/s2.在此過程中，下列說法正確的是()圖4-6-9A．物體克服摩擦力做功20JB．物體的動(dòng)能增加了8JC．物體的重力勢能減少了20JD．曲面對(duì)物體的支持力對(duì)物體不做功【解析】根據(jù)動(dòng)能定理得mgh＋Wf＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×1×42J＝8J，B對(duì)；其中重力做功WG＝mgh＝1×10×2J＝20J，故重力勢能減少20J，C對(duì)；所以摩擦力做功Wf＝8J－20J＝－12J，A錯(cuò)；支持力始終與物體的速度垂直，故支持力不做功，D對(duì)．【答案】BCD7．(多選)(2023·攀枝花期末)如圖4-6-10所示，一木塊放在光滑水平面上，一子彈水平射入木塊中，射入深度為d，平均阻力為f.設(shè)木塊滑行距離為s時(shí)開始勻速前進(jìn)，下列判斷正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：67120233】圖4-6-10A．子彈損失的動(dòng)能等于fdB．子彈損失的動(dòng)能等于f(s＋d)C．總機(jī)械能的損失等于fsD．總機(jī)械能的損失等于fd【解析】子彈受到的合外力為f，合外力做負(fù)功，即Wf＝－f(s＋d)，根據(jù)動(dòng)能定理得，子彈損失的動(dòng)能為f(s＋d)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；合外力對(duì)木塊做的功為W＝fs，則木塊增加的動(dòng)能為fs；根據(jù)以上分析知道，子彈動(dòng)能的減少量大于木塊動(dòng)能的增加量，選項(xiàng)C也錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒可知，子彈、木塊系統(tǒng)總機(jī)械能的損失為ΔE＝－f(s＋d)＋fs＝－fd，選項(xiàng)D正確．【答案】BD8．在質(zhì)量為0.5kg的重物上安裝一極輕的細(xì)棒(設(shè)細(xì)棒足夠長)，如圖4-6-11所示的那樣，用手在靠近重物處握住細(xì)棒，使重物靜止，握細(xì)棒的手不動(dòng)，稍稍減小握力，使手和細(xì)棒間保持一定的摩擦力，讓重物和細(xì)棒保持一定的加速度下落，在起初的s的時(shí)間里，重物落下了0.50m．在此過程中手和細(xì)棒之間所產(chǎn)生的熱量是多少？(g取10m/s2)圖4-6-11【解析】由h＝eq\f(1,2)at2a＝eq\f(2h,t2)＝1m/s2由v＝at＝1×m/s＝1m/s由能量守恒mgh＝eq\f(1,2)mv2＋Q熱Q熱＝×10×J－eq\f(1,2)××12J＝J.【答案】J[能力提升]9．足夠長的傳送帶以v勻速傳動(dòng)，一質(zhì)量為m的小物塊A由靜止輕放于傳送帶上，若小物塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，如圖4-6-12所示，當(dāng)小物塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的能量為()圖4-6-12A．mv2 B．2mv2\f(1,4)mv2 D．eq\f(1,2)mv2【解析】物塊A被放于傳送帶即刻做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a＝eq\f(μmg,m)＝μg，勻加速過程前進(jìn)的距離：x1＝eq\f(v2,2a)＝eq\f(v2,2μg)，該時(shí)間內(nèi)傳送帶前進(jìn)距離：x2＝vt＝v·eq\f(v,μg)＝eq\f(v2,μg)，所以物塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)距離：Δx＝x2－x1＝eq\f(v2,2μg)，故產(chǎn)生的內(nèi)能：Q＝μmg·Δx＝μmg·eq\f(v2,2μg)＝eq\f(1,2)mv2，D正確．【答案】D10．兩塊完全相同的木塊A、B，其中A固定在水平桌面上，B放在光滑的水平桌面上，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，在子彈穿透木塊過程中因克服摩擦力產(chǎn)生的熱量分別為QA、QB，設(shè)木塊對(duì)子彈的摩擦力大小一定，則()A．vA＞vB，QA＞QBB．vA＜vB，QA＝QBC．vA＝vB，QA＜QBD．vA＞vB，QA＝QB【解析】兩顆同樣的子彈穿透木塊的過程中，摩擦阻力f相同，子彈相對(duì)木塊滑動(dòng)的距離相同，所以摩擦力做功過程中產(chǎn)生的內(nèi)能Q＝fΔx相同，根據(jù)能量守恒定律有：eq\f(1,2)mv2＝QA＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)eq\f(1,2)mv2＝QB＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＋eq\f(1,2)mBv′2由以上兩式可知vA＞vB，綜上所述選項(xiàng)D正確．【答案】D11．(2023·揚(yáng)州高一檢測)如圖4-6-13所示，AB與CD為兩個(gè)對(duì)稱斜面，其上部足夠長，下部分別與一個(gè)光滑的圓弧面的兩端相切，圓弧圓心角為120°，半徑R為2.0m．一個(gè)物體在離弧底E高度為h＝3.0m處，以初速度4.0m/s沿斜面運(yùn)動(dòng)．若物體與兩斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則物體在兩斜面上(不包括圓弧部分)一共能走多長路程？(g取10m/s2)【導(dǎo)學(xué)號(hào)：67120234】圖4-6-13【解析】由于圓弧面是光滑的，由能量守恒定律知，物體最終在B、C之間擺動(dòng)，且在B、C兩點(diǎn)時(shí)速度為零．設(shè)物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的總路程為s，物體在斜面上所受摩擦力為f＝μmgcos60°，由能量守恒定律知eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mg[h－R(1－cos60°)]＝μmgscos60°物體在斜面上通過的總路程為s＝eq\f(2gh－\f(1,2)R＋v\o\al(2,0),μg)＝eq\f(2×10×－＋,×10)m＝280m.【答案】280m12．如圖4-6-14所示，在光滑水平地面上放置質(zhì)量M＝2kg的長木板，木板上表面與固定的光滑弧面相切．一質(zhì)量m＝1kg的小滑塊自弧面上高h(yuǎn)處由靜止自由滑下，在木板上滑行t＝1s后，滑塊和木板以共同速度v＝1m/s勻速運(yùn)動(dòng)，g取10m/s2.求：圖4-6-14(1)滑塊與木板間的摩擦力大小Ff；(2)滑塊下滑的高度h；(3)滑塊與木板相對(duì)滑動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量Q.【解析】(1)對(duì)木板：Ff＝Ma1由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有v＝a1t，解得Ff＝2N.(2)對(duì)滑塊：－Ff＝ma2設(shè)滑塊滑上木板時(shí)的速度是v0，則v－v0＝a2t，可得v0＝3m/s.由機(jī)械