7-10能量守恒定律與能源

第七章第十節(jié)課后鞏固提升（課后鞏固提升（學(xué)生用書(shū)P103）鞏固基礎(chǔ)1.質(zhì)量為4kg的物體被人由靜止開(kāi)始向上提升0.25m后速度達(dá)1m/s，則下列判斷正確的是（）A.人對(duì)物體做功12J肌合外力對(duì)物體做功2JC.物體克服重力做功10JD.人對(duì)物體做的功等于物體增加的動(dòng)能解析：此過(guò)程中物體的動(dòng)能增加2J,重力勢(shì)能增加10J,機(jī)械能增加了12J,動(dòng)能的增加等于合外力做的功，重力勢(shì)能的增加等于物體克服重力做的功，機(jī)械能的增加等于人對(duì)物體做的功.答案：ABC.下列關(guān)于對(duì)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識(shí)正確的是（）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)器一一永動(dòng)機(jī)不可能制成D.石子從空中落下，最后停止在地面上，說(shuō)明機(jī)械能消失了解析：從能量守恒和轉(zhuǎn)化定律可知，某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，或者能量從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)物體，而能的總量不會(huì)改變，任何不需要能量的機(jī)器是不可能制成的，故A、B、C選項(xiàng)正確.答案：ABC.關(guān)于“節(jié)約能源”下列說(shuō)法中正確的是（）A.由于自然界的能量的總和是守恒的，所以節(jié)約能源是毫無(wú)意義的B.浪費(fèi)能源只是浪費(fèi)個(gè)人金錢(qián)，對(duì)整個(gè)社會(huì)和自然界是無(wú)關(guān)緊要的，因?yàn)槟芰渴鞘睾愕腃從能量轉(zhuǎn)化的角度看，自然界中宏觀過(guò)程是有方向性的，能量的利用受這種方向性的制約，所以“節(jié)約能源”對(duì)人類社會(huì)發(fā)展有很大影響D.上述說(shuō)法都是錯(cuò)誤的解析：能量雖然守恒，但能量耗散現(xiàn)象表明能量的轉(zhuǎn)化具有方向性，在利用能量的過(guò)程中能量的品質(zhì)降低了，故需要節(jié)約能源，C選項(xiàng)正確.答案：C.一顆子彈以某一速度擊中靜止在光滑水平面上的木塊，并從中穿出，對(duì)于這一過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）A.子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能B.子彈和木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能的損失量等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量C.子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊增加的內(nèi)能之和D,子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊和子彈增加的內(nèi)能之和

解析：由能量守恒定律可知，對(duì)子彈來(lái)講，減少的機(jī)械能一是用于增加木塊的動(dòng)能，二是用于增加子彈和木塊的內(nèi)能，故。選項(xiàng)正確，A、C選項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)子彈和木塊組成的系統(tǒng)而言，減少的機(jī)械能只能用來(lái)增加它們的內(nèi)能，故B選項(xiàng)正確.答案：BD.如圖所示，滑塊由靜止開(kāi)始沿曲面下滑，滑到B點(diǎn)時(shí)，速度恰好等于零；如果滑塊從B點(diǎn)以速度v沿曲面下滑返回A點(diǎn)時(shí)，速度恰好也等于零,設(shè)滑塊從A到B和從B到A平均摩擦力大小相等,則A、B兩點(diǎn)的高度差等于（）A.0CvC.4g解析：由能量守恒和轉(zhuǎn)化定律可知：由A到B有mgh=Q，從B1 ,八到A有2皿￥2-mgh=Q聯(lián)立解得h噎

TOC\o"1-5"\h\z答案：C 小6.一小滑塊放在如右圖所示的凹 W形斜面上，用力f沿斜面向下拉小滑 尸y塊，小滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)了一段距離.若 //已知在這個(gè)過(guò)程中，拉力F所做的功的〃加大小（絕對(duì)值）為A,斜面對(duì)滑塊的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.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）際上為摩擦阻力的功）,此AEk=A-B+C-D;重力勢(shì)能的減少等于重力做的功此AEp重力勢(shì)能的減少等于重力做的功此AEp=?C；滑塊機(jī)械能的改變等于重力之外的其他力做的功，此AE=A-B-D.答案：A-B+C-D-CA-B-D.某脈沖激光器的耗電功率為2X103W，每秒鐘輸出10個(gè)光脈沖，每個(gè)脈沖持續(xù)的時(shí)間為10-8s,攜帶的能量為0.2J.則每個(gè)脈沖的功率為W,該激光器將電能轉(zhuǎn)化為激光能量的效率為^^^^^^^^?W02解析：每個(gè)脈沖的功率為P=v=——W=2X107W.t10-8

激光器將電能轉(zhuǎn)化為激光能量的效率為W脈0.2X10n- 二 =01%nW 2X103X10.1%."總答案：2X1070.1%提升能力.如圖所示，M是一個(gè)有半圓形軌道的物體，固定在地面上，軌道位于豎直平面內(nèi)，a、b兩點(diǎn)等高，金屬塊P從H高處自由下落，滑過(guò)M從b處豎直上升，到達(dá)最大高度H處，2當(dāng)它再次落下滑過(guò)軌道最低點(diǎn)后()A.恰能到達(dá)a點(diǎn) B,能沖出a點(diǎn)C.不能到達(dá)a點(diǎn) D.無(wú)法確定解析：設(shè)金屬塊質(zhì)量為m，第一次滑過(guò)M時(shí)克服摩擦力做功W，第二次滑過(guò)M時(shí)克服摩擦力做功W',第二次經(jīng)a點(diǎn)時(shí)速度為v，則由動(dòng)能定理，對(duì)兩個(gè)過(guò)程列出表達(dá)式分別為a第一次：m?H-2-W=0

H 1第二次：mg2-W'二評(píng)號(hào)由于第一次經(jīng)過(guò)M時(shí)金屬塊的速率較大，由向心力的來(lái)源可知，金屬塊對(duì)M的壓力較大，從而W/Wf'，所以va>0，即能從a點(diǎn)滑出，B選項(xiàng)正確.答案：B.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(kāi)始運(yùn)動(dòng)，由于液體的管壁的阻力作用，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()B.8mgh1Cqmghd1卜416mB.8mgh1CqmghD.2mgh解析：拿去蓋板后管中液體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，但由于管壁阻力的作用，最終U形管中左右兩邊液面相平，在此過(guò)程中管中液體減少的機(jī)械

能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能.當(dāng)左右兩管液面等高時(shí)，可簡(jiǎn)化為把右管中長(zhǎng)度為2的液柱移到2左管，此過(guò)程減少的重力勢(shì)能AEp=竽§=排gh，故A選項(xiàng)正確答案：A.如下圖所示，傳送帶與水平面之間的夾角為。=30°,其上A、B兩點(diǎn)間的距離為l=5m，傳送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下以v=1m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)將一質(zhì)量為m=10kg的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶的A點(diǎn)，已知小物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)吟他在傳送帶將小物體從A點(diǎn)傳送到B點(diǎn)的過(guò)程中，求：(1)傳送帶對(duì)小物體做的功；(2)電動(dòng)機(jī)做的功(g取10m/s2).1解析：(1)由ma=pmgcos0-mgsm0知，物塊上升加速度為a=《v2g，當(dāng)它的速度為v=1m/s時(shí)，位移是1=而=。.2m，即物塊將以v=1m/s的速度完成4.8m的路程由功能關(guān)系得W=AEk+AEp=255⑵電動(dòng)機(jī)做功使小物體機(jī)械能增加，同時(shí)小物體與傳送帶間v摩擦產(chǎn)生熱量Q.而由v=at得t=0.4s相對(duì)位移l'=vt-2t=0.2m,Q=pmgl/cos0=15J,W電=W+Q=270J.答案：(1)255J(2)270J一臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，每秒有2.0m3的水流過(guò)水輪機(jī)，若河壩水位高度差是20m，求水每秒對(duì)水輪機(jī)最多能做多少功？若有40%的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，問(wèn)發(fā)電機(jī)的輸出功率為多大？解析：若使水對(duì)水輪機(jī)做的功最多，則把水的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)給水輪機(jī)，則每秒對(duì)水輪機(jī)做功為W=mgh二pVgh=103X2X10X20JW=4X105J；有40%的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，由P=-p又得發(fā)電機(jī)的功W?40%4X105X0.4J率P=— = =1.6X105W.t 1s答案：4X105J1.6X105W一小物體以Ek1=100J的初動(dòng)能滑上斜面，當(dāng)動(dòng)能減少AEk=80J時(shí)，機(jī)械能減少E=32J,則當(dāng)物體滑回原出發(fā)點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為多少？解析：設(shè)斜面傾角為0,滑動(dòng)摩擦力為F，動(dòng)能減少80J時(shí)位移為L(zhǎng)，根據(jù)功能關(guān)系動(dòng)能減少量等于合外力做的功，即AEk=(mgsin0+F)l1 ①機(jī)械能減少量等于除重力以外的力(此題中即為F)所做的功，即E=F11 ②設(shè)物體從斜面底端到最高點(diǎn)位移為L(zhǎng)2則動(dòng)能的減少量為100J,即Ek1=（mgs加0+F）12 ③設(shè)機(jī)械能的減少量為WF，即為上滑過(guò)程中滑動(dòng)摩擦力所做的總功有綜合①②③④有80=100,所以W=40J.32W FF上滑及下滑過(guò)程中滑動(dòng)摩擦力都做負(fù)功，且數(shù)值相等，所以一個(gè)往返摩擦力做負(fù)功總和為WF總=2WF=80J.物體回到原出發(fā)點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能Ek2由動(dòng)能定理Wf總=Ek1-Ek2答案：20J一傳送帶裝置示意如圖，其中傳送帶經(jīng)過(guò)AB區(qū)域時(shí)是水平的，經(jīng)過(guò)BC區(qū)域時(shí)變?yōu)閳A弧形（圓弧由光滑模板形成，未畫(huà)出），經(jīng)過(guò)CD區(qū)域時(shí)是傾斜的，AB和CD都與BC相切.現(xiàn)將大量的質(zhì)量均為m的小貨箱一個(gè)一個(gè)在A處放到傳送帶上,放置時(shí)初速度為零,經(jīng)傳送帶運(yùn)送到D處，D和A的高度差為h.穩(wěn)定工作時(shí)傳送帶速度不變，CD段上各箱等距排列，相鄰兩箱的距離為L(zhǎng).每個(gè)箱子在A處投放后，在到達(dá)B之間已經(jīng)相對(duì)于傳送帶靜止，且以后也不再滑動(dòng)（忽略經(jīng)BC段時(shí)的微小滑動(dòng)）.已知在一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間T內(nèi)，共運(yùn)送小貨箱的數(shù)目為N.這裝置由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，傳送帶與輪子間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，不計(jì)輪軸處的摩擦.求電動(dòng)機(jī)的平均輸出功率P.

解析：以地面為參考系（下同），設(shè)傳送帶的運(yùn)動(dòng)速度為v0，在水平段運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，小貨箱先在滑動(dòng)摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)這段路程為s，這段路程為s，所用時(shí)間為t，加速度為a則對(duì)小箱有s=2at2,v0二at.在這段時(shí)間內(nèi)，傳送帶運(yùn)動(dòng)的路程為s0=v0t.由以上可得s0=2s.用Ff表示小箱與傳送帶之間的滑動(dòng)摩擦力，則傳送帶對(duì)小箱做1功為A=F*s=2mv