XX省專用學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 課時(shí)跟蹤檢測(cè)二十六能量守恒定律與能源含解析新人教必修

PAGE課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十六）能量守恒定律與能源1．一個(gè)物體沿粗糙斜面勻速滑下，則下列說(shuō)法中正確的是()A．物體機(jī)械能不變，內(nèi)能不變B．物體機(jī)械能減少，內(nèi)能不變C．物體機(jī)械能減少，內(nèi)能增加，機(jī)械能與內(nèi)能總量減少D．物體機(jī)械能減少，內(nèi)能增加，機(jī)械能與內(nèi)能總量不變解析：選D物體沿粗糙斜面勻速滑下，由于摩擦，內(nèi)能增加，機(jī)械能減少，由能量守恒可知，機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，但機(jī)械能和內(nèi)能的總量不變。故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。2．在今年上海的某活動(dòng)中引入了全國(guó)首個(gè)戶外風(fēng)洞飛行體驗(yàn)裝置，體驗(yàn)者在風(fēng)力作用下漂浮在半空。若減小風(fēng)力，體驗(yàn)者在加速下落過(guò)程中()A．失重且機(jī)械能增加B．失重且機(jī)械能減少C．超重且機(jī)械能增加D．超重且機(jī)械能減少解析：選B據(jù)題意，體驗(yàn)者漂浮時(shí)受到的重力和風(fēng)力平衡；在加速下降過(guò)程中，風(fēng)力小于重力，即重力對(duì)體驗(yàn)者做正功，風(fēng)力做負(fù)功，體驗(yàn)者的機(jī)械能減?。患铀傧陆颠^(guò)程中，加速度方向向下，體驗(yàn)者處于失重狀態(tài)，故選項(xiàng)B正確。3．一質(zhì)量均勻、不可伸長(zhǎng)的繩索，重為G，A、B兩端固定在天花板上，現(xiàn)在最低點(diǎn)C處施加一豎直向下的力，將最低點(diǎn)緩慢拉至D點(diǎn)，在此過(guò)程中，繩的重心位置()A．逐漸升高 B．逐漸降低C．先降低后升高 D．始終不變解析：選A外力對(duì)繩索做正功，繩索的機(jī)械能增加，由于繩索的動(dòng)能不變，增加的必是重力勢(shì)能，重力勢(shì)能增加是重心升高的結(jié)果，故A正確。4.(多選)在最近幾年的空調(diào)市場(chǎng)上出現(xiàn)一個(gè)新寵——變頻空調(diào)，據(jù)專家介紹變頻空調(diào)比定頻的要節(jié)能，因?yàn)槎l空調(diào)開機(jī)時(shí)就等同于汽車啟動(dòng)時(shí)，很耗能，是正常運(yùn)行的5～7倍。空調(diào)在工作時(shí)達(dá)到設(shè)定溫度就停機(jī)，等溫度高了再繼續(xù)啟動(dòng)。這樣的頻繁啟動(dòng)，耗電多，而變頻空調(diào)啟動(dòng)時(shí)有一個(gè)由低到高的過(guò)程，而運(yùn)行過(guò)程是自動(dòng)變速來(lái)保持室內(nèi)溫度，從開機(jī)到關(guān)機(jī)中間不停機(jī)。而是達(dá)到設(shè)定溫度后就降到最小功率運(yùn)行，所以比較省電。閱讀上述介紹后，探究以下說(shuō)法中合理的是()A．變頻空調(diào)節(jié)能，運(yùn)行中不遵守能量守恒定律B．變頻空調(diào)運(yùn)行中做功少，轉(zhuǎn)化能量多C．變頻空調(diào)在同樣工作條件下運(yùn)行效率高，省電D．變頻空調(diào)與定頻空調(diào)做同樣功時(shí)，消耗同樣電能解析：選CD自然界的一切過(guò)程都遵守能量守恒定律，A錯(cuò)。功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做同樣功，消耗同樣電能，B錯(cuò)、D對(duì)。由變頻空調(diào)的工作特點(diǎn)可知省電的原理是效率高，C對(duì)。5.(多選)如圖所示是流星在夜空中發(fā)出明亮的光焰。此時(shí)會(huì)有人在內(nèi)心里許下一個(gè)美好的愿望。有些流星是外太空物體被地球強(qiáng)大引力吸引墜落到地面的過(guò)程中同空氣發(fā)生劇烈摩擦造成的。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是()A．流星同空氣摩擦?xí)r部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．引力對(duì)流星做正功則其動(dòng)能增加，機(jī)械能守恒C．當(dāng)流星的速度方向與空氣阻力和重力的合力不在同一直線上時(shí)，流星做曲線運(yùn)動(dòng)D．流星物體進(jìn)入大氣層后做斜拋運(yùn)動(dòng)解析：選AC流星同空氣摩擦?xí)r部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A正確；引力對(duì)流星做正功，除了重力之外還有其他力做功，機(jī)械能不守恒，B錯(cuò)誤；當(dāng)流星的速度方向與空氣阻力和重力的合力不在同一直線上時(shí)，流星做曲線運(yùn)動(dòng)，C正確，D錯(cuò)誤。6．(多選)懸崖跳水是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的極限運(yùn)動(dòng)，需要運(yùn)動(dòng)員具有非凡的膽量和過(guò)硬的技術(shù)。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)質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員剛?cè)胨畷r(shí)的速度為v，水對(duì)他的阻力大小恒為F，那么在他減速下降深度為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(F－mg)hB．他的重力勢(shì)能減少了mgh－eq\f(1,2)mv2C．他的機(jī)械能減少了FhD．他的機(jī)械能減少了mgh解析：選AC在進(jìn)入水中的過(guò)程中，由動(dòng)能定理，mgh－Fh＝E′k－Ek，所以動(dòng)能的減少量為Ek－E′k＝(F－mg)h，故A正確；重力勢(shì)能的減少量等于重力所做的功，即mgh，故B錯(cuò)誤；克服阻力所做的功等于機(jī)械能的減少量，即等于Fh，故C正確，D錯(cuò)誤。7．如圖所示是某類潮汐發(fā)電示意圖。漲潮時(shí)開閘，水由通道進(jìn)入海灣水庫(kù)蓄水，待水面升至最高點(diǎn)時(shí)關(guān)閉閘門(如圖甲)，落潮時(shí)，開閘放水發(fā)電(如圖乙)。設(shè)海灣水庫(kù)面積為5.0×108m2，平均潮差為3.0m，一天漲落潮兩次，發(fā)電機(jī)的平均能量轉(zhuǎn)化效率為10%，則一天內(nèi)發(fā)電的平均功率約為(ρ海水＝1.0×103kg/m3，g取10m/s2)()A．2.6×104kW B．5.2×104kWC．2.6×105kW D．5.2×105kW解析：選B放水發(fā)電時(shí)，海水的重力勢(shì)能減少，其中10%轉(zhuǎn)化為電能。一天內(nèi)提供的重力勢(shì)能為Ep＝2mgh＝2ρVgh＝2×1.0×103×5.0×108×3.0×10×1.5J＝4.5×1013J，則一天內(nèi)發(fā)電的平均功率為P＝eq\f(Ep×10%,24×3600s)≈5.2×104kW。故選項(xiàng)B正確。8．(多選)一顆子彈以某一水平速度擊中了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．子彈減少的動(dòng)能等于木塊增加的動(dòng)能與子彈和木塊增加的內(nèi)能之和解析：選BD子彈射穿木塊的過(guò)程中，由于相互間摩擦力的作用使得子彈的動(dòng)能減少，木塊獲得動(dòng)能，同時(shí)產(chǎn)生熱量，且系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)機(jī)械能的損失。A選項(xiàng)沒(méi)考慮系統(tǒng)增加的內(nèi)能，C選項(xiàng)應(yīng)考慮的是系統(tǒng)(子彈、木塊)內(nèi)能的增加，C錯(cuò)。9．(多選)在離水平地面h高處將一質(zhì)量為m的小球水平拋出，在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中所受空氣阻力大小恒為f，落地時(shí)小球距拋出點(diǎn)的水平距離為x，速率為v，那么，在小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中()A．重力做功為mghB．克服空氣阻力做的功為f·eq\r(h2＋x2)C．落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為mgvD．重力勢(shì)能和機(jī)械能都逐漸減少解析：選AD重力做功為WG＝mgh，A正確?？諝庾枇ψ龉εc經(jīng)過(guò)的路程有關(guān)，而小球經(jīng)過(guò)的路程大于eq\r(h2＋x2)，故克服空氣阻力做的功大于f·eq\r(h2＋x2)，B錯(cuò)誤。落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為重力與沿重力方向的分速度的乘積，故落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率小于mgv，C錯(cuò)誤。重力做正功，重力勢(shì)能減少，空氣阻力做負(fù)功，機(jī)械能減少，D正確。10.如圖所示，質(zhì)量為m的滑塊以一定初速度滑上傾角為θ的固定斜面，同時(shí)施加一沿斜面向上的恒力F＝mgsinθ；已知滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝tanθ，取出發(fā)點(diǎn)為參考點(diǎn)，能正確描述滑塊運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量Q、滑塊動(dòng)能Ek、勢(shì)能Fp、機(jī)械能E隨時(shí)間t和位移x關(guān)系的是()解析：選C根據(jù)滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝tanθ可知，滑動(dòng)摩擦力等于重力沿斜面向下的分力。施加一沿斜面向上的恒力F＝mgsinθ，物體機(jī)械能保持不變，重力勢(shì)能隨位移x均勻增大，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。產(chǎn)生的熱量Q＝Ffx，隨位移均勻增大，滑塊動(dòng)能Ek隨位移x均勻減小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。11.如圖所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ＝30°，皮帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，始終保持v0＝2m/s的速率運(yùn)行?，F(xiàn)把一質(zhì)量為m＝10kg的工件(可看為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)時(shí)間1.9s，工件被傳送到h＝1.5m的高處，取g＝10m/s2。求：(1)工件與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)電動(dòng)機(jī)由于傳送此工件多消耗的電能。解析：(1)由題意得，皮帶長(zhǎng)為：L＝eq\f(h,sin30°)＝3m，工件速度達(dá)到v0之前，從靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，位移為x1，有x1＝eq\x\to(v)t1＝eq\f(v0,2)t1，假設(shè)工件最終取得了與傳送帶相同的速度，則達(dá)到v0之后工件將做勻速運(yùn)動(dòng)，有L－x1＝v0(t－t1)，解得t1＝0.8s<1.9s，故工件最終取得與傳送帶相同的速度的假設(shè)正確。加速運(yùn)動(dòng)階段的加速度為a＝eq\f(v0,t1)＝2.5m/s2，在加速運(yùn)動(dòng)階段，根據(jù)牛頓第二定律，有μmgcosθ－mgsinθ＝ma，解得μ＝eq\f(\r(3),2)。(2)在時(shí)間t1內(nèi)，傳送帶的位移為x＝v0t1＝1.6m，工件的位移為x1＝eq\x\to(v)t1＝eq\f(v0,2)t1＝0.8m，所以在時(shí)間t1內(nèi)，工件相對(duì)傳送帶的位移Δx＝x－x1＝0.8m，在時(shí)間t1內(nèi)，因摩擦而產(chǎn)生的熱量為Q＝μmgcosθ·Δx＝60J，工件到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)獲得的動(dòng)能為Ek＝eq\f(1,2)mv02＝20J，工件增加的勢(shì)能為Ep＝mgh＝150J，所以電動(dòng)機(jī)由于傳送工件多消耗的電能為E＝Q＋Ek＋Ep＝230J。答案：(1)eq\f(\r(3),2)(2)230J12．風(fēng)力發(fā)電是一種環(huán)保的電能獲取方式。如圖為某風(fēng)力發(fā)電機(jī)外觀圖，現(xiàn)設(shè)計(jì)的每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率為40kW。實(shí)驗(yàn)測(cè)得風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率約為20%，空氣的密度是1.29kg/m3，當(dāng)?shù)厮斤L(fēng)速約為10m/s。求風(fēng)力發(fā)電機(jī)