高中物理 第7章 第10節(jié)能量守恒定律與能源同步檢測 新人教版必修2

【成才之路】-學年高中物理第7章第10節(jié)能量守恒定律與能源同步檢測新人教版必修2基礎(chǔ)夯實一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．下列說法正確的是()A．隨著科技的發(fā)展，永動機是可以制成的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”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產(chǎn)生答案：C解析：永動機是指不消耗或少消耗能量，而可以大量對外做功的裝置，違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，A錯。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。馬和其他動物，包括人要運動，必須消耗能量，動物的能量來源是食物中儲存的生物質(zhì)能，C正確。所謂的“全自動”手表內(nèi)部是有能量轉(zhuǎn)化裝置的，只有當人戴著手表活動時，才能不斷補充能量，維持手表的運行，如果把表放在桌面上靜置兩天，它一定會停擺的，D錯。2．能源短缺和環(huán)境惡化指的是()①煤炭和石油的開采與技術(shù)有關(guān)，在當前技術(shù)條件下，煤炭和石油的開采是有限的，這叫能源短缺。②煤炭和石油資源是有限的，以今天的開采和消耗速度，石油儲藏將在百年內(nèi)用盡，煤炭資源也不可能永續(xù)，這叫能源短缺。③煤炭和石油具有很大的氣味，在開采、存放和使用過程中這些氣味會聚集在空氣中污染空氣，使環(huán)境惡化。④大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時排出的有害氣體污染了空氣，改變了大氣成分，使環(huán)境惡化A．①③ B．①④C．②③ D．②④答案：D解析：煤炭和石油都是由幾億年以前的生物遺體形成的，這些能源不能再次生成，也不可重復使用，它們的儲量是有限的，并不是取之不盡、用之不竭的，這是所講的能源短缺，②正確；能源在使用時會排出有害氣體污染空氣，這是所講的環(huán)境惡化，④正確。故D正確。3．如圖所示，一小孩從圖中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的變化情況是()A．重力勢能減小，動能不變，機械能減小，總能量減小B．重力勢能減小，動能增加，機械能減小，總能量不變C．重力勢能減小，動能增加，機械能增加，總能量增加D．重力勢能減小，動能增加，機械能守恒，總能量不變答案：B解析：由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，小孩在下滑過程中總能量守恒，故A、C均錯；由于摩擦力要做負功，機械能不守恒，故D錯；下滑過程中重力勢能向動能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化，故只有B正確。4．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處自動滾了上去。下列關(guān)于該裝置能量轉(zhuǎn)化的判斷正確的是()A．從A處滾到B處，主要是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能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)化為重力勢能答案：BD解析：在A處和B處時鐵罐速度為零，動能為零，所以從A處到B處是重力勢能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，故A項錯誤B項正確。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錯，D對。5．在體育比賽項目中，高臺跳水是我國運動員的強項。質(zhì)量為m的跳水運動員進入水中后受到水的阻力而做減速運動，設(shè)水對他的阻力大小恒為F，那么在他減速下降高度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當?shù)氐闹亓铀俣?()A．他的動能減少了Fh－mgh B．他的重力勢能增加了mghC．他的機械能減少了(F－mg)h D．他的機械能減少了Fh答案：AD解析：由動能定理，ΔEk＝mgh－Fh，動能減少了Fh－mgh，A選項正確；他的重力勢能減少了mgh，B選項錯誤；他的機械能減少了ΔE＝Fh；C選項錯誤，D選項正確。二、非選擇題6．海洋中有一種可以利用的能源叫海水鹽度差能，利用這種能量發(fā)電稱為鹽度差發(fā)電，裝置示意圖如圖所示。其工作原理是在海水和淡水之間，例如在江河入?？谔幱冒胪改じ糸_，由于滲透作用，使淡水通過半透膜流向海水，使半透膜的海水一側(cè)水位升高，大約可達25m，然后讓水沖擊水輪發(fā)電機組發(fā)電。我國陸地河川入海徑流量每年約2×1012m3～3×1012m3，估算我國鹽度差能蘊藏量約為多少千瓦？(答案：1.6×107kW解析：每年的總能量為W＝mgh＝ρVgh＝1×103×2×1012×10×25J＝5.0×1017J，則有P＝eq\f(W,t)＝eq\f(5.0×1017J,365×24×3600s)＝1.6×107kW。7．如圖所示，某人乘雪橇從雪坡經(jīng)A點滑至B點，接著沿水平路面滑至C點停止。人與雪橇的總質(zhì)量為70kg。表中記錄了沿坡滑下過程中的有關(guān)數(shù)據(jù)，請根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)解決下列問題：(1)人與雪橇從A到B的過程中，產(chǎn)生的熱量是多少？(2)設(shè)人與雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小。(g＝10m/s2)位置ABC速度(m/s)2.012.00時刻(s)0410答案：(1)9100J(2)140N解析：(1)從A到B的過程中，人與雪橇損失的機械能為ΔE＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)損失的機械能轉(zhuǎn)化為熱量Q＝ΔE＝(70×10×20＋eq\f(1,2)×70×22－eq\f(1,2)×70×122)J＝9100J(2)人與雪橇在BC段做減速運動的加速度a＝eq\f(vC－vB,t)＝eq\f(0－12,10－4)m/s＝－2m/s2根據(jù)牛頓第二定律f＝ma＝70×(－2)N＝－140N。能力提升一、選擇題(1、2題為單選題，3題為多選題)1．我國人民有在房前種樹的習慣，夏天大樹長出茂密的葉子，為人們擋住炎炎烈日，冬天葉子又會全部掉光，使溫暖的陽光照入屋內(nèi)，可以起到冬暖夏涼的作用。炎熱的夏天，我們在經(jīng)過有樹的地方時，也會感到很明顯的涼意，關(guān)于樹木周圍比較涼爽的現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A．樹木把大部分太陽光反射出去，使地面溫度降低B．樹木吸收陽光，使自己溫度升高，周圍溫度降低C．樹木吸收陽光，將陽光的能量轉(zhuǎn)化為化學能，使環(huán)境溫度變低D．白天大樹將熱量存起來，晚上再將熱量放出來，所以白天在樹林里感覺涼爽而晚上感覺到熱答案：C解析：植物發(fā)生光合作用，消耗掉太陽能轉(zhuǎn)化成化學能，根據(jù)能量守恒，陽光的能量被轉(zhuǎn)化成化學能，所以樹木下會比較涼爽，故C正確。2．如圖所示，一個粗細均勻的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)液體的總長度為4h，現(xiàn)拿去蓋板，液體開始運動，由于管壁的阻力作用，最終管內(nèi)液體停止運動，則該過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為()A．eq\f(1,16)mgh B．eq\f(1,8)mghC．eq\f(1,4)mgh D．eq\f(1,2)mgh答案：A解析：去掉右側(cè)蓋板之后，液體向左側(cè)流動，最終兩側(cè)液面相平，液體的重力勢能減少，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。如圖所示，最終狀態(tài)可等效為右側(cè)eq\f(1,2)h的液柱移到左側(cè)管中，即增加的內(nèi)能等于該液柱減少的重力勢能，則Q＝eq\f(1,8)mg·eq\f(1,2)h＝eq\f(1,16)mgh，故A正確。3．構(gòu)建和諧、節(jié)約型社會的思想深得民心，也體現(xiàn)在生活的方方面面。自動充電式電動車就是很好的一例：將電動車的前輪裝有發(fā)電機，發(fā)電機與蓄電池連接，當電動車滑行時，就可以向蓄電池充電，將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能儲存起來?，F(xiàn)有某人騎車以500J的初動能在粗糙的水平路面上滑行，第一次關(guān)閉充電裝置，讓車自由滑行，其動能隨位移的變化關(guān)系如圖線①所示；第二次啟動充電裝置。其動能隨位移的變化關(guān)系如圖線②所示，則()A．電動車受到的摩擦阻力為50NB．電動車受到的摩擦阻力為83NC．第二次啟動充電裝置，向蓄電池所充的電能是200JD．第二次啟動充電裝置，向蓄電池所充的電能是300J答案：AC解析：當關(guān)閉充電裝置，讓車自由滑行時，電動車的動能全部用來克服摩擦力做功，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，有Ek＝fs1，解得f＝50N；當啟動充電裝置滑行時，自行車的動能一部分克服摩擦力做功，另一部分轉(zhuǎn)化為蓄電池的電能，根據(jù)能量守恒有Ek＝fs2＋E電，故E電＝Ek－fs2＝200J。二、非選擇題4．一小滑塊放在如圖所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑塊，小滑塊沿斜面運動了一段距離。若已知在這過程中，拉力F所做的功的大小(絕對值)為A，斜面對滑塊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。當用這些量表達時，小滑塊的動能的改變(指末態(tài)動能減去初態(tài)動能)等于________，滑塊的重力勢能的改變等于________；滑塊機械能(指動能與重力勢能之和)的改變等于________________。答案：A－B＋C－D－CA－B－D解析：根據(jù)功能關(guān)系，動能的改變等于外力做功的代數(shù)和，其中做負功的有空氣阻力，斜面對滑塊的作用力的功(因彈力不做功，實際上為摩擦阻力的功)。因此ΔEk＝A－B＋C－D；重力勢能的減少等于重力做的功，因此ΔEP＝－C；滑塊機械能的改變等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE＝A－B－D。5．如圖所示，皮帶的速度是3m/s，兩圓心距離s＝4.5m，現(xiàn)將m＝1kg的小物體輕放在左輪正上方的皮帶上，物體與皮帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.15，電動機帶動皮帶將物體從左輪運送到右輪正上方時，求：(1)小物體獲得的動能Ek；(2)這一過程摩擦產(chǎn)生的熱量Q；(3)這一過程電動機消耗的電能E是多少？(g＝10m/s2)答案：(1)4.5J(2)4.5J(3)9J解析：(1)μmg＝maa＝1.5m/s2μmgs′＝eq\f(1,2)mv2所以s′＝3m<4.5m，即物體可與皮帶達到共同速度，Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×1×32J＝4.5J(2)v＝att＝2sQ＝μmg(vt－s′)＝0.15×1×10×(6－3)J＝4.5J(3)E電＝Ek＋Q＝4.5J＋4.5J＝9J。6．風能將成為21世紀大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源。風力發(fā)電機是將風能(氣流的動能)轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要部件包括風輪機、齒輪箱、發(fā)電機等。如圖所示。(1)風輪機葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積為風力發(fā)電機可接受風能的面積。設(shè)空氣密度為ρ，氣流速度為v，風輪機葉片長度為r。求單位時間內(nèi)流向風輪機的最大風能Pm；(2)已知風力發(fā)電機的輸出電功率P與Pm成正比。某風力發(fā)電機在風速v1＝9m/s時能夠輸出電功率P1＝540kW。我國某地區(qū)風速不低于v2＝6m/s的時間每年約為5000小時。試估算這臺風力發(fā)電機在該地區(qū)的最小年發(fā)電量是多少千瓦時。答案：(1)eq\f(1,2)πρr2v3