2022高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.13 深入理解能量守恒定律練習(xí) 新人教版必修2

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1、2022高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.13 深入理解能量守恒定律練習(xí) 新人教版必修2 （答題時(shí)間：20分鐘） 1. 關(guān)于能量和能源，下列說(shuō)法正確的是（　?。? A. 由于自然界的能量守恒，所以不需要節(jié)約能源 B. 在利用能源的過(guò)程中，能量在數(shù)量上并未減少 C. 能量耗散說(shuō)明能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中沒(méi)有方向性 D. 人類(lèi)在不斷地開(kāi)發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造 2. 有一種油電混合動(dòng)力汽車(chē)，既可以利用車(chē)載電池使用清潔的電力能源，也可以使用更加方便的汽油，受到人們的歡迎．這類(lèi)汽車(chē)有一種技術(shù)：安裝一個(gè)電池充電系統(tǒng)，車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以給電池充電，而電

2、池充的電又可以作為汽車(chē)行駛的能量來(lái)源．關(guān)于這項(xiàng)技術(shù)，說(shuō)法正確的是（　　） A. 在給電池充電過(guò)程中，轉(zhuǎn)子所受的安培力不可能作為汽車(chē)的動(dòng)力 B. 該充電系統(tǒng)應(yīng)該一直開(kāi)啟，不論汽車(chē)是在正常行駛階段還是剎車(chē)階段，都可以給電池充電 C. 該充電系統(tǒng)只應(yīng)該在剎車(chē)階段開(kāi)啟，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電池存儲(chǔ)的化學(xué)能 D. 該技術(shù)沒(méi)有意義，因?yàn)閺哪芰渴睾銇?lái)看，這些能量歸根結(jié)底來(lái)源于汽油 3. 下列關(guān)于能的轉(zhuǎn)化與守恒定律的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（　?。? A. 能量能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但不能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 B. 能量的形式多種多樣，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化 C. 一個(gè)物體能量增加，必然伴隨著別的物

3、體能量減少 D. 能的轉(zhuǎn)化與守恒定律證明了能量既不會(huì)產(chǎn)生也不會(huì)消失 4. 如圖所示，美國(guó)空軍X－37B無(wú)人航天飛機(jī)于2010年4月首飛，在X－37B由較低軌道飛到較高軌道的過(guò)程中（　?。? A. X－37B中燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為X－37B的機(jī)械能 B. X－37B的機(jī)械能要減少 C. 自然界中的總能量要變大 D. 如果X－37B在較高軌道繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，則在此軌道上其機(jī)械能不變 5. 下列設(shè)想中，符合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的是（　?。? A. 利用永磁鐵和軟鐵的相互作用，做成一架機(jī)器，永遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)動(dòng)下去 B. 制造一架飛機(jī)，不攜帶燃料，只須利用太陽(yáng)能就能飛行 C. 做成一條船，利

4、用水流的能量，逆水行駛，不用其他動(dòng)力 D. 利用核動(dòng)力使地球離開(kāi)太陽(yáng)系 6. 如圖所示，ABCD是一個(gè)盆式容器，盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧，B、C在水平線上，其距離d＝0.5 m。盆邊緣的高度為h＝0.30 m。在A處放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊并讓其由靜止下滑。已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的，而盆底BC面與小物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.10。小物塊在盆內(nèi)來(lái)回滑動(dòng)，最后停下來(lái)，則停下的位置到B的距離為（　　） A. 0.50 m B. 0.25 m C. 0.10 m D. 0 7. 如圖所示，表面光滑的固定斜面頂端安裝一定滑輪，小物塊A、B用輕繩連

5、接并跨過(guò)滑輪（不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦）。初始時(shí)刻，A、B處于同一高度并恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。剪斷輕繩后A下落，B沿斜面下滑，則從剪斷輕繩到物塊著地，兩物塊（　?。? A. 速率的變化量不同 B. 機(jī)械能的變化量不同 C. 重力勢(shì)能的變化量相同 D. 重力做功的平均功率相同 8. 如圖所示，固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)，圓環(huán)與豎直放置的輕質(zhì)彈簧一端相連，彈簧的另一端固定在地面上的A點(diǎn)，彈簧處于原長(zhǎng)h。讓圓環(huán)沿桿滑下，滑到桿的底端時(shí)速度為零。則在圓環(huán)下滑過(guò)程中（　?。? A. 圓環(huán)機(jī)械能守恒 B. 彈簧的彈性勢(shì)能先增大后減小 C. 彈簧的彈性勢(shì)能變化了mgh D. 彈

6、簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)圓環(huán)動(dòng)能最大 9. 一水電站，水流的落差為20 m，水流沖擊水輪發(fā)電機(jī)后，水流能有20%轉(zhuǎn)化為電能，若發(fā)電機(jī)的功率為200 kW，則每分鐘的水流量是多少？（g取10 m/s2） 10. 為了測(cè)量太陽(yáng)的輻射功率，某人采取如下簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)。取一個(gè)橫截面積是3×10－2 m2的圓筒，筒內(nèi)裝水0.6 kg，用來(lái)測(cè)量射到地面的太陽(yáng)能。某一天中午在太陽(yáng)光直射 2 min 后，水的溫度升高了1℃。（太陽(yáng)到地球的距離為1.5×1011 m）求： （1）在陽(yáng)光直射下，地球表面每平方厘米每分鐘獲得的能量。 （2）假設(shè)射到大氣頂層的太陽(yáng)能只有43%到達(dá)地面，另外57%被大氣吸收和反射而未到達(dá)地

7、面。你能由此估算出太陽(yáng)輻射的功率嗎？ 11. 如圖所示，在光滑的水平面上，有一質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板以一定的初速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，將質(zhì)量為m的小鐵塊無(wú)初速度地輕放到木板右端。小鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)小鐵塊在木板上相對(duì)木板滑動(dòng)L距離時(shí)與木板保持相對(duì)靜止，此時(shí)長(zhǎng)木板對(duì)地位移為l。求這個(gè)過(guò)程中： （1）小鐵塊增加的動(dòng)能； （2）木板減少的動(dòng)能； （3）系統(tǒng)機(jī)械能的減少量； （4）系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。 1. B 解析：自然界的能量守恒，但能源需要節(jié)約，同時(shí)為了提高生活質(zhì)量，故A不正確；在利用與節(jié)約能源的過(guò)程中，能量在數(shù)量并沒(méi)有減少，故B正確；能量耗散說(shuō)明能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中具有

8、方向性，比如一杯熱水過(guò)段時(shí)間，熱量跑走啦，水冷了，所以轉(zhuǎn)化具有方向性，故C不正確；人類(lèi)在不斷地開(kāi)發(fā)和利用新能源，但能量不能被創(chuàng)造，也不會(huì)消失，故D不正確。 2. AC 解析：再給電池充電的過(guò)程中，轉(zhuǎn)子所受的安培力只是阻力，否則違背能量守恒定律，故A正確；該充電系統(tǒng)應(yīng)該在減速階段開(kāi)啟，加速階段不應(yīng)該開(kāi)啟，故B錯(cuò)誤；該充電系統(tǒng)只應(yīng)該在剎車(chē)階段開(kāi)啟，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電池儲(chǔ)存的化學(xué)能，故C正確；該技術(shù)有意義，電池可以用外電路充電，也可以將剎車(chē)過(guò)程中的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存起來(lái)，故D錯(cuò)誤。 3. A 解析：能量可以在不同物體之間轉(zhuǎn)移，也可以相互轉(zhuǎn)化，但能的總量保持不變，A錯(cuò)誤。 4. AD 解析：

9、在X－37B由較低軌道飛到較高軌道的過(guò)程中，必須啟動(dòng)助推器，對(duì)X－37B做正功，X－37B的機(jī)械能增大，A對(duì)，B錯(cuò)；根據(jù)能量守恒定律可知，C錯(cuò)。X－37B在確定軌道上繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能和重力勢(shì)能都不會(huì)發(fā)生變化，所以機(jī)械能不變，D對(duì)。 5. BD 解析：選項(xiàng)A不符合能量守恒定律，利用永磁鐵和軟鐵的相互作用，做一架永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)下去的機(jī)器是不可能的，A錯(cuò)誤；太陽(yáng)能可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，B中所述情景中的飛機(jī)是可行的，B正確；核動(dòng)力是非常大的，利用核動(dòng)力可使地球離開(kāi)太陽(yáng)系，D正確；逆水行船，不用其他動(dòng)力是不可行的，C錯(cuò)誤。 6. D 解析：由于小物塊最終停了下來(lái)，故其初始狀態(tài)的機(jī)械能全部由于滑動(dòng)摩

10、擦力做功轉(zhuǎn)化為了物塊與容器底部的內(nèi)能，由能量守恒定律可知mgh＝μmgs，得s＝3 m，而＝＝6，即3個(gè)來(lái)回后，恰停在B點(diǎn)，選項(xiàng)D正確。 7. D 解析：物塊A、B開(kāi)始時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)，對(duì)A：mAg＝T ① 對(duì)B：T＝mBgsin θ ② 由①②式得mAg＝mBgsin θ 即mA＝mBsin θ ③ 剪斷輕繩后，物塊A、B均遵守機(jī)械能守恒定律，機(jī)械能沒(méi)有變化，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由機(jī)械能守恒知，mgh＝mv2，所以v＝，落地速率相同，故速率的變化量相同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由ΔEp＝mgh，因m不同，故Δ

11、Ep不同，C項(xiàng)錯(cuò)誤；重力做功的功率PA＝mAg＝mAg＝mAg，PB＝mBgsin θ＝mBgsin θ，由③式mA＝mBsin θ，得PA＝PB，D項(xiàng)正確。 8. C 解析：圓環(huán)下滑過(guò)程中，圓環(huán)和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，圓環(huán)減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能，因初末狀態(tài)的動(dòng)能均為零，故彈簧彈性勢(shì)能的增加量等于圓環(huán)重力勢(shì)能的減少量，故A錯(cuò)誤，C正確；在整個(gè)過(guò)程中彈簧先逐漸壓縮，再恢復(fù)原長(zhǎng)，最后又伸長(zhǎng)，彈簧的壓縮量最大時(shí)，圓環(huán)的速度還在增大，故B、D均錯(cuò)誤。 9. 解：設(shè)1分鐘水的流量為Q，則在1分鐘內(nèi)水流的質(zhì)量m＝Qρ 在1分鐘內(nèi)水流減少的重力勢(shì)能ΔEp＝mgh＝Qρgh 由

12、題意可知：發(fā)電機(jī)的功率P＝ 整理得：Q＝，代入數(shù)據(jù)得：Q＝ m3＝300 m3。 10. （1）4.2 J　（2）4.6×1026 W 解析：（1）圓筒內(nèi)的水經(jīng)過(guò)2 min照射后，增加的內(nèi)能為ΔU＝Q＝cmΔt，其中c＝4.2×103J/（kg·℃），所以ΔU＝4.2×103×0.6×1＝2.52×103 （J） 每分鐘獲得的能量為 J＝1.26×103 J 圓筒面積S＝3×10－2 m2＝3×102 cm2 地球表面每分鐘每平方厘米獲得的能量為 J＝4.2 J （2）以太陽(yáng)為球心，以日地距離r為半徑作一個(gè)球面，根據(jù)上述觀測(cè)，在此球面的每平方厘米面積上每秒接收到的太陽(yáng)能（即射到大

13、氣頂層的太陽(yáng)能）為 J≈0.163 J 太陽(yáng)能是向四面八方均勻輻射的，上述球面每秒接收到的太陽(yáng)能即為太陽(yáng)的輻射功率P， 上述球面的面積為4πr2，其中r＝1.5×1011 m，所以輻射功率 P≈4πr2×0.163≈4π×（1.5×1011×102）2×0.163W≈4.6×1026 W 11. 解：畫(huà)出這一過(guò)程兩物體的位移示意圖，如圖所示： （1）小鐵塊與長(zhǎng)木板相對(duì)靜止時(shí)的速度為v，則根據(jù)動(dòng)能定理有μmg（l－L）＝mv2－0，其中（l－L）為小鐵塊相對(duì)地面的位移，從上式可看出＝μmg（l－L）。說(shuō)明摩擦力對(duì)小鐵塊做的正功等于小鐵塊動(dòng)能的增量。 （2）摩擦力對(duì)長(zhǎng)木板做負(fù)功，根據(jù)功能關(guān)系＝－μmgl，即木板減少的動(dòng)能等于其克服摩擦力做的功，為μmgl。 （3）系統(tǒng)機(jī)械能的減少量等于木板減小的動(dòng)能減去小鐵塊增加的動(dòng)能 ΔE＝μmgl－μmg（l－L）＝μmgL （4）m、M間相對(duì)滑動(dòng)的位移為L(zhǎng)，根據(jù)能量守恒定律，知Q＝μmgL，即摩擦力對(duì)系統(tǒng)做的總功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。