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

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1、2022高中物理 第七章 機械能守恒定律 7.13 深入理解能量守恒定律練習 新人教版必修2 （答題時間：20分鐘） 1. 關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是（　?。? A. 由于自然界的能量守恒，所以不需要節(jié)約能源 B. 在利用能源的過程中，能量在數(shù)量上并未減少 C. 能量耗散說明能量在轉(zhuǎn)化過程中沒有方向性 D. 人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造 2. 有一種油電混合動力汽車，既可以利用車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．這類汽車有一種技術(shù)：安裝一個電池充電系統(tǒng)，車輪轉(zhuǎn)動通過傳動系統(tǒng)帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而可以給電池充電，而電

2、池充的電又可以作為汽車行駛的能量來源．關(guān)于這項技術(shù)，說法正確的是（　?。? A. 在給電池充電過程中，轉(zhuǎn)子所受的安培力不可能作為汽車的動力 B. 該充電系統(tǒng)應(yīng)該一直開啟，不論汽車是在正常行駛階段還是剎車階段，都可以給電池充電 C. 該充電系統(tǒng)只應(yīng)該在剎車階段開啟，部分動能轉(zhuǎn)化為電池存儲的化學能 D. 該技術(shù)沒有意義，因為從能量守恒來看，這些能量歸根結(jié)底來源于汽油 3. 下列關(guān)于能的轉(zhuǎn)化與守恒定律的說法，錯誤的是（　?。? A. 能量能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但不能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 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產(chǎn)生也不會消失 4. 如圖所示，美國空軍X－37B無人航天飛機于2010年4月首飛，在X－37B由較低軌道飛到較高軌道的過程中（　?。? A. X－37B中燃料的化學能轉(zhuǎn)化為X－37B的機械能 B. X－37B的機械能要減少 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動，則在此軌道上其機械能不變 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，做成一架機器，永遠地轉(zhuǎn)動下去 B. 制造一架飛機，不攜帶燃料，只須利用太陽能就能飛行 C. 做成一條船，利

4、用水流的能量，逆水行駛，不用其他動力 D. 利用核動力使地球離開太陽系 6. 如圖所示，ABCD是一個盆式容器，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面與小物塊間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.10。小物塊在盆內(nèi)來回滑動，最后停下來，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、接并跨過滑輪（不計滑輪的質(zhì)量和摩擦）。初始時刻，A、B處于同一高度并恰好處于靜止狀態(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. 機械能的變化量不同 C. 重力勢能的變化量相同 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，彈簧處于原長h。讓圓環(huán)沿桿滑下，滑到桿的底端時速度為零。則在圓環(huán)下滑過程中（　?。? A. 圓環(huán)機械能守恒 B. 彈簧的彈性勢能先增大后減小 C. 彈簧的彈性勢能變化了mgh D. 彈

6、簧的彈性勢能最大時圓環(huán)動能最大 9. 一水電站，水流的落差為20 m，水流沖擊水輪發(fā)電機后，水流能有20%轉(zhuǎn)化為電能，若發(fā)電機的功率為200 kW，則每分鐘的水流量是多少？（g取10 m/s2） 10. 為了測量太陽的輻射功率，某人采取如下簡單實驗。取一個橫截面積是3×10－2 m2的圓筒，筒內(nèi)裝水0.6 kg，用來測量射到地面的太陽能。某一天中午在太陽光直射 2 min 后，水的溫度升高了1℃。（太陽到地球的距離為1.5×1011 m）求： （1）在陽光直射下，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能只有43%到達地面，另外57%被大氣吸收和反射而未到達地

7、面。你能由此估算出太陽輻射的功率嗎？ 11. 如圖所示，在光滑的水平面上，有一質(zhì)量為M的長木板以一定的初速度向右勻速運動，將質(zhì)量為m的小鐵塊無初速度地輕放到木板右端。小鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ，當小鐵塊在木板上相對木板滑動L距離時與木板保持相對靜止，此時長木板對地位移為l。求這個過程中： （1）小鐵塊增加的動能； （2）木板減少的動能； （3）系統(tǒng)機械能的減少量； （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)約能源的過程中，能量在數(shù)量并沒有減少，故B正確；能量耗散說明能量在轉(zhuǎn)化過程中具有

8、方向性，比如一杯熱水過段時間，熱量跑走啦，水冷了，所以轉(zhuǎn)化具有方向性，故C不正確；人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，但能量不能被創(chuàng)造，也不會消失，故D不正確。 2. AC 解析：再給電池充電的過程中，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)該在減速階段開啟，加速階段不應(yīng)該開啟，故B錯誤；該充電系統(tǒng)只應(yīng)該在剎車階段開啟，部分動能轉(zhuǎn)化為電池儲存的化學能，故C正確；該技術(shù)有意義，電池可以用外電路充電，也可以將剎車過程中的動能轉(zhuǎn)化為電能儲存起來，故D錯誤。 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錯誤。 4. AD 解析：

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

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個來回后，恰停在B點，選項D正確。 7. D 解析：物塊A、B開始時處于靜止狀態(tài)，對A：mAg＝T ① 對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均遵守機械能守恒定律，機械能沒有變化，故B項錯誤；由機械能守恒知，mgh＝mv2，所以v＝，落地速率相同，故速率的變化量相同，A項錯誤；由ΔEp＝mgh，因m不同，故Δ

11、Ep不同，C項錯誤；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項正確。 8. C 解析：圓環(huán)下滑過程中，圓環(huán)和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，圓環(huán)減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和彈簧的彈性勢能，因初末狀態(tài)的動能均為零，故彈簧彈性勢能的增加量等于圓環(huán)重力勢能的減少量，故A錯誤，C正確；在整個過程中彈簧先逐漸壓縮，再恢復原長，最后又伸長，彈簧的壓縮量最大時，圓環(huán)的速度還在增大，故B、D均錯誤。 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)水流減少的重力勢能ΔEp＝mgh＝Qρgh 由

12、題意可知：發(fā)電機的功率P＝ 整理得：Q＝，代入數(shù)據(jù)得：Q＝ m3＝300 m3。 10. （1）4.2 J?。?）4.6×1026 W 解析：（1）圓筒內(nèi)的水經(jīng)過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）以太陽為球心，以日地距離r為半徑作一個球面，根據(jù)上述觀測，在此球面的每平方厘米面積上每秒接收到的太陽能（即射到大

13、氣頂層的太陽能）為 J≈0.163 J 太陽能是向四面八方均勻輻射的，上述球面每秒接收到的太陽能即為太陽的輻射功率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：畫出這一過程兩物體的位移示意圖，如圖所示： （1）小鐵塊與長木板相對靜止時的速度為v，則根據(jù)動能定理有μmg（l－L）＝mv2－0，其中（l－L）為小鐵塊相對地面的位移，從上式可看出＝μmg（l－L）。說明摩擦力對小鐵塊做的正功等于小鐵塊動能的增量。 （2）摩擦力對長木板做負功，根據(jù)功能關(guān)系＝－μmgl，即木板減少的動能等于其克服摩擦力做的功，為μmgl。 （3）系統(tǒng)機械能的減少量等于木板減小的動能減去小鐵塊增加的動能 ΔE＝μmgl－μmg（l－L）＝μmgL （4）m、M間相對滑動的位移為L，根據(jù)能量守恒定律，知Q＝μmgL，即摩擦力對系統(tǒng)做的總功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。